Brevet FR2852086A1 — publié le 20040910

La présente invention concerne un dispositif pour l'accumulation et la distribution d'énergie calorifique utilisable notamment, mais non exclusivement, au chauffage et à la production d'eau chaude. Elle convient tout particulièrement à la réalisation de dispositifs de production 15 d'eau chaude et/ou de chauffage embarqués à bord de véhicules, par exemple des véhicules de transport en commun, des véhicules d'urgence, des campingcars ou des caravanes. D'une façon générale, on sait que pour obtenir ce résultat, la réponse technique 20 actuelle consiste à accumuler de l'eau sanitaire dans un ballon puis à la chauffer à l'aide d'un moyen de chauffage plongé dans l'eau pouvant par exemple consister en un serpentin calorifère dans lequel circule un fluide caloporteur réchauffé par une chaudière. Néanmoins, cette solution n'est pas entièrement satisfaisante pour les raisons suivantes: - le temps de régénération de l'eau chaude contenue dans le ballon est très long, notamment en raison de la capacité d'échange thermique du serpentin 30 qui est très faible, - 2 - la chaudière doit effectuer plusieurs démarrages successifs pour parvenir à la bonne température, ce qui provoque une surconsommation d'énergie électrique et un épuisement des batteries du véhicule, - l'eau sanitaire se trouve stockée à une température propice à des 5 développements bactériens, en particulier de germes pathogènes tels que la légionellose, - la difficulté d'effectuer une vidange totale du ballon pour assurer une mise hors gel du véhicule. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose donc un dispositif d'accumulation et de distribution d'énergie calorifique faisant intervenir un circuit d'accumulation d'énergie calorifique 15 comportant un récipient calorifugé alimenté et remplis en fluide caloporteur émanant d'un circuit de chauffage par l'intermédiaire d'un circuit primaire d'alimentation comprenant, à l'intérieur du récipient, un orifice de sortie permettant au fluide caloporteur de s'écouler dans le récipient, ce circuit primaire d'alimentation étant par ailleurs connecté à l'entrée de l'étage primaire 20 d'un échangeur immergé dans le fluide caloporteur contenu dans le récipient par l'intermédiaire d'un régulateur multivoies dont l'une des voies est raccordée à un conduit de puisage du liquide caloporteur contenu dans le récipient, ledit étage primaire étant par ailleurs connecté par sa sortie à un circuit de retour du fluide caloporteur audit circuit de chauffage; l'étage 25 secondaire dudit échangeur comprenant une entrée connectée à un circuit d'alimentation en fluide secondaire et une sortie connectée à un circuit d'utilisation du fluide secondaire chauffé. Avantageusement, le circuit de retour de l'étage primaire de l'échangeur pourra 30 être éventuellement connecté, par exemple par l'intermédiaire d'une vanne thermostatique, à un circuit de chauffage pouvant comprendre un ou plusieurs radiateurs. Le fluide secondaire pourra, quant à lui, consister en de l'eau, l'échangeur servant alors à la production d'eau chaude sanitaire. Par ailleurs, le circuit de chauffage pourra comprendre un ou plusieurs dispositifs de chauffage montés en parallèle ou éventuellement en série. Dans le cas o le dispositif selon l'invention est embarqué à bord d'un véhicule à moteur, le fluide caloporteur (de préférence un liquide antigel) pourra être chauffé par une chaudière alimentée par le carburant du véhicule. Avantageusement, ce fluide caloporteur pourra consister en le fluide de 15 refroidissement du moteur. Dans ce cas, le circuit primaire d'alimentation pourra être couplé au circuit de refroidissement du moteur de manière à utiliser le moteur en tant que dispositif de chauffage. Dans ce cas, pour permettre d'assurer une production d'eau chaude pendant les périodes d'arrêt du moteur, il sera possible d'utiliser une chaudière d'appoint dans le circuit 20 reliant le circuit de refroidissement du moteur au circuit primaire d'alimentation. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence au dessin annexé dans lequel: 25 La figure unique est une représentation schématique d'une installation de chauffage et de production d'eau chaude utilisant plusieurs sources d'énergie calorifiques. Dans cet exemple, le dispositif selon l'invention fait intervenir, en tant qu'accumulateur d'énergie calorifique, un récipient étanche calorifugé 1 4 destiné à recevoir un liquide caloporteur émanant d'un circuit de chauffage primaire comprenant, à l'extérieur du récipient 1, des moyens de chauffage comportant, ici, une chaudière 2 de type classique équipée d'un circulateur et montée en série avec une source de chaleur 3 pouvant par exemple consister en le circuit de refroidissement d'un moteur. Immergé à l'intérieur du récipient 1, le circuit primaire comprend un conduit d'admission 4 et connecté en aval à une vanne thermostatique trois ou quatre voies 6. Un orifice 5 indifféremment situé en amont ou en aval de la vanne 6 10 permet au liquide caloporteur de s'écouler dans le récipient 1. La sortie 7 de cette vanne 6 est connectée à l'entrée de l'étage primaire 8 d'un échangeur liquide/liquide à plaques 9. La sortie de cet étage primaire 8 est, quant à elle, connectée à un circuit de retour 10 qui ressort du récipient 1. La deuxième entrée 11 de la vanne 6 est raccordée à un conduit de collecte du liquide 15 caloporteur contenu dans le récipient 1. L'étage secondaire 12 de l'échangeur comprend un orifice d'admission relié par une tubulure 13 traversant le récipient 1 à un circuit d'alimentation en eau et un orifice de sortie relié par une tubulure 14 traversant le récipient à un circuit 20 de distribution d'eau chaude. Grâce à l'intégration, dans le récipient 1, de l'échangeur 9 et des composants auxquels il est associé, l'eau contenue dans l'étage secondaire de l'échangeur est quasiment instantanément réchauffée par le liquide caloporteur. La vanne 25 trois voies