Brevet FR3010781A1 — publié le 20150320

L'invention concerne une installation comportant une douche équipée d'un récupérateur de chaleur intégrant un échangeur thermique pour préchauffer l'eau de la douche. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Dans une telle installation, connue du document FR2978466 et représentée à la figure 1 où elle est repérée par 1, l'eau délivrée dans la douche à environ 38°C est issue d'un mitigeur 2, connecté à un chauffe-eau 3 produisant de l'eau à environ 55°C et à une canalisation d'eau froide ou tiède. L'eau de la douche, encore appelée eau grise, est collectée dans un receveur 4 pour être récupérée dans une conduite d'évacuation 6. Comme cette eau grise est à une température de l'ordre de 35°C, elle passe dans un récupé- rateur de chaleur 7 pour préchauffer l'eau alimentant la douche. Cette eau préchauffée alimente alors une canalisation 8 d'alimentation d'eau dite froide du mitigeur 2, et éventuellement une canalisation 9 d'alimentation du chauffe-eau 3. Dans l'exemple de la figure 1, l'eau froide prove- nant de l'extérieur est à environ 6°C, et elle est préchauffée dans le récupérateur 7 par l'eau grise à 35° issue de la canalisation 6, ce récupérateur 7 étant principalement un échangeur de chaleur. L'eau froide à 6°C est ainsi préchauffée à environ 19° avant d'être introduite dans la douche par les canalisations 8 et éventuellement 9. L'échangeur thermique 7 est généralement du type à plaques, ce qui permet de l'installer sous le bac de couche, du fait de son faible encombrement. A l'usage, l'échangeur finit par se boucher, mais comme son débouchage n'est pas une opération simple, cela peut conduire à une situation où la douche est inutilisable pendant une période trop longue. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution pour remédier à cet inconvénient. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un récupérateur de chaleur comportant une entrée d'eau grise destinée à recevoir l'eau issue d'une douche et une évacuation d'eau 5 grise destinée à l'élimination de cette eau, ce récupérateur comportant un échangeur thermique ayant une entrée connecté à l'entrée d'eau grise et une sortie reliée à l'évacuation d'eau grise cet échangeur thermique étant également relié à une canalisation d'alimentation en eau de la 10 douche pour être traversé par l'eau d'alimentation de la douche de manière à transférer la chaleur portée par l'eau grise vers l'eau d'alimentation de la douche, caractérisé en ce que ce récupérateur comporte un organe à trois voies comprenant une première voie connectée à la sortie d'eau 15 grise de l'échangeur, une seconde voie connectée à l'évacuation d'eau grise et une troisième voie connectée à une canalisation d'injection d'eau de purge, et des moyens pour d'une part fermer la troisième voie et ouvrir les deux autres voies en fonctionnement normal, et pour d'autre part 20 fermer la deuxième voie et ouvrir les deux autres en cas d'injection d'eau de purge par la canalisation de purge. L'invention concerne également un récupérateur tel que défini ci-dessus, dans lequel l'organe à trois voies comporte un corps principal tubulaire ayant : 25 - une extrémité correspondant à la troisième voie et qui est connectée à la canalisation de purge ; - une extrémité opposée à la troisième voie qui est fermée ; - une première et une seconde bouche latérale déca- 30 lées le long du corps principal tubulaire pour que la seconde bouche latérale soit plus proche de l'extrémité opposée à la troisième voie que la première bouche latérale, la première et la seconde bouche latérale correspondant respectivement à la première et à la seconde voie ; 35 - un piston coulissant dans ce corps principal tu- bulaire entre une position de service où il est situé dans la troisième voie pour l'obturer tout en découvrant les deux bouches latérales, et une position de purge où il est situé au niveau de la seconde bouche latérale pour la fermer en l'obturant sans obturer la première et la troisième voie de manière à les laisser communiquer l'une avec l'autre ; - des moyens de rappel tendant