Brevet FR2651870A1 — publié le 19910315

/l La présente invention concerne un procédé d'alimen- tation d'eau sanitaire en petites quantités à une tempéra- ture suffisamment élevée pour parer au danger de la mala- die causée par les légionnelles, ainsi qu'un dispositif adéquat se composant d'un accumulateur à circulation chauf- fé par au moins une source de chaleur, et faisant partie d'un chauffe-eau combiné pour eau sanitaire et le chauffa- ge de locaux, notamment d'un appareil de chauffage à gaz mural, avec un échangeur de chaleur secondaire pour le chauffage de l'eau sanitaire par l'eau chaude, avec un ro- binet de prise d'eau comportant un organe à action hydrau- lique ainsi qu'avec un distributeur 3-voies pour la commu- tation des circuits par l'action d'une unité de réglage. On connaît le chauffage d'un accumulateur de flui- des, p.ex. d'un accumulateur d'eau sanitaire, à l'aide de deux sources de chaleur. A cet effet, on utilise souvent des installations solaires, l'accumulateur étant chauffé jusqu'à un certain degré par ces installations, et le chauf- fage final étant assuré par une cartouche électrique ou une source de chaleur marchant sur un combustible. Il est de plus connu que pour les accumulateurs d'eau sanitaire, on prévoit plusieurs éléments chauffants pour permettre le chauffage de volumes partiels de l'accumula- teur. En outre, on connaît un échangeur de chaleur, objet du brevet DE-OS 3 716 430, avec un réservoir cylindrique pour l'eau sanitaire avec un serpentin incorporé et ali- menté en eau chaude par une installation de chauffage à circulation. De plus, le réservoir cylindrique est doté - 2 - d'une barre chauffante qui contribue également à la mise à température de l'eau sanitaire. L'inconvénient en est notamment le stockage de l'eau sanitaire dans un réservoir cylindrique de grand volume, bien que seulement une quan- tité relativement petite d'eau à une température aussi cons- tante que possible soit demandée. Les chauffe-eau combinés mentionnés plus haut, sont cependant conçus pour le chauffage d'eau sanitaire et le chauffage d'appartements. Une telle réalisation est possi- ble parce que les besoins en chaleur pour le chauffage de l'eau sont assez limités et permettent de couper dans ce temps le chauffage des locaux sans inconvénient. De telles installations avec des accumulateurs à cir- culation sont caractérisées par trois phases de fonction- nement: La mise en route qui s'amorce au début du prélèvement d'eau en petite quantité et aboutit à la pleine puissance de l'échangeur de chaleur, la marche continue qui suit la mise en route et garantit un prélèvement d'eau non limité dans le temps, et le réchauffement qui assure une tempé- rature du contenu de l'accumulateur à l'intérieur de li- mites préréglées pour compenser, au début du prélèvement, le défaut de puissance momentané de l'échangeur de chaleur. Dans ces appareils, on a assuré jusqu'ici le chauf- fage de l'eau sanitaire et le réchauffement de l'accumu- lateur à l'aide de l'appareil de chauffage connecté, ce qui a nécessité d'une part un accumulateur approprié pour l'eau sanitaire ainsi que des organes de commande et de réglage adéquats, et des réglages beaucoup plus compliqués pour différencier nettement les phases de fonctionnement indiquées, à savoir mise en route, marche continue et ré- chauffement; d'autre part le risque de legionella pneumo- philia ne pouvait pas être exclu complètement. Du brevet DE-OS 3 618 186, on connaît un système de distribution d'eau pour une installation de décontamina- tion mobile ou stationnaire, o l'eau à décontaminer cir- -3 cule dans un serpentin disposé à l'intérieur d'un chauffe- eau instantané. Mais cette eau ne peut pas servir d'eau sanitaire, mais tout au plus aux douches. Les zones de température et les volumes de prélève- ment varient donc en conséquence. La présente invention a donc pour