FR2706989A1 - Device for storing and feeding with hot sanitary water - Google Patents

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Abstract

This device for storing and feeding with hot water comprises at least one hot water storage tank (3). The device comprises means (4, 8) for feeding the tank in the top part with the water which is heated to a first temperature, and floating/separating means (14) of a density which is greater than that of the heated water and smaller than that of colder water, of a temperature lower than a second temperature. The floating/separating means are arranged to have a horizontal surface area essentially equal to the horizontal section of the storage volume of the tank at all levels of said tank.

Description

DISPOSITIF DE STOCKAGE ET D'ALIMENTATION EN EAUSTORAGE AND WATER SUPPLY DEVICE

CHAUDE SANITAIRESANITARY HOT

La présente invention concerne les dispositifs de stockage et d'alimentation en eau chaude du type comprenant un ballon de rétention de l'eau chaude et des moyens de chauffage de l'eau de remplissage du ballon. Elle trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine des ballons de stockage d'eau chaude à des fins sanitaires, comme par exemple ceux permettant de disposer d'un volume d'eau chaude suffisant pour la prise d'un ou plusieurs bains ou douches consécutifs. On connaît déjà des dispositifs à ballon d'eau  The present invention relates to hot water storage and supply devices of the type comprising a hot water retention tank and means for heating the water for filling the tank. It finds a particularly important although not exclusive application in the field of hot water storage tanks for sanitary purposes, such as for example those allowing to have a volume of hot water sufficient for the intake of one or more consecutive baths or showers. Water balloon devices are already known

chaude du type ci-dessus défini.hot of the type defined above.

Ils présentent tous en général l'inconvénient suivant. Pendant la première partie du temps de chauffe de l'eau d'un ballon, on ne peut éviter la production d'eau tiède du fait du mélange de l'eau chauffée alimentant le ballon à l'eau froide encore  In general, they all have the following drawback. During the first part of the heating time of the water in a tank, the production of lukewarm water cannot be avoided due to the mixing of the heated water supplying the tank with cold water.

contenue dans le ballon.contained in the balloon.

La présente invention vise à fournir un dispositif répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle permet la reconstitution rapide d'une quantité d'eau chaude dans un ballon de stockage, lorsque le stock d'eau a été partiellement ou totalement épuisé, ce qui permet notamment de  The present invention aims to provide a device that better meets those previously known to the requirements of practice, in particular in that it allows the rapid reconstitution of a quantity of hot water in a storage tank, when the water stock has been partially or completely exhausted, which allows in particular to

pallier l'inconvénient ci-dessus.overcome the above drawback.

Pour ce faire, l'invention part de l'idée que, dans un récipient, en absence de phénomènes convectifs, un même fluide à des températures différentes présente naturellement un phénomène de stratification. Le fluide à la température la plus élevée, de masse volumique la plus faible, flotte sur la partie  To do this, the invention starts from the idea that, in a container, in the absence of convective phenomena, the same fluid at different temperatures naturally presents a phenomenon of stratification. The fluid at the highest temperature, with the lowest density, floats on the part

la plus froide de ce même fluide, plus dense.  the cooler of the same fluid, more dense.

Cette stratification naturelle est détruite  This natural stratification is destroyed

lors du réchauffage de la partie froide.  when reheating the cold part.

L'idée consiste à séparer physiquement un fluide en deux ou plusieurs parties en fonction de sa température, et donc de sa masse volumique, par un corps dont la masse volumique est intermédiaire entre celle du fluide chaud et celle du fluide plus froid. Dans ce but l'invention propose notamment un dispositif de stockage et d'alimentation en eau chaude comprenant au moins un ballon de rétention de l'eau chaude définissant entre ses parois internes un volume de stokage et des moyens de chauffage de l'eau de remplissage dudit ballon à une première température, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation du ballon en partie haute par l'eau réchauffée à ladite première température, et des moyens flotteurs-séparateurs de masse volumique supérieure à celle de l'eau réchauffée à ladite première température, et inférieure à celle d'une eau plus froide de température inférieure à une seconde température, lesdits moyens flotteurs- séparateurs étant agencés pour présenter une surface horizontale sensiblement égale à celle de la section horizontale du volume de  The idea is to physically separate a fluid into two or more parts depending on its temperature, and therefore its density, by a body whose density is intermediate between that of the hot fluid and that of the cooler fluid. To this end, the invention proposes in particular a device for storing and supplying hot water comprising at least one hot water retention tank defining between its internal walls a storage volume and means for heating the water of filling of said balloon at a first temperature, characterized in that it comprises means for supplying the balloon at the top with water heated to said first temperature, and float-separator means with density greater than that of the water heated to said first temperature, and lower than that of colder water of temperature lower than a second temperature, said float-separator means being arranged to have a horizontal surface substantially equal to that of the horizontal section of the volume of

stockage du ballon à tous les niveaux de celui-ci.  storage of the ball at all levels of it.

Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le ballon étant vertical de forme sensiblement cylindrique, les moyens flotteurs-séparateurs sont constitués par un disque de faible épaisseur; - les moyens flotteursséparateurs sont constitués par des billes ou balles; - les moyens d'alimentation du ballon en partie haute par l'eau réchauffée comportent une tubulure disposée autour des moyens de chauffage situés à l'intérieur du ballon, ladite tubulure étant fixée en partie basse du ballon, et de hauteur légèrement inférieure à celle dudit ballon, et comprenant au moins un orifice situé en partie inférieure de ladite tubulure de communication de l'intérieur de la tubulure avec le volume de stockage du ballon; - la tubulure et les moyens d'alimentation comportent en partie haute des moyens de régulation du débit; - les moyens de régulation comportent une plaque supérieure bombée située en partie haute de la tubulure, ladite plaque étant percée d'un orifice axial, et une pièce mobile en matériau identique au matériau des moyens flotteurs-séparateurs, agencée pour obturer ledit orifice lorsqu'elle est plaquée sur l'orifice; - les moyens de régulation comportent un manchon cylindrique réalisé dans un matériau identique à celui des moyens flotteurs-séparateurs agencé pour coulisser à l'extérieur de la tubulure entre une position de dégagement et une position d'obturation partielle de l'extrémité supérieure de ladite tubulure par rapport au volume de stockage du ballon - les moyens de chauffage comportent une tubulure externe incorporant les moyens de chauffage, la partie supérieure de ladite tubulure étant connectée à la partie supérieure du ballon, et la partie inférieure de la tubulure étant connectée à la partie inférieure dudit ballon; - le dispositif comporte plusieurs ballons connectés en parallèle aux moyens de chauffage; - le dispositif comporte des moyens de régulation agencés pour permettre une surchauffe de l'eau alimentée en partie haute du ballon de quelques degrés au-dessus de la première température déterminée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de  In advantageous embodiments, recourse is also had to one and / or the other of the following arrangements: the balloon being vertical of substantially cylindrical shape, the float-separator means consist of a disc of thin thickness ; - The float-separator means consist of balls or balls; the means for supplying the balloon in the upper part with the heated water comprise a tube arranged around the heating means located inside the balloon, said tube being fixed in the lower part of the balloon, and of height slightly less than that of said balloon, and comprising at least one orifice situated in the lower part of said tubing for communication from the interior of the tubing with the storage volume of the balloon; - the tubing and the supply means comprise in the upper part means for regulating the flow rate; the regulating means comprise a domed upper plate situated in the upper part of the tubing, said plate being pierced with an axial orifice, and a movable part made of material identical to the material of the float-separator means, arranged to close said orifice when it is pressed against the opening; - The regulating means comprise a cylindrical sleeve made of a material identical to that of the float-separator means arranged to slide outside the tubing between a release position and a partially closed position of the upper end of said tubing relative to the storage volume of the balloon - the heating means comprise an external tubing incorporating the heating means, the upper part of said tubing being connected to the upper part of the balloon, and the lower part of the tubing being connected to the lower part of said balloon; - The device comprises several balloons connected in parallel to the heating means; - The device comprises regulating means arranged to allow overheating of the water supplied to the upper part of the tank a few degrees above the first determined temperature. The invention will be better understood on reading

la description de modes de réalisation donnés à  the description of embodiments given to

titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures dans lesquelles: - La figure 1 montre, en coupe et en élévation, un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. - La figure 2 montre en coupe et en élévation un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention. - La figure 3 est une vue en coupe et en élévation  by way of nonlimiting example, and with reference to the figures in which: - Figure 1 shows, in section and in elevation, a first embodiment of the device according to the invention. - Figure 2 shows in section and in elevation a second embodiment of the device according to the invention. - Figure 3 is a sectional view in elevation

d'une variante du dispositif de la figure 1.  of a variant of the device of FIG. 1.

- La figure 4 est un schéma, en perspective, d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention comprenant plusieurs ballons de rétention. La figure 1 montre un dispositif 1 de stockage et d'alimentation en eau chaude d'un réseau  - Figure 4 is a diagram, in perspective, of another embodiment of the device according to the invention comprising several retention balloons. FIG. 1 shows a device 1 for storing and supplying hot water to a network

sanitaire, via le mélangeur 2.sanitary, via mixer 2.