continuellement à ramener le piston vers sa position de service. L'invention concerne également un récupérateur tel que défini ci-dessus, dans lequel le piston comporte un corps cylindrique ayant une longueur correspondant sensiblement au diamètre de la seconde bouche latérale, ce corps cylindrique étant prolongé à chacune de ses extrémités par une portion crénelée. L'invention concerne également un récupérateur tel que défini ci-dessus, comportant en outre un trop-plein relié à l'entrée d'eau grise et à l'évacuation d'eau grise, pour que l'eau sortant de l'échangeur par son entrée en mode de purge soit transférée via le trop plein directement vers l'évacuation d'eau grise du récupérateur. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue latérale d'une installation existante comportant une douche équipée d'un récupérateur de chaleur ; La figure 2 est une vue d'ensemble du récupérateur de chaleur selon l'invention montrant ses tubulures et son échangeur thermique ; La figure 3 est une vue d'ensemble du récupérateur de chaleur selon l'invention ; La figure 4 est une vue d'ensemble montrant le ré- cupérateur selon l'invention monté dans un entrevous ; La figure 5 est une vue en coupe de l'organe à trois voies équipant le récupérateur selon l'invention en configuration de fonctionnement normal ; La figure 6 est une vue en coupe du piston coulis- sant dans l'organe à trois voies équipant le récupérateur selon l'invention ; La figure 7 est une vue en coupe de l'organe à trois voies équipant le récupérateur selon l'invention en situation de purge. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le récupérateur de chaleur selon l'invention représenté schématiquement en figure 1 où il est repéré par 11 comporte un échangeur thermique 12 connecté à quatre conduites. Grâce à ces conduites, cet échangeur peut être traversé par de l'eau froide d'alimentation d'un mitigeur de douche et par de l'eau grise relativement chaude ou tiède provenant d'un receveur de douche non représenté afin de préchauffer l'eau froide d'alimentation du mitigeur. Ce récupérateur 11 est conçu pour être monté direc15 terrent sous un receveur de douche, de manière à préchauffer l'eau froide de cette douche avec la chaleur de l'eau grise collectée au niveau du receveur de cette douche. Ce récupérateur 11 comporte un réseau de canalisations d'eau grise comprenant en partie supérieure, c'est-à- 20 dire au dessus du niveau de l'échangeur 12, une entrée d'eau grise 13 destinée à recevoir l'eau du receveur de douche. Il comporte en partie inférieure, c'est-à-dire au dessous du niveau de l'échangeur 12, une évacuation d'eau grise 14 destinée à être connectée à une canalisation 25 d'évacuation des eaux du bâtiment dans lequel la douche est installée. Le réseau de canalisations comporte une canalisation d'admission 15 par laquelle l'entrée d'eau grise 13 est reliée à une entrée E d'eau de réchauffement de 30 l'échangeur 12. Il comporte aussi une canalisation 16 de refoulement par laquelle une sortie S d'eau grise de réchauffement de l'échangeur 12 est reliée à la sortie 14 du récupérateur de chaleur. Un organe à trois voies 17 est interposé entre la sortie d'eau grise S de l'échangeur 12 et 35 la canalisation 16. Complémentairement, l'échangeur thermique 12 com- porte une admission d'eau froide 18 et une sortie d'eau froide préchauffée 19. L'eau grise provenant de la canalisation 15 traverse l'échangeur 12 avant d'être évacuée par la canalisation 16, de manière à réchauffer l'eau froide qui traverse cet échangeur en sens inverse. En fonctionnement normal, l'eau grise admise dans l'entrée 13 est acheminée dans l'échangeur 12 par la canalisation 15, et une fois qu'elle a traversé cet échangeur pour réchauffer l'eau froide, elle est évacuée par la cana- lisation 16 afin d'être évacuée par la sortie 14. Le récupérateur est équipé d'un trop plein, sous forme d'une canalisation 21 située en partie supérieure et reliant la canalisation d'admission 15 à la canalisation 16 qui est elle-même reliée à la sortie 14. Si l'échangeur 12 est bouché, l'eau grise admise à l'entrée 13 ne parvient pas à s'introduire dans l'échangeur, de sorte que le niveau monte dans la canalisation 15 jusqu'à atteindre la canali- que l'eau grise s'écoule directement par la sation 21, pour canalisation 16 vers la 20 geur bouché. Le récupérateur sortie 14, sans passer par l'échan11 comporte encore une canalisation 22 qui relie l'entrée d'eau grise E de l'échangeur à la canalisation 21, par un second chemin déporté vers le bas par rapport à la canalisation 21. 