but d'éviter les inconvénients mentionnés plus haut et de mettre au point un procédé sûr et économique pour le chauffage d'eau sa- nitaire, ainsi qu'un dispositif adéquat avec des réglages simples. Ce but est atteint à l'aide d'un procédé caractéri- sé par le chauffage et l'accumulation d'eau chaude, sui- vis du chauffage de l'eau sanitaire circulant dans un sys- tème de faible volume de l'échangeur de chaleur secondai- re, et finalement par le réchauffement exclusivement par une deuxième source de chaleur indépendante de la source principale et de ses réglages pour compenser les pertes de chaleur de l'accumulateur. Un dispositif permettant l'application de ce procé- dé à un chauffe-eau combiné du genre mentionné plus haut, est caractérisé par un accumulateur faisant fonction d'ac- cumulateur d'eau chaude rempli de cette eau, par un échan- geur de chaleur en forme de serpentin lisse o circule 1' eau sanitaire et par une barre chauffante électrique indé- pendante de l'unité de réglage et servant au réchauffement de l'accumulateur. Grâce à la conception conformément à l'invention, il est possible de réaliser l'alimentation en petites quan- tités d'eau sanitaire à une température suffisamment éle- vée avec un minimum de palpeurs et d'organes de réglage et de commande. De plus, le réchauffement électrique of- fre notamment en été des avantages du fait que pour une durée de réchauffement d'env. deux minutes, il ne faut pas porter l'ensemble de l'appareil à la température de ser- vice. Mais aussi en hiver, notamment en cas de régulation - 4 - du chauffage en fonction des températures extérieures, le préchauffage indépendant de l'accumulateur offre d'impor- tants avantages. C'est notamment le cas si le circuit de chauffage travaille à des températures très basses (chau- dière b.t., appareils à condensation, marche nocturne à très basse température). Dans ce cas, il n'y a réchauffe- ment périodique de l'appareil jusqu'à une température vou- lue de l'accumulateur, ni augmentation inutile de la tem- pérature dans le circuit de chauffage, qui s'ensuit. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, o aussi bien pour le chauffage d'appartement que celui de l'eau sanitaire, l'eau chaude dans l'accumulateur est pré- vue pour compenser le retard à l'amorçage et amortir les variations de température, le tuyau d'alimentation débou- che dans la partie inférieure de l'accumulateur, et l'eau qu'il amène est canalisée par des déflecteurs de sorte à circuler en hélice autour d'un tube conducteur vertical disposé coaxialement autour de l'échangeur de chaleur se- condaire, sur le fond de l'accumulateur. Le branchement du tuyau de retour est prévu au fond de l'accumulateur, à l'intérieur du tube conducteur. Cette canalisation de l'eau chaude dans l'accumulateur contribue à une égalisa- tion sensible des températures. Un autre perfectionnement consiste en ce que la bar- re chauffante électrique est logée dans la partie inféri- eure de l'accumulateur et mise en circuit par un montage à thermostat connu comprenant une sonde thermométrique et un interrupteur, au moment o la température de l'eau chau- de dans l'accumulateur tombe sous une limite préréglée, et ce indépendamment de l'unité de réglage. Grâce à ce montage, les pertes de chaleur de l'ac- cumulateur sont compensées de façon rapide et économique. Un autre perfectionnement en vue de parer au risque de la maladie causée par les légionnelles, est donné par ce que la barre chauffante électrique est disposée à l'in- térieur du serpentin lisse de l'échangeur de chaleur se- - 5 - condaire. D'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention sont décrits ci-après avec le dessin à l'ap- pui qui montre schématiquement un exemple de réalisation d'un chauffe-eau combiné. Le chauffe-eau combiné présente un échangeur de cha- leur primaire chauffé par un brûleur 1, par exemple