Brevet FR2695193A3 — publié le 19940304

FR 2695193 A3 19940304 FR 9310261 A 19930824 La présente invention concerne un chauffe-eau combiné pour la préparation d'eau sanitaire et d'eau chaude pour une installation de chauffage et qui comprend un accumulateur d'eau chaude sur lequel sont branchés un tuyau de départ et un tuyau de retour de l'installation de chauffage et qui est traversé par un tuyau canalisant les gaz brûlés et fait en même temps fonction d'échangeur de chaleur comportant un serpentin où circule l'eau sanitaire, et qui peut être relié à un raccord d'eau froide et à au moins un robinet de prise d'eau, un tuyau de dérivation branché sur un distributeur 3-voies et reliant le raccord d'eau froide à un tuyau se terminant au robinet de prise d'eau étant prévu' Un tel chauffe-eau fait par exemple objet de GB-PS 2 240 615.Sur ce chauffe-eau connu, les gaz brûlés sont canalisés à travers l'accumulateur d'eau chaude par plusieurs tubes parallèles, le brûleur étant logé dans une chambre de combustion pénétrant dans l'accumulateur. Cette solution comporte cependant l'inconvénient d'une transmission très réduite de la chaleur des gaz brûlés, les tubes canalisant les gaz brûlés n'assurant qu'une transmission de chaleur relativement faible entre ces gaz et l'eau, ce qui retarde sensiblement le rechauffage de l'eau dans l'accumulateur. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un chauffe-eau du type susmentionné permettant d'obtenir un rendement élevé. Conformément à l'invention, ce but est atteint par ce que le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude comprend un autre échangeur de chaleur qui peut être mis en série avec le serpentin logé dans ledit accumulateur. Grâce à cette solution, il est garanti que l'on dispose d'une surface étendue pour la transmission de la chaleur des gaz brûlés à l'eau à chauffer. En dimensionnant suffisamment l'autre échangeur de chaleur, le chauffe-eau peut même être utilisé comme appareil à condensation, ce qui permet de réaliser un rendement particulièrement élevé. Par suite de la disposition proposée de l'autre échangeur de chaleur, il est garanti que le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude enveloppe ledit échangeur de chaleur à l'instar d'une cloche de sorte que les pertes de chaleur par convection durant l'arrêt du brûleur sont réduites le plus possible. En outre, la solution proposée permet aussi de porter l'eau sanitaire à une température supérieure à celle de l'eau de chauffage, ce qui est notamment avantageux si, durant la période transitoire, la température de départ de l'installation de chauffage estlbasse. De plus, il peut être prévu, en plus du serpentin disposé dans l'accumulateur d'eau chaude et de l'échangeur de chaleur logé dans le tuyau traversant ledit accumulateur, un tuyau de dérivation avec une pompe de circulation, relié à un distributeur. Cette solution permet de porter le contenu de l'accumulateur d'eau chaude rapidement à une température préréglée, après un arrêt prolongé. A cette fin, il faut seulement faire circuler l'eau sanitaire à travers le serpentin logé dans ledit accumulateur. Par suite de l'échange très efficace de chaleur entre les gaz brûlés et l'eau sanitaire circulant dans l'échangeur de chaleur prévu dans le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude, cette eau se chauffe très rapidement et cède la chaleur à l'eau destinée à l'installation de chauffage en circulant dans le serpentin disposé dans ledit accumulateur. De plus, il peut être prévu dans un chauffe-eau suivant l'invention, équipé d'un brûleur inversé, que le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude comporte un autre tuyau dans lequel est disposé l'autre échangeur de chaleur, le tuyau délimitant le volume dudit accumulateur étant fermé en bas par une sortie d'eau de condensation, et les deux tuyaux étant