Brevet FR3066011A1 — publié le 20181109

CHAUFFE -EAU THERMODYNAMIQUE L'invention concerne un chauffe-eau thermodynamique, notamment pour un logement. Un tel chauffe-eau thermodynamique comprend gÃ©nÃ©ralement un compresseur reliÃ© Ã un condenseur lui-mÃªme reliÃ© Ã un dÃ©tendeur, lui- mÃªme reliÃ© Ã un Ã©vaporateur, qui est reliÃ© au compresseur, formant ainsi une boucle thermodynamique. Dans cette boucle thermodynamique, circule un fluide de travail qui est mis en mouvement et comprimÃ© dans le compresseur, puis subit une 1 o condensation dans le condenseur avant d'Ãªtre dÃ©tendu dans le dÃ©tendeur et enfin subit une Ã©vaporation dans l'Ã©vaporateur en prÃ©levant les calories Ã l'air le traversant. Cet air est prÃ©levÃ© dans une source froide grÃ¢ce Ã un ventilateur dont la fonction est d'assurer un dÃ©bit d'air en vainquant les pertes de charges du circuit aÃ©raulique et de l'Ã©vaporateur. 15 L'Ã©vaporateur et le condenseur sont des Ã©changeurs de chaleur, dans chacun desquels le fluide de travail Ã©change partiellement son Ã©nergie thermique avec un autre fluide. Un chauffe-eau thermodynamique est, de faÃ§on connue, chauffÃ© par le condenseur, par l'intermÃ©diaire par exemple d'un serpentin disposÃ© autour 20 d'une citerne de rÃ©serve d'eau destinÃ©e Ã alimenter en eau chaude le logement Ã©quipÃ© du chauffe-eau. L'Ã©vaporateur est par exemple disposÃ© au-dessus ou au-dessous de la citerne, de sorte que le fluide de travail Ã©change son Ã©nergie thermique avec l'air. 25 L'Ã©vaporation du fluide frigorigÃ¨ne requiert une quantitÃ© d'Ã©nergie prÃ©levÃ©e Ã l'air, l'air traverse l'Ã©vaporateur et entre alors en contact avec la surface de l'Ã©vaporateur. 3066011 2 La surface de l'Ã©vaporateur est Ã une tempÃ©rature plus basse, ce qui induit en gÃ©nÃ©ral la condensation de l'humiditÃ© de l'air sur ladite surface, gÃ©nÃ©rant ainsi des condensats. Le chauffe-eau est avantageusement muni d'un conduit de sortie de 5 condensats, notamment pour permettre l'Ã©vacuation vers les Ã©gouts. Un inconvÃ©nient est la diversitÃ© des respects des rÃ¨gles de l'art pour la rÃ©alisation du circuit aÃ©raulique et le respect des pertes de charges maximales de ce circuit aÃ©raulique. En effet, au-delÃ d'une perte de charge, le ventilateur ne peut pas de garantir les dÃ©bits nÃ©cessaires au bon 1 o fonctionnement thermodynamique du systÃ¨me (dÃ©gradant ses performances ou, Ã l'extrÃªme, induisant l'activation des organes de sÃ©curitÃ© de la pompe Ã chaleur). Et, du fait du fonctionnement de la boucle, la pression d'air dans les conduits est susceptible de varier, ce qui peut provoquer l'Ã©jection des condensats hors du conduit de sortie, et gÃ©nÃ©rer 15 des fuites par ruissellements. Par ailleurs, une trop grande perte de charge du rÃ©seau aÃ©raulique induit une forte dÃ©pression dans la pompe Ã chaleur (PAC), nÃ©faste Ã une bonne Ã©vacuation des condensats. En effet, une dÃ©pression trop forte a pour premier effet d'arracher les condensats Ã l'Ã©vaporateur et comme deuxiÃ¨me effet de faire stagner l'eau 20 dans le bac Ã condensats (du fait de son aspiration), ce qui induit que des gouttelettes soient arrachÃ©es. Le but de la prÃ©sente invention est de remÃ©dier au moins