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INSTALLATION DE CHAUFFAGE PAR L'EAU CHAUDE.
Dans les installations de chauffage par rayonnement, les surfa- ces émettrices de chaleur sont constituées par les parois des locaux à chauf- fer, dans lesquelles sont incorporées des canalisations parcourues par de l'eau à température relativement basse.
Afin d'éviter un rayonnement gênant pour les occupants les tem- pératures des parois sont de l'ordre de 35 C et l'eau de chauffage parcourant les canalisations incorporées est à une température moyenne de l'ordre de 40 C.
Dans ce cas la chaudière I (figure 1) fournit de l'eau à 90 C par exemple, qui mélangée en 2 à une certaine proportion d'eau de retour à 20 à 50 C, fournit de l'eau à 30 à 60 C envoyée par une pompe 3 dans les canalisations 4 incorporées aux parois. L'eau revient à la chaudière à une température de 20 à 50 C.
Dans ces conditions l'eau revient à la chaudière à une tempéra- ture qui peut descendre jusqu'à 20 . Les gaz de combustion sortant de la chaudière sont ainsi refroidis, par des parois baignées par de l'eau de re- tour à basse température ce qui produit des condensations notamment de vapeur d'eau sur ces parois.
Les combustibles, notamment les combustibles liquides contenat toujours une certaine proportion de soufre (1 à 2% tolérés), les produits sulfurés des gaz de combustion, mélangés à l'eau condensée donnent lieu à de l'acide sulfurique qui attaque les parois de la chaudière.
Four éciter cet inconvénient on a proposé diverses solutions :
On a intercalé entre la chaudière 1 et le circuit de distribution un échangeur 5 dont la surface de chauffe est parcourue par l'eau de la chau- dière, partant de cette chaudière à 90 C et y retournant à 60 C par exempt L'eau de la distribution est chauffée dans cet échangeur à 50 par exemple
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pour revenir à cet appareil à 20 C.
C3tte solution est onéreuse, surtout dans le cas d'une instal- lation importante. De plus, malgré un calorifuge soigné elle donne lieu à des pertes de chaleur par rayonnement. Enfin l'échangeur introduit dans le circuit de distribution des résistances importantes ce qui conduit à augmen- ter la charge et la puissance de la pompe de circulation 3.
Une autre solution consiste à réchauffer l'eau de retour avant son entrée dans la chaudière par de l'eau chaude sortant de la chaudière au moyen d'une pompe spéciale de réglage 6 (fig. 3). Cette solution conduit à l'achat et à la surveillance d'une pompe supplémentaire. De plus, cette pompe 6 fait circuler pour dans un circuit fermé et sans bénéfice pour la distribution un débit notable de-liquide qui se refroidit par les parois et donne lieu à des pertes de calories,
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de ces installations connues.
Elle concerne une installation de chauffage par l'eau chaude comportant une chaudière, alimentant en eau chaude une distribution à des surfaces de chauffe, installation caractérisée par un réservoir accumulateur intercalé entre la chaudière et la distribution aux surfaces de chauffe, ce qui permet de mélanger aux eaux de retour à la chaudière une certaine propor- tion d'eau sortant de cette chaudière de manière à élever la température de ces eaux de retour et à éviter les corrosions de la chaudière.
Suivant une caractéristique de l'invention, le réservoir accu- mulateur communique d'une part avec les conduits de départ et de retour de la chaudière, et d'autre part avec le départ et le retour de la distribu- tion de chauffage,
Suivant une autre caractéristique de l'invention le conduit de départ de la chaudière, et le conduit de départ de la distribution débouchent à la partie supérieure du réservoir, tandis que le conduit de retour à la chaudière et le retour de la distribution débouchent à la partie inférieure de ce réservoir, ce qui permet de créer, dans ce réservoir, des courants sui- vant des nappes horizontales à températures croissantes vers le haut.
Suivant une caractéristique de l'invention le réservoir accumu- lateur communique avec la chaudière par un conduit qui débouche dans ce ré- servoir, à hauteur réglable, ce qui permet de ramener à la chaudière de l'eau dont la température est inférieure à la limite permise, quelles que soient les conditions de fonctionnement de cette chaudière.
Suivant une caractéristique de l'invention le conduit qui débou- che dans le réservoir accumulateur à hauteur réglable comporte un manchon monté coulissant dans un prolongement intérieur de ce conduit et dont le déplacement est commandé de l'extérieur par l'intermédiaire d'un mécanisme à vis et à volant.
La présente- invention concerne également une installation de chauf- fage par l'eau chaude, caractérisée par une distribution secondaire branchée directement sur le réservoir accumulateur indépendamment de la distribution principale, ce qui permet, pendant les périodes d'arrêt de la chaudière, d'as- surer le chauffage de certains locaux desservis par cette distribution secon- daire en utilisant ce réservoir accumulateur comme source de chaleur.
Suivant une caractéristique de l'invention, la distribution prin- cipale comporte une pompe de circulation, tandis que la distribution secon- daire fonctionne par thermo-siphon, ce qui permet, par arrêt de la pompe de circulation, de ne maintenir en service que la distribution secondaire.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la distribu- tion principale comporte une pompe principale de circulation,, tandis que la distribution secondaire fonctionne avec un moyen accélérateur secondaire de faible puissance, qui permet, par arrêt de la pompe principale de circulation, de ne maintenir en service que la distribution secondaire.
