CA2503056A1 - Chaudiere avec anti-chambre et echangeur helicoidal - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
- F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
Description
CHAUDI~RE AVEC ANTI-CHAMBRE ET ÉCHANGEUR HÉLICOòDAL
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière qui permet d'alimenter un système de chauffage à eau chaude domestique d'un bâtiment tout en simultanément produisant de l'eau chaude au sein d'une même unité.
Plus précisément, l'invention a pour objet une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal qui permet d'effectuer les tâches ci-dessus évoquées.
BR~VE DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Présentement, les systèmes de chauffage à l'eau chaude sont alimentés par des chaudières électriques, à l'huile ou au gaz. La diffusion de la chaleur à
l'intérieur du bâtiment destiné à être ainsi chauffé peut étre effectué avec plusieurs types d'équipements ventilo-covecteur (fan-coils), radiateur de fonte, tube à ailettes ou tubulure à plancher chauffant. La circulation de l'eau chaude à l'intérieur du bâtiment est en circuit fermé à l'aide d'une pompe circulatrice, d'où la mention de « chaudière » plutSt que de « chauffe-eau », ce dernier système, par définition, chauffant de l'eau à usage externe et non pour un circuit fermé.
Partois, en plus d'être la source d'énergie pour le chauffage du bâtiment, les chaudières fournissent la puissance nécessaire pour la production d'eau chaude domestique soit par l'utilisation de chauffe-eau indirect comme celui commercialisé sous la marque OPTIMIZER/TURBOMAX, soit par l'ajout d'un serpentin de type « tankless » à l'intérieur de la chaudière.
La combinaison chaudière et chauffe-eau indirect est intéressante puisqu'elle permet de produire de grande quantité d'eau chaude et ainsi répondre à des besoins résidentiels, commerciaux et institutionnels. Pour ce type de
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière qui permet d'alimenter un système de chauffage à eau chaude domestique d'un bâtiment tout en simultanément produisant de l'eau chaude au sein d'une même unité.
Plus précisément, l'invention a pour objet une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal qui permet d'effectuer les tâches ci-dessus évoquées.
BR~VE DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Présentement, les systèmes de chauffage à l'eau chaude sont alimentés par des chaudières électriques, à l'huile ou au gaz. La diffusion de la chaleur à
l'intérieur du bâtiment destiné à être ainsi chauffé peut étre effectué avec plusieurs types d'équipements ventilo-covecteur (fan-coils), radiateur de fonte, tube à ailettes ou tubulure à plancher chauffant. La circulation de l'eau chaude à l'intérieur du bâtiment est en circuit fermé à l'aide d'une pompe circulatrice, d'où la mention de « chaudière » plutSt que de « chauffe-eau », ce dernier système, par définition, chauffant de l'eau à usage externe et non pour un circuit fermé.
Partois, en plus d'être la source d'énergie pour le chauffage du bâtiment, les chaudières fournissent la puissance nécessaire pour la production d'eau chaude domestique soit par l'utilisation de chauffe-eau indirect comme celui commercialisé sous la marque OPTIMIZER/TURBOMAX, soit par l'ajout d'un serpentin de type « tankless » à l'intérieur de la chaudière.
La combinaison chaudière et chauffe-eau indirect est intéressante puisqu'elle permet de produire de grande quantité d'eau chaude et ainsi répondre à des besoins résidentiels, commerciaux et institutionnels. Pour ce type de
2 système, la chaudière agit comme source d'énergie et le chauffe-eau indirect comme échangeur de chaleur.
Deux types de chauffe-eau indirect existent sur le marché. Dans le premier, le serpentin d'échange contient de l'eau de chauffage et le réservoir contient l'eau domestique. Dans le deuxième, le serpentin contient l'eau domestique, et le réservoir contient l'eau de chauffage. C'est le cas du système OPTIMIZER ci-dessus mentionné. Toutefois, ce type d'installation nécessite l'achat de deux équipements distincts.