partiellement Ã ces inconvÃ©nients. A cet effet, l'invention a pour objet un chauffe-eau thermodynamique 25 comprenant un conduit de sortie de condensats muni d'un siphon, ledit siphon comprenant un Ã©lÃ©ment de dÃ©tection d'un niveau de dÃ©pression d'air dans le conduit de sortie. Le chauffe-eau selon l'invention, grÃ¢ce au siphon et ses diffÃ©rents repÃ¨res, permet d'Ã©valuer la perte de charge du rÃ©seau aÃ©raulique et de 3066011 3 donner Ã l'installateur un Ã©lÃ©ment de diagnostic qui permet le bon fonctionnement de l'installation et de l'Ã©vacuation des condensats. L'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection d'un niveau de dÃ©pression d'air permet de vÃ©rifier le bon fonctionnement de l'installation et d'Ã©viter qu'un niveau de dÃ©pression 5 supÃ©rieur Ã un niveau limite de sÃ©curitÃ© ne soit atteint. De plus, le siphon permet d'Ã©viter toute remontÃ©e d'odeur du circuit des Ã©gouts qui rÃ©ceptionne les condensats. Selon une autre caractÃ©ristique de l'invention, l'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection de niveau de dÃ©pression comprend un marquage visuel d'au moins un seuil de 1 o sÃ©curitÃ© de dÃ©pression d'air. Par exemple, le seuil de sÃ©curitÃ© est de 140Pa. Selon une autre caractÃ©ristique de l'invention l'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection de niveau de dÃ©pression comprend une pluralitÃ© de graduations, chaque graduation correspondant Ã un niveau respectif de dÃ©pression d'air. 15 D'autres caractÃ©ristiques et avantages de l'invention apparaÃ®tront encore Ã la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit Ãªtre lue en regard des dessins annexÃ©s sur lesquels : - les figures 1 et 2 illustrent un siphon d'un chauffe-eau thermodynamique selon un premier mode de rÃ©alisation de la 20 prÃ©sente invention, le chauffe-eau Ã©tant respectivement Ã l'arrÃªt et en fonctionnement ; - les figures 3 et 4 illustrent un siphon d'un chauffe-eau thermodynamique selon un deuxiÃ¨me mode de rÃ©alisation de la prÃ©sente invention, le chauffe-eau Ã©tant respectivement Ã l'arrÃªt et 25 en fonctionnement ; et - la figure 5 illustre un chauffe-eau muni du siphon des figures 1 et 2. Les figures 1 Ã 4 illustrent un siphon 1 d'un chauffe-eau thermodynamique 2. 3066011 4 Le chauffe-eau thermodynamique fait avantageusement partie d'une installation 100 par exemple de chauffage, ventilation, pour un local, tel qu'un logement. L'installation 100 comprend un ventilateur, non illustrÃ©, de mise en 5 mouvement de l'air. Le chauffe-eau thermodynamique comprend un compresseur reliÃ© Ã un condenseur lui-mÃªme reliÃ© Ã un dÃ©tendeur, lui-mÃªme reliÃ© Ã un Ã©vaporateur, qui est reliÃ© au compresseur, ce qui forme une boucle thermodynamique. Dans cette boucle thermodynamique, circule un fluide de travail qui est 1 o mis en mouvement et comprimÃ© dans le compresseur, puis subit une condensation dans le condenseur avant d'Ãªtre dÃ©tendu dans le dÃ©tendeur et enfin subit une Ã©vaporation dans l'Ã©vaporateur. Le fluide de travail est par exemple de l'eau glycolÃ©e. Le chauffe-eau comprend un rÃ©servoir d'eau destinÃ©e Ã alimenter en eau 15 chaude le logement. L'eau du rÃ©servoir est chauffÃ©e par le