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La présente invention concerne également une installation de chauffage par l'eau chaude, caractérisée par un échangeur parcouru par un fluide froid et au contact duquel circule l'eau de retour de la distribution, ce'qui permet de refroidir cette eau avant de l'envoyer au moyen d'une pom- pe dans les surfaces d'échange qui servent alors de surfaces réfrigérantes.
La présente intention concerne aussi un réservoir accumulateur caractérisé par ce qu'il comporte, à sa partie supérieure, un conduit de pur- ge raccordé à un vase d'expansion et de purge d'air, ce qui permet d'éliminer l'air gênant la circulation de-l'eau dans la distribution.
La présente invention concerne également un réservoir accumula- teur,caractérisé par ce qu'il comporte, à sa partie inférieure un pot de pur- ge auquel est raccordée une tubulure de vidange à robinet, ce qui permet de rassembler et d'évacuer les impuretés et les boues de l'installation.
L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après dé- crites et à leurs diverses combinaisons possibles.
Des installations et appareils conformes à l'invention sont re- présentés, à titre d'exemple, sur le dessin ci-joint,, dans lequel :
La figure 4 est une vue schématique de l'ensemble de l'instal- lation.
La figure 5 est uné vue en coupe à plus grande échelle du réser- voir accumulateur de l'installation.
La figure 6 est une vue en coupe du dispositif de prise d'eau de retour.
La figure 7 est une vue schématique en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention.
- La figure 8 est une vue en coupe axiale d'une forme de réa- lisation du réservoir accumulateur.
- La figure 9 est une vue schématique en élévation d'une instal- lation de chauffage dont une partie est alimentée en thermo-siphon et l'autre partie au moyen d'une pompe.
- la figure 10 est une vue schématique en élévation, avec coupe partielle, sur le réservoir accumulateur, d'une installation de chauffage susceptible de fonctionner en installation de refroidissement.
- la figure 11 est une vue schématique d'une installation ana- logue à la précédente, maisecomportant un échangeur intermédiaire.
L'installation conforme à l'invention représentée sur la figure 4 comporte un accumulateur d'eau chaude 7 constitué par exemple par un réser- voir cylindrique horizontal.
De la partie supérieure du réservoir accumulateur 7 part la ca- nalisation de distribution 8 sur laquelle sont intercalés le mélangeur'2 et la pompe 3.
Les surfaces de chauffe 4 sont branchée SI entre cette distribution 8 et une canalisa Lion de retour 9 raccordée à la partie inférieure de l'ac- cumulateur 7 du même côté que la canalisation de distribution 8.
Comme dans les installations connues une tuyauterie 10 amène au mélangeur 2 une proportion variable d'eau de retour, pour réaliser la tem- pérature de départ désirée dans la distribution 7.
Du côté opposé aux canalisations de distribution 8 et de retour 9, le réservoir accumulateur est raccordé à la chaudière 1 par deux canali- sations 11, 12. La'canalisation de départ 11 débouche de haut en bas de la partie supérieure del'accumulateur 7 par une partie évasée 13. La canali- dation de retour 14 débouche dans le réservoir accumulateur par une prise 15 disposée de bas en haut, à la partie inférieure de l'accumulateur 7 et au-dessous de la partie évasée 13 de la canalisation de départ 11.
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Cette prise dont la hauteur est variable, peut être réalisée comme il est représenté sur la figure 6.
Dans ce cas, le réservoir accumulateur 7 porte à sa partie in- férieure une tubulure 16 sur laquelle est fixée par brides une pièce en Té 17 raccordée à la canalisation de retour 12. La tubulure 16 est prolongée à l'intérieur de la chaudière par une partie 161 formant guide pour un man- chon coulissant 15, Ce manchon 15 est solidaire par un croisillon, 18 et une tige 19 d'une commande à vis et à vôlant de manoeuvre 20.
La tige 19 traver- se la paroi inférieure de la' pièce en Té 17 dans un presse-étoupes 21 assu- rant l'étanchéité,
L'installation ci-dessus décrite fonctionne de.la façon suivan- te :
Dans le réservoir accumulateur 7, l'eau se déplace entre la sor- tie évasée 13 du conduit de départ 11 et l'entrée de la canalisation de dis- tribution 8 dans le sens de la flèche f1 et en restant à la partie supérieu- re de ce réservoir.
L'eau sortant de la canalisation de retour 9 se déplace en sens inverse, c'est-à-dire dans le sens de la flèche f2 à la partie inférieure du réservoir.
Ces courants suivant f et f2 sont lents du fait de la section transversale importante du réservoir.
Si par exemple la section des conduits 8 et 9 de la distribution est de 50 m/m, si la vitesse communiquée à l'eau par la pompe à l'eau dans ces conduits est 2 mètres seconde, si enfin le diamètre du réservoir accumu- lateur est Om50 la vitesse des courants d'eau suivant f1 et f2 sera de l'or- dre de :
2 ms x s/S ou 2 ms x 100.000- - 4 cm secondes.
A ces vitesses résuites l'eau tend à se répartir dans le réser- voir accumulateur suivant des couches dont la température décroît, depuis la partie supérieure du réservoir, jusqu'à la partie inférieure de ce réser- voir.
Si la chaudière fournit de l'eau à 90 C la température de l'eau dans le conduit de distribution sera de 60 à 30 C et cette eau reviendra par le conduit de retour 9 au réservoir accumulateur 7 à une température de 20 à 40 C.
L'eau se répartira ainsi, dans ce réservoir accumulateur en cou- ches dont les températures seront progressivement croissantes de bas en haut entre une température minima de 20 C au bas du réservoir et une température maxima de 90 à la partie supérieure de ce réservoir.