Le dispositif comporte un ballon cylindrique 3 de rétention, par exemple en acier, et des moyens 4 de chauffage, par exemple constitués par des résistances électriques 5 placées dans une gaine de protection 5' conductrice de la chaleur, de l'eau de remplissage alimentée en partie basse 6 du ballon  The device comprises a cylindrical retention balloon 3, for example made of steel, and heating means 4, for example constituted by electrical resistors 5 placed in a protective sheath 5 ′ conducting heat, of the filling water supplied in the lower part 6 of the balloon

via la tubulure 7.via tubing 7.

Le dispositif comprend une tubulure centrale cylindrique 8, par exemple en matière peu conductrice de la chaleur comme une matière plastique, disposée axialement dans le ballon autour des moyens de chauffage et comprend des orifices 9 répartis angulairement en partie basse 10 de ladite tubulure fixée par exemple par collage sur le fond  The device comprises a central cylindrical tube 8, for example made of a material which is not very conductive of heat such as a plastic material, disposed axially in the balloon around the heating means and comprises orifices 9 distributed angularly in the lower part 10 of said fixed tube for example by gluing on the bottom

amovible 11 du ballon.removable 11 from the balloon.

La tubulure 8 est de hauteur légèrement inférieure à la hauteur axiale du ballon. L'eau froide 16 ou alimentée en 6 pénètre par les orifices 9 et monte le long des moyens de chauffage 4. Ce faisant, elle atteint la première température  The tubing 8 is of height slightly less than the axial height of the balloon. The cold water 16 or supplied with 6 penetrates through the orifices 9 and rises along the heating means 4. In doing so, it reaches the first temperature

déterminée recherchée.determined sought.

Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici le bout de la tubulure 8 est terminé par une paroi ou plaque bombée 8a percée d'un orifice axial, par exemple de diamètre égal à 2  In the embodiment more particularly described here, the end of the tubing 8 is terminated by a curved wall or plate 8a pierced with an axial orifice, for example of diameter equal to 2

ou 3 cm.or 3 cm.

En dessous de cet orifice est fixé une petite cage ajourée 8b, de rétention d'une pièce mobile 8' par exemple constituée par une boule sphérique réalisée dans le même matériau que les moyens flotteursséparateurs. La boule 8', de diamètre un peu supérieur à celui de l'orifice joue le rôle de clapet ne laissant sortir l'eau de la tubulure 8 que lorsqu'elle a atteint la température désirée, c'est-à-dire une densité inférieure à celle de la  Below this orifice is fixed a small perforated cage 8b, for retaining a movable part 8 ′, for example constituted by a spherical ball made of the same material as the float-separator means. The ball 8 ′, with a diameter slightly greater than that of the orifice plays the role of a valve not letting the water come out of the tubing 8 until it has reached the desired temperature, that is to say a density lower than the

boule, qui coule dans l'eau chauffée.  ball, which flows into heated water.

Les moyens 4 sont actionnés de façon connue en elle-même grâce à un thermostat 12 de régulation et de commande automatique de l'alimentation électrique  The means 4 are actuated in a manner known in itself through a thermostat 12 for regulating and automatically controlling the electrical supply.

des résistances 5.resistors 5.

Un boîtier de protection 13 des organes de  A protective housing 13 of the

régulation est par ailleurs prévu.  regulation is also planned.

Le dispositif 1 comporte des moyens flotteurs-  The device 1 comprises float means-

séparateurs 14, par exemple constitués par un disque annulaire souple en matière plastique de faible épaisseur (par exemple de quelques millimètres), introduit par l'ouverture obturé par le fond amovible 11 et enfilé sur la tubulure centrale 8 avec un jeu central par rapport à la paroi cylindrique externe de la tubulure et un jeu périphérique par rapport à la paroi cylindrique interne du ballon, les parois cylindriques internes de la tubulure et du ballon formant les parois internes dudit ballon définissant le volume de stockage. Autrement dit, les moyens flotteurs-séparateurs sont ici une couronne dont le grand diamètre est un peu inférieur au diamètre interne du ballon et le petit diamètre un peu supérieur au diamètre externe  separators 14, for example constituted by a flexible annular disc of thin plastic material (for example a few millimeters), introduced by the opening closed by the removable bottom 11 and threaded onto the central tube 8 with a central clearance relative to the external cylindrical wall of the tubing and a peripheral clearance relative to the internal cylindrical wall of the balloon, the internal cylindrical walls of the tubing and of the balloon forming the internal walls of said balloon defining the storage volume. In other words, the float-separator means are here a crown, the large diameter of which is slightly less than the internal diameter of the balloon and the small diameter of which is slightly greater than the external diameter.

de la tubulure.tubing.

La couronne est ainsi agencée pour coulisser librement à l'intérieur du ballon sous l'effet des forces exercées par l'eau, malgré les phénomènes de dilatation, tout en minimisant les échanges entre  The crown is thus arranged to slide freely inside the balloon under the effect of the forces exerted by the water, despite the phenomena of expansion, while minimizing the exchanges between

l'eau chaude 15 et l'eau froide 16.hot water 15 and cold water 16.