condenseur, par l'intermÃ©diaire par exemple d'un Ã©changeur de chaleur avantageusement sous forme d'un serpentin disposÃ© autour du rÃ©servoir d'eau. Comme visible sur les figures 1 Ã 4, le siphon 1 Ã©quipe un conduit de 20 sortie 3 de condensats 4. Les condensats sont issus de la condensation de l'humiditÃ© de l'air sur l'Ã©vaporateur. Le siphon 1 comprend une premiÃ¨re branche rectiligne 5 et une deuxiÃ¨me branche rectiligne 6 reliÃ©es l'une Ã l'autre par une branche 25 courbÃ©e 7 formant fond du siphon 1, de sorte que le siphon 1 prÃ©sente une forme gÃ©nÃ©rale de U. 3066011 5 Comme visible sur la figure 5, la branche rectiligne 5 est connectÃ©e Ã un socle 20 du chauffe-eau 2. Quand le chauffe-eau est installÃ©, les branches rectilignes 5 et 6 sont verticales. 5 Comme visible sur les figures 1 Ã 4, les condensats 4 sont disposÃ©s dans le fond 7, et occupe Ã©galement partiellement les branches rectilignes 5 et 6. Comme il ressort Ã©galement des figures, le siphon 1 comprend un Ã©lÃ©ment 8 de dÃ©tection d'un niveau de dÃ©pression d'air dans l'installation 100. 1 o Sur le premier mode illustrÃ© aux figures 1 et 2, l'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection de niveau de dÃ©pression 8 comprend un marquage visuel 9 d'au moins un seuil de sÃ©curitÃ© de dÃ©pression dans l'installation. Le seuil de sÃ©curitÃ© est le niveau de dÃ©pression maximal en fonctionnement normal de l'installation. 15 Il est par exemple de l'ordre de 140Pa. Au-delÃ de ce seuil, la dÃ©pression est telle que de l'air peut Ãªtre extrait par le conduit de sortie 3 et crÃ©er localement des Ã©jections des condensats, faisant apparaitre des fuites par ruissellement sur une face interne d'une enveloppe 21 de l'installation 100. 20 Comme visible sur les figures 1 et 2, l'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection 8 comprend une bande 10 comportant une premiÃ¨re partie 11 et une deuxiÃ¨me partie 12. La premiÃ¨re partie 11 correspond Ã un intervalle de niveaux de dÃ©pression acceptables, c'est-Ã -dire infÃ©rieurs ou Ã©gaux au seuil de 25 sÃ©curitÃ©. La deuxiÃ¨me partie 12 correspond Ã des niveaux de dÃ©pression au-dessus du seuil de sÃ©curitÃ©. 3066011 6 Le marquage visuel 9 est l'interface entre la premiÃ¨re partie de bande 11 et la deuxiÃ¨me partie de bande 12. La bande 10 s'Ã©tend verticalement le long de la branche verticale 5 du siphon 1. 5 Avantageusement, la premiÃ¨re partie 11 prÃ©sente une couleur distincte d'une couleur de la deuxiÃ¨me partie 12, afin d'augmenter le contraste visuel et d'alerter plus efficacement en cas de dÃ©passement du seuil de sÃ©curitÃ©. Comme illustrÃ© sur les figures 3 et 4, l'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection 8 comprend une barrette d'une pluralitÃ© de graduations 14. 1 o Chaque graduation 14 correspond Ã un niveau respectif de dÃ©pression d'air dans le siphon 1. Selon ce mode de rÃ©alisation, le niveau de dÃ©pression est quantifiÃ©, ce qui permet de connaÃ®tre prÃ©cisÃ©ment un Ã©tat de fonctionnement de l'installation. 