En actionnant le volant de manoeuvre 20 on pourra élever, dans le réservoir 7, le manchon coulissant 15 de manière à ce que son orifice se trouve dans une couche d'eau à température suffisante pour que des condensa- tions de fumées ne soient plus à craindre dans la chaudière.
Par exemple cet orifice pourra se trouver dans une couche dont la température ne descend pas au-dessous de 40 C.
Suivant la température des eaux de retour, dans le conduit 9 on réglera la position du manchon 15 de manière à ce que son orifice soit dans une couche à température suffisamment élevée.
Ce réglage s'effectuera ainsi suivant la saison, suivant le ty- pe de chaudière, suivant l'allure de marche de cette chaudière.
, Dans le cas limite, le manchon 15 serait élevé jusqu'à ce qu'il vienne à proximité de l'extrémité évasée 13 du conduit 11 ce qui conduit à
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une circulation en circuit fermé d'une certaine quantité d'eau de la chaudiè- re, le complér.ent étant envoyé dans la distribution 8, 9.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le conduit
11 venant de la chaudière 1 débouche dans l'accumulateur 7 en 111 à proximité du conduit de départ 8 de la distribution. Il comporte de plus une dériva- tion 22 penchant dans le réservoir accumulateur 7 et dont l'extrémité est engagée dans le manchon coulissant 18.
Dans ce cas les extrémités voisines des conduits 11 et 8 peuvent être coupées en biseau, comme il est représenté sur la figure 7.
Dans ces conditions, l'eau revenant à la chaudière par le con- duit 12 comporte une partie de l'eau à 90 arrivant par le conduit 22 et une partie de l'eau du réservoir accumulateur 7 arrivant par l'espace annu- laire compris entre le conduit 22 et le manchon 15.
Ainsi l'eau de retour à la chaudière est toujours à température élevée, malgré la température relativement basse de l'eau du réservoir, au moment du démarrage après un arrêt prolongé.
Le..réservoir accumulateur 7 représenté par la figure 8 comporte les mêmes éléments que celui représenté sur les figures 5 et 7.
Ce réservoir accumulateur 7 est complété dans le cas de la figure 8 par un dome 30 raccordé par un tube 31 à un vase d'expansion et de purge d'air.
Le réservoir accumulateur 7, comporte, de plus, à sa partie in- férieure, un pot de purge 32, rassemblant et retenant les impuretés et boues de l'installation. Ce pot peut être vidangé par un conduit 33 sur lequel est intercalé un robinet34 à large orifice, par exemple du type à boisseau.
La purge du réservoir accumulateur 7 permet à l'air enfermé dans l'installation au moment du remplissage ou dégagé de l'eau de cette instal- lation, d'être évacué automatiquement à l'extérieur, et de ne pas gêner la circulation de l'eau.
La retenue et l'évacuation desimpuretés par le pot de purge 22 permet d'éviter l'obstruction des canalisations de faible section, et les défauts de fonctionnement des robinets, clapets intercalés dans l'instal- lation.
La présente invention s'étend également à une installation de chauffage par l'eau chaude représentée sur la fig. 9.
Cette installation comporte une chaudière 1, un réservoir accu- mulateur 7, une distribution à canalisation de départ 8 et de retour 9, rac- cordée à cet accumulateur et alimentant des surfaces d'échanges telles que radiateurs 4. Une pompe 3 est intercalée par exemple sur la canalisation de départ 8. Un mélangeur 2 reçoit une partie des eaux de retour par le con- duit 10 et mélange ces eaux, avec l'eau partant du réservoir accumulateur par le conduit 11, pour former de l'eau mitigée à température convenable, envoyée par la pompe 3 dans l'installation, Des vannes 35, 36 peuvent être intercalées sur les conduits 8, 9 à proximité du réservoir accumulateur 7.
Suivant la présente invention une distribution secondaire par thermo-siphon est directement raccordée au réservoir accumulateur 7, le con- duit de départ 37 de cette distribution étant raccordé à la partie supérieu- re du réservoir 7, du côté des départ et retour de la distribution principa- le 8, 9 et le conduit de retour 38 de cette distribution secondaire, étant raccordé au-dessous de ce réservoir accumulateur 7. Des vannes 39, 40 sont intercalées sur ces conduits 37, 38 au voisinage de ce réservoir accumulateur 7.
Cette distribution secondaire alimente des surfaces de chauffe 4. Elle peut comporter un vase d'expansion et de purge 41 raccordé à la dis- tribution au moyen d'un conduit 42.
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Ce vase est à même hauteur que le vase d'expansion et de purge 43 raccordé au conduit 31 du réservoir accumulateur 7.
Ce vase 43 comporte un conduit de trop plein 44 débouchant au- dessus d'un entonnoir 45 raccordé à une vidange et un évent 46.
Cette installation permet, par exemple dans un bâtiment, ou dans un ensemble de bâtiments, de desservir les locaux ou les bâtiments les plus éloignés au moyen d'une distribution par pompe, tandis que les locaux ou les bâtiments les plus rapprochés sont desservis par une distribution dans la - quelle l'eau circule par thermo-siphon ou au moyen d'un circulateur ou d'une pompe de faible puissance, on réduit ainsi la puissance de la pompe et les frais d'exploitation de l'installation.
