EP1408282A1 - Procédé et installation de fourniture d'eau chaude à température constante - Google Patents

Procédé et installation de fourniture d'eau chaude à température constante Download PDF

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EP1408282A1
EP1408282A1 EP03292510A EP03292510A EP1408282A1 EP 1408282 A1 EP1408282 A1 EP 1408282A1 EP 03292510 A EP03292510 A EP 03292510A EP 03292510 A EP03292510 A EP 03292510A EP 1408282 A1 EP1408282 A1 EP 1408282A1
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hot water
storage
water supply
zone
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Dalkia France SCA
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    • F28D2020/0069—Distributing arrangements; Fluid deflecting means

Definitions

  • the subject of the present invention is a method of supplying hot water to constant temperature, regardless of hot water consumption, from of water coming from a cold water supply network and passing successively in a heating zone, a storage zone and then the water supply network hot to users, means of determining the water temperature being arranged between the heating zone and the storage zone. It also has subject an installation for the implementation of the above method.
  • This process and this installation relate more particularly to production domestic hot water at constant temperature.
  • the method according to the present invention makes it possible to solve these problems and, in particular, to obtain an energy optimization of the installation.
  • the area of water storage consists of a single storage tank.
  • the area of water storage is made up of several successive storage tanks. These balloons can be arranged in series and / or in parallel.
  • the installation limits the development of bacteria, in particular the development of legionella.
  • FIG. 1 represents an embodiment of an installation operating according to the method of the invention, and comprising a single storage flask.
  • FIGS. 2A to 2C represent another embodiment of a installation operating according to the method of the invention, and comprising several balloons of storage.
  • FIG. 2A corresponds to the operating mode known as "with storage area charged”.
  • FIG. 2B corresponds to the operating mode known as "with excess of fetching".
  • FIG. 2C corresponds to the operating mode known as "with recharging of storage ".
  • water from a network cold water supply Rf (not shown) is brought by a first water supply line 1 to a water heating zone 2, this heating being provided by a 2 'circuit.
  • This heating circuit can be subdivided into several successive or parallel circuits.
  • Line 1 then passes from this heating zone 2 to a zone of storage 3 of the water thus heated.
  • This storage area is formed by a single hot water storage tank 31 at the top of which opens the line 1.
  • a second line 4 starting from the upper part of the balloon 31 leads to the Rc network (not shown) for supplying hot water.
  • a third regulating valve 6 On this first line of bypass 5 is arranged a third regulating valve 6.
  • a third bypass line 10 starting from point B of line 1 water inlet, located between the probe S and the second regulating valve 11, upstream of the first hot water storage tank, opens into the upper part of the storage tank.
  • a fourth regulating valve 12 is disposed on this third bypass line 10.
  • a pipe 21 for supplying a stream of hot water recycling water opens into line 1 between the control valve 13 and the heating zone 2.
  • Control means (shown in dotted lines) control the openings and closings of control valves 13, 11, 6, 9, 12 and the operation of the pump 8 as a function of the temperature determined by the probe S, according to the operating conditions which are explained below.
  • the storage area can be made up of several tanks arranged in series and / or in parallel.
  • this storage area comprises several balloons, connected to each other by forming a series of balloons.
  • Another possibility is, for example that two or more batteries made up of one or several balloons are arranged in parallel, i.e. the pipe inlet 1 is subdivided into as many inlet ducts as the number of batteries present and that the last balloons of each battery leave as many conduits joining in line 4 for supplying hot water.
  • the pipe inlet 1 is subdivided into as many inlet ducts as the number of batteries present and that the last balloons of each battery leave as many conduits joining in line 4 for supplying hot water.
  • the first balloon of each series would lead, in the upper part, to the different conduits in which line 1 is subdivided and in the lower part the different lines in which line 5 would be subdivided.
  • Ducts joining together to form pipe 4 would then connect the upper part of the last storage balloon 31 of each series to the hot water supply network to users.