Le deuxième des deux types ci-dessus mentionnés, consistant à ajouter un serpentin de type « tankless » à l'intérieur de la chaudière, est intéressant dans la mesure où il répond au besoin résidentiel à faible débit, mais il a de la difficulté à répondre à des demandes à débits plus élevé comme le remplissage d'un bain. Effectivement, ce type de système a peu de masse thermique et le serpentin, par sa forme et sa disposition, est incapable de soutirer 100% de l'énergie contenu dans la masse thermique de la chaudière.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière qui permet à la fois le chauffage d'un bâtiment et la production d'eau chaude domestique instantanée à débit élevé à l'intérieur d'un seul appareil. Cette chaudière comprend un corps de chauffe qui est pourvu d'une anti-chambre et est rempli d'eau de chauffage à basse pression. Un circuit à basse pression pourvu d'une pompe circulatrice permet d'alimenter des équipements de diffusion d'un bâtiment en circulant l'eau de chauffage entre le corps de chauffe et les équipements de diffusion du bâtiment qui peuvent être constitués d'un ventilo-covecteur (fan-coils), un radiateur de fonte, un tube à
ailettes ou une tubulure à plancher chauffant. La production d'eau chaude domestique est assurée par le transfert d'énergie entre l'eau de chauffage du
Deux types de chauffe-eau indirect existent sur le marché. Dans le premier, le serpentin d'échange contient de l'eau de chauffage et le réservoir contient l'eau domestique. Dans le deuxième, le serpentin contient l'eau domestique, et le réservoir contient l'eau de chauffage. C'est le cas du système OPTIMIZER ci-dessus mentionné. Toutefois, ce type d'installation nécessite l'achat de deux équipements distincts.
Le deuxième des deux types ci-dessus mentionnés, consistant à ajouter un serpentin de type « tankless » à l'intérieur de la chaudière, est intéressant dans la mesure où il répond au besoin résidentiel à faible débit, mais il a de la difficulté à répondre à des demandes à débits plus élevé comme le remplissage d'un bain. Effectivement, ce type de système a peu de masse thermique et le serpentin, par sa forme et sa disposition, est incapable de soutirer 100% de l'énergie contenu dans la masse thermique de la chaudière.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière qui permet à la fois le chauffage d'un bâtiment et la production d'eau chaude domestique instantanée à débit élevé à l'intérieur d'un seul appareil. Cette chaudière comprend un corps de chauffe qui est pourvu d'une anti-chambre et est rempli d'eau de chauffage à basse pression. Un circuit à basse pression pourvu d'une pompe circulatrice permet d'alimenter des équipements de diffusion d'un bâtiment en circulant l'eau de chauffage entre le corps de chauffe et les équipements de diffusion du bâtiment qui peuvent être constitués d'un ventilo-covecteur (fan-coils), un radiateur de fonte, un tube à
ailettes ou une tubulure à plancher chauffant. La production d'eau chaude domestique est assurée par le transfert d'énergie entre l'eau de chauffage du
3 corps de chauffe et un échangeur de chaleur composé de plusieurs serpentins de cuivre de forme hélicoïdale disposés de façon à soutirer 100%
de l'énergie du corps de chauffe. Des moyens de chauffage, également appelés ci-après « source d'énergie » sont installés à l'intérieur de l'anti-chambre du corps de chauffe. Ces moyens de chauffe sont choisis pour avoir la puissance nécessaire pour répondre à la demande d'eau chauffage et d'eau domestique.
Puisque le corps de chauffe est toujours remplie d'eau de chauffage en circuit fermée, il n'y a pas de corrosion à l'intérieur de ce corps de chauffe.
Effectivement, après quelques heures, l'oxygène contenue dans l'eau de chauffage au démarrage est purgée et cette eau non-oxygéné demeure dans le système année après année sans corroder le corps de chauffe, ceci assurant ainsi une longue durée de vie de l'appareil.
Les entrées et sorties en eau de chauffage dans le corps de chauffe de la chaudière sont pourvus d'injecteurs tels que ceux faisant l'objet du brevet canadien no. 2.038.520. Cela permet une diffusion uniforme de l'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe lorsque la pompe circulatrice est en fonction. Provoquant une turbulence de l'eau de chauffage autour des serpentins, les injecteurs favorisent l'échange thermique tout en éliminant les zones stagnantes ou passages froids d'eau de chauffage qui normalement s'accumulerait.