Une tuyauterie de faible section 47 peut relier le réservoir ac- cumulateur 7 au vase 43 de manière à établir dans ce vase une légère circu- lation d'eau chaude par thermo-siphon, ce qui permet d'éviter le risque de gel si ce vase 43 est placé dans un comble-froid.
La présente invention s'étend également à des installations de chauffage par l'eau chaude susceptibles d'être utilisées comme installations de refroidissement pendant les périodes de chaleur.
Une installation de ce type est représentée sur la fig. 10.
Elle comporte la chaudière 1, le réservoir d'accumulation'7, la distribution 8, 9 par pompe 3 desservant les surfaces de chauffe 4.
Dans ce cas,la chaudière 1 peutêtre isolée du réservoir accu- mulateur 7 au moyen de vannes 47, 48 intercalées sur les tuyauteries Il et 12 raccordant cette chaudière 1 à ce réservoir.
Suivant la présente invention, le réservoir accumulateur 7 con- tient une surface d'échange telle qu'un serpentin 49 alimenté en eau froide par exemple par une pompe 50 aspirant dans un puits 51. L'eau sortant du serpentin 49 est envoyée à l'égout par l'intermédiaire d'un entonnoir 51.
Des vannes 52 53 sont intercalées sur les conduits d'entrée et de sortie du serpentin 49 à l'extérieur du réservoir 7.
L'eau froide du puits 51 peut être remplacée par de l'eau froi- de on de la saumure refroidie provenant d'une installation frigorifique.
Cette installation comporte par exemple un compresseur 54, un condenseur 55, un détendeur 56 et un évaporateur 57 logé dans un bac 58 contenant l'eau de la saumura. Cette eau ou cette saumure est mise en circulation dans le serpentin 49 par une pompe 59.
L'installation fonctionne de la façon suivante :
En hiver, les vannes 52-53 sont fermées, les Rompes 50 ou 59 sont arrêtées, les vannes 47, 48 sont ouvertes, la chaudière 1 est en servi- ce, l'installation fonctionne comme il a été décrit plus haut.
En été - la chaudière 1 arrêtée est isolée par fermeture des vannes 47, 48 les vannes 52,53 sont ouvertes et on fait passer dans le serpentin 49 de l'eau froide ou de la saumure mise en circulation par la pom- pe 50 du puits ou par la pompe 59 de l'installation frigorifique.
L'eau de l'accumulateur échangeur 7 refroidie par le serpentin 49 est envoyée par la pompe 3 dans les surfaces d'échange 4 qui sont alors utilisés comme frigorifères.
Pour réaliser le refroidissement des locaux, on peut aussi uti- liser l'installation représentée par la figure 11.
Dans ce cas, le serpentin de refroidissement placé à l'intérieur du réservoir accumulateur 7 est supprimé. L'installation comporte, par con- tre, un échangeur à surface 60 extérieur à ce réservoir accumulateur 7. Le faisceau tubulaire intérieur 61 de cet échangeur 60 est parcouru, par exem- ple, par de l'eau froide prise dans un puits 51 et mise en circulation par une pompe 50. L'échangeur 60 ci-dessus est intercalé entre une tuyauterie
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d'arrivée 62 sur la tuyauterie de retour 9 de la distribution et portant une vanne 63 e'-, une tuyauterie de départ 64 aboutissant à la partie inférieu- re de l'accumulateur 7 et sur laquelle est intercalée une vanne 65. Une' vanne -66 est intercalée sur le conduit de retour 9 entre le branchement de la tuyauterie 62 et le réservoir 7.
En été, la chaudière 1 est isolée du réservoir accumulateur 7 par fermeture des vannes 47, 48, les vannes 63, 65 sont ouvertes, la vanne
66 est fermée et la pompe 50 est mise en route. L'eau froide circulant dans le faisceau tubulaire 61 de l'échangeur refroidit l'eau contenue dans l'échan-' geur 60 et qui baigne ce faisceau tubulaire.
L'eau de retour qui arrive par le conduit 9 se refroidit ainsi en passant dans l'échangeur 60 avant de parvenir au réservoir accumulateur 7 où elle s'accumule avant d'être envoyée par la pompe 3 dans les surfaces d'échange 4.
Dans toutes les installations décrites, le réservoir 7 permet d'accumuler de l'eau froide en été, de l'eau chaude en hiver, c'est-à-dire de constituer une réserve thermique importante.
Ce volant thermique présente de nombreux avantages techniques.
L'installation ci-dessus décrite présente de nombreux avantages techniques, notamment les suivants.:
1 ) Elle permet de court-circuiter une partie de l'eau chaude sortant de la chaudière pour réchauffer l'eau revenant à cette chaudière.
De ce fait les condensations de gaz de combustion sur des parois froides et les corrosions qui en résultent sont évitées.
2 ) Ce réchauffage de l'eau revenant à la chaudière est réalisé dans un réservoir accumulateur 7 de capacité notable. Ce réservoir constitue un volant thermique important qui présente de nombreux avantages techniques :
Notamment : a) Dans le cas du chauffage automatique au mazout, il régulari- se le fonctionnement des brûleurs, diminue les extinctions, les allumages, c'est-à-dire la fatigue du matériel.
Dans le cas de chauffe à main, il écarte le danger d'emballement de la chaudière en cas d'arrêt intempestif de la pompe de circulation. b) Il permet d'assurer une bonne régulation de la température des locaux, en fournissant à tout instant les calories nécessaires au chauf- fage des locaux ou en absorbant les calories de la chaudière si ce chauffage est..interrompu.