Plus précisément, les moyens d'alimentation du ballon en partie haute par l'eau réchauffée et les moyens flotteurs-séparateurs servant à la séparation physique de l'eau chaude 15 et de l'eau froide 16 sont réalisés, comme cela est compréhensible et à la portée de l'homme du métier, dans des matériaux compatibles avec le milieu dans lequel ils baignent, qui est fonction de la pression, de la température, de la composition de l'eau, des exigences hygiéniques et bactériologiques imposées par les normes en vigueur, etc. Les moyens 14 et 8' sont également d'une masse suffisante pour ne pas voir leur fonction pertubée par les différents composants éventuellement produits lors du chauffage de l'eau (calcaire par  More specifically, the means for supplying the balloon in the upper part with the heated water and the float-separator means serving for the physical separation of the hot water 15 and the cold water 16 are produced, as is understandable and within the reach of those skilled in the art, in materials compatible with the environment in which they bathe, which is a function of the pressure, the temperature, the composition of the water, the hygienic and bacteriological requirements imposed by the standards in force, etc. The means 14 and 8 'are also of sufficient mass not to see their function disturbed by the various components possibly produced during the heating of the water (limestone by

exemple).example).

Ils sont par ailleurs agencés pour pouvoir être introduits dans le ballon lors de la fabrication de celui-ci, ce qui implique des propriétés physiques ou géométriques particulières (souplesse dans le cas d'un disque unique, diamètre dans le cas d'utilisation de sphères multiples, comme on va le voir dans d'autres modes de réalisation explicités ci-après). Les moyens flotteurs- séparateurs sont également, de par leur épaisseur et leur résistance thermique, aptes à résister suffisamment à l'échange thermique entre les deux faces en contact avec les milieux à températures différentes qu'elles séparent, tout en étant, encore une fois, de masse volumique à peine supérieure à celle de l'eau chaude qu'ils doivent séparer de l'eau froide, de masse  They are also arranged to be able to be introduced into the balloon during the manufacture thereof, which implies specific physical or geometric properties (flexibility in the case of a single disc, diameter in the case of using spheres multiple, as will be seen in other embodiments explained below). The float-separator means are also, by their thickness and their thermal resistance, capable of withstanding sufficiently the heat exchange between the two faces in contact with the media at different temperatures which they separate, while being, once again , with a density barely greater than that of hot water which they must separate from cold water, of mass

volumique plus élevée.higher volume.

Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, le dispositif 1 comprend également un tube 17 par exemple interne à la tubulure 8, se terminant d'un côté en partie haute à l'extérieur de ladite tubulure et relié de l'autre côté au mélangeur 2, de soutirage de l'eau  In the embodiment more particularly described here, the device 1 also comprises a tube 17, for example internal to the tube 8, terminating on one side in the upper part outside of said tube and connected on the other side to the mixer 2, water withdrawal

chaude vers le circuit sanitaire.hot to the sanitary circuit.

Le ballon est lui-même calorifugé en 18 de façon connue en elle- même pour éviter les  The balloon is itself insulated at 18 in a manner known per se to avoid

déperditions de chaleur.heat losses.

On a représenté sur les figures 2 et 3 deux autres modes de réalisation, l'un appliqué à un ballon cylindrique horizontal 20 (figure 2) et l'autre à un ballon cylindrique vertical 30 (figure  FIGS. 2 and 3 show two other embodiments, one applied to a horizontal cylindrical balloon 20 (FIG. 2) and the other to a vertical cylindrical balloon 30 (FIG.

3) identique au ballon de la figure 1.  3) identical to the balloon in Figure 1.

Dans ces deux cas, les moyens de séparation 21, 31 sont formés par une ou plusieurs couches, par exemple deux couches, de petits éléments sphériques 22, 32 ou de forme sensiblement sphéroïdales par exemple de quelques millimètres à quelques centimètres de diamètre, indépendants les uns des autres et tels que leur nombre leur permette de couvrir la surface de la section horizontale du volume de stockage du ballon, qui, dans le cas de la figure 2 est en fait la section même du ballon qui varie en fonction du niveau dans la cuve, et dans le cas de la figure 3 la section du ballon diminuée de la section de la tubulure interne, qui cette fois-ci  In these two cases, the separation means 21, 31 are formed by one or more layers, for example two layers, small spherical elements 22, 32 or of substantially spheroidal shape, for example from a few millimeters to a few centimeters in diameter, independent of the each other and such that their number allows them to cover the surface of the horizontal section of the storage volume of the balloon, which in the case of FIG. 2 is in fact the very section of the balloon which varies according to the level in the tank, and in the case of Figure 3 the section of the balloon reduced by the section of the internal tubing, which this time

est sensiblement constante.is substantially constant.