thermostatique 6 sélectionne en fonction de la température le liquide caloporteur injecté dans l'échangeur 9 en provenance du récipient 1 et/ou du conduit d'admission 4: En fait, le liquide caloporteur passe successivement dans le récipient 1 puis dans l'échangeur 9 quand la température du liquide à l'intérieur du conduit d'admission 4 est basse. Il passe 30 directement du conduit 4 à l'échangeur 9 si cette température est élevée. A l'extérieur du récipient 1, le circuit de retour 10 comprend successivement une vanne trois voies de sélection été/hiver 15 et une vanne trois voies thermostatique 16 d'alimentation d'un circuit de chauffage 17. En position été, la vanne trois voies 15 aiguille le fluide caloporteur issu de l'échangeur 9 sur un circuit de collecte 18 en direction des moyens de chauffage 3, 2 en court-circuitant le circuit de chauffage 17. Par contre, en position hiver, la vanne trois voies 15 aiguille le fluide 10 caloporteur à l'entrée de la vanne thermostatique 16. Le circuit de chauffage comprend une pluralité de radiateurs R montés en parallèle dont les orifices d'alimentation sont connectés à l'une des deux sorties SI de la vanne trois voies 16, tandis que les orifices de sortie sont raccordés au 15 circuit de collecte 18. La deuxième sortie S2 de la vanne thermostatique 16 est connectée au circuit de collecte 18. On donne ainsi priorité à l'accumulation de fluide chaud avant la distribution du fluide vers le circuit de chauffage assuré par les radiateurs R. Comme précédemment, l'invention s'applique d'une façon particulièrement efficace au chauffage et à la production d'eau chaude sanitaire à bord d'un 25 véhicule tel que, par exemple, un camping-car pour lequel les besoins en énergie calorifique pour le chauffage sont de l'ordre de 3,5 kW. La puissance thermique nécessaire à la production d'eau chaude sanitaire, dans le cas o l'on utilise une douche doit être de l'ordre de 18 kW. L'invention permet de résoudre ce problème de chauffage et de production d'eau chaude en utilisant une chaudière d'une puissance de 5 kW, grâce au processus d'accumulation précédemment décrit. Ce processus permet en outre d'obtenir les avantages suivants: - la chaudière travaille directement sur l'eau servant au stockage de l'énergie, 5 il n'y a donc qu'un seul démarrage de la chaudière jusqu'à obtention de la température maximale de stockage, ainsi les batteries du véhicule sont préservées, - n'ayant pas d'échangeur entre l'eau servant de stockage énergétique et la chaudière, le temps de régénération est beaucoup plus court, - le système contient très peut d'eau sanitaire, il y a donc beaucoup moins de risque de développement de germes pathogènes, d'autant qu'un faible volume d'eau sanitaire rend le rinçage du circuit très rapide, - la purge de l'ensemble est plus aisée, le système ayant beaucoup moins d'eau douce (seule l'eau sanitaire est sujette au gel). Revendications 1. Dispositif pour l'accumulation et la distribution d'énergie calorifique, caractérisé en ce qu'il fait intervenir un circuit d'accumulation d'énergie 5 calorifique comportant un récipient calorifugé (1) alimenté et rempli en fluide caloporteur émanant d'un circuit de chauffage (2, 3) par l'intermédiaire d'un circuit primaire d'alimentation (4) comprenant, à l'intérieur du récipient (1), un orifice de sortie (5) permettant au fluide caloporteur de s'écouler dans le récipient (1), ce circuit primaire d'alimentation étant par ailleurs connecté à 10 l'entrée de l'étage primaire (8) d'un échangeur (9) immergé dans le fluide caloporteur contenu dans le récipient (1) par l'intermédiaire d'un régulateur multivoies (6) dont l'une des voies est raccordée à un conduit de puisage (11) du liquide caloporteur contenu dans le récipient (1), ledit étage primaire étant par ailleurs connecté par sa sortie à un circuit de retour (10) du fluide 15 caloporteur audit circuit de chauffage (2, 3); l'étage secondaire dudit échangeur comprenant une entrée connectée à un circuit d'alimentation en fluide secondaire (13) et une sortie connectée à un circuit d'utilisation du fluide secondaire chauffé (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de retour (10) de l'étage primaire de l'échangeur est connecté à un circuit de chauffage (17) comprenant un ou plusieurs radiateurs (R). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la connexion du circuit de chauffage (17) au circuit de retour (10) s'effectue par l'intermédiaire d'une vanne thermostatique (16) et/ou d'une vanne d'arrêt (15). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la susdite vanne thermostatique (16) est conçue de manière à donner priorité à l'accumulation de fluide chaud avant la distribution de fluide vers le circuit de chauffage assuré par les radiateurs (R). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit fluide secondaire consiste en de l'eau, le dispositif servant alors à la production d'eau chaude sanitaire. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit circuit de chauffage comprend plusieurs dispositifs de chauffage (2, 3) montés en parallèle ou en série. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit circuit de chauffage comprend une chaudière (2) équipée d'un circulateur. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est embarqué à bord d'un véhicule à moteur, et en ce que 20 le susdit circuit de chauffage utilise le circuit de refroidissement (3) du moteur. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une chaudière (2) alimentée par le carburant 25 du véhicule. 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le susdit fluide caloporteur consiste en le fluide de refroidissement du moteur du véhicule. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit régulateur multivoies consiste en une vanne trois voies thermostatique sélectionnant, en fonction de la température, le liquide caloporteur injecté dans l'échangeur (9), en provenance du récipient (1) et/ou du circuit primaire d'alimentation (4).