La présence d'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe permet de conserver l'efficacité de l'appareil au cours du temps contrairement aux chauffe-eau traditionnel ou aux chaudières utilisé comme « booster ». En effet, l'eau de chauffage ne contient pas de sédiments et calcaire contrairement à l'eau domestique. Ainsi, il n'y a pas de dépôt de tartre sur les parois externe de l'échangeur et les surfaces chaudes de la source d'énergie (éléments électriques, brûleur, échangeurs à gaz) contrairement aux systèmes traditionnels. Puisque le tartre agit comme isolant et ralenti le
de l'énergie du corps de chauffe. Des moyens de chauffage, également appelés ci-après « source d'énergie » sont installés à l'intérieur de l'anti-chambre du corps de chauffe. Ces moyens de chauffe sont choisis pour avoir la puissance nécessaire pour répondre à la demande d'eau chauffage et d'eau domestique.
Puisque le corps de chauffe est toujours remplie d'eau de chauffage en circuit fermée, il n'y a pas de corrosion à l'intérieur de ce corps de chauffe.
Effectivement, après quelques heures, l'oxygène contenue dans l'eau de chauffage au démarrage est purgée et cette eau non-oxygéné demeure dans le système année après année sans corroder le corps de chauffe, ceci assurant ainsi une longue durée de vie de l'appareil.
Les entrées et sorties en eau de chauffage dans le corps de chauffe de la chaudière sont pourvus d'injecteurs tels que ceux faisant l'objet du brevet canadien no. 2.038.520. Cela permet une diffusion uniforme de l'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe lorsque la pompe circulatrice est en fonction. Provoquant une turbulence de l'eau de chauffage autour des serpentins, les injecteurs favorisent l'échange thermique tout en éliminant les zones stagnantes ou passages froids d'eau de chauffage qui normalement s'accumulerait.
La présence d'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe permet de conserver l'efficacité de l'appareil au cours du temps contrairement aux chauffe-eau traditionnel ou aux chaudières utilisé comme « booster ». En effet, l'eau de chauffage ne contient pas de sédiments et calcaire contrairement à l'eau domestique. Ainsi, il n'y a pas de dépôt de tartre sur les parois externe de l'échangeur et les surfaces chaudes de la source d'énergie (éléments électriques, brûleur, échangeurs à gaz) contrairement aux systèmes traditionnels. Puisque le tartre agit comme isolant et ralenti le
4 processus de transfert de chaleur, l'efficacité du système selon l'invention devrait donc être supérieur aux systèmes traditionnels aux cours du temps.
Tel que précédemment mentionné, l'échangeur permettant le transfert d'énergie pour la production d'eau chaude domestique est composé de plusieurs serpentins de cuivre. Ceci permet d'éviter tout problème de corrosion avec l'eau domestique, car le cuivre a une durée de vie de plus de 50 ans.
L'échangeur de chaleur a avantageusement une forme et une disposition permettant de soutirer le maximum d'énergie de la masse thermique du corps de chauffe. Tel que déjà mentionné, cet échangeur est composé de plusieurs serpentins hélicoïdaux qui sont avantageusement disposés de façon compacte et circulaire pour permettre de soutirer l'énergie dans l'ensemble du cylindre du corps de chauffe. Avantageusement aussi l'échangeur s'étend sur toute la hauteur du corps de chauffe et est pourvu d'une entrée d'eau froide domestique qui est située dans la partie inférieure du corps de chauffe et une sortie d'eau chaude domestique de l'échangeur qui est situé dans la partie supérieure du corps de chauffe.
La forme hélicoïdale du serpentin de cuivre a l'avantage de favoriser la turbulence de l'eau domestique à l'intérieur du serpentin de cuivre. Ceci augmente l'échange thermique entre l'eau de chauffage et l'eau domestique et diminue l'accumulation de tartre à l'intérieur du serpentin. La forme hélicoïdale du serpentin permet aussi une contraction en dilatation du matériel de manière radiale ce qui réduit également l'accumulation de tartre.
