Brevet FR2709536A1 — publié le 19950310

La présente invention a pour objet un dispositif de production d'eau chaude, notamment pour le chauffage de locaux d'habitation. On connaît de nombreux dispositifs de production d'eau chaude à caractère économique, tels que les pompes à chaleur ou le chauffage solaire, mais soit les installations sont complexes et d'un prix de revient trop élevé, soit les productions de calories sont trop faibles. Quant aux dispositifs de production utilisant une chaudière brûlant du combustible fossile, les consommations sont trop importantes et de plus, leur fonctionnement porte gravement atteinte à ltenviron- nement. Aussi, la présente invention propose un dispositif de chauffage d'eau chaude, en circuit fermé, qui respecte l'environnement, dont le prix de revient est faible, qui peut être installé en tout lieu équipé d'une source d'énergie électrique, qui est d'une grande compacité, qui est d'une grande fiabilité et qui nécessite un entretien très réduit. A cet effet, le dispositif de production d'eau chaude, selon l'invention, notamment pour le chauffage de locaux grâce à des radiateurs dans lesquels circule ladite eau chaude ainsi produite, se caractérise en ce qu'il comprend une pompe entraînée par un moteur, une chambre de chauffe équipée d'un conduit spiralé centripète, un tuyau d'injection reliant la pompe à la chambre avec une entrée tangentielle dans le conduit spiralé centripète, un tube d'évacuation relié à la chambre, centré et perpendiculaire au plan contenant le conduit spiralé centripète de la chambre. Ce conduit spiralé centripète comprend au moins un tour d'enroulement sur lui-même. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit spiralé du dispositif de production d'eau chaude selon l'invention possède une face extérieure usinée et une face intérieure à état de surface poli. En outre le dispositif comprend un circuit de distribution de l'eau chauffée vers des éléments dissipateurs de chaleur, un tuyau collecteur de l'eau en retour des éléments dissipateurs, une vanne de régulation et au moins un thermostat relié à une centrale de commande. Ce dispositif de chauffage comprend également un circuit primaire dans lequel est montée la chambre de chauffe avec son circuit spiralé, ce circuit primaire étant lui-même disposé au sein d'un ballon réserve d'eau, monté sur un circuit secondaire. La pression délivrée par la pompe est comprise entre 4 et 20 bars. L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés qui représentent - figure 1, une vue schématique d'un circuit de chauffage mettant en oeuvre une chambre de chauffe avec un conduit spiralé centripète selon l'invention. - figure 2, une vue en perspective d'une chambre de chauffe à conduit spiralé centripète, - figure 3, une vue en coupe de la chambre de chauffe avec une conduit spiralé centripète, et - figure 4 une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3. Sur la figure 1, on a représenté un circuit complet d'une installation de chauffage comprenant un circuit primaire 10 et un circuit secondaire 12. Le circuit secondaire comprend de façon connue une pompe de circulation 14, des éléments 16, dissipateur d'énergie, tels que des radiateurs, ainsi qu'un ballon 18 accumulateur d'eau chaude. Le circuit primaire comprend une pompe 20 entraînée par un moteur 22, lui-même piloté par une centrale de commande 24 équipée d'un thermocouple 25 plongeant dans l'eau du ballon accumulateur d'eau chaude et un tuyau 26 en boucle fermée sur lequel est interposée une chambre de chauffe 28. Le tuyau 26 en boucle fermée prend une forme de serpentin à la sortie de la chambre de chauffe et de plus il est disposé, pour la majeure partie, dans le ballon 18 accumulateur d'eau chaude. Sur la figure 2, on a représenté un mode de réalisation d'une chambre de chauffe qui comprend un conduit interne 30 spiralé centripète, ainsi que cela est représenté en détail sur la figure 3. La chambre de chauffe comprend un corps avec le conduit spiralé 30 usiné avec un couvercle 31. Dans cet exemple, le conduit a une section sensiblement rectangulaire comme représenté sur la figure 4. La surface radialement intérieure 36 du conduit 30 est dans ce mode de réalisation particulier du type poli. La surface extérieure 38 de ce même conduit reste brute d'usinage c'est-à-dire relativement rugueuse. La spirale fait au moins un tour sur elle-même. L'extrémité extérieure du conduit 30 est alimentée par un tuyau d'injection 32 qui est orienté tangentiellement à la spirale. L'extrémité intérieure de ce même conduit débouche à l'entrée du tuyau d'évacuation 34, lequel est orienté perpendiculairement au plan contenant le conduit 30. Par ailleurs, le diamètre équivalent de la section d'entrée du conduit 30 est au moins deux fois inférieur à celui du tuyau d'évacuation et la section de passage de ce conduit croit progressivement de son entrée