  • bypass line 10 would be subdivided into as many conduits as series of balloons which would open out in the upper part of each of the last balloons 31 of each series.
  • Figures 2A to 2C show an installation similar to that of Figure 1, except that the storage area 3 is formed by three storage tanks 33, 32 and 31, arranged in series, the upper part of the balloons 33 and 32 being joined by the line 1 at the bottom of the tanks 32 and 31 respectively.
  • FIG. 2A corresponds to the case of the so-called “storage area” operation charged “, that is to say an operating mode in which the flow of water drawn of the storage area 3, and which is intended to be supplied to the supply network Rc hot water through line 4, is equal to the cold water supply rate, coming from the cold water supply network Rf, brought by line 1.
  • the water is drawn entirely from the area of storage.
  • control valves 13 and 11 are open. They ensure, for the control valve 13, the flow of 3 m3 / h and, for the control valve 11, the flow of 3m3 added to that recycling water supplied via line 21. Exchange capacity and power available allow constant temperature.
  • FIG. 2B corresponds to the case of the so-called "excess drawing” operation, an operating mode in which the flow rate of the drawing is greater than the capacity for hot water production by the heating zone. This is the case where the hot water consumption by users is greater than the capacity of production; this therefore corresponds to peak consumption.
  • the water is drawn in part by water from the storage and partly by water from the heating zone.
  • the S probe controls the opening of the control valves 13, 12 and 6 and the closing of the control valves 11 and 9, the pump 8 being stopped.
  • the current of 1.5 m 3 / h of line 5, which has a temperature of 18 ° C, after passing through the regulating valve 6, is brought into the lower part of the storage tank 33 from where it passes into the storage flask 32 then into the storage flask 31.
  • a current of 3 m 3 / h, at a temperature of 60 ° C, is drawn from the tank 31 and brought by line 4, to the hot water supply network Rc.
  • the temperature the water contained in the storage tanks 33, 32 and 31 is 60 ° C.
  • an interface is created which moves to the as hot water is drawn from line 4.
  • This possibility of excess drawdown operation can be implemented until the interface, between water at 18 ° C and water at 60 ° C, arrives in the storage tank 31 at proximity of the upper part of this storage tank 31.
  • the duration of this operating mode with excess drawing depends on the volume of the area storage and excess drawdown compared to production capacity.
  • FIG. 2C corresponds to the case of the operation known as "with recharging of the storage ", a mode of operation in which the flow rate of the drawing is lower to the hot water production capacity by the heating zone, the excess water hot product is returned to storage for replenishment thermal.
  • the second stream of cold water brought by line 5 comes from the first storage tank 33 of the storage area 3 and is returned by the pump 8 of the second bypass circuit 7 to line 5 and point A.
  • the valve regulator 6, on line 5 is closed and regulating valve 9 is adjusted to maintain a temperature of 60 ° C at the level of probe S.
  • the current of 1 m 3 / h passing through the regulating valve 13 is added with 0.5 m 3 / h of hot recycling water, at a temperature of 50 ° C., brought by line 21 into line 1 ; thus 1.5 m 3 / h of water at a temperature of 28.66 ° C. are brought to the heating zone 2 which they leave at the temperature of 60 ° C.
  • control means associated with the probe S control the opening of the control valves 13, 12 and 9, the closure of control valves 11 and 6 and the pump operation 8.
  • the 1.5 m 3 / h of water at 28.66 ° C. are then introduced via the bypass line 10 into the upper part of the storage flask 31 at a temperature of 60 ° C.
  • the direction of circulation of the water in the storage area 3 is then reversed, that is to say that the hot water at 60 ° C., brought by the bypass pipe 10 into the storage tank 31, when the tank 31 is full of hot water, is brought, at a flow rate of 0.5 m 3 / h to fill the tank 32 then the tank 33 successively.
  • a current of 1 m 3 / h, at a temperature of 60 ° C is drawn from the tank 31 and brought by line 4, to the hot water supply zone Rc.
