Brevet FR2893703A1 — publié le 20070525

Installation de production d'eau chaude sanitaire La présente invention concerne le domaine des installations de production d'eau chaude sanitaire à distribuer. Une installation de production d'eau chaude sanitaire collective, c'est-à-dire distribuée vers les appartements d'immeubles, les chambres d'un hôpital ou d'un hôtel, les logements collectifs, les lieux d'activités collectives, engendre des pointes de consommation qu'il s'agit d'absorber. Pour résoudre cette difficulté, il est courant d'équiper les circuits d'eau chaude sanitaire de réservoirs ou ballons de stockage volumineux dont la capacité de stockage permet d'assurer le complément entre la puissance de chauffe, délivrée par des moyens propres aux circuits d'eau sanitaire, et la puissance de pointe de la demande d'eau chaude sanitaire. Cependant, ces réservoirs d'eau chaude sanitaire stagnante sont favorables au développement de substances susceptibles de nuire à la santé, en particulier les légionelles . Il est donc obligatoire de procéder à une surveillance régulière et à un nettoyage périodique de ces réservoirs, ces opérations étant difficiles à réaliser, coûteuses et malsaines pour les personnels d'entretien. Le but de la présente invention est de proposer une autre solution que celle couramment employée, adaptée pour éviter la prolifération et/ou détruire les substances telles que les bactéries, au moins en partie, en particulier les légionelles . L'installation de production d'eau chaude sanitaire à distribuer, selon l'invention, comprend un circuit d'eau sanitaire à écoulement continu présentant une arrivée d'eau à un bas niveau de température et une sortie d'eau chaude à distribuer à un niveau moyen de température souhaité. Ledit circuit d'eau sanitaire à écoulement continu comprend successivement, entre ladite arrivée et ladite sortie des moyens de surchauffage de l'eau sanitaire à un niveau haut de température supérieur audit niveau moyen de température ; des moyens de stérilisation au moins partielle assurant un temps prédéterminé de séjour de l'eau sanitaire surchauffée, fonction d'un débit prédéterminé d'eau chaude sanitaire à délivrer ; et des moyens pour refroidir l'eau sanitaire surchauffée jusqu'audit niveau moyen de température. L'installation selon l'invention comprend en outre des moyens primaires d'apport d'énergie thermique auxdits moyens de surchauffage. Selon l'invention, lesdits moyens de stérilisation sont de préférence tels que ledit temps prédéterminé de séjour est fonction d'un débit prédéterminé maximum d'eau sanitaire à délivrer et de la température de stérilisation désirée. Selon l'invention, lesdits moyens primaires comprennent de préférence un réservoir d'accumulation d'eau primaire. Selon une variante d'exécution préférée de l'invention, ladite installation comprend un circuit primaire incluant un réservoir d'accumulation d'eau primaire ; un circuit intermédiaire d'eau primaire incluant ledit réservoir et une première partie d'un premier échangeur ; et un circuit principal incluant successivement, entre ladite arrivée et ladite sortie, une première partie d'un second échangeur une seconde partie dudit premier échangeur couplée thermiquement à sa première partie, un chambreur et une seconde partie dudit second échangeur couplée thermiquement à sa première partie. L'installation selon l'invention comprend de préférence des moyens de régulation du débit de l'eau primaire traversant la première partie du premier échangeur. L'installation selon l'invention comprend de préférence, en amont dudit chambreur, des moyens de régulation de la température de l'eau sanitaire à distribuer. Selon l'invention, ledit circuit principal comprend de préférence un conduit de dérivation, monté en parallèle à la seconde partie dudit second échangeur et une vanne mélangeuse de régulation thermique installée à la jonction entre le chambreur, la seconde partie dudit second échangeur et la sortie d'eau chaude. Selon l'invention, ledit circuit primaire comprend de préférence un conduit primaire de dérivation, monté en parallèle à la première partie du premier échangeur, une vanne de régulation thermique installée à une jonction entre ce circuit primaire et cette branche primaire de dérivation et une pompe de circulation de l'eau primaire dans la première partie du premier échangeur. Selon l'invention, la contenance du chambreur est, de préférence, approximativement égale au produit d'une durée de séjour prédéterminée fonction de la température de stérilisation souhaitée par un débit maximum prédéterminé d'eau chaude sanitaire à distribuer. Selon l'invention, le circuit d'eau primaire peut avantageusement être un circuit de production d'eau non sanitaire. Ainsi, selon l'invention, l'apport d'énergie thermique d'une part coïncide temporellement à la demande d'eau chaude sanitaire à distribuer et d'autre part permet, au moins en partie, d'empêcher le développement de substances, en particulier les légionelles , et d'assurer leur destruction avant la distribution de l'eau chaude sanitaire, en évitant tout stockage volumineux d'eau chaude sanitaire stagnante. La présente invention sera mieux