Tel que précédemment mentionné, la source d'énergie requise pour fournir la puissance nécessaire pour répondre à la demande de chauffage est présente dans l'anti-chambre du corps de chauffe. Cette anti-chambre est un annexe au corps de chauffe qui communique l'énergie via les ouvertures du cylindre du corps de chauffe. Cette anti-chambre se situe en fait dans la partie inférieure du corps de chauffe. En positionnant la source d'énergie dans l'anti-chambre, on peut disposer l'échangeur d'eau domestique composé de plusieurs serpentins dans l'ensemble du volume du corps de chauffe, et non l'isoler dans la partie supérieure du corps de chauffe. Cette
Tel que précédemment mentionné, l'échangeur permettant le transfert d'énergie pour la production d'eau chaude domestique est composé de plusieurs serpentins de cuivre. Ceci permet d'éviter tout problème de corrosion avec l'eau domestique, car le cuivre a une durée de vie de plus de 50 ans.
L'échangeur de chaleur a avantageusement une forme et une disposition permettant de soutirer le maximum d'énergie de la masse thermique du corps de chauffe. Tel que déjà mentionné, cet échangeur est composé de plusieurs serpentins hélicoïdaux qui sont avantageusement disposés de façon compacte et circulaire pour permettre de soutirer l'énergie dans l'ensemble du cylindre du corps de chauffe. Avantageusement aussi l'échangeur s'étend sur toute la hauteur du corps de chauffe et est pourvu d'une entrée d'eau froide domestique qui est située dans la partie inférieure du corps de chauffe et une sortie d'eau chaude domestique de l'échangeur qui est situé dans la partie supérieure du corps de chauffe.
La forme hélicoïdale du serpentin de cuivre a l'avantage de favoriser la turbulence de l'eau domestique à l'intérieur du serpentin de cuivre. Ceci augmente l'échange thermique entre l'eau de chauffage et l'eau domestique et diminue l'accumulation de tartre à l'intérieur du serpentin. La forme hélicoïdale du serpentin permet aussi une contraction en dilatation du matériel de manière radiale ce qui réduit également l'accumulation de tartre.
Tel que précédemment mentionné, la source d'énergie requise pour fournir la puissance nécessaire pour répondre à la demande de chauffage est présente dans l'anti-chambre du corps de chauffe. Cette anti-chambre est un annexe au corps de chauffe qui communique l'énergie via les ouvertures du cylindre du corps de chauffe. Cette anti-chambre se situe en fait dans la partie inférieure du corps de chauffe. En positionnant la source d'énergie dans l'anti-chambre, on peut disposer l'échangeur d'eau domestique composé de plusieurs serpentins dans l'ensemble du volume du corps de chauffe, et non l'isoler dans la partie supérieure du corps de chauffe. Cette
5 disposition favorise l'échange thermique à 100% de la masse thermique, contrairement aux chaudières ayant un « tankless » qui ne permettent pas de soutirer le maximum d'énergie de la chaudière, car le « tankless » se situe seulement dans la partie supérieure de celle-ci.
En pratique, l'énergie de l'anti-chambre est transmise au corps de chauffe par des dispositifs d'injecteurs lorsque la pompe circulatrice est en fonction.
Ceci crée une turbulence et assure une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe.
Le fait que l'anti-chambre soit positionnée sur le côté inférieur du corps de chauffe permet, lorsque la pompe circulatrice est à l'arrêt, d'assurer une convection naturelle à l'intérieur du corps de chauffe, à même titre qu'une plinthe chauffante sous une fenêtre. Cette convection naturelle assure une température plus uniforme entre le bas et le haut du corps de chauffe lorsque la pompe est à l'arrêt et que la source d'énergie est en fonction, contrairement au chauffe-eau traditionnel. De plus, la source d'énergie peut être de plusieurs types: électrique, à l'huile ou au gaz.
La chaudière selon l'invention peut être accompagnée d'une voie de contournement permettant de circuler l'eau de chauffage entre le haut et le bas de la chaudière. Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique et que l'eau de chauffage est stagnante (aucune voie de contournement), environ 70% de l'énergie du réservoir est transmis à l'eau domestique avant que les éléments se mettent en marche, car les aquastats des éléments sont situés dans la partie supérieure de la chaudière et que l'eau à l'entrée (bas du réservoir) est plus froide qu'à la sortie (haut du réservoir). II en est de même dans un chauffe-eau électrique traditionnel. Selon l'invention, pour
En pratique, l'énergie de l'anti-chambre est transmise au corps de chauffe par des dispositifs d'injecteurs lorsque la pompe circulatrice est en fonction.
