Brevet FR2902863A1 — publié le 20071228

-1- La présente invention concerne un système capable de préserver sur un circuit d'eau chaude, une température d'eau acceptable à tous moments à un point de prélèvement, malgré la distance plus ou moins grande séparant le point de chauffe de l'eau du lieu de soutirage. ********** En effet dans bons nombres d'habitations individuelles ou sanitaires collectifs, il est courant de laisser s'écouler plusieurs litres d'eau et ce pendant plusieurs secondes avant d'obtenir l'eau chaude escomptée. L'ordre de grandeur est le suivant : Sur un circuit en diamètre 16mm et un point de chauffe situé à 10 mètres avant le soutirage, l'obtention de l'eau chaude, hiver comme été, est fonction de la chasse de l'eau refroidit dans la tuyauterie qui est obtenue après environ 40 secondes, ce qui représente pour ce circuit en diamètre 16 mm, systématiquement, 20 litres d'eau devenue froide gaspillée et cela pour chaque demande d'eau chaude espacée dans une journée. Ce système permet un gain de confort pour l'utilisateur qui obtient immédiatement son eau chaude à une température de 38 C environ et engendre une économie sur la consommation d'eau et d'énergie. Le bien fondé de ce système dans le contexte actuel à réduire les consommations d'énergie et d'eau est schématisé dans l'exemple ci après, il est bâti sur les bases évoquées en lignes 10 à 16 de la page 1: • L'eau : Pour un foyer, une moyenne de 5 demandes journalières espacées dans une journée, représente (5 x 20 litres x 365 jours) soit 36,5 m3 d'eau gaspillés sur une année. Ce système supprime ce gaspillage et permet d'économiser environ 36,5 m3 d'eau par an pour un foyer. • L'énergie de chauffage : L'énergie utilisée pour chauffer 36,5 m3 d'eau à 80 C et qui seront irrémédiablement gaspillés représente environ 2 700 kW. L'adjonction de ce système permet d'économiser le volume d'eau qui avant était gaspillé et également l'énergie nécessaire au remplacement de cette eau gaspillée ce qui permet donc théoriquement d'économiser environ 2 700 kW par an pour un foyer. 2902863 -2- Présentation des différents_organes permettant la fonction du système Dans l'exemple, l'invention permet de garder une température d'eau supérieure ou égale à 38 C au lieu de prélèvement malgré inutilisation de l'eau 5 chaude depuis plusieurs heures auparavant. Pour une meilleure compréhension les dessins et les explications techniques illustrent et détaillent l'invention (Phase 1 à 5). Le système est constitué d'une capacité étanche (1) résistant à une pression et une température supérieure à celle du réseau d'eau concerné, elle 10 est de volume cylindrique mais peut se présenter sous d'autres formes. Le dimensionnement de la capacité (1) est lié au volume d'eau froide résiduelle à chasser de la tuyauterie, par exemple, suivant la configuration de l'installation, 10 mètres de tuyauterie en diamètre 16 mm séparant le lieu de chauffe du lieu de soutirage représente un volume de 20 litres d'eau résiduelle 15 de température ambiante comprises entre 4 C et 20 C suivant la saison. En appliquant la formule : m2 = ml x (tf-tl)/(t2-tf) V=m x r r: masse volumique , et en prenant le cas le plus défavorable en température nous aurons 20 litres d'eau à 4 C à chasser de la tuyauterie, le volume de la capacité (1) réceptionnant l'eau 20 chaude à 80 C, sera de 16 litres ((38-4)/(80-38) x 20 = 16 litres) pour obtenir à tous moments une eau mitigée à minima à 38 C La capacité (1) est entourée d'un calorifuge (2) permettant de maintenir un maximum de temps à température l'eau chaude accumulée des heures auparavant. 25 La capacité (1) est munie en externe: • En partie inférieure : D'une soupape thermostatique double effet (3) déclenchant dans l'exemple à 38 C pour le passage en branche chaude (6), elle est dotée d'une entrée d'eau (4), une sortie eau froide (5) et une sortie eau chaude 30 (6) NB : La soupape thermostatique (3) peut éventuellement être remplacée par une électrovanne déclenchant avec un capteur de température, mais le remplacement de la soupape thermostatique par ces organes nécessitera l'apport d'une source d'énergie. 35 • En partie supérieure : D'un mitigeur thermostatique (7) muni de son entrée d'eau chaude (9) et une entrée eau froide (8) et une sortie d'eau mitigée (10) et une vanne de prélèvement (16) • En partie latérale : D'une tuyauterie (18) munie d'une vanne de sectionnement (17) servant de bipasse en cas de dysfonctionnement du système. 2902863 -3- La capacité est munie en interne : • de deux tubes : o Le premier (11) est relié sur la branche chaude (6) de la soupape thermostatique double effet (3) et l'ouverture (15) du tube (11) 5 affleure la partie interne supérieure de la capacité (1). o Le second (12) est relié sur la branche froide (5) de la soupape thermostatique double effet (3) et se raccorde sur l'entrée eau froide (8) du mitigeur thermostatique, le tube (12) est muni d'un orifice (13) d'un diamètre identique au tube, ce dernier affleure la 10 partie interne inférieure de la capacité (1) • De plaques intermédiaires (14) pour guider les flux de liquides chauds et froids, ralentir les turbulences et limiter les mélanges de liquides chauds et froids, NB : Seulement 5 plaques intermédiaires sont représentées sur les 15 schémas 1 à 5 mais le bon rendement du système nécessite un maximum de ces plaques intermédiaires. Installation du système sur le réseau : Le système est placé verticalement, la soupape thermostatique double effets (3) en point bas sur le réseau d'eau chaude concerné au plus près 20 du ou des lieux de prélèvement de l'eau chaude en général pour un logement, l'évier de la cuisine, le lavabo, la baignoire la douche de la salle de bain... L'entrée d'eau (4) de la soupape thermostatique double effet (3) est raccordée sur l'arrivée d'eau chaude du réseau. 