  • the temperature of the water contained in the storage tanks 33 and 32 is 18 ° C.
  • an interface which moves as the hot water is drawn.
  • This possibility of operation with automatic reloading of the storage area can be implemented until the interface, between water at 18 ° C and water at 60 ° C, arrives in storage tank 33 near the bottom of this storage tank 33.
  • the duration of this operating mode with excess of drawdown depends on the volume of the storage area and the reloading capacity.
  • the transition from one operating mode to another is determined by the temperature variations measured by the probe S.
  • this passage is determined by the variations in the hot water drawing rate by users.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé et une installation de fourniture d'eau chaude impliquant un mode de fonctionnement dans lequel le puisage de l'eau étant égal au débit de l'alimentation en eau froide le puisage est totalement assuré par de l'eau provenant de la zone de stockage (3), un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage étant supérieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage (2), le puisage est assuré pour partie par de l'eau provenant de la zone de stockage (3) et pour partie par de l'eau provenant de la zone de chauffage (2) et un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage étant inférieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage (2), l'excès d'eau chaude produite est retourné vers la zone de stockage (3) pour en assurer la reconstitution thermique.

Description

La présente invention a pour objet un procédé de fourniture d'eau chaude à température constante, indépendamment de la consommation d'eau chaude, à partir d'eau provenant d'un réseau d'alimentation en eau froide et passant successivement dans une zone de chauffage, une zone de stockage puis le réseau de fourniture d'eau chaude aux usagers, des moyens de détermination de la température de l'eau étant disposés entre la zone de chauffage et la zone de stockage. Elle a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité.
Ce procédé et cette installation concernent plus particulièrement la production d'eau chaude sanitaire à température constante.
On connaít de très nombreux procédés et installations de production d'eau chaude. Ils ne permettent cependant pas de satisfaire aisément à la variation de la demande, c'est-à-dire à des conditions impliquant une consommation variable d'eau chaude. Par ailleurs, ils ne permettent pas, dans la plupart des cas, de limiter la prolifération des bactéries, et notamment de la légionella.
Le procédé selon la présente invention permet de résoudre ces problèmes et, notamment, d'obtenir une optimisation énergétique de l'installation.
Il permet en effet d'optimiser la température de l'eau chaude produite, pour qu'elle reste proche de la température souhaitée, quelle que soit la consommation d'eau chaude. D'autre part, du fait du contrôle rendu possible de la température et de la limitation rendue possible de la zone où les bactéries sont susceptibles de proliférer, il permet de limiter la prolifération des bactéries, notamment de la légionella. Du fait que dans cette installation la température des retours est abaissée, la puissance pouvant être véhiculée par les réseaux est accrue, ce qui permet en outre, par conséquent, des économies d'énergie de pompage et, éventuellement, de satisfaire des besoins supplémentaires.
En outre, ce procédé et cette installation peuvent être étendus à tous types de production et/ou de besoins. Ce procédé peut tout particulièrement être mis en oeuvre pour l'optimisation thermique d'installations du domaine de la géothermie, de la co-génération et des chaudières à condensation.
La présente invention a pour objet un procédé de production et de stockage d'eau chaude, du type précité, impliquant:
  • un mode de fonctionnement dans lequel le débit de puisage étant égal au débit de l'alimentation en eau froide, le puisage est totalement assuré par de l'eau provenant de la zone de stockage,
  • un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage étant supérieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage, le puisage est assuré pour partie par de l'eau provenant du stockage et pour partie par de l'eau provenant de la zone de chauffage,
  • un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage étant inférieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage, l'excès d'eau chaude produite est retourné vers le stockage pour en assurer la reconstitution thermique.
Par «débit de puisage», on entend le débit d'eau chaude, toujours à la même température, fourni aux usagers par la zone de fourniture d'eau chaude.