Ceci crée une turbulence et assure une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe.
Le fait que l'anti-chambre soit positionnée sur le côté inférieur du corps de chauffe permet, lorsque la pompe circulatrice est à l'arrêt, d'assurer une convection naturelle à l'intérieur du corps de chauffe, à même titre qu'une plinthe chauffante sous une fenêtre. Cette convection naturelle assure une température plus uniforme entre le bas et le haut du corps de chauffe lorsque la pompe est à l'arrêt et que la source d'énergie est en fonction, contrairement au chauffe-eau traditionnel. De plus, la source d'énergie peut être de plusieurs types: électrique, à l'huile ou au gaz.
La chaudière selon l'invention peut être accompagnée d'une voie de contournement permettant de circuler l'eau de chauffage entre le haut et le bas de la chaudière. Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique et que l'eau de chauffage est stagnante (aucune voie de contournement), environ 70% de l'énergie du réservoir est transmis à l'eau domestique avant que les éléments se mettent en marche, car les aquastats des éléments sont situés dans la partie supérieure de la chaudière et que l'eau à l'entrée (bas du réservoir) est plus froide qu'à la sortie (haut du réservoir). II en est de même dans un chauffe-eau électrique traditionnel. Selon l'invention, pour
6 améliorer le temps de réaction et augmenter la production d'eau chaude domestique, un aquastat peut être situé dans la partie inférieure du réservoir.
Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique, cet aquastat met en marche la pompe de la voie de contournement pour déplacer l'eau du bas du réservoir vers le haut du réservoir et mettre en marche les éléments électrique plus rapidement et ainsi permettre l'augmentation de la production d'eau chaude domestique.
L'invention telle que revendiquée de façon large ci-après, a donc pour objet une chaudière pour alimenter en eau de chauffage un système de chauffage d'un bâtiment et pour simultanément produire de l'eau chaude domestique, caractérisée en ce qu'elle comprend:
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et - un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique, ledit échangeur étant composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans les serpentins.
De préférence : les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ü) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans ledit corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de ladite eau de chauffage autour des serpentins ;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et
Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique, cet aquastat met en marche la pompe de la voie de contournement pour déplacer l'eau du bas du réservoir vers le haut du réservoir et mettre en marche les éléments électrique plus rapidement et ainsi permettre l'augmentation de la production d'eau chaude domestique.
L'invention telle que revendiquée de façon large ci-après, a donc pour objet une chaudière pour alimenter en eau de chauffage un système de chauffage d'un bâtiment et pour simultanément produire de l'eau chaude domestique, caractérisée en ce qu'elle comprend:
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et - un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique, ledit échangeur étant composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans les serpentins.
De préférence : les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ü) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans ledit corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de ladite eau de chauffage autour des serpentins ;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et
7 - l'anti-chambre est disposée dans une partie inférieure du corps de chauffe pour profiter d'une convection naturelle au sein dudit corps de chauffe.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non limitative qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
la figure 1 est une vue en perspective ouverte d'une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal selon un mode de réalisation préféré de l'invention;
les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues ouvertes de dessus, de face et de côté de la chaudière illustrée sur la figure 1;
les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celles des figures 2 et 4, dans lesquels les éléments structuraux de base de la chaudière sont identifiés à
l'aide de numéros; et la figure 7 est une schéma illustrant la façon dont la chaudière illustrée sur les figures 1 à 6, peut être installée et utilisée dans un bâtiment.
DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ
La chaudière selon le mode de réalisation illustré dans les dessins annexés comprend un corps de chauffe fait d'un cylindre fini en acier (1 ), d'une tête inférieure en acier (3) et d'une tête supérieure en acier (2). L'eau de chauffage (25) se trouve dans le corps de chauffe. Le volume du corps de chauffe peut varier de 10 à 100 gallons impériaux. Le corps de chauffe est, en pratique, capable d'opérer jusqu'à des pressions de 150 psi. II dispose de connections (4) et (5) pour l'entrée et la sortie de l'eau de chauffage via des injecteurs. Ces injecteurs sont avantageusement de structure et d'opération similaire à ceux décrits dans le brevet canadien no. 2.038.520.