à sa sortie. Le dispositif fonctionne ainsi que cela est décrit ci-après. La pompe met le liquide en pression, comprise entre 4 et 20 bars et dans les applications domestiques, cette pression sera de l'ordre de 6 bars. Le liquide est mis en circulation dans le conduit d'alimentation 32 avec une vitesse importante et sous pression puis passe dans le tuyau 34 dans le serpentin 27 et retourne à la pompe 20, on constate que la température du fluide en circulation s'élève, pour atteindre très rapidement des valeurs de 80 à 1000C. On comprend qu'un tel dispositif soit très intéressant pour des applications de chauffage car, grâce au thermocouple et à des organes de pilotage appropriés de type connu et non représentés pour la simplification du dessin, l'eau de départ du circuit secondaire peut être mélangée avec de l'eau de retour de ce même circuit afin de délivrer le nombre de calories nécessaires dans les éléments dissipateurs. De plus, on constate que l'installation nécessite outre la mise en place des éléments dissipateurs, communs à toute installation de chauffage, un simple branchement sur le réseau électrique. Cette énergie est la plus adéquate pour l'approvisionnement des lieux les plus reculés et difficilement accessibles et, le dispositif étant simple, il est d'un intérêt tout particulier pour les régions froides peu développées industriellement. La rapidité de chauffe est un facteur également très intéressant, si l'on compare aux accumulateurs d'eau chaude à résistances électriques. Un tel circuit de chauffage comprenant 200 litres d'eau, des radiateurs de 3 litres par pièce, une chambre de chauffage de 140 mm de diamètre, travaillant à 6 bars permet de chauffer 60 pièces de 18 à 20 m2. Quant à la consommation d'énergie, elle est de l'or- dre de 2,15 kWh pour une pièce de 18 à 20 m2. On peut bien entendu prévoir un chauffage direct des éléments dissipateurs par le circuit primaire, en supprimant le circuit secondaire. En effet, la souplesse de fonctionnement d'une telle installation permet d'adapter et de contrôler la température de l'eau à la sortie du conduit d'évacuation avec une grande précision, si besoin est. Dans ce cas le thermocouple est branché sur le circuit primaire et il peut avantageusement être complété par des thermostats disposés dans les pièces à chauffer afin de réguler la température, bien que ce montage fasse perdre un peu de simplicité au mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention. La section des conduits 30 et 32 peut prendre une forme quelconque, par exemple de parallélogramme. Selon une variante de réalisation, des organes de freinage, par exemple des nervures 35, peuvent être disposées dans le conduit d'évacuation comme représenté de façon à créer des forces de friction supplémentaires, ralentissant la vitesse de circulation du fluide. REVENDICATIONS 1. Dispositif de production d'eau chaude, notamment pour le chauffage de locaux grâce à des éléments dissipateurs d'énergie (16) dans lesquels circule l'eau chaude ainsi produite, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de liquide (10) comportant une pompe (20) entraînée par un moteur (22), une chambre de chauffe (28) équipée d'un conduit (30) spiralé centripète, un tuyau d'injection (32) reliant le refoulement de la pompe à l'extrémité extérieure du conduit spiralé centripète tangentiellement à la spirale, un tuyau d'évacuation (34) perpendiculaire au plan général du conduit spiralé centripète et reliant l'extrémité intérieure de ce dernier à l'aspiration de la pompe. 2. Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1, caractérisé en ce que les diamètres équivalents du tuyau d'évacuation (34) et du conduit spiralé (30), au centre de ce conduit sont au moins égaux à deux fois celui du tuyau (32) d'injection. 3. Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tuyau d'évacuation (34) comprend des organes de freinage (35) tels que des nervures. 4. Dispositif de production d'eau chaude selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit (30) spiralé centripète comprend au moins un tour. 5. Dispositif de production d'eau chaude selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit (30) spiralé centripète possède une face extérieure (38) relativement rugueuse et une face radialement intérieure (38) à état de surface poli. 6. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit secondaire (12) de distribution d'eau vers des éléments (16) dissipateurs de chaleur, en relation d'échanges thermiques avec le liquide issu de la chambre de chauffe (28). 7. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le conduit (30) spiralé centripète est interposé dans un circuit primaire (10) au sein d'un ballon (18) réserve d'eau faisant partie du circuit secondaire (12). 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression délivrée par la pompe est comprise entre 4 et 20 bars.