Les moyens de forme discoidale décrite en référence à la figure 1 ne conviennent en effet que pour les cuves cylindriques verticales (ce qui constitue la majorité des fabrications), les éléments de formes sphéroïdales convenant quelque soit la forme de la cuve et sa position dans l'espace, le nombre de ces éléments permettant de maintenir la séparation entre eau chaude et eau froide malgré d'éventuelles variations de section, ce qui est en particulier le cas pour les cuves  The discoidal means described with reference to FIG. 1 are indeed only suitable for vertical cylindrical tanks (which constitutes the majority of manufacturing), the elements of spheroidal shapes suitable whatever the shape of the tank and its position in the space, the number of these elements making it possible to maintain the separation between hot and cold water despite possible cross-sectional variations, which is particularly the case for tanks

cylindriques horizontales.horizontal cylindrical.

Dans le cas de la figure 3 les moyens d'alimentation du ballon en partie haute par l'eau réchauffée comportent, par exemple, d'une part une tubulure 33 disposée autour des moyens de chauffage comme décrit en référence à la figure 1, et d'autre part un manchon cylindrique 34 réalisé dans le même matériau que les moyens flotteurs-séparateurs et coulissant librement à l'extérieur de la tubulure 33 sur une hauteur propre à dégager ou à obturer partiellement la portion 35 délimitée par le ciel 36 du ballon 30 et l'extrémité supérieure 37 de la  In the case of FIG. 3, the means for supplying the balloon in the upper part with the heated water comprise, for example, on the one hand, a tube 33 arranged around the heating means as described with reference to FIG. 1, and on the other hand a cylindrical sleeve 34 made of the same material as the float-separator means and sliding freely outside the tube 33 over a height suitable for clearing or partially closing off the portion 35 delimited by the sky 36 of the balloon 30 and the upper end 37 of the

tubulure 33.tubing 33.

Une pièce 38, de butée inférieure du manchon 34, par exemple constituée par une saillie annulaire de la tubulure, est prévue pour éviter au manchon de  A part 38, of lower abutment of the sleeve 34, for example constituted by an annular projection of the tubing, is provided to prevent the sleeve from

tomber au fond du ballon.fall to the bottom of the ball.

La tubulure d'eau chaude 39, similaire à la tubulure 17 décrite en référence à la figure 1 dépasse quant-à-elle légèrement le haut de la  The hot water tubing 39, similar to the tubing 17 described with reference to FIG. 1, for its part, slightly exceeds the top of the

tubulure 33.tubing 33.

Les moyens séparateurs peuvent être réalisés en un seul matériau, ou en plusieurs matériaux, homogènes ou hétérogènes, permettant d'obtenir la  The separating means can be made of a single material, or of several materials, homogeneous or heterogeneous, making it possible to obtain the

masse volumique requise.density required.

A titre d'exemple, la masse volumique de l'eau à la pression atmosphérique étant - 0,9996 kg/dm3 à 10 C - 0,9718 kg/dm3 à 80 C - 0, 9653 kg/dm3 à 90 C, si l'eau chaude stockée doit être à 85 C, ce qui correspond à une masse volumique de 0,9685 kg/dm3, on choisira alors des moyens flotteurs-séparateurs de masse volumique à peine plus élevée, par exemple  For example, the density of water at atmospheric pressure being - 0.9996 kg / dm3 at 10 C - 0.9718 kg / dm3 at 80 C - 0.9653 kg / dm3 at 90 C, if the hot water stored must be at 85 C, which corresponds to a density of 0.9685 kg / dm3, we will then choose slightly higher density float-separator means, for example

égale à 0,969 kg/dmn3.equal to 0.969 kg / dmn3.

Les moyens flotteurs-séparateurs mobiles présentant une telle masse volumique peuvent ainsi séparer l'eau froide, de température variable en cours d'année, par exemple de 5 C à 20 C, de l'eau  The mobile float-separator means having such a density can thus separate cold water, of variable temperature during the year, for example from 5 ° C. to 20 ° C., from water.

chaude portée à la température souhaitée de 85 C.  hot brought to the desired temperature of 85 C.

Pour amener l'eau chauffée en haut du récipient  To bring the heated water to the top of the container

plusieurs solutions peuvent être envisagées.  several solutions can be envisaged.

Comme on l'a vu, une première solution consiste à mettre en place une tubulure autour de l'élément chauffant, de diamètre approprié, fixé en bas du ballon et faisant à quelques millimètres près la  As we have seen, a first solution consists in placing a tube around the heating element, of appropriate diameter, fixed at the bottom of the balloon and making a few millimeters apart the

hauteur de celui-ci.height of it.