séparés entre eux par une fente où circulent les gaz brûlés. De cette façon, il est garanti que les gaz brûlés peuvent monter le long de la paroi de l'accumulateur d'eau chaude après avoir chauffé l'eau sanitaire dans l'échangeur de chaleur dans le tuyau intérieur. I1 peut de plus être prévu que l'échangeur de chaleur logé dans le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude est relié, par un autre tuyau de dérivation muni d'une électrovalve et reliant le tuyau d'eau froide à un tuyau aboutissant à un robinet de priseid'eau, et par un autre tuyau doté d'une électrovalve, au tuyau d'eau froide et au tuyau se terminant à un robinet de prise d'eau, une électrovalve étant prévue entre ces branchements dudit échangeur de chaleur. Il est ainsi possible de faire préparer de l'eau sanitaire durant l'arrêt de l'installation de chauffage, seulement à l'aide de l'échangeur de chaleur disposé dans le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude. Cela permet une très bonne adaptation de la marche du chauffeeau aux exigences momentanées. Ci-après, l'invention est décrite avec le dessin à l'appui qui présente deux modes de réalisation du chauffe- eau suivant l'invention. Dans l'exemple de réalisation suivant la fig. 1, il est prévu un brûleur à mélange préalable 1 dont les gaz brûlés s'échappent par un tube 4 dont la paroi 5 passe à travers un accumulateur d'eau chaude 9. Le brûleur 1 est alimenté en air et en gaz par un tuyau de gaz 2' et une soupape 3. En haut, le tube 4 aboutit à une tubulure de raccordement de cheminée 7. Sur l'accumulateur 9 sont branchés un tuyau de départ 13 qui aboutit à une installation de chauffage 14, et un tuyau de retour 12 provenant de ladite installation et qui comporte une pompe de circulation 17. De plus, il est prévu dans l'accumulateur 9 un serpentin 10. Ce serpentin se termine d'un côté à un distributeur 3-voies 33 conçu comme vanne mélangeuse de sécurité et faisant partie d'un tuyau d'eau froide 21 auquel est relié le serpentin 10. Du distributeur 33 part un tuyau de dérivation 22 qui établit une liaison avec un tuyau 20 aboutissant à un robinet de prise d'eau 32. A ce tuyau 20 est raccordé l'autre bout du serpention 10, par l'intermédiaire d'une électrovalve 31. A la sortie du serpentin 10 est relié, par l'intermédiaire d'une valve 28, un autre échangeur de chaleur 11 disposé dans le tuyau 4 qui traverse l'accumulateur d'eau chaude 9, et léché en conséquence directement par les gaz brûlés venant du brûleur 1. La sortie de l'échangeur de chaleur 11 est reliée directement au tuyau 20 qui comporte un robinet de prise d'eau 32. Parallèlement au tuyau de dérivation 22 est prévu un autre tuyau de dérivation 24 avec une pompe de circulation 25 et une valve 30. Par l'intermédiaire de ce tuyau de dérivation, l'eau sanitaire peut être refoulée à travers le serpentin 10 et, si les valves 31 et 28 se trouvent dans une position appropriée, même à travers l'échangeur de chaleur 11. Les valves 28, 30, 31, le distributeur 33, les pompes de circulation 17 et 25 ainsi que la soupape de gaz 3 sont reliés par des lignes 38 à un dispositif de commande et de régulation 37. En cas d'appel de chaleur par l'installation de chauffage 14, la pompe 17 est mise en marche, le chauffage étant d'abord assuré grâce à la capacité de l'accumulateur de chaleur 9. Si la température dans l'accumulateur descend sous une consigne déterminée, la pompe 25 et le brûleur 1 sont activés, les électrovalves 28 et 30 sont ouvertes, et l'électrovalve 31, fermée, ce qui provoque une circulation dans le serpentin 10 et dans l'échangeur de chaleur 11 logé dans le tuyau 4 qui traverse l'accumulateur d'eau chaude 9. Cela a pour effet que la chaleur cédée à l'échangeur de chaleur 11 par les gaz brûlés venant du brûleur 1, est transmise par l'intermédiaire du serpentin 10 à l'eau contenue dans l'accumulateur 