Brevet FR2802290A1 — publié le 20010615

INSTALLATION DE FOURNITURE D'EAU CHAUDE SANITAIRE DESCRIPTION Le domaine de cette invention est la fourniture d' chaude sanitaire, ngtamment pour les besoins domestiques des habitations. il aujourd'hui usuel de produire l'eau chaude à l'avance en l'emmagasinant dans un ballon au fond duquel on dispose une résistance électrique dans laquelle de l'énergie calorifique est dissipée jusqu'à ce que l' soit réchauffée. Ce procédé simple présente cependant certains inconvénients. Comme l'eau domestique fournie sous forte pression, le ballon doit avoir formes arrondies et occupe ainsi un volume bien individualisé qui contraint dans l'aménagement l'habitation. Le volume d'eau est limité et il est pas possible en pratique de se constituer un supplément de volume d'eau chaude à l'avance : on pourrait penser à imposer un chauffage après le début du prélèvement du ballon, quand un premier volume eau froide a remplacé le volume d'eau chaude prélevé jusque-là, mais ce chauffage aurait pour conséquence détruire la stratification thermique entre la couche plus lourde d'eau froide récemment introduite et 'eau chaude subsistante plus légère, ce qui mélangerait ces deux volumes et ne fournirait que de l'eau tiède pendant plusieurs heures, jusqu'à ce que le chauffage de l'ensemble du ballon soit achevé. Enfin, l'entartrage de la résistance, en contact de l'eau souvent chargée en calcaire, est inéluctable. L'invention relève d'un procédé différent de production d'eau chaude sanitaire qui évite ces inconvénients. L'installation proposée conformément à elle comprend un moyen de production de chaleur, une conduite eau froide à chauffer, et se caractérise en ce qu'elle comprend encore un réservoix d'un produit solidifiant et se liquéfiant à des températures voisines une température à laquelle l'eau chaude doit être fournie, et en ce que le moyen de production chaleur et la conduite ont des portions incluses dans le réservoir et enrobées par le produit. Il est capital d'observer que le produit dans lequel la chaleur est emmagasinée n'est pas 11 elle-même et se trouve à pression ambiante, ce qui n'impose pas de contrainte de construction du réservoir et permet de le rendre, par exemple, mural et plat donc peu encombrant, si on le souhaite d'autres formes peuvent évidemment être proposées pour lui faire occuper un volume inutile par ailleurs de l'habitation et pour le rendre peu voyant. L'eau chaude est produite en faisant couler l'eau froide dans sa conduite de distribution à travers le produit du réservoir, préalablement chauffé et qui restitue sa chaleur par transfert thermique à travers la conduite tout en se solidifiant : il reste à la même température pendant tout le processus de solidification, et de la chaleur peut d'ailleurs lui être fournie simultanément pour contrarier cette solidification et permettre continuer indéfiniment le prélèvement d'eau chaude on le souhaite ; la température de l'eau ne dépend que de la température de solidification du produit. Enfin, 1 absence d'une grande quantité d'eau susceptible de stagner dans un ballon permet de ne pas se préoccuper risques de prolifération de bactéries, qui incitent actuellement à chauffer l'eau des ballons à une température excessive pour les besoins domestiques. Les figures suivantes donneront une idée plus concrète de l'invention, sans épuiser tous ses aspects : la f igure 1 est une vue générale de 1,installation, et la figure 2 illustre mieux l'intérieur du réservoir de produit chauffant. L'eau à chauffer coule dans une conduite 1 munie d'une pompe 2 et terminée par un robinet 3, ainsi qu'il est usuel pour les usages domestiques. La conduite 1 est courbée en spires 4 parallèles dans un réservoir 5 à faces principales rectangulaires et de faible épaisseur, qui est empli d'un corps se liquéfie et se solidifie entre 50 et 700C environ. Le réservoir 5 contient aussi d'autres spires un circuit 7 d'eau de chauffage qui s'étend également hors réservoir 5 et qui comprend une pompe d'entrainement 8 et une source de chauffage 9 dont l'élément essentiel une résistance 10 (une autre source de chaleur concevable) dans laquelle on fait passer à volonté du courant produit par un générateur 11 ; un capteur de température 12 est situé sur le circuit 7 à l'endroit ou l'eau sort du réservoir 5 et permet d'interrompre la fourniture du courant et le chauffage dès que la température s'élève au-dessus de celle de liquéfaction du produit du réservoir 5, ce qui indique une surchauffe de ce produit. L'eau du circuit 7 est traitée pour éviter l'entartrage de la résistance 9, ce qui est possible sans inconvénient car elle appartient à un circuit fermé qui n'entrera pas en contact avec l'eau de qualité alimentaire de la conduite 1, même si le circuit 7 fuit dans le réservoir St Les spires 4 et 6 forment deux réseaux qui