La présente invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité comprenant principalement :
  • un jeu de conduites comportant une conduite d'arrivée d'eau froide provenant d'un réseau d'alimentation en eau froide et une conduite de fourniture d'eau chaude à un réseau de fourniture d'eau chaude aux usagers,
  • une zone de chauffage de l'eau amenée par la conduite d'arrivée d'eau, provenant du réseau d'alimentation en eau froide,
  • une zone de stockage de l'eau chaude, comprenant au moins un ballon de stockage à la partie supérieure duquel débouche la conduite d'arrivée d'eau,
  • la conduite de fourniture d'eau chaude reliant la partie supérieure du dernier ballon de stockage de la zone de stockage au réseau de fourniture d'eau chaude aux usagers,
et comportant en outre :
  • une sonde de détermination de la température de l'eau, disposée sur la conduite d'arrivée d'eau, entre la zone de chauffage et la zone de stockage,
  • une première vanne de régulation, disposée sur la conduite d'arrivée d'eau, entre la sonde et la zone de stockage,
  • une première conduite de dérivation partant d'un point de la conduite d'arrivée d'eau, situé en amont de la zone de chauffage, et débouchant dans la partie inférieure du premier ballon de stockage,
  • une seconde vanne de régulation disposée sur la première conduite de dérivation,
  • une seconde conduite de dérivation, court-circuitant la seconde vanne de régulation, sur laquelle sont disposées une pompe et une troisième vanne de régulation,
  • une troisième conduite de dérivation partant d'un point de la conduite d'arrivée d'eau, situé entre la sonde et la première vanne de régulation, en amont du premier ballon de stockage d'eau chaude et débouchant à la partie supérieure du dernier ballon de stockage, une quatrième vanne de régulation étant disposée sur cette troisième conduite de dérivation,
  • des moyens de contrôle de température commandant les ouvertures et fermetures des vannes de régulation et le fonctionnement de la pompe.
Selon un mode de réalisation de l'installation de l'invention, la zone de stockage de l'eau est formée d'un seul ballon de stockage.
Selon un mode de réalisation de l'installation de l'invention, la zone de stockage de l'eau, est formée de plusieurs ballons de stockage successifs. Ces ballons peuvent être disposés en série et/ou en parallèle.
Dans le cas de zones de stockage formées de séries de ballons disposées en parallèle, débouchent dans le premier ballon de chaque série la conduite d'arrivée d'eau (en partie supérieure) et la première conduite de dérivation (en partie inférieure). La conduite de fourniture d'eau chaude relie la partie supérieure du dernier ballon de stockage de chaque série au réseau de fourniture d'eau chaude aux usagers; la troisième conduite de dérivation débouche alors à la partie supérieure du dernier ballon de stockage de chaque série.
Selon un mode réalisation, l'installation limite le développement des bactéries, en particulier le développement de la légionella.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaítront à la lecture de la description suivante et des figures données à titre illustratif et nullement limitatif.
La figure 1 représente un mode de réalisation d'une installation opérant selon le procédé de l'invention, et comportant un seul ballon de stockage.
Les figures 2A à 2C représentent un autre mode de réalisation d'une installation opérant selon le procédé de l'invention, et comportant plusieurs ballons de stockage.
La figure 2A correspond au mode de fonctionnement dit "à zone de stockage chargée".
La figure 2B correspond au mode de fonctionnement dit "avec excès de puisage".
La figure 2C correspond au mode de fonctionnement dit "avec rechargement du stockage".
Le procédé selon la présente invention sera décrit en relation avec les différents modes de mise en oeuvre de l'installation tels que représentés sur les figures précitées, et notamment sur les figures 2A à 2C annexées à la présente description.
Sur l'installation représentée sur la figure 1, de l'eau provenant d'un réseau d'alimentation en eau froide Rf (non représenté) est amenée, par une première conduite 1 d'arrivée d'eau, à une zone de chauffage de l'eau 2, ce chauffage étant assuré par un circuit 2'. Ce circuit de chauffage peut être subdivisé en plusieurs circuits successifs ou parallèles.