9, qui est ainsi chauffée. L'installation de chauffage 14 peut donc marcher comme d'habitude. Au moment où le robinet de prise d'eau 32 est ouvert, il y a circulation d'eau froide à partir du tuyau 21, l'électrovalve 30 étant fermée, et la pompe de circulation 25, arrêtée. Pendant le prélèvement d'eau, sans que le brûleur 1 ne soit en marche, l'électrovalve 31 est ouverte, et l'électrovalve 28, fermée. L'eau sanitaire est alors chauffée par l'eau chaude dans l'accumulateur 9 dont la température correspond au moins à sa température de départ. Si le brûleur 1 est en marche, il y a aussi circulation dans l'échangeur de chaleur 11, l'électrovalve 31 étant fermée et l'électrovalve 28, ouverte. Pour éviter une température trop élevée de l'eau sanitaire au moment du prélèvement, le distributeur 3voies 33, faisant fonction de valve mélangeuse de sécurité, est actionné pour ajouter de l'eau froide. L'exemple de réalisation suivant la fig. 2 diffère de celui de la fig. 1 par ce qu'il est prévu un brûleur inversé 1 et que le tuyau 4 traversant l'accumulateur d'eau chaude 9, comporte un autre tuyau 43 qui abrite 1' échangeur de chaleur 11. Entre les deux tuyaux 4 et 43 est prévu une fente annulaire 6 pour guider les gaz brûlés, le tuyau 4 étant fermé en bas par un orifice d'évacuation 40 pour l'eau de condensation, comprenant un flotteur et complété par un siphon 41. De cette façon, il est garanti que les gaz brûlés sont déviés au niveau du bout inférieur du tuyau 43 et canalisés vers la tubulure de raccordement 7 d'une cheminée. De plus, il est prévu suivant la fig. 2 un tuyau de dérivation 16 branché sur un distributeur 3-voies 15 et permettant d'ajouter de l'eau de retour à l'eau de départ. Le tuyau de dérivation 24 débouche dans une pièce en croix faisant partie du tuyau 20 et sur laquelle est branché, outre le tuyau de dérivation 24, le tuyau 18 qui constitue la sortie du serpentin 10, la pièce en croix 42 étant précédée d'une électrovalve 31. De plus, le tuyau 21 canalisant l'eau froide comprend une électrovalve 27, un autre tuyau de dérivation 26 étant prévu entre ladite électrovalve 27 et le tuyau de dérivation 24, et comportant une électrovalve 29. En outre, une électrovalve 30' est disposée entre les deux tuyaux de dérivation 24 et 26, sur un tuyau 20 se terminant à un robinet de prise d'eau. Une autre différence en comparaison avec la fig. 1 consiste en ce que l'électrovalve 28 est prévue sur la tubulure de sortie 19 de l'échangeur de chaleur 11 et que le robinet de prise d'eau 32 est muni d'un détecteur qui est relié par une ligne 38 au dispositif de commande et de régulation 37. Les distributeurs 33, 15, les électrovalves 31, 30, 30', 29, 28 et 27, ainsi que la soupape de gaz 3 sont reliés au dispositif 37 par des lignes 38. Cet exemple de réalisation d'un chauffe-eau suivant l'invention admet différents états de fonctionnement. 1Prélèvement d'eau chaude depuis le serpentin 10. Dans ce cas, le contenu de l'accumulateur 9 est chauffé, et le distributeur 33, le robinet de prise d'eau 32 et les électrovalves 27 et 31 sont ouverts, tandis que les électrovalves 29., 28 et 30 sont fermées. En conséquence, il n'y a circulation d'eau que dans le serpentin 10, mais non dans l'échangeur de chaleur 11, le brûleur étant arrêté. Le circuit de chauffage peut toujours fonctionner. 2 - Prélèvement d'eau chaude, brûleur en marche. Les électrovalves 27, 28, 30', ainsi que le distributeur 33 et le robinet 32 sont ouverts, les électrovalves 29, 30 et 31 étant fermées. L'eau s'écoule à travers l'électrovalve 27, le serpentin 10, l'électrovalve 28, l'échangeur de chaleur 11 et l'électrovalve 30' jusqu'au robinet de prise d'eau 32, le brûleur 1 étant en marche. L'eau est chauffée dans l'échangeur de chaleur 11 et le serpentin 10. 