comprise à 1 `étude d'une installation de production d'eau chaude sanitaire, décrite à titre d'exemple non limitatif et illustré par la figure unique annexée. L'installation 1 représentée sur la figure, de production d'eau chaude sanitaire, comprend un circuit primaire 2 incluant un réservoir d'accumulation d'eau primaire 3, non sanitaire, monté entre un conduit d'amenée 4 et un conduit de retour 5, ces conduits étant par exemple branchés sur un circuit de chauffage de locaux incluant un organe de chauffe tel qu'une chaudière 6. Sur le conduit 4 est montée une pompe 7 et sur le conduit 5 est montée une vanne de limitation de débit 8, les organes 7 et 8 pouvant être indifféremment montés sur les conduits 4 et 5. L'installation 1 comprend un circuit intermédiaire 9 d'eau primaire qui inclut le réservoir 3 et une partie interne 10 d'un échangeur thermique 11 et qui comprend un conduit d'amenée 12 reliant le conduit d'amenée 4, et donc le réservoir 3, à une extrémité de cette partie interne 10 et un conduit de retour 13 qui relie l'autre extrémité de cette partie interne 10 au conduit de retour 5, et donc le réservoir 3. Le circuit intermédiaire 9 comprend en outre un conduit de dérivation 14 reliant les conduits 4 et 5, en parallèle à la partie 10 de l'échangeur 11. Pour réguler la température de l'eau primaire circulant dans la partie 10 de l'échangeur 11, peuvent être prévues, de façon connue en soi, une vanne de régulation de débit 15 à trois voies montée sur l'une des jonction du conduit 14 avec les conduits 12 et 13 et associée à une sonde de contrôle de température et une pompe de circulation 16 montée sur l'une des portions des conduits 12 et 13 situées entre ces jonctions et la partie 10 de l'échangeur 11. L'installation 1 comprend un circuit principal 17 d'eau sanitaire qui présente un conduit d'arrivée d'eau froide 18 provenant d'un réseau, par exemple public, et un conduit de sortie d'eau chaude sanitaire 19 susceptible d'être relié à un réseau de distribution vers des points de consommation à la demande. Ce circuit principal 17 comprend, entre son entrée 18 et sa sortie 19, une première partie 21 d'un second échangeur thermique 20, un conduit de liaison 22, une seconde partie 23 de l'échangeur 11, un conduit de liaison 24, un chambreur 25 de stérilisation, un conduit de liaison 26, une seconde partie 27 de l'échangeur 20 et un conduit de liaison 28. Un conduit de dérivation 29 est branché d'une part sur le conduit 26 et d'autre part sur la jonction entre le conduit 28 et le conduit de sortie 19, en parallèle à la partie 27 de l'échangeur 20. Sur cette jonction, est prévu, de façon connue en soi, un moyen de régulation de la température de l'eau sortant par le conduit 19, tel qu'une vanne mélangeuse de régulation 30 à trois voies soumise à une sonde de température. Les parties 10 et 23 de l'échangeur 11 sont couplées thermiquement et les parties 21 et 27 de l'échangeur 20 sont couplées thermiquement, ces échangeurs étant par exemple à plaques ou à tubes. Le chambreur 25 peut avantageusement être constitué par un conduit allongé en forme de serpentin. L'installation 1 fonctionne de la manière suivante. L'eau primaire est portée à un niveau de température élevé, par exemple compris entre 60 C et 109 C. L'eau primaire à cette température contenue dans le réservoir d'accumulation 3 constitue une réserve d'énergie thermique primaire. Lorsque de l'eau chaude sanitaire est demandée en aval de la conduite de sortie 19, de l'eau sanitaire froide arrive sous pression par la conduite 18 et traverse le circuit principal 17. L'eau froide sanitaire, à un niveau bas de température, passe au travers de l'échangeur 20 dans lequel elle est réchauffée comme on le verra plus loin, puis passe au travers de l'échangeur 11 et s'y trouve surchauffée à un niveau haut de température, par exemple compris entre 60 C et 90 C, grâce à la chaleur apportée par l'eau primaire mise en circulation dans cet échangeur 11. La vanne de régulation 15 et la pompe 16 permettent d'assurer le débit convenable d'eau primaire très chaude pour que l'eau sanitaire atteigne ce niveau haut de température, la vanne de régulation 15 et la pompe 16 pouvant être à cet effet soumises à une sonde de la température de l'eau chaude sanitaire surchauffée. L'eau sanitaire surchauffée passe alors au travers du chambreur 25 dans lequel elle séjourne un temps nécessaire et suffisant pour subir une stérilisation souhaitée, c'est-à-dire pour supprimer et éviter la prolifération d'au moins certaines substances indésirables. Puis, l'eau sanitaire surchauffée passe au travers de l'échangeur 20 dans lequel l'eau sanitaire est désurchauffée , c'est-à-dire que sa température est ramenée par exemple à un niveau moyen intermédiaire de température, par exemple compris entre 45 C et 55 C, grâce au froid apporté par l'eau froide sanitaire circulant dans cet échangeur 20. Ainsi, l'eau froide sanitaire d'arrivée sert à désurchauffée l'eau sanitaire surchauffée et se trouve réchauffée dans l'échangeur 20 avant d'atteindre l'échangeur 11. Grâce à la vanne de régulation 30, l'eau sanitaire chaude peut être délivrée par le conduit de sortie 19, à un niveau moyen de température