La conduite 1 passe ensuite de cette zone de chauffage 2 à une zone de stockage 3 de l'eau ainsi réchauffée. Cette zone de stockage est formé d'un seul ballon de stockage 31 d'eau chaude à la partie supérieure duquel débouche la conduite 1. Une seconde conduite 4 partant de la partie supérieure du ballon 31 conduit au réseau Rc (non représenté) de fourniture d'eau chaude.
Sur la conduite 1, sont disposées :
  • une première vanne de régulation 13, entre le réseau d'alimentation en eau froide Rf et la zone de chauffage de l'eau 2,
  • une sonde S de détermination de la température de l'eau, entre la zone de chauffage de l'eau 2 et la zone de stockage 3,
  • une seconde vanne de régulation 11, entre la sonde S et la zone de stockage 3.
Une première conduite de dérivation 5 partant d'un point A de la conduite 1 d'arrivée d'eau, situé en amont de la première vanne de régulation 13, débouche dans la partie inférieure du ballon de stockage 31. Sur cette première conduite de dérivation 5 est disposée une troisième vanne de régulation 6.
Sur une seconde conduite de dérivation 7, court-circuitant la troisième vanne de régulation 6, sont disposées une pompe 8 et une quatrième vanne de régulation 9.
Une troisième conduite de dérivation 10, partant d'un point B de la conduite 1 d'arrivée d'eau, situé entre la sonde S et la seconde vanne de régulation 11, en amont du premier ballon de stockage d'eau chaude, débouche dans la partie supérieure du ballon de stockage. Une quatrième vanne de régulation 12 est disposée sur cette troisième conduite de dérivation 10.
Une conduite 21 d'amenée d'un courant d'eau de recyclage de l'eau chaude débouche dans la conduite 1 entre la vanne de régulation 13 et la zone de chauffage 2.
Des moyens de contrôle (représentés en pointillés) commandent les ouvertures et fermetures des vannes de régulation 13, 11, 6, 9, 12 et le fonctionnement de la pompe 8 en fonction de la température déterminée par la sonde S, selon les conditions de fonctionnement qui sont explicitées ci-dessous.
La zone de stockage peut être formée de plusieurs ballons disposés en série et/ou en parallèle. Ainsi, il est possible, à titre d'exemple que cette zone de stockage comporte plusieurs ballons, reliés les uns aux autres en formant une série de ballons. Une autre possibilité est, par exemple que deux ou plusieurs batteries formées de un ou plusieurs ballons soient disposés en parallèle, c'est-à-dire que la conduite d'arrivée 1 se subdivise en autant de conduits d'arrivée que le nombre de batteries présent et que des derniers ballons de chaque batterie partent autant de conduits se réunissant dans la conduite 4 de fourniture d'eau chaude. Dans le premier ballon de chaque série déboucheraient, en partie supérieure, les différents conduits en lesquels la conduite 1 est subdivisée et en partie inférieure les différents conduits en lesquels la conduite 5 serait subdivisée. Des conduits se réunissant en formant la conduite 4 relieraient alors la partie supérieure du dernier ballon de stockage 31 de chaque série au réseau de fourniture d'eau chaude aux usagers. De même la conduite de dérivation 10 se subdiviserait en autant de conduits que de séries de ballon qui déboucheraient dans la partie supérieure de chacun des derniers ballons 31 de chaque série.
Les figures 2A à 2C représentent une installation semblable à celle de la figure 1, si ce n'est que la zone de stockage 3 est formée de trois ballons de stockage 33, 32 et 31, disposés en série, la partie supérieure des ballons 33 et 32 étant réunie par la conduite 1 à la partie inférieure des ballons 32 et 31 respectivement.