3 - Prélèvement d'eau sans circulation dans le serpentin 10 (service d'été, l'installation de chauffage étant arrêtée). Les électrovalves 29, 28 et 31, le distributeur 33 et le robinet 32 sont ouverts, les électrovalves 27, 30' et 30, fermées, et le brûleur 1 en marche. Il en résulte une circulation d'eau à travers l'échangeur de chaleur 11, par l'intermédiaire de l'électrovalve 29 du côté entrée, et des électrovalves 28 et 31 du côté sortie dudit échangeur de chaleur, toute circulation dans le serpentin 10 étant bloquée puisque l'électrovalve 27 est fermée; il n'y a aucune transmission de chaleur au contenu de l'accumulateur 9. 4 Réchauffage de l'accumulateur. Les électrovalves 27, 28, 30' et 30 sont ouvertes, les électrovalves 29 et 31, ainsi que le distributeur 33 et le robinet 32 fermés, et le brûleur 1 en marche. Il y a circulation d'eau à travers l'électrovalve 27, le serpentin 10, l'électrovalve 28, l'échangeur de chaleur 11, les électrovalves 30 et 30' et la pompe de circulation 25, l'eau captant la chaleur dans l'échangeur 11 pour la céder à l'eau dans l'accumulateur 9, à travers le serpentin 10. Sur les deux exemples de réalisation d'un chauffe-eau suivant l'invention, les parois de l'accumulateur d'eau chaude 9 sont calorifugées par une couche d'isolement extérieure 8 et une couche d'isolement intérieure 39. De plus, l'accumulateur 9 est muni dans les deux cas d'un thermostat 36 relié par une ligne 38 au dispositif de commande et de régulation 37. En outre, il est prévu sur les deux exemples de réalisation une sonde thermométrique 34 à proximité du robinet de prise d'eau, reliée à un régulateur de température 35 du distributeur 3-voies 33 actionné par ledit -régulateur pour éviter une température de sortie excessive. REVENDICATIONS 1. Chauffe-eau combiné pour la préparation d'eau sanitaire et d'eau chaude pour une installation de chauffage et qui comprend un accumulateur d'eau chaude sur lequel sont branchés un tuyau de départ et un tuyau de retour de l'installation de chauffage et qui est traversé par un tuyau canalisant les gaz brûlés et fait en même temps fonction d'échangeur de chaleur comportant un serpentin où circule l'eau sanitaire, et qui peut être relié à un raccord d'eau froide et à au moins un robinet de prise d'eau, un tuyau de dérivation branché sur un distributeur 3 voies et reliant le raccord d'eau froide à un tuyau se terminant au robinet de prise d'eau étant prévu, caractérisé par le fait que le tuyau (4) traversant l'accumulateur d'eau chaude (9) comprend un autre échangeur de chaleur (11) qui peut être mis en série avec le serpentin (10) logé dans ledit accumulateur (9) - 2. Chauffe-eau suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'en plus du serpentin (10) disposé dans l'accumulateur d'eau chaude (9) et de l'échangeur de chaleur (11) logé dans le tuyau (4) traversant ledit accumulateur (9), il est prévu un tuyau de dérivation (24) avec une pompe de circulation (25), relié à un distributeur (30). 3. Chauffe-eau suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le tuyau (4) traversant l'accumulateur d'eau chaude (9) comporte un autre tuyau (43) dans lequel est disposé l'autre échangeur de chaleur (11), le tuyau (4) délimitant le volume dudit accumulateur (9) étant fermé en bas par une sortie d'eau de condensation (40), et les deux tuyaux (4, 43) étant séparés entre eux par une fente (6) où circulent les gaz brûlés. 4. Chauffe-eau suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (11) logé dans le tuyau (4) traversant l'accumulateur d'eau chaude (9) est relié, par un autre tuyau de dérivation (26) muni d'une électrovalve (29) et reliant le tuyau d'eau froide (21) à un tuyau (20) aboutissant à un robinet de prise d'eau (32), et par un autre tuyau (18) doté d'une électrovalve (31), au tuyau d'eau froide et au tuyau (20) se terminant à un robinet de prise d'eau (32), une électrovalve (30') étant prévue entre ces branchements dudit échangeur de chaleur (11).