Les mêmes avantages se retrouvent dans le cas d'une installation de refroidie servent. c) Il permet d'utiliser une chaudière oU une installation fri- gorifique de puissance réduite, donc moins coûteuse que celle qui serait né- cessaire dans une installation ne comportant pas de réservoir accumulateur. d) On peut se servir du réservoir accumulateur 7 comme source de chaleur, pendant les périodes d'arrêt de la chaudière.
On peut ainsi, par exemple au moyen d'une distribution 37, 38 branchée directement sur le réservoir accumulateur 7, chauffer pendant la nuit des locaux tels que l'in- firmerie d'un hôpital, le logement d'un concierge, des chambres de veille etc.... (fig 2) e) Le volant thermique accumulé dans le réservoir 7 permet (fi- gure 2) d'assurer une circulation d'eau chaude dans le vase d'expansion par le conduit 47, même en cas d'arrêt de la chaudière par exemple pendant la nuit. Tout risque de gel est ainsi écarté. f) Le volant thermique accumulé dans le réservoir 7 permet d'é- viter l'arrivée dans la chaudière d'eau de retour trop froide provenant par
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exemple de l'ouverture des circuits préalablement arrêtés.
On évite ainsi, dans la chaudières en fonte, les fissures susceptibles d'être produites par les tensions résultant de ce refroidissement local.
3 ) Le réservoir accumulateur 7, la tubulure d'arrivée 22 et la prise 15 permettent de réaliser une régulation automatique de la tempéra- ture des retours à la chaudière, en effet : - la tubulure 22 alimente en eau chaude venant de la chaudière, la prise 15 dans laquelle pénètre également de l'eau à plus basse températu- re contenue dans le réservoir accumulateur 7.
Le débit d'eau chaude pénétrant dans la prise 15 sera d'autant plus grand que l'eau contenue dans le réservoir accumulateur 7 sera à plus basse température. L'eau sort en effet de la tubulure 22 sous l'effet d'une charge motrice résultant, en partie, de la différence de poids entre la co- lonne d'eau refroidie contenue dans la tubulure 22 et la colonne correspon- dante à la température de sortie de la chaudière.
Lorsque la température de l'eau dans le réservoir accumulateur 7 se sera élevée à une valeur voisine de la température de la sortie de la chaudière, c'est-à-dire lorsque l'installation sera en régime, la charge motrice sera faible et la quantité d'eau chaude, introduite dans la tubulure 22 sera faible ou nulle.
On réalise ainsi une alimentation automatique en eau chaude du conduit de retour 12, sans aucun appareil de réglage de débit ni thermostat ou autres appareils.
La température de l'eau de retour à la chaudière est ainsi main- tenue à une valeur suffisamment élevée pour éviter les inconvénients des re- tours à trop basse température.
4 ) Les brûleurs automatiques qui équipent les chaudières peu- vent erre commandés notamment en fonction de la température de l'eau du ré- servoir accumulateur 7. Cette température étant plus stable que celle de la distribution 8, 9, les mises en route et les arrêts des brûleurs seront moins fréquents, ce qui diminue l'usure du matériel et la fatigue des foyers et chaudières;
5 ) Le réservoir accumulateur 7 est moins coûteux qu'un échangeur à faisceau tubulaire intérieur.
6 ) Le réservoir accumulateur, crée, dans la distribution une résistance inférieure à celle d'un échangeur.
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HOT WATER HEATING SYSTEM.
In radiant heating installations, the heat emitting surfaces are formed by the walls of the rooms to be heated, in which are incorporated pipes through which water at a relatively low temperature is incorporated.
In order to avoid radiation that is disturbing for the occupants, the temperatures of the walls are of the order of 35 ° C. and the heating water flowing through the incorporated pipes is at an average temperature of the order of 40 ° C.
In this case the boiler I (figure 1) supplies water at 90 C for example, which mixed in 2 with a certain proportion of return water at 20 to 50 C, provides water at 30 to 60 C sent by a pump 3 in the pipes 4 incorporated in the walls. The water returns to the boiler at a temperature of 20-50 C.
Under these conditions the water returns to the boiler at a temperature which can drop to 20. The combustion gases leaving the boiler are thus cooled, by walls bathed in return water at low temperature, which produces condensations in particular of water vapor on these walls.
The fuels, in particular the liquid fuels always contain a certain proportion of sulfur (1 to 2% tolerated), the sulphide products of the combustion gases, mixed with the condensed water give rise to sulfuric acid which attacks the walls of the boiler.
To avoid this drawback, various solutions have been proposed:
An exchanger 5 has been interposed between the boiler 1 and the distribution circuit, the heating surface of which is traversed by the water from the boiler, starting from this boiler at 90 C and returning to it at 60 C per free. of the distribution is heated in this exchanger to 50 for example
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to return to this device at 20 C.
This solution is expensive, especially in the case of a large installation. In addition, despite careful insulation it gives rise to heat loss by radiation. Finally, the exchanger introduces high resistances into the distribution circuit, which leads to an increase in the load and power of the circulation pump 3.
Another solution consists of heating the return water before entering the boiler with hot water leaving the boiler using a special regulating pump 6 (fig. 3). This solution leads to the purchase and monitoring of an additional pump. In addition, this pump 6 circulates in a closed circuit and without benefit for the distribution a significant flow of liquid which cools by the walls and gives rise to losses of calories,
The object of the present invention is to remedy the drawbacks of these known installations.