ô
Le cylindre (1) du corps de chauffe dispose de plusieurs autres ouvertures dans lesquelles des éléments sont connectés. En plus de l'ouverture dans laquelle est connecté l'injecteur inférieur (4), le cylindre comprend une première autre ouverture dans laquelle est connectée une sonde de température. Cette ouverture est dans le tiers inférieur du réservoir (6). Une deuxième autre ouverture sert à la connexion d'un puits pour des aquastats de contrôle (7). Une troisième autre ouverture permet l'insertion d'un puit de limitation des hautes températures (8) et une quatrième pour une bride de connexion entre un échangeur et le corps de chauffe. La partie inférieure du cylindre présente en outre des ouvertures permettant la circulation de l'eau entre une anti-chambre adjacente qui sera décrite plus en détail ci-après et le cylindre du corps de chauffe.
La tête inférieure (3) formée ne contient aucune ouverture. La tête supérieure (2) contient toutefois quelques ouvertures dans lesquelles sont installées un purgeur d'air (12), un manomètre thermomëtre (11) et une valve de sûreté
(10) en plus de l'injecteur supérieur (5) et de la bride de connexion entre l'échangeur et la tête supérieure (13).
L'anti-chambre adjacente au corps de chauffe est composée d'un cylindre (15) soudé au corps de chauffe, d'une tête inférieure (17) formée ou plate et d'une tête supérieure (16) formée ou plate. La tête inférieure ne contient aucune ouverture. La tête supérieure contient toutefois des ouvertures pour l'insertion d'éléments électriques (18) ou brûleur à l'huile ou au gaz ou sonde de température (19).
Un échangeur de chaleur pour chauffer de l'eau domestique est monté dans le corps de chauffe. Cet échangeur est composé de plusieurs serpentins de cuivre hélicoïdales (20) assemblés à l'intérieur du corps de chauffe de façon compacte, tel que décrit dans le brevet canadien précité no. 2.038.520.
L'échangeur est assemblé pour que les serpentins (20) s'entrecroisent. Tous les serpentins sont réunis à l'entrée et à la sortie via une seule connexion (13) (14) pour l'eau domestique (26). Le nombre de serpentins peut varier entre 3 et 10 selon le volume du réservoir et la pression maximale d'opération est de 150 psi.
Avantageusement, l'extérieur du corps de chauffe est bien isolé à l'aide de laine ou de mousse isolante (22). Le tout peut être recouvert d'un cabinet d'acier (23) peinturé à l'époxy.
Des essais ont été effectués sur un prototype de la chaudière ci-dessus décrite. Ils se sont avérés extrémement intéressants et ont démontrés la grande efficacité de cette chaudière.
II va de soi que des modifications pourraient être apportées à ce mode de réalisation préférentiel sans sortir du cadre de la présente invention.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non limitative qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
la figure 1 est une vue en perspective ouverte d'une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal selon un mode de réalisation préféré de l'invention;
les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues ouvertes de dessus, de face et de côté de la chaudière illustrée sur la figure 1;
les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celles des figures 2 et 4, dans lesquels les éléments structuraux de base de la chaudière sont identifiés à
l'aide de numéros; et la figure 7 est une schéma illustrant la façon dont la chaudière illustrée sur les figures 1 à 6, peut être installée et utilisée dans un bâtiment.
DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ
La chaudière selon le mode de réalisation illustré dans les dessins annexés comprend un corps de chauffe fait d'un cylindre fini en acier (1 ), d'une tête inférieure en acier (3) et d'une tête supérieure en acier (2). L'eau de chauffage (25) se trouve dans le corps de chauffe. Le volume du corps de chauffe peut varier de 10 à 100 gallons impériaux. Le corps de chauffe est, en pratique, capable d'opérer jusqu'à des pressions de 150 psi. II dispose de connections (4) et (5) pour l'entrée et la sortie de l'eau de chauffage via des injecteurs. Ces injecteurs sont avantageusement de structure et d'opération similaire à ceux décrits dans le brevet canadien no. 2.038.520.