un échangeur de chaleur à lamelles 2 en acier inoxydable, au- quel sont raccordés un tuyau de retour 4 muni d'une pompe de circulation 3, et un tuyau de départ 5 qui est doté d' une sonde thermométrique 6 reliée à l'entrée d'une unité de réglage 8 par une ligne 7. Dans le tuyau de retour 4 est en outre prévu un distributeur 3-voies actionné par un servomoteur 10. Le servomoteur 10 du distributeur 9 est alimenté par une ligne 11 partant de l'unité de réglage 8. Dans le distributeur 9 débouchent le tuyau de retour 12 d'un système de chauffage non représenté tel que des radiateurs, et le tuyau de retour 13 de l'accumulateur, qui relie l'accumulateur à circulation 14 au chauffe-eau. Le tuyau de départ 5 comprend un branchement en T d'o par- tent le tuyau d'alimentation 15 du système de chauffage et le tuyau d'alimentation 16 de l'accumulateur 14. Dans l'accumulateur 14 pour l'eau chaude, muni d'un isolement adéquat, est prévu un chauffe-eau secondaire 17, p.ex. en forme d'un serpentin lisse en cuivre. Coaxiale- ment autour de ce serpentin est fixé au couvercle 19 un tube conducteur 18. A l'aide de déflecteurs 20, l'eau chau- de arrivant par le tuyau d'alimentation 16 est conduite en hélice autour du tube conducteur 18. Le tuyau de retour 13 est raccordé, à l'intérieur du tube conducteur 18, au couvercle 19. Aux tubes de l'échangeur de chaleur secondaire 17 est raccordé un organe à action hydraulique 21 avec sélecteur de température 22 et micro-contact 23. Pendant le prélè- vement d'eau chaude à travers la conduite 24, l'eau froi- de circule dans la conduite 25 à travers l'organe 21. Par - 6 - suite de la différence de pression, le micro-contact 23 de l'organe 21 déclenche le fonctionnement voulu par des signaux envoyés par la ligne 26 à l'unité de réglage 8. Le brûleur 1 est alimenté en gaz par une conduite 27, une valve 28 actionnée par un électro-aimant 29 et un ré- gulateur de gaz. L'électro-aimant 29 est relié par une li- gne 31 à l'unité de réglage 8, de même qu'un ventilateur par une ligne 32. Le brûleur est en outre équipé d'au- tres organes non représentés tels qu'allumeur, contrôleur de flammes, etc. Dans l'accumulateur à circulation 14 est prévu en ou- tre une barre chauffante électrique 33. Une sonde thermo- métrique 34 est reliée par une ligne 35 à un interrupteur 36. Si par suite des pertes de chaleur dans l'accumulateur 14, l'eau chaude descend jusqu'à une température de consi- gne, la barre 33 est mise en circuit par l'interrupteur 36 qui ferme les contacts 38 pour faire compenser ces per- tes grâce à la puissance de 0,5 à 1 kW de ladite barre. Pour pouvoir séparer le tout du secteur, il est prévu des interrupteurs principaux 39 et 40. Le fonctionnement avec l'accumulateur à circulation, soit alimentation en énergie par l'eau chaude et réchauf- fement par voie électrique, se caractérise comme suit: Partant de l'hypothèse que l'accumulateur 14 se trou- ve à l'état chauffé, c'est-à-dire que les deux contacts 38 soient ouverts. Par suite des pertes dans l'accumula- teur, le thermostat comprenant la sonde thermométrique 34 et l'interrupteur 36, va commander après un certain temps la fermeture des contacts 38. Le contenu de l'accumulateur est chauffé en peu de temps, et après dépassement de la température de consigne, la sonde thermométrique 34 ouvre, par l'action de l'interrupteur 36, les contacts 38, et la barre chauffante est mise hors circuit. Ce mode de réchauffement de l'accumulateur par la seu- le barre chauffante électrique 33 est beaucoup moins cher qu'un réchauffement à l'aide du brûleur 1, ce qui entral- -7- nerait la mise à température de service de l'appareilla- ge complet y compris la tuyauterie. De même, la pompe 3 devrait être mise en marche. La quantité de chaleur trans- mise ainsi au circuit, peut dépasser d'un multiple la quan- tité nécessaire pour maintenir l'accumulateur 14 à sa