It relates to a hot water heating installation comprising a boiler supplying hot water to a distribution to the heating surfaces, an installation characterized by an accumulator tank interposed between the boiler and the distribution to the heating surfaces, which makes it possible to mix to the water returning to the boiler a certain proportion of water leaving this boiler so as to raise the temperature of this return water and to prevent corrosion of the boiler.
According to one characteristic of the invention, the accumulator tank communicates on the one hand with the outlet and return ducts of the boiler, and on the other hand with the flow and return of the heating distribution,
According to another characteristic of the invention, the outlet duct of the boiler and the outlet duct of the distribution open out at the upper part of the tank, while the return duct to the boiler and the return of the distribution open out to the lower part of this reservoir, which makes it possible to create, in this reservoir, currents following horizontal slicks at increasing temperatures.
According to one characteristic of the invention, the accumulator tank communicates with the boiler by a duct which opens into this tank, at an adjustable height, which makes it possible to return to the boiler water the temperature of which is below the temperature. permitted limit, whatever the operating conditions of this boiler.
According to one characteristic of the invention, the duct which opens into the height-adjustable accumulator tank comprises a sleeve mounted to slide in an internal extension of this duct and the displacement of which is controlled from the outside by means of a mechanism. screw and flywheel.
The present invention also relates to an installation for heating by hot water, characterized by a secondary distribution connected directly to the storage tank independently of the main distribution, which allows, during periods when the boiler is shut down, to 'ensure the heating of certain premises served by this secondary distribution by using this storage tank as a heat source.
According to one characteristic of the invention, the main distribution comprises a circulation pump, while the secondary distribution operates by thermosiphon, which makes it possible, by stopping the circulation pump, to keep in service only secondary distribution.
According to another characteristic of the invention, the main distribution comprises a main circulation pump, while the secondary distribution operates with a low power secondary accelerator means, which makes it possible, by stopping the main circulation pump, to keep only the secondary distribution in service.
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The present invention also relates to a heating installation by hot water, characterized by an exchanger through which a cold fluid flows and in contact with which the return water from the distribution circulates, which makes it possible to cool this water before the send by means of a pump into the exchange surfaces which then serve as cooling surfaces.
The present intention also relates to an accumulator tank characterized in that it comprises, at its upper part, a purging duct connected to an expansion and air purge vessel, which makes it possible to eliminate the air. interfering with the circulation of water in the distribution.
The present invention also relates to an accumulator tank, characterized in that it comprises, at its lower part, a drain pot to which a tap-type drain pipe is connected, which makes it possible to collect and evacuate the impurities. and sludge from the installation.
The invention also extends to the characteristics described below and to their various possible combinations.
Installations and apparatus in accordance with the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which:
FIG. 4 is a schematic view of the whole installation.
FIG. 5 is a sectional view on a larger scale of the accumulator reservoir of the installation.
Figure 6 is a sectional view of the return water intake device.
Figure 7 is a schematic sectional view of another embodiment of the invention.
- Figure 8 is an axial sectional view of one embodiment of the accumulator reservoir.
FIG. 9 is a schematic elevational view of a heating installation, one part of which is supplied with a thermosiphon and the other part by means of a pump.
- Figure 10 is a schematic elevational view, with partial section, on the storage tank, of a heating installation capable of operating as a cooling installation.
FIG. 11 is a schematic view of an installation similar to the previous one, but comprising an intermediate exchanger.
The installation according to the invention shown in FIG. 4 comprises a hot water accumulator 7 constituted, for example, by a horizontal cylindrical tank.
From the upper part of the accumulator tank 7 leaves the distribution pipe 8 on which the mixer 2 and the pump 3 are interposed.
The heating surfaces 4 are connected SI between this distribution 8 and a Lion return pipe 9 connected to the lower part of the accumulator 7 on the same side as the distribution pipe 8.
As in the known installations, a pipe 10 brings to the mixer 2 a variable proportion of return water, to achieve the desired starting temperature in the distribution 7.
On the side opposite to the distribution 8 and return 9 pipes, the storage tank is connected to the boiler 1 by two pipes 11, 12. The outgoing pipe 11 opens from top to bottom of the upper part of the storage tank 7. by a flared part 13. The return pipe 14 opens into the accumulator tank via an outlet 15 arranged from bottom to top, at the lower part of the accumulator 7 and below the flared part 13 of the discharge pipe. departure 11.
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This socket, the height of which is variable, can be produced as shown in FIG. 6.
In this case, the accumulator tank 7 carries at its lower part a pipe 16 to which is fixed by flanges a T-piece 17 connected to the return pipe 12. The pipe 16 is extended inside the boiler by a portion 161 forming a guide for a sliding sleeve 15, This sleeve 15 is secured by a spider, 18 and a rod 19 of a screw control and operating valve 20.
The rod 19 passes through the lower wall of the T-piece 17 in a cable gland 21 providing the seal,
The installation described above works as follows:
In the accumulator tank 7, the water moves between the flared outlet 13 of the outlet pipe 11 and the inlet of the distribution pipe 8 in the direction of arrow f1 and remaining at the upper part. re of this tank.
The water coming out of the return pipe 9 moves in the opposite direction, that is to say in the direction of the arrow f2 at the lower part of the tank.
These currents along f and f2 are slow due to the large cross section of the reservoir.
If for example the section of the pipes 8 and 9 of the distribution is 50 m / m, if the speed communicated to the water by the pump to the water in these pipes is 2 meters per second, if finally the diameter of the accumulated tank - theator is Om50 the speed of the water currents according to f1 and f2 will be of the order of:
2 ms x s / S or 2 ms x 100,000- - 4 cm seconds.