25 Le récupérateur selon l'invention comporte une ad- mission d'eau de nettoyage, c'est-à-dire de purge de son échangeur 12, comprenant une entrée d'eau de purge 23 reliée à l'organe à trois voies 17 par une canalisation de purge 20. Cette entrée 23 est reliée à un réseau d'alimen- 30 tation en eau pressurisée, telle que de l'eau froide sanitaire, par l'intermédiaire d'un bouton poussoir ou analogue permettant d'actionner la purge. L'enfoncement de ce bouton poussoir provoque l'injection d'eau sous pression dans la canalisation de purge 35 20 via l'entrée 23, ce qui ferme l'organe 17 du côté de la canalisation 16, de sorte que l'eau pressurisée est injec- tée à contre courant par la sortie S du circuit d'eau grise de l'échangeur 12. L'eau de purge ainsi injectée ressort par l'entrée d'eau grise E de l'échangeur 12, ce qui permet de repousser et d'évacuer un bouchon de salissures formé dans la région de l'entrée E du circuit d'eau grise de l'échangeur 12 par les salissures que véhicule cette eau grise. L'eau de purge issue de l'entrée de l'échangeur thermique 12 est ensuite véhiculée vers la canalisation 21 par les canalisations 15 et 22, de sorte que cette eau de purge est ensuite évacuée par la sortie 14, via la canalisation 16. En l'absence de trop plein 21 relié à l'entrée E, l'eau de purge injectée par la sortie S de l'échangeur 12 remonterait dans le receveur de douche par la canalisation 15. La remontée d'eau de purge dans le receveur ne gène pas en soi le débouchage de l'échangeur, mais elle implique de retirer manuellement dans le receveur le bouchon de saletés extrait de l'échangeur par l'opération de purge. Le nettoyage à contre-courant de l'échangeur 12 est très efficace dans la mesure ou un échangeur de douche tend toujours à se boucher au niveau de son entrée : l'injection d'eau à contre-courant permet ainsi d'extraire de manière sure et efficace un bouchon de salissure obturant l'échan- Beur. D'une manière générale, le récupérateur 11 comporte, en plus des tuyauteries et de l'échangeur 12 qui apparaissent dans la figure 2, plusieurs flasques 24, 26, visibles dans la figure 3. Ces flasques assurent le maintien des tuyauteries entre elles et par rapport à l'échangeur 12 auquel ces tuyauteries sont reliées. L'ensemble de cet échangeur s'engage dans la cavité interne d'un entrevous 27 auquel il peut être rigidement solidarisé, comme illustré à la figure 4. Cet agencement permet une installation simple sur chantier, au moment de la fabrication du plancher supportant la douche destinée à être connectée à ce récupérateur. L'organe à trois voies 17 qui est représenté seul en coupe dans les figures 5 et 6 est monté dans le système selon l'invention en étant interposé entre la sortie S de 5 l'échangeur 12 et la canalisation 16 vers l'évacuation 14. Cet organe 17 comporte une première voie V1 connectée à la sortie S de l'échangeur et une seconde voie V2 connectée à la canalisation d'évacuation 16. Il comporte encore une troisième voie V3 qui est reliée à l'entrée de purge 23 de 10 manière à recevoir l'eau de purge de l'échangeur 12. Cet organe à trois voies 17 est constitué à partir d'un corps principal 28 tubulaire s'étendant selon une direction principale AX, ce corps principal étant complètement fermé à l'une de ses extrémités par un bouchon 29. 