tem- pérature de service. En cas de prélèvement d'eau, le micro-contact 23 de l'organe 21 déclenche l'autre fonctionnement. Le distri- buteur 9 est mis par l'action du moteur 10 commandé par l'unité 8 dans la position respective. En même temps, 1' unité de réglage 8 agit sur le ventilateur 30 du brûleur et, après le balayage, sur la valve de gaz 28 ainsi que sur l'allumeur pour mettre le brûleur en marche. Pour com- penser ce laps de temps ainsi que pour égaliser les varia- tions de température en cas de marche discontinue du brû- leur, on dispose de la réserve d'eau chaude. La marche du brûleur 1 est conduite par la sonde thermométrique 6 dont est équipé le tuyau de départ, avec une hystérésis mini- male. Le prélèvement terminé, le micro-contact 23 de l'or- gane 21 coupe le brûleur. La pompe de circulation 3 mar- che encore un certain temps par inertie pour évacuer la chaleur restant dans la chambre de combustion et l'échan- geur de chaleur 2. Ensuite, l'appareil de chauffage se met en position d'attente (en été), ou le distributeur 9 est remis par l'unité de réglage 8 sur le circuit de chauffa- ge, et l'appareil de chauffage marche en conséquence (en hiver). - 8 - Revendications 1. Procédé d'alimentation d'eau sanitaire en petites quantités à une température suffisamment élevée pour parer au danger de la maladie causée par les légion- nelles, l'eau se trouvant dans un accumulateur à cir- culation chauffé par au moins une source de chaleur et équipé d'un échangeur de chaleur secondaire, ca- ractérisé par le chauffage et l'accumulation d'eau chaude, suivis du chauffage de l'eau sanitaire cir- culant dans un système de faible volume de l'échan- geur de chaleur secondaire, et finalement par le ré- chauffement exclusivement par une deuxième source de chaleur indépendante de la source principale et de ses réglages pour compenser les pertes de chaleur de l'accumulateur. 2. Dispositif pour le procédé suivant la revendication 1, se composant d'un accumulateur à circulation chauf- fé par au moins une source de chaleur et faisant par- tie d'un chauffe-eau combiné pour eau sanitaire et le chauffage de locaux, notamment d'un appareil de chauffage à gaz mural, avec un échangeur de chaleur secondaire pour le chauffage de l'eau sanitaire par l'eau chaude, avec un robinet de prise d'eau compor- tant un organe à action hydraulique ainsi qu'avec un distributeur 3-voies pour la commutation des circuits par l'action d'une unité de réglage, caractérisé par le fait que l'accumulateur (14) fait fonction d'ac- cumulateur d'eau chaude rempli de cette eau, que 1' -9 - eau sanitaire circule dans l'échangeur de chaleur (17) en forme de serpentin lisse et qu'une barre chauffan- te électrique (33) est prévue et indépendante de 1' unité de réglage (8) et sert au réchauffement de 1' accumulateur. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'aussi bien en cas de fonctionnement pour le chauffage d'appartement que pour celui d'eau sanitaire, l'eau chaude dans l'accumulateur sert à compenser le retard à l'amorçage et égaliser les va- riations de température, que le tuyau d'alimentation (16) débouche dans la partie inférieure de l'accumu- lateur (14), l'eau qu'il amène étant canalisée par des déflecteurs de sorte à circuler en hélice autour d'un tube conducteur (18) vertical, disposé coaxia- lement autour de l'échangeur de chaleur secondaire (17) sur le fond (19) de l'accumulateur, et que le tuyau de retour (13) est raccordé au fond de l'accu- mulateur à l'intérieur du tube conducteur (18). 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caracté- risé par le fait que la barre chauffante électrique (33) fonctionne indépendamment de l'unité de régla- ge (8). 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la barre chauffante élec- trique (33) est disposée à l'intérieur du serpentin lisse de l'échangeur de chaleur secondaire (17).