ô
Le cylindre (1) du corps de chauffe dispose de plusieurs autres ouvertures dans lesquelles des éléments sont connectés. En plus de l'ouverture dans laquelle est connecté l'injecteur inférieur (4), le cylindre comprend une première autre ouverture dans laquelle est connectée une sonde de température. Cette ouverture est dans le tiers inférieur du réservoir (6). Une deuxième autre ouverture sert à la connexion d'un puits pour des aquastats de contrôle (7). Une troisième autre ouverture permet l'insertion d'un puit de limitation des hautes températures (8) et une quatrième pour une bride de connexion entre un échangeur et le corps de chauffe. La partie inférieure du cylindre présente en outre des ouvertures permettant la circulation de l'eau entre une anti-chambre adjacente qui sera décrite plus en détail ci-après et le cylindre du corps de chauffe.
La tête inférieure (3) formée ne contient aucune ouverture. La tête supérieure (2) contient toutefois quelques ouvertures dans lesquelles sont installées un purgeur d'air (12), un manomètre thermomëtre (11) et une valve de sûreté
(10) en plus de l'injecteur supérieur (5) et de la bride de connexion entre l'échangeur et la tête supérieure (13).
L'anti-chambre adjacente au corps de chauffe est composée d'un cylindre (15) soudé au corps de chauffe, d'une tête inférieure (17) formée ou plate et d'une tête supérieure (16) formée ou plate. La tête inférieure ne contient aucune ouverture. La tête supérieure contient toutefois des ouvertures pour l'insertion d'éléments électriques (18) ou brûleur à l'huile ou au gaz ou sonde de température (19).
Un échangeur de chaleur pour chauffer de l'eau domestique est monté dans le corps de chauffe. Cet échangeur est composé de plusieurs serpentins de cuivre hélicoïdales (20) assemblés à l'intérieur du corps de chauffe de façon compacte, tel que décrit dans le brevet canadien précité no. 2.038.520.
L'échangeur est assemblé pour que les serpentins (20) s'entrecroisent. Tous les serpentins sont réunis à l'entrée et à la sortie via une seule connexion (13) (14) pour l'eau domestique (26). Le nombre de serpentins peut varier entre 3 et 10 selon le volume du réservoir et la pression maximale d'opération est de 150 psi.
Avantageusement, l'extérieur du corps de chauffe est bien isolé à l'aide de laine ou de mousse isolante (22). Le tout peut être recouvert d'un cabinet d'acier (23) peinturé à l'époxy.
Des essais ont été effectués sur un prototype de la chaudière ci-dessus décrite. Ils se sont avérés extrémement intéressants et ont démontrés la grande efficacité de cette chaudière.
II va de soi que des modifications pourraient être apportées à ce mode de réalisation préférentiel sans sortir du cadre de la présente invention.
Claims (4)
1. Une chaudière pour alimenter en eau de chauffage un système de chauffage d'un bâtiment et pour simultanément produire de l'eau chaude domestique, caractérisée en ce qu'elle comprend:
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et - un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique, ledit échangeur étant composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à
permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans tes serpentins.
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et - un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique, ledit échangeur étant composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à
permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans tes serpentins.
2. La chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que:
- les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ii) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans ledit corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de ladite eau de chauffage autour des serpentins;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et - l'anti-chambre est disposée dans une partie inférieure du corps de chauffe pour profiter d'une convection naturelle au sein dudit corps de chauffe.
- les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ii) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans ledit corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de ladite eau de chauffage autour des serpentins;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et - l'anti-chambre est disposée dans une partie inférieure du corps de chauffe pour profiter d'une convection naturelle au sein dudit corps de chauffe.
3. La chaudière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens pour chauffer l'eau de chauffage sont de type électrique, à l'huile ou au gaz.
4. La chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une sonde de température située dans le bas du corps de chauffe pour démarrer une pompe circulant l'eau de chauffage entre le base et le haut du corps de chauffe lorsque cela s'avère nécessaire.
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