At these reduced speeds, the water tends to be distributed in the accumulator tank in layers the temperature of which decreases, from the upper part of the tank to the lower part of this tank.
If the boiler supplies water at 90 C, the temperature of the water in the distribution pipe will be 60 to 30 C and this water will return through the return pipe 9 to the storage tank 7 at a temperature of 20 to 40 C .
The water will thus be distributed in this accumulator tank in layers, the temperatures of which will gradually increase from bottom to top between a minimum temperature of 20 ° C. at the bottom of the tank and a maximum temperature of 90 at the upper part of this tank.
By actuating the handwheel 20, it is possible to raise, in the reservoir 7, the sliding sleeve 15 so that its orifice is in a layer of water at a sufficient temperature so that smoke condensations are no longer at. fear in the boiler.
For example, this orifice may be in a layer whose temperature does not drop below 40 C.
Depending on the temperature of the return water, in pipe 9 the position of sleeve 15 will be adjusted so that its orifice is in a layer at a sufficiently high temperature.
This adjustment will thus be made according to the season, according to the type of boiler, according to the operating speed of this boiler.
In the extreme case, the sleeve 15 would be raised until it comes close to the flared end 13 of the duct 11 which leads to
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a closed circuit circulation of a certain quantity of water from the boiler, the complér.ent being sent to the distribution 8, 9.
According to another embodiment of the invention, the duct
11 coming from the boiler 1 opens into the accumulator 7 at 111 near the outlet duct 8 of the distribution. It also includes a branch 22 leaning into the accumulator tank 7 and the end of which is engaged in the sliding sleeve 18.
In this case, the adjacent ends of the conduits 11 and 8 can be bevelled, as shown in FIG. 7.
Under these conditions, the water returning to the boiler via line 12 comprises part of the water at 90 ° arriving via line 22 and part of the water from the storage tank 7 arriving via the annular space. between the duct 22 and the sleeve 15.
Thus, the water returning to the boiler is always at a high temperature, despite the relatively low temperature of the water in the tank, at the time of start-up after a prolonged shutdown.
The accumulator tank 7 shown in FIG. 8 comprises the same elements as that shown in FIGS. 5 and 7.
This accumulator tank 7 is completed in the case of Figure 8 by a dome 30 connected by a tube 31 to an expansion tank and air purge.
The accumulator tank 7 also comprises, at its lower part, a purge pot 32, collecting and retaining the impurities and sludge from the installation. This pot can be emptied by a conduit 33 on which is interposed a tap 34 with a large orifice, for example of the plug type.
Bleeding the accumulator tank 7 allows the air trapped in the installation when filling or released from the water in this installation, to be automatically evacuated to the outside, and not to obstruct the circulation of water. the water.
The retention and evacuation of the impurities by the purge pot 22 makes it possible to avoid the obstruction of the pipes of small cross-section, and the malfunctions of the taps, valves inserted in the installation.
The present invention also extends to an installation for heating by hot water shown in FIG. 9.
This installation comprises a boiler 1, an accumulator tank 7, a distribution with flow 8 and return 9 piping, connected to this accumulator and supplying exchange surfaces such as radiators 4. A pump 3 is inserted by example on the outgoing pipe 8. A mixer 2 receives part of the return water through line 10 and mixes this water with the water leaving the accumulator tank through line 11 to form mixed water. suitable temperature, sent by the pump 3 into the installation, Valves 35, 36 can be inserted on the conduits 8, 9 near the accumulator tank 7.
According to the present invention, a secondary distribution by thermosiphon is directly connected to the accumulator tank 7, the outlet pipe 37 of this distribution being connected to the upper part of the tank 7, on the side of the outlets and returns of the distribution. the main 8, 9 and the return duct 38 of this secondary distribution, being connected below this accumulator tank 7. Valves 39, 40 are interposed on these ducts 37, 38 in the vicinity of this accumulator tank 7.
This secondary distribution supplies heating surfaces 4. It may include an expansion and purge vessel 41 connected to the distribution by means of a pipe 42.
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This vessel is at the same height as the expansion and purge vessel 43 connected to the pipe 31 of the accumulator tank 7.
This vessel 43 comprises an overflow pipe 44 opening above a funnel 45 connected to a drain and a vent 46.
This installation makes it possible, for example in a building, or in a group of buildings, to serve the most distant premises or buildings by means of a pump distribution, while the nearest premises or buildings are served by a distribution in which the water circulates by thermo-siphon or by means of a circulator or a low-power pump, thus reducing the power of the pump and the operating costs of the installation.
A small section pipe 47 can connect the accumulator tank 7 to the vessel 43 so as to establish in this vessel a slight circulation of hot water by thermo-siphon, which makes it possible to avoid the risk of freezing if this vessel. vase 43 is placed in an attic.
The present invention also extends to installations for heating by hot water capable of being used as cooling installations during periods of heat.
An installation of this type is shown in FIG. 10.
It comprises the boiler 1, the accumulation tank'7, the distribution 8, 9 by pump 3 serving the heating surfaces 4.
In this case, the boiler 1 can be isolated from the accumulator tank 7 by means of valves 47, 48 interposed on the pipes II and 12 connecting this boiler 1 to this tank.
According to the present invention, the accumulator tank 7 contains an exchange surface such as a coil 49 supplied with cold water, for example by a pump 50 sucking into a well 51. The water leaving the coil 49 is sent to the pump. sewer via a funnel 51.