Les divers modes de fonctionnement de l'installation ainsi décrite sont les suivants :
A) Mode de fonctionnement dit "à zone de stockage chargée"
La figure 2A correspond au cas du fonctionnement dit "à zone de stockage chargée", c'est-à-dire à un mode de fonctionnement dans lequel le débit d'eau puisée de la zone de stockage 3, et qui est destinée à être fournie au réseau Rc de fourniture d'eau chaude par la conduite 4, est égal au débit d'alimentation en eau froide, provenant du réseau d'alimentation en eau froide Rf, amené par la conduite 1.
Dans ce cas, le puisage est totalement assuré par de l'eau provenant de la zone de stockage.
Exemple de mode de fonctionnement dit "à zone de stockage chargée"
3 m3/h d'eau froide à une température de 18°C, provenant du réseau Rf, sont amenés par la conduite 1 à la zone de chauffage 2, dans laquelle l'eau froide est portée à une température de 60°C, puis dans la zone de stockage 3, soit successivement dans les ballons 33, 32 et 31 dans lesquels l'eau est stockée à la température de 60°C. L'eau chaude ainsi stockée est alors amenée par la conduite 4 au réseau de fourniture d'eau chaude Rc.
La température de consigne que contrôle la sonde S étant de 60°C, les moyens de contrôle commandent l'ouverture des vannes de régulation 13 et 11 et la fermeture des vannes de régulation 6, 9 et 12, la pompe 8 étant à l'arrêt. Les vannes de régulation 13 et 11 sont ouvertes. Elles permettent d'assurer, pour la vanne de régulation 13, le débit de 3 m3/h et, pour la vanne de régulation 11, le débit de 3m3 additionné de celui de l'eau de recyclage amenée par la conduite 21. La capacité d'échange et la puissance disponible permettent d'assurer la constance de la température.
B) Mode de fonctionnement dit "avec excès de puisage"
La figure 2B correspond au cas du fonctionnement dit "avec excès de puisage", un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage est supérieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage. Il s'agit du cas où la consommation d'eau chaude par les usagers est supérieure à la capacité de production; cela correspond donc aux pointes de consommation.
Dans ce cas, le puisage est assuré pour partie par de l'eau provenant du stockage et pour partie par de l'eau provenant de la zone de chauffage.
Exemple de mode de fonctionnement dit "avec excès de puisage".
2,5 m3/h d'eau froide à une température de 18°C, provenant du réseau Rf, sont amenés par la conduite 1 jusqu'au point A où le flux se divise en un courant de 1 m3/h passant par la vanne de régulation 13 et un courant de 1,5 m3/h amenés par la conduite 5 à la vanne de régulation 6 puis introduit à la partie inférieure du ballon de stockage 33.
La sonde S commande l'ouverture des vannes de régulation 13, 12 et 6 et la fermeture des vannes de régulation 11 et 9, la pompe 8 étant à l'arrêt.
0,5 m3/h d'eau chaude de recyclage, à une température de 50°C, sont amenés par la conduite 21 dans la conduite 1 ; ainsi 1,5 m3/h d'eau à une température de 28,66°C sont amenés à la zone de chauffage 2 qu'il quittent à la température de 60°C. Ces 1,5 m3/h, qui constituent la capacité de production à cet instant, sont alors amenés par la conduite 10 dans la partie supérieure du ballon de stockage 31 à une température de 60°C.
En variante, on peut prévoir une conduite 34 reliant la conduite 10 à la conduite 4 ainsi qu'une vanne de régulation 35 située sur la conduite 34.
Par ailleurs, le courant de 1,5 m3/h de la conduite 5, qui a une température de 18°C, après passage par la vanne de régulation 6, est amené dans la partie inférieure du ballon de stockage 33 d'où il passe dans le ballon de stockage 32 puis dans le ballon de stockage 31.
Un courant de 3 m3/h, à une température de 60°C, est puisé du ballon 31 et amené par la conduite 4, au réseau de fourniture d'eau chaude Rc.