souhaité pour la consommation, par exemple compris entre 50 C et 60 C, cette eau chaude étant issue de l'échangeur 20 par le conduit 28, mélangée si nécessaire à l'eau sanitaire issue du chambreur par le conduit de dérivation 29. Le chambreur 25 ne constitue pas un réservoir tampon d'eau chaude sanitaire consommable, mais une zone de séjour momentané, au fil de l'écoulement, de l'eau sanitaire surchauffée à un niveau de température impropre à sa consommation directe. De plus, le temps de séjour de l'eau sanitaire surchauffée dans Le chambreur 25 est fonction d'un débit prédéterminé maximum d'eau sanitaire à délivrer et de la température de stérilisation à laquelle est associée une qualité de stérilisation. Ainsi, le chambreur 25 peut être adapté pour que l'eau sanitaire délivrée soit de préférence totalement exempte de légionelles , et/ou d'autres substances indésirables, ce temps ce séjour pouvant par exemple être compris entre deux et dix minutes. Vu que le circuit principal 17 ne comprend pas de stockage d'eau chaude sanitaire et que la réserve d'énergie thermique est constituée par le réservoir d'accumulation 3 installé dans le circuit primaire 2 d'eau non sanitaire, le volume de ce réservoir d'accumulation 3 peut se calculer en fonction de la puissance délivrée par la chaudière 6 et de la puissance nécessaire pour fournir les débits d'eau chaude sanitaire demandée sur la sortie 19 lors des périodes de pointe de consommation afin que le niveau moyen de température précité de l'eau chaude délivrée soit couramment assuré. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1.Installation de production d'eau chaude sanitaire à distribuer, caractérisée par le fait qu'elle comprend : - un circuit (17) d'eau sanitaire à écoulement continu présentant une arrivée (18) d'eau à un bas niveau de température et une sortie (19) d'eau chaude à distribuer à un niveau moyen de température souhaité et comprenant successivement, entre cette arrivée et cette sortie : des moyens (11) de surchauffage de l'eau sanitaire à un niveau haut de température supérieur audit niveau moyen de température, des moyens (25) de stérilisation au moins partielle assurant un temps prédéterminé de séjour de l'eau sanitaire surchauffée, fonction d'un débit prédéterminé d'eau chaude sanitaire à délivrer, et des moyens (20) pour refroidir l'eau sanitaire surchauffée jusqu'audit niveau moyen de température ; - et des moyens primaires (2, 9) d'apport d'énergie thermique auxdits moyens (11) de surchauffage. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens (25) de stérilisation sont tels que ledit temps prédéterminé de séjour est fonction d'un débit prédéterminé maximum d'eau sanitaire à délivrer et de la température de stérilisation désirée. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que lesdits moyens primaires comprennent un réservoir d'accumulation (3) d'eau primaire. 4. Installation selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend un circuit primaire (2) incluant un réservoir (3) d'accumulation d'eau primaire ; un circuit intermédiaire (9) d'eau primaire incluant ledit réservoir (3) et une première partie (10) d'un premier échangeur (11) ; et un circuit principal (17) incluant successivement, entre ladite arrivée (18) et ladite sortie (19), une première partie (21) d'un second échangeur (20) une seconde partie (23) dudit premier échangeur (11) couplée thermiquement à sa première partie (10), un chambreur (25) et uneseconde partie (27) dudit second échangeur (20) couplée thermiquement à sa première partie (21). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (15, 16) de régulation du débit de l'eau primaire traversant la première partie (10) du premier échangeur (11). 6. Installation selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en aval dudit chambreur (25), des moyens de régulation (30) de la température de l'eau sanitaire à distribuer. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait que ledit circuit principal (17) comprend un conduit de dérivation (29), monté en parallèle à la seconde partie (27) dudit second échangeur (20) et une vanne mélangeuse (30) de régulation thermique installée à la jonction entre le chambreur (25), la seconde partie (27) dudit second échangeur (20) et la sortie (19) d'eau chaude. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée par le fait que ledit circuit primaire (2) comprend un conduit primaire de dérivation (14), monté en parallèle à la première partie (10) du premier échangeur (11), une vanne (15) de régulation thermique installée à une jonction entre ce circuit primaire et cette branche primaire de dérivation et une pompe (16) de circulation de l'eau primaire dans la première partie (10) du premier échangeur (11). 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée par le fait que la contenance du chambreur (25) est approximativement égale au produit d'une durée de séjour prédéterminée fonction de la température de stérilisation souhaitée par un débit maximum prédéterminé d'eau chaude sanitaire à distribuer. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le circuit (2) d'eau primaire est un circuit de production d'eau non sanitaire.