Valves 52 53 are interposed on the inlet and outlet conduits of the coil 49 outside the tank 7.
The cold water from well 51 can be replaced with cold water or cooled brine from a refrigeration plant.
This installation comprises for example a compressor 54, a condenser 55, a pressure reducer 56 and an evaporator 57 housed in a tank 58 containing the brine water. This water or brine is circulated in the coil 49 by a pump 59.
The installation works as follows:
In winter, valves 52-53 are closed, Rompes 50 or 59 are stopped, valves 47, 48 are open, boiler 1 is in service, the installation operates as described above.
In summer - the boiler 1 is stopped and isolated by closing the valves 47, 48 the valves 52,53 are open and cold water or brine circulated by the pump 50 of the coil 49 is passed through. well or by the pump 59 of the refrigeration installation.
The water from the exchanger accumulator 7 cooled by the coil 49 is sent by the pump 3 to the exchange surfaces 4 which are then used as refrigerants.
To cool the premises, the installation shown in figure 11 can also be used.
In this case, the cooling coil placed inside the accumulator tank 7 is omitted. The installation comprises, on the other hand, a surface heat exchanger 60 outside this storage tank 7. The inner tube bundle 61 of this heat exchanger 60 is traversed, for example, by cold water taken from a well 51. and put into circulation by a pump 50. The above exchanger 60 is interposed between a pipe
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inlet 62 on the return pipe 9 of the distribution and carrying a valve 63 e'-, an outlet pipe 64 terminating in the lower part of the accumulator 7 and on which is interposed a valve 65. A ' valve -66 is interposed on the return pipe 9 between the connection of the pipe 62 and the tank 7.
In summer, the boiler 1 is isolated from the storage tank 7 by closing the valves 47, 48, the valves 63, 65 are open, the valve
66 is closed and the pump 50 is started. The cold water circulating in the tube bundle 61 of the exchanger cools the water contained in the exchanger 60 and which bathes this tube bundle.
The return water which arrives through the pipe 9 is thus cooled as it passes through the exchanger 60 before reaching the accumulator tank 7 where it accumulates before being sent by the pump 3 to the exchange surfaces 4.
In all the installations described, the tank 7 makes it possible to accumulate cold water in summer, hot water in winter, that is to say to constitute a significant thermal reserve.
This thermal flywheel has many technical advantages.
The installation described above has many technical advantages, including the following:
1) It allows part of the hot water leaving the boiler to be short-circuited to heat the water returning to this boiler.
As a result, combustion gas condensations on cold walls and the resulting corrosion are avoided.
2) This heating of the water returning to the boiler is carried out in an accumulator tank 7 of significant capacity. This tank constitutes an important thermal flywheel which has many technical advantages:
In particular: a) In the case of automatic heating with oil, it regulates the operation of the burners, reduces extinctions and ignitions, ie equipment fatigue.
In the case of manual heating, it eliminates the danger of the boiler running away in the event of an untimely shutdown of the circulation pump. b) It makes it possible to ensure a good regulation of the temperature of the premises, by supplying at all times the calories required for heating the premises or by absorbing the calories from the boiler if this heating is interrupted.
The same advantages are found in the case of a cooling system serve. c) It makes it possible to use a boiler or a refrigeration installation of reduced power, therefore less expensive than that which would be necessary in an installation not comprising an accumulator tank. d) The storage tank 7 can be used as a heat source, during periods when the boiler is off.
It is thus possible, for example by means of a distribution 37, 38 connected directly to the accumulator tank 7, to heat premises such as the infirmary of a hospital, the accommodation of a janitor, rooms during the night. standby etc ... (fig 2) e) The thermal flywheel accumulated in the tank 7 (figure 2) allows hot water to circulate in the expansion tank through the pipe 47, even in case of boiler shutdown, for example during the night. Any risk of freezing is thus eliminated. f) The thermal flywheel accumulated in tank 7 prevents too cold return water from entering the boiler from
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example of the opening of previously stopped circuits.
In this way, in the cast iron boilers, cracks liable to be produced by the stresses resulting from this local cooling are avoided.
3) The accumulator tank 7, the inlet pipe 22 and the outlet 15 allow automatic regulation of the temperature of the returns to the boiler, in fact: - the pipe 22 supplies hot water from the boiler, the outlet 15 which also enters the water at a lower temperature contained in the accumulator tank 7.
The flow of hot water entering the outlet 15 will be all the greater as the water contained in the storage tank 7 will be at a lower temperature. The water in fact leaves the pipe 22 under the effect of a driving load resulting, in part, from the difference in weight between the column of cooled water contained in the pipe 22 and the column corresponding to the outlet temperature of the boiler.
When the temperature of the water in the accumulator tank 7 has risen to a value close to the temperature of the boiler outlet, that is to say when the installation is in operation, the driving load will be low and the quantity of hot water introduced into the pipe 22 will be low or zero.
An automatic supply of hot water to the return duct 12 is thus achieved, without any flow rate control device, thermostat or other devices.
The temperature of the water returning to the boiler is thus kept at a value high enough to avoid the drawbacks of returns at too low a temperature.
4) The automatic burners fitted to the boilers can be controlled in particular according to the temperature of the water in the storage tank 7. This temperature being more stable than that of the distribution 8, 9, the start-ups and burner shutdowns will be less frequent, which reduces equipment wear and fatigue on fireplaces and boilers;
5) The accumulator tank 7 is less expensive than an internal tube bundle heat exchanger.
6) The accumulator tank creates, in the distribution, a resistance lower than that of an exchanger.