Au début du fonctionnement de ce mode avec excès de puisage, la température de l'eau contenue dans les ballons de stockage 33, 32 et 31 est de 60°C. Entre l'eau à 18°C, amenée par la conduite 5 dans la partie inférieure du ballon 33, et l'eau à 60°C qui est stockée dans la zone de stockage 3, est créée une interface qui se déplace au fur et à mesure du puisage d'eau chaude par la conduite 4. Cette possibilité de fonctionnement avec excès de puisage peut être mise en oeuvre jusqu'à que l'interface, entre l'eau à 18°C et l'eau à 60°C, arrive dans le ballon de stockage 31 à proximité de la partie supérieure de ce ballon de stockage 31. Bien entendu, la durée de ce mode de fonctionnement avec excès de puisage dépend du volume de la zone de stockage et de l'excès de puisage par rapport à la capacité de production.
C) Mode de fonctionnement dit "avec rechargement du stockage"
La figure 2C correspond au cas du fonctionnement dit "avec rechargement du stockage", un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage étant inférieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage, l'excès d'eau chaude produite est retourné vers le stockage pour en assurer la reconstitution thermique.
Dans ce cas, le puisage est assuré par de l'eau provenant de la zone de chauffage amenée par la conduite de dérivation 10
Exemple de mode de fonctionnement dit "avec rechargement du stockage"
Un premier courant de 0,5 m3/h d'eau froide, à une température de 18°C, provenant du réseau Rf, est amené par la conduite 1 jusqu'au point A où un deuxième courant de 0,5 m3/h d'eau à 18°C, est amené par la première conduite de dérivation 5 et se joint au premier courant, le courant de 1 m3/h ainsi obtenu passant alors dans la vanne de régulation 13 qui est ouverte. Le deuxième courant d'eau froide amené par la conduite 5, provient du premier ballon de stockage 33 de la zone de stockage 3 et est renvoyé par la pompe 8 du deuxième circuit de dérivation 7 vers la conduite 5 et le point A. La vanne de régulation 6, sur la conduite 5 est fermée et la vanne de régulation 9 est réglée pour conserver un température de 60°C au niveau de la sonde S.
Le courant de 1 m3/h passant dans la vanne de régulation 13, est additionné de 0,5 m3/h d'eau chaude de recyclage, à une température de 50°C, amenée par la conduite 21 dans la conduite 1; ainsi 1,5 m3/h d'eau à une température de 28,66°C sont amenés à la zone de chauffage 2 qu'il quittent à la température de 60°C.
Les moyens de contrôle associés à la sonde S commandent l'ouverture des vannes de régulation 13, 12 et 9, la fermeture des vannes de régulation 11 et 6 et le fonctionnement de la pompe 8.
Les 1,5 m3/h d'eau à 28,66°C sont alors introduits par la conduite de dérivation 10 dans la partie supérieure du ballon de stockage 31 à une température de 60°C. Le sens de circulation de l'eau dans la zone de stockage 3 se trouve alors inversé, c'est-à-dire que l'eau chaude à 60°C, amenée par la conduite de dérivation 10 dans le ballon de stockage 31, lorsque le ballon 31 est plein d'eau chaude, est amenée, selon un débit de 0,5 m3/h à remplir le ballon 32 puis le ballon 33 successivement.
Un courant de 1 m3/h, à une température de 60°C est puisé du ballon 31 et amené par la conduite 4, à la zone de fourniture d'eau chaude Rc.
Au début du fonctionnement de ce mode avec rechargement du stockage, la température de l'eau contenue dans les ballons de stockage 33 et 32 est de 18°C. Entre l'eau à 60°C, amenée par la conduite de dérivation 10 dans la partie supérieure du ballon 31, et l'eau à 18°C qui est stockée dans la zone de stockage 3, est créée une interface qui se déplace au fur et à mesure du puisage d'eau chaude. Cette possibilité de fonctionnement avec rechargement automatique de la zone de stockage peut être mise en oeuvre jusqu'à que l'interface, entre l'eau à 18°C et l'eau à 60°C, arrive dans le ballon de stockage 33 à proximité de la partie inférieure de ce ballon de stockage 33. Bien entendu, la durée de ce mode de fonctionnement avec excès de puisage dépend du volume de la zone de stockage et de la capacité de rechargement.