15 L'autre extrémité de ce corps principal 28 constitue la troisième voie V3 de l'organe et elle est fermée par un manchon 31 de connexion hydraulique à la tubulure 23 d'admission de l'eau de purge du système. Le corps principal 28 comporte deux bouches latéra- 20 les tubulaires 32 et 33 correspondant respectivement à la première voie V1 et à la deuxième voie V2 de l'organe. Ces deux bouches tubulaires 32 et 33 ont sensiblement le même diamètre nominal que le corps principal 28 auquel elles sont raccordées, et elles s'étendent perpendiculairement à 25 celui-ci, c'est-à-dire radialement par rapport à la direction AX. Comme visible dans les figures 5 et 6, les deux bouches latérales tubulaires 32 et 33 s'étendent parallèlement l'une à l'autre dans des directions opposées, tout en 30 étant décalées l'une de l'autre le long de l'axe AX. Le déport de l'axe de la bouche 32 par rapport à l'axe de la bouche 33 le long de l'axe AX est de l'ordre du huitième du diamètre de ces bouches 32 et 33. D'une manière générale, le corps de l'organe 17, 35 c'est-à-dire le corps principal 28 avec les deux bouches 32 et 33, met en communication les trois voies V1, V2 et V3 que délimite cet organe 17, et c'est un piston interne 34 coulissant dans le corps principal 28 qui permet de fermer ou d'ouvrir sélectivement soit la deuxième voie V2 soit la troisième voie V3. Ce piston coulissant 34 a un diamètre externe cor- respondant au diamètre interne du corps principal 28 dans lequel il coulisse, et il comporte un corps cylindrique de longueur L légèrement supérieure au diamètre des bouches 32 et 33. Ce corps cylindrique est prolongé à chacune de ses extrémités par une portion formant des créneaux 36 s'étendant au delà du corps cylindrique de base. Le corps cylindrique comporte en outre une paroi centrale 37 orientée perpendiculairement à l'axe principal AX de ce piston 34, et grâce à laquelle les extrémités du piston ne communi- quent pas l'une avec l'autre. Ce piston 34 est monté dans le corps principal 28 de l'organe à trois voies avec un ressort de rappel 38 interposé entre la paroi centrale 37 et le bouchon 29 pour continuellement tendre à ramener ce piston 34 vers la troi- sième voie V3, ce qui correspond à une situation de fonctionnement normal du récupérateur. Comme visible dans la figure 5, lorsque le piston 34 est en position de fonctionnement normal, il ferme la voie V3, et il ouvre le passage entre les voies V1 et V2 de façon à les mettre en communication pour laisser passer l'eau grise issue de la sortie S de l'échangeur thermique 12. Lorsque de l'eau de purge est injectée par l'entrée 23, c'est-à-dire lorsque l'utilisateur enfonce le poussoir de purge, la pression qui s'établit dans la voie V3 s'applique à la paroi interne 37 du piston qui se déplace alors à l'encontre du ressort 38 vers le bouchon 29, ce qui correspond à la situation de purge illustrée en figure 7. Dans cette situation, le piston 34 est en appui 35 contre le bouchon 29, de sorte que son corps cylindrique obture complètement la bouche 33 pour fermer la voie V2. Mais la bouche 32 qui correspond à la voie V1 est plus éloignée du bouchon 29 que la voie 33, de sorte qu'elle n'est pas complètement obturée par le corps cylindrique du piston 34, ce qui autorise le passage d'eau de la voie V3 vers la voie V1 à travers les espaces séparant les créneaux 36 de l'extrémité du piston. Ainsi, dans cette configuration de purge, l'eau injectée par la voie V3 chemine naturellement vers la voie V1 (la voie V2 étant en outre fermée) pour s'engager à contre 10 courant dans l'échangeur 12 afin de le nettoyer. Comme visible dans la figure 7, la longueur totale du piston 34 avec ses créneaux 36 est suffisante pour assurer qu'il a continuellement se deux extrémités en appui sur la paroi interne du corps principal, y compris en situation 15 de purge, de sorte que ce piston ne risque pas de s'arc-bouter et de se bloquer en fonctionnement. Par ailleurs, dans l'exemple des figures, le ressort 38 est un ressort de rappel interposé entre le piston et le bouchon 29 pour rappeler le piston en position nor- 20 male en étant continuellement sollicité en compression. Mais il est également possible de prévoir un ressort de rappel interposé entre le piston et le manchon 31 pour rappeler le piston en position de fonctionnement normal en étant continuellement sollicité non pas en compression mais 25 en traction. D'une manière générale, les éléments constituant le corps de l'organe 17 ainsi que son piston, son bouchon et son manchon peuvent être des pièces en matière plastique, car on n'attend pas de cet organe à trois voies qu'il as- 30 sure une étanchéité absolue entre ses voies lorsqu'il est en service. En pratique, lorsque le piston est en position de purge, le fait que de l'eau de purge fuie partiellement par la voie V2 n'a pas une incidence déterminante sur le fonctionnement de la purge. 