s'entrecroisent de manière à fournir de multiples régions de transfert de chaleur de faible longueur afin de diminuer l'inertie thermique et d'égaliser les conditions de changement d'état du contenu réservoir 5. Les spires 4 et 6 ne sont pas en contact direct entre elles mais par l'intermédiaire du materiau sujet à la liquéfaction et à la solidification qui les enrobe et par des ailettes qui, leur étant perpendiculaires, forment un empilement croisé avec elles. Les réseaux des spires 4 et peuvent être tous deux sensiblement plans et verticaux surtout si le réservoir 5 est plat et mural, et formés pour l'essentiel de portions horizontales des spires - les portions horizontales des spires 4 peuvent alterner avec celles des spires 6 en direction verticale ; des croisements des spires 4 et 6 en direction l'épaisseur du réservoir 5 sont proposés pour éviter que leurs réseaux ne se superposent : des portions spires 4 sont ainsi alternativement devant et derrière des portions des spires 6. Un trop grand nombre spires 4 ou 6 ou de coudes produirait évidemment perte de charge hydraulique excessive. Le choix du matériau contenu dans réservoir 5 est essentiel. Sa première qualité doit être de se liquéfier et de se solidifier entre 50 et 700C environ, l'eau s'écoulant le robinet 3 étant portée presque à cette température grâce à la longueur importante des spires 4 et a la faible inertie thermique du système. On demande aussi qu'il ne soit pas toxique ni dangereux d'une autre manière. Il faut que sa chaleur latente de solidification soit importante pour que le réservoir 5 puisse être petit. Enfin, il est préférable qu'il soit pas corrosif, qu'il soit peu sujet à la surfusion et qu'il soit congruent, c'est-à-dire que phases liquide et solide aient la même composition, car des dégradations consécutives aux multiples changements de phase risqueraient de se produire sinon ; cette condition est toujours remplie pour les corps purs. Le monohydrate de soude, les paraffines alimentaires et certains acides gras comme les acides stéarique, palmitique et myristique satisfont pour l'essentiel à ces conditions et sont donc conseillés. Le monohydrate de soude est remarquable par sa chaleur latente élevée, de 473 ki /M3# fond à 640C, mais présente l'inconvénient d'être corrosif. on peut donc considérer favorablement aussi autres matériaux, non agressifs, dont la chaleur latente est encore d'environ 150 kJ /M3. Le problème de la surfusion mérite l'examen, car elle peut être de plusieurs degrés, et la température de l'eau chaude recueillie sera sujette à des variations aussi importantes. On conseille donc d'ajouter à l'installation un dispositif de prévention de la surfusion et qui oblige le contenu du réservoir 5 à se solidifier à une température uniforme. Des expédients convenables sont des reliefs tels que des pointes 14 dans le réservoir 5 pour y produire une irrégularité de forme, ou des cristaux 15 d'un corps qui n'est pas sujet à la liquéfaction à ces températures mais dont la structure est proche de celle du corps à solidifier et amorce ainsi cette solidification. Ces cristaux peuvent être suspendus par des filets ou des sacs perméables à tout endroit du réservoir 5. REVENDICATIONS 1. Installation de fourniture d'eau chaude, comprenant un moyen de production de chaleur (7, 9, 10), une conduite (1) d'eau froide à chauffer, et caractérisée en ce qu'elle comprend encore un réservoir (5) empli produit se solidifiant#et liquéfiant à des températures voisines d'une température à laquelle 1 eau chaude doit être fournie, en ce que le moyen de production de chaleur et la conduite ont des portions (4, 6) incluses dans le réservoir et enrobées le produit. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de production de chaleur comprend une source de chaleur (9) et un circuit liquide (7) qui passe par la source de chaleur comprend la portion (6) incluse dans le réservoir 3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les portions incluses dans le réservoir du circuit de liquide et de la conduite forment deux groupes de spires (4, 6) s'entrecroisant. 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des ailettes (13) incluses dans le réservoir et reliant les spires entre elles. 5. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir est mural et plat. 6. Installation suivant les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que les groupes de spires s'étendent sensiblement dans des plans verticaux, et sont composées surtout de tronçons horizontaux qui alternent en direction verticale et se croisent en direction de l'épaisseur du réservoir. 7. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir contient des moyens (14,-15) de prévention de surfusion du produit. 8. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le produit emplissant le réservoir est du monohydrate de soude.