Afin que l'eau chaude puisse s'échapper vers le haut du ballon une pièce mobile réalisée par exemple  So that hot water can escape to the top of the tank a moving part made for example

dans le même matériau que les moyens flotteurs-  in the same material as the float means-

séparateurs, joue le rôle de clapet, ne laissant sortir l'eau de la tubulure que lorsqu'elle a  separators, acts as a valve, letting water out of the tubing only when it has

atteint la température désirée.reaches the desired temperature.

il L'eau froide du bas du chauffe-eau entre quant-à-elle dans la tubulure percée à sa base de  il As for cold water from the bottom of the water heater, it enters the tubing pierced at its base.

plusieurs trous, par exemple 2 ou 4.  several holes, for example 2 or 4.

Cette solution (voir figure 4) permet de prévoir un dispositif 40 o l'élément chauffant 41 est placé à l'extérieur du ou des ballons 42 par exemple, dans un tube 43 fixé sur une génératrice  This solution (see FIG. 4) makes it possible to provide a device 40 where the heating element 41 is placed outside of the balloon (s) 42 for example, in a tube 43 fixed on a generator

d'un des ballons.of one of the balloons.

Ce réchauffeur extérieur, qui est relié au bas et au haut du ou des ballons de stockage par de petites canalisations 44 et 45, peut par ailleurs avantageusement être placé sous une même enveloppe  This external heater, which is connected to the bottom and to the top of the storage tank (s) by small pipes 44 and 45, can moreover advantageously be placed under the same envelope.

calorifugée 46 que les ballons.insulated 46 as balloons.

Cette disposition permet, si besoin, d'installer plusieurs éléments chauffants autour d'un ballon de stockage ou encore plusieurs ballons de stockage, de plus faible diamètre, montés en  This arrangement makes it possible, if necessary, to install several heating elements around a storage tank or even several storage tanks, of smaller diameter, mounted in

parallèle avec un ou plusieurs éléments chauffants.  parallel with one or more heating elements.

De cette façon il devient possible de fabriquer des chauffe-eaux de faible épaisseur, facilitant  In this way it becomes possible to manufacture water heaters of small thickness, facilitating

leur intégration à l'intérieur des logements.  their integration inside housing.

La forme extérieure de tels chauffe-eaux peut être un parallélépipède rectangle d'une hauteur de l'ordre de 2 m, d'une épaisseur de 20 cm à 30 cm et d'une largeur variable selon la contenance (un cylindre de diamètre 20 cm et de hauteur 2 m  The external shape of such water heaters can be a rectangular parallelepiped with a height of the order of 2 m, a thickness of 20 cm to 30 cm and a variable width depending on the capacity (a cylinder of diameter 20 cm and height 2 m

contient un peu plus de 60 litres).contains just over 60 liters).

Une seconde solution, consiste, comme on l'a vu, à mettre en place comme dans la première solution, une tubulure autour des éléments chauffants. Le rôle de régulateur de débit est par contre joué par un manchon cylindrique réalisé dans  A second solution consists, as we have seen, in putting in place as in the first solution, a tube around the heating elements. The role of flow regulator is however played by a cylindrical sleeve produced in

le même matériau que les moyens flotteurs-  the same material as the float means-

séparateurs et coulissant librement le long du premier tube (figure 3). Ce régulateur, en flottant dans l'eau froide, vient obturer partiellement la section de passage entre l'intérieur du tube et le  dividers and sliding freely along the first tube (Figure 3). This regulator, by floating in cold water, partially closes the passage section between the inside of the tube and the

reste de la cuve.rest of the tank.

On va maintenant décrire le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention en faisant plus  We will now describe the operation of a device according to the invention by doing more

particulièrement référence à la figure 1.  particularly reference to figure 1.

Comme on l'a vu, l'eau chauffée à la température souhaitée est automatiquement stockée en partie supérieure 15 du ballon grâce aux moyens d'alimentation en partie haute et à la pièce mobile  As we have seen, the water heated to the desired temperature is automatically stored in the upper part of the tank thanks to the supply means in the upper part and the moving part.

de séparation que constitue les moyens flotteurs-  of separation that constitutes the float means-

séparateurs 14.separators 14.

En effet, les moyens flotteurs-séparateurs ne descendent dans le ballon ou chauffe-eau qu'en fonction du volume d'eau chaude produit à la température convenable et placé en haut de celui-ci par les moyens d'alimentation. Cette quantité d'eau provient de l'eau froide 16 située en dessous des  In fact, the float-separator means descend into the tank or water heater only as a function of the volume of hot water produced at the appropriate temperature and placed at the top of it by the supply means. This amount of water comes from cold water 16 located below the

moyens flotteurs-séparateurs 14.float-separator means 14.