15 Comme dÃ©jÃ indiquÃ©, l'invention a Ã©galement pour objet l'installation 100 comprenant le chauffe-eau thermodynamique 2. Le fonctionnement de l'installation va maintenant Ãªtre dÃ©taillÃ© en rÃ©fÃ©rence aux figures 1 Ã 4. Quand l'installation est Ã l'arrÃªt, il n'y a pas de dÃ©pression dans le siphon 20 1. Dans ce cas, comme illustrÃ© sur les figures 1 et 3, le niveau de condensats dans la branche rectiligne 5 est Ã©gal au niveau de condensats dans la branche rectiligne 6. Sur la figure 1, le niveau nul de dÃ©pression 15 apparaÃ®t dans la premiÃ¨re 25 partie 11 de la bande 10. Sur la figure 3, le niveau nul de dÃ©pression 15 est indiquÃ© par la graduation associÃ©e. 3066011 7 Quand l'installation fonctionne, l'air est aspirÃ© dans l'installation, et une dÃ©pression est gÃ©nÃ©rÃ©e dans le siphon 1. Dans ce cas, comme illustrÃ© sur les figures 2 et 4, le niveau de condensats dans la branche rectiligne 5 augmente (par rapport au niveau Ã 5 l'arrÃªt) tandis que le niveau de condensats dans la branche rectiligne 6 diminue (par rapport au niveau Ã l'arrÃªt). Sur la figure 2, le niveau de dÃ©pression 16 est situÃ© plus haut dans la premiÃ¨re partie 11 de la bande 10, en dessous du marquage 9. Sur la figure 4, le niveau de dÃ©pression 16 est indiquÃ© par la graduation 1 o associÃ©e. Il s'agit par exemple d'une dÃ©pression de 50Pa. De prÃ©fÃ©rence, lors de l'installation initiale, l'installateur procÃ¨de Ã l'amorÃ§age du siphon en le remplissant d'eau (au niveau rÃ©fÃ©rencÃ© 15). Lors d'une visite de maintenance, le siphon, une fois le chauffe-eau 15 thermodynamique arrÃªtÃ©, prÃ©sente le mÃªme niveau d'eau que lors de l'installation initiale (niveau 15). A la mise en route du ventilateur ou de l'ensemble de l'installation, une dÃ©pression sera gÃ©nÃ©rÃ©e par le ventilateur et le niveau d'eau dans le siphon Ã©volue jusqu'au niveau 16. 20 Ainsi, le chauffe-eau thermodynamique selon la prÃ©sente invention permet d'Ã©viter toute Ã©jection des condensats tout en s'assurant du bon fonctionnement de l'installation qu'il Ã©quipe. Les graduations et/ou la bande colorÃ©e sont un outil de diagnostic et permettent de lire le niveau de la perte de charge dans l'installation. 25 La prÃ©sente invention a Ã©tÃ© illustrÃ©e selon deux modes de rÃ©alisation qui sont bien entendu combinables entre eux dans la mesure oÃ¹ leurs caractÃ©ristiques ne sont pas incompatibles les unes avec les autres. 3066011 8 Par exemple, on peut tout Ã fait prÃ©voir un siphon avec barrette de graduations et bande colorÃ©e. REVENDICATIONS1. Chauffe-eau thermodynamique (2) comprenant un conduit de sortie (3) de condensats (4) muni d'un siphon (1), ledit siphon (1) comprenant un Ã©lÃ©ment (8) de dÃ©tection d'un niveau de dÃ©pression d'air dans le conduit de sortie. 2. Chauffe-eau thermodynamique selon la revendication 1, dans lequel l'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection de niveau de dÃ©pression (8) comprend un marquage visuel (9) d'au moins un seuil de sÃ©curitÃ© de dÃ©pression d'air. 3. Chauffe-eau thermodynamique selon la revendication 2, dans lequel le seuil de sÃ©curitÃ© est de 140Pa. 4. Chauffe-eau thermodynamique selon l'une des revendications 1 Ã 3, dans lequel l'Ã©lÃ©ment de dÃ©tection de niveau de dÃ©pression (8) comprend une pluralitÃ© de graduations (14), chaque graduation correspondant Ã un niveau respectif de dÃ©pression d'air.