25 La sortie d'eau (10) du mitigeur thermostatique (7) est raccordée sur la sortie d'eau chaude du réseau avant le lieu de prélèvement. Présentation du fonctionnement du système et des cycles du fluide Situation de départ : 30 Le schéma phase 1 représente la situation ou l'eau chaude n'a pas été prélevée depuis plusieurs heures (vanne fermée F ) la capacité (1) calorifugée est pleine d'eau chaude à 80 C. Lors d'une demande en eau chaude (vanne (16) ouverte O ), les phases 2 à 5 se déclenchent: 35 Phase 2 : L'eau résiduelle encore froide (inférieur à 38 C) du réseau est orientée par la soupape thermostatique double effet (3) vers le tube (12) et la branche froide (8) du mitigeur thermostatique (7) Via l'orifice (13) l'eau résiduelle se dirige également vers le bas de la 40 capacité (1) et repousse l'eau chaude vers la branche chaude (9) du mitigeur thermostatique (7) 2902863 -4- Cheminement des fluides : L'eau chaude contenue dans la capacité est chassée vers la branche chaude (9) du mitigeur thermostatique (7) L'eau résiduelle encore froide qui provient du réseau alimente la 5 branche froide (8) du mitigeur (7) et repousse l'eau chaude vers le haut de la capacité et la branche chaude (9) du mitigeur thermostatique (7) L'eau mitigée sort du mitigeur (7) vers la vanne de prélèvement (16) à sa température de consigne minimum (38 C dans l'exemple) NB : Le volume pour cette capacité ayant été établi sur les consignes de 10 38 C pour l'eau mitigée et 4 C pour l'eau résiduelle, la consigne de 38 C minimum du mitigeur ne peut donc être augmentée que de quelques degrés que si la température de l'eau résiduelle est au- delà de 4 C, la consigne minimum peut par contre être baissée de plusieurs degrés sans limitations. 15 **** Phase 3 et 4 : Après plusieurs secondes ou l'équivalent de l'évacuation de 20 litres d'eau résiduelle dans l'exemple, l'eau du réseau qui était encore froide devient chaude (38 C et plus) elle est orientée automatiquement en 20 partie supérieure de la capacité (1) par la soupape thermostatique double effet (3) qui est préréglée passante à 38 C et plus. Cheminement des fluides : L'eau chaude via la branche chaude (6) de la soupape thermostatique double effet (3) est dirigée par le tube (11) dans la partie supérieure de 25 la capacité (1) et alimente la branche chaude (9) du mitigeur thermostatique (7). L'eau chaude chasse en partie l'eau froide contenue dans la capacité (1) vers le bas de cette dernière et via l'orifice (13) dirige l'eau froide vers la branche froide (8) du mitigeur thermostatique (7) 30 L'eau froide qui s'était accumulée dans la capacité (1) lors de la phase 2 est chassée par l'eau chaude vers l'orifice inférieur (13) du tube (12) et s'oriente vers la branche froide (8) du mitigeur thermostatique (7) L'eau mitigée sort du mitigeur (7) à sa température de consigne (dans le cas présent à 38 C) vers la vanne de prélèvement (16) 35 **** Phase 5 : L'eau chaude du réseau est orientée en partie supérieure de la capacité (1) par la soupape thermostatique double effet (3) via le tube (11) et chasse la totalité de l'eau froide contenu dans la capacité (1) 2902863 -5- Cheminement des fluides : L'eau chaude via la branche chaude (6) de la soupape thermostatique double effet (3) est dirigée par le tube (11) dans la partie supérieure de la capacité (1) et alimente la branche chaude (9) du mitigeur 5 thermostatique (7). L'eau chaude a chassé la totalité de l'eau froide de la capacité (1) via l'orifice (13) et se dirige maintenant vers la branche froide (8) du mitigeur thermostatique (7) L'eau du circuit et de la capacité étant dorénavant chaude l'eau 10 sort du mitigeur (7) vers la vanne de prélèvement (16) à la température de consigne du réseau d'eau chaude. Le volume de la capacité est totalement renouvelé en eau chaude et l'on retrouve la situation de la phase 1. Revendications 1) Dispositif de préservation de température d'eau acceptable (aux environs de 38 C) au point de soutirage d'un circuit d'eau chaude distant de son point de chauffe, caractérisé en ce qu'il comporte une capacité étanche (1) entourée d'un calorifuge (2), munie extérieurement : -D'une soupape thermostatique double effet (3) raccordée en partie inférieure de la capacité. -D'un mitigeur thermostatique (7) raccordé en partie supérieure de la capacité. Munie intérieurement : - D'un tube (11) relié sur la branche chaude (6) de la soupape thermostatique double effet (3) -D'un tube (12) relié sur la branche froide (5) de la soupape thermostatique double effet (3) et se raccordant sur l'entrée d'eau froide (8) du mitigeur thermostatique. - De plaques intermédiaires (14) 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé, en ce que l'ouverture du tube (11) raccordé sur la branche chaude (6) du clapet thermostatique double effet (3) affleure la partie interne supérieure de la capacité (1) 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé, en ce que le tube (12) est muni d'un orifice (13) affleurant la partie interne inférieure de la capacité (1) et qu'il est raccordé sur la branche froide (5) du clapet thermostatique (3) et sur la branche froide (8) du mitigeur (7) 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé, par des plaques intermédiaires (14) pour guider et limiter les mélanges de liquides chauds et froids.