Inversement, en cas de soutirage d'eau chaude  Conversely, if hot water is drawn off

en 17 par l'utilisateur, les moyens flotteurs-  at 17 by the user, the float means-

séparateurs 14 remontent sous l'effet de l'eau froide, de masse volumique plus élevée introduite  separators 14 rise under the effect of cold water, of higher density introduced

dans le bas du chauffe-eau en 6.at the bottom of the water heater at 6.

La vitesse de stockage de l'eau chauffée (D) dépendra de trois paramètres: - P: la puissance de l'élément chauffant en W - Tef: la température de l'eau froide en C - Tech: la température souhaitée pour le stockage en C p D = ---------------- en litres/heure m. (Tech - Tef) avec m: chaleur volumique de l'eau (1,16 Wh/l. C) Si par exemple la température de consigne souhaitée est de 85 C et si la puissance de l'élément chauffant est de 3 kW, le débit est: - avec de l'eau froide à 5 C: D = --------------- = 32,3 litres/heure  The storage speed of the heated water (D) will depend on three parameters: - P: the power of the heating element in W - Tef: the cold water temperature in C - Tech: the desired temperature for storage in C p D = ---------------- in liters / hour m. (Tech - Tef) with m: volume heat of water (1.16 Wh / l. C) If, for example, the desired set temperature is 85 C and the power of the heating element is 3 kW, the flow rate is: - with cold water at 5 C: D = --------------- = 32.3 liters / hour

1,16. (85 - 5)1.16. (85 - 5)

- avec de l'eau froide à 20 C: D = ---------------- = 39,8 litres/heure  - with cold water at 20 C: D = ---------------- = 39.8 liters / hour

1,16. (85 - 20)1.16. (85 - 20)

Dans un mode avantageux de réalisation, on prévoit une régulation spécifique du chauffage comme  In an advantageous embodiment, a specific regulation of the heating is provided such as

cela va être décrit ci-après.this will be described below.

La masse volumique des moyens flotteurs-  The density of the float means-

séparateurs étant égale à celle de l'eau à la température minimale souhaitée pour le stockage, il faut que l'eau soit chauffée à une température telle que sa masse volumique soit inférieure à celle  separators being equal to that of water at the minimum temperature desired for storage, it is necessary that the water is heated to a temperature such that its density is lower than that

desdits moyens flotteurs-séparateurs.  said float-separator means.

Afin d'optimiser le fonctionnement, la consigne du thermostat de régulation 12 du chauffage de l'eau est donc placée à une température supérieure de quelques degrés (par exemple 5 K), au-dessus de  In order to optimize the operation, the setpoint of the regulation thermostat 12 for heating the water is therefore placed at a temperature a few degrees higher (for example 5 K), above

cette température minimale souhaitée.  this desired minimum temperature.

Ainsi le chauffage de l'eau à une température légèrement supérieure à cette température minimale souhaitée pour le stockage permet aux moyens flotteurs-séparateurs 14 de couler dans cette eau  Thus heating the water to a temperature slightly above this minimum temperature desired for storage allows the float-separator means 14 to flow in this water.

chauffée 15 et de venir flotter sur l'eau froide.  heated 15 and float on cold water.

Une surchauffe de l'eau apparaît après épuisement de l'eau froide à chauffer, lorsque les  Overheating of the water appears after the cold water to be heated has run out, when the

moyens flotteurs-séparateurs 14, en bas du chauffe-  float-separator means 14, at the bottom of the heater

eau, ne laissent passer, compte tenu du fait qu'ils ne sont pas étanches, qu'un débit de fuite d'eau chaude conduisant à une montée en température de la partie haute du chauffe-eau puis à la coupure de la  given that they are not waterproof, only a flow rate of hot water leaks leading to a rise in temperature of the upper part of the water heater and then to the shutdown of the

chauffe par le thermostat 12.heated by thermostat 12.

Le bulbe du thermostat peut donc être placé à  The thermostat bulb can therefore be placed at

la sortie de l'eau chauffée par l'élément chauffant.  the outlet of the water heated by the heating element.

Cette surchauffe de quelques degrés permet en outre  This overheating of a few degrees also allows

de vaincre les déperditions thermiques du chauffe-  to overcome heat losses from the heater

eau entre deux mises en fonctionnement du système de chauffe, sans perturbation notable de la position  water between two starts of the heating system, without significant disturbance of the position