35 Le récupérateur selon l'invention peut être équipé de moyens de détection du bouchage de son échangeur thermi- que. Ces moyens comportent principalement une première sonde thermique pour mesurer la température de l'eau grise issue du receveur, et une seconde sonde thermique mesurant la température de l'eau froide préchauffée issue de l'échangeur thermique. Ces deux sondes sont reliées à un circuit électronique qui détermine l'écart des températures qu'elles fournissent pour conclure que l'échangeur est bouché si cet écart est supérieur à une valeur seuil. REVENDICATIONS1. Récupérateur de chaleur (11) comportant une entrée d'eau grise (13) destinée à recevoir l'eau issue d'une douche et une évacuation d'eau grise (14) destinée à l'élimination de cette eau, ce récupérateur (11) comportant un échangeur thermique (12) ayant une entrée (E) connecté à l'entrée d'eau grise (13) et une sortie (S) reliée à l'évacuation d'eau grise (14) cet échangeur thermique (12) étant également relié à une canalisation d'alimentation en eau de la douche pour être traversé par l'eau d'alimentation de la douche de manière à transférer la chaleur portée par l'eau grise vers l'eau d'alimentation de la douche, caractérisé en ce que ce récupérateur (11) comporte un organe à trois voies (17) comprenant une première voie (V1) connectée à la sortie d'eau grise (S) de l'échangeur (12), une seconde voie (V2) connectée à l'évacuation d'eau grise (14) et une troisième voie (V3) connectée à une canalisation d'injection d'eau de purge (20), et des moyens pour d'une part fermer la troisième voie (V3) et ouvrir les deux autres voies (V1, V2) en fonctionnement normal, et pour d'autre part fermer la deuxième voie (V2) et ouvrir les deux autres (V1, V3) en cas d'injection d'eau de purge par la canalisation de purge (20). 2. Récupérateur selon la revendication 1, dans le- quel l'organe à trois voies (17) comporte un corps principal tubulaire (28) ayant : - une extrémité correspondant à la troisième voie (V3) et qui est connectée à la canalisation de purge (20) ; - une extrémité opposée à la troisième voie (V3) qui est fermée ; - une première et une seconde bouche latérale (32, 33) décalées le long du corps principal tubulaire (28) pour que la seconde bouche latérale (33) soit plus proche de l'extrémité opposée à la troisième voie (V3) que la première bouche latérale (32), la première et la seconde bou-che latérale (32, 33) correspondant respectivement à la première et à la seconde voie (V1, V2) ; - un piston (34) coulissant dans ce corps principal tubulaire (28) entre une position de service où il est si- tué dans la troisième voie (V3) pour l'obturer tout en dé- couvrant les deux bouches latérales (32, 33), et une position de purge où il est situé au niveau de la seconde bouche latérale (33) pour la fermer en l'obturant sans obturer la première et la troisième voie (V1, V3) de manière à les laisser communiquer l'une avec l'autre ; - des moyens de rappel tendant continuellement à ramener le piston vers sa position de service. 3. Récupérateur selon la revendication 2, dans lequel le piston (34) comporte un corps cylindrique ayant une longueur (L) correspondant sensiblement au diamètre de la seconde bouche latérale (33), ce corps cylindrique étant prolongé à chacune de ses extrémités par une portion crénelée (36). 4. Récupérateur selon la revendication 1 ou la re20 vendication 2, comportant en outre un trop-plein (21) relié à l'entrée d'eau grise (13) et à l'évacuation d'eau grise (14), pour que l'eau sortant de l'échangeur (12) par son entrée (E) en mode de purge soit transférée via le trop plein (22) directement vers l'évacuation d'eau grise (14) 25 du récupérateur (11).