des moyens flotteurs-séparateurs 14.  float-separator means 14.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de stockage et d'alimentation en eau chaude comprenant au moins un ballon (3,20,30,42) de rétention de l'eau chaude définissant entre ses parois internes un volume de stockage et des moyens (4,41) de chauffage de l'eau de remplissage dudit ballon à une première température, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation du ballon en partie haute par l'eau réchauffée à ladite première température, et des moyens (14,21,31) flotteurs- séparateurs de masse volumique supérieure à celle de l'eau réchauffée à ladite première température, et inférieure à celle d'une eau plus froide, de température inférieure à une seconde température, lesdits moyens flotteurs-séparateurs étant agencés pour présenter une surface horizontale sensiblement égale à la section horizontale du volume de stockage  1. A device for storing and supplying hot water comprising at least one balloon (3,20,30,42) for retaining hot water defining between its internal walls a storage volume and means (4,41) heating the filling water of said tank to a first temperature, characterized in that it comprises means for supplying the tank in the upper part with the water heated to said first temperature, and means (14, 21, 31) float-separators with a density greater than that of water heated to said first temperature, and lower than that of colder water, of temperature below a second temperature, said float-separator means being arranged to present a horizontal surface approximately equal to the horizontal section of the storage volume du ballon à tous les niveaux dudit ballon.  of the ball at all levels of said ball. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ballon (3) étant vertical, de forme sensiblement cylindrique les moyens flotteurs-séparateurs (14) sont constitués par un  2. Device according to claim 1, characterized in that the balloon (3) being vertical, of substantially cylindrical shape the float-separator means (14) are constituted by a disque de faible épaisseur.thin disc. 3. Dispositif selon la revendication 1,  3. Device according to claim 1, caractérisé en ce que les moyens (21,31) flotteurs-  characterized in that the float means (21,31) séparateurs sont constitués par des billes ou balles  separators consist of balls or balls (22,32).(22.32). 4. Dispositif selon l'une quelconque des  4. Device according to any one of revendications précédentes, caractérisé en ce que  previous claims, characterized in that les moyens d'alimentation du ballon en partie haute par l'eau chauffée comportent une tubulure (8) disposée autour des moyens de chauffage (4) situés à l'intérieur du ballon, ladite tubulure étant fixée en partie basse (10) du ballon, et de hauteur légèrement inférieure à celle dudit ballon, et comprenant au moins un orifice (9), situé en partie inférieure de ladite tubulure, de communication de l'intérieur de la tubulure avec le volume de  the means for supplying the balloon in the upper part with the heated water comprise a tube (8) disposed around the heating means (4) located inside the balloon, said tube being fixed in the lower part (10) of the balloon , and of height slightly less than that of said balloon, and comprising at least one orifice (9), located in the lower part of said tubing, for communication from the inside of the tubing with the volume of rétention du ballon.retention of the ball. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tubulure comporte en partie haute des moyens (8', 8a, 8b) de régulation de débit.  5. Device according to claim 4, characterized in that the tubing comprises in the upper part means (8 ', 8a, 8b) for regulating flow. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de régulation comportent une plaque supérieure bombée située en partie haute de la tubulure percée d'un orifice axial et une pièce mobile en matériau identique au6. Device according to claim 5, characterized in that the regulation means comprise a curved upper plate located in the upper part of the tube pierced with an axial orifice and a movable part made of material identical to matériau des moyens flotteurs-séparateurs.  material of the float-separator means. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de régulation comportent un manchon cylindrique (34) réalisé dans  7. Device according to claim 5, characterized in that the regulation means comprise a cylindrical sleeve (34) produced in un matériau identique à celui des moyens flotteurs-  a material identical to that of the float means- séparateurs agencé pour coulisser librement à l'extérieur de la tubulure (33) entre une position de dégagement et une position d'obturation partielle de l'extrémité supérieure de ladite tubulure par  dividers arranged to slide freely outside the tubing (33) between a release position and a partially closed position of the upper end of said tubing by rapport au volume de stockage du ballon.  compared to the storage volume of the balloon. 8. Dispositif selon l'une quelconque des  8. Device according to any one of revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les  Claims 1 to 3, characterized in that the moyens de chauffage comprennent une tubulure externe (43) incorporant les moyens de chauffage (41), la partie supérieure de ladite tubulure étant connectée à la partie supérieure du ballon, et la partie inférieure de la tubulure étant connectée à la  heating means comprise an external tube (43) incorporating the heating means (41), the upper part of said tube being connected to the upper part of the balloon, and the lower part of the tube being connected to the partie inférieure dudit ballon.lower part of said balloon. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs ballons  9. Device according to claim 8, characterized in that it comprises several balloons (42) connectés en parallèle aux moyens de chauffage.  (42) connected in parallel to the heating means. 10. Dispositif selon l'une quelconque des  10. Device according to any one of revendications précédentes, caractérisé en ce que il  previous claims, characterized in that it comporte des moyens de régulation (12) agencés pour permettre une surchauffe de l'eau de quelques degrés  includes regulating means (12) arranged to allow the water to overheat by a few degrees supérieure à la première température déterminée.  higher than the first determined temperature.
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