L'installation ainsi décrite et représentée permet ainsi d'obtenir :
  • que le débit de puisage de l'eau chaude par la conduite 4 soit indépendant des capacités hydrauliques du circuit primaire de chauffage 2,
  • que la température de l'eau chaude fournie au réseau Rc de fourniture d'eau chaude soit conforme à la valeur de consigne, quels que soient les besoins du puisage et ceci de façon optimisée,
  • la température de retour est optimisée.
Le passage d'un mode de fonctionnement à un autre est déterminé par les variations de température mesurées par la sonde S. En variante, on peut prévoir que ce passage soit déterminé par les variations du débit de puisage de l'eau chaude par les usagers.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Ainsi les débits et températures indiqués dans la présente description ne sont donnés qu'à titre d'exemple et ne sauraient en aucun cas constituer une limitation des conditions de mise en oeuvre de l'invention.

Claims (7)

  1. Procédé de production et de stockage d'eau chaude à température constante, indépendamment du volume de puisage de l'eau chaude, à partir d'eau froide provenant d'un réseau d'alimentation en eau froide (Rf) et passant successivement dans une zone de chauffage (2), une zone de stockage (3) puis un réseau de fourniture d'eau chaude (Rc), des moyens de détermination de la température de l'eau (S) étant disposés entre la zone de chauffage (2) et la zone de stockage (3), ce procédé impliquant :
    un mode de fonctionnement dans lequel le débit de puisage de l'eau étant égal au débit de l'alimentation en eau froide, le puisage est totalement assuré par de l'eau provenant de la zone de stockage (3),
    un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage étant supérieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage (2), le puisage est assuré au moins pour partie par de l'eau provenant de la zone de stockage (3) et pour partie par de l'eau provenant de la zone de chauffage (2),
    un mode de fonctionnement dans lequel le débit du puisage étant inférieur à la capacité de production d'eau chaude par la zone de chauffage (2), l'excès d'eau chaude produite est retourné vers la zone de stockage (3) pour en assurer la reconstitution thermique.
  2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant :
    un jeu de conduites (1,4) comportant une conduite d'arrivée d'eau froide (1) provenant d'un réseau d'alimentation en eau froide (Rf) et une conduite de fourniture d'eau chaude (4) à un réseau (Rc) de fourniture d'eau chaude aux usagers,
    une zone de chauffage de l'eau (2) amenée par la conduite d'arrivée d'eau (1), provenant du réseau d'alimentation en eau froide (Rf),
    une zone de stockage de l'eau chaude (3), comprenant au moins un ballon de stockage (31, 32, 33) à la partie supérieure duquel débouche la conduite (1) d'arrivée d'eau,
    la conduite (4) reliant la partie supérieure du dernier ballon de stockage (31) de la zone de stockage (3) au réseau (Rc) de fourniture d'eau chaude aux usagers,
    et comportant en outre :
    une sonde (S) de détermination de la température de l'eau, disposée sur la conduite (1) d'arrivée d'eau, entre la zone de chauffage (2) et la zone de stockage (3),
    une première vanne de régulation (11), disposée sur la conduite (1) d'arrivée d'eau, entre la sonde (S) et la zone de stockage (3),
    une première conduite de dérivation (5) partant d'un point (A) de la conduite (1) d'arrivée d'eau, situé en amont de la zone de chauffage (2), et débouchant dans la partie inférieure du premier ballon de stockage (33),
    une seconde vanne de régulation (6) disposée sur la première conduite de dérivation (5),
    une seconde conduite de dérivation (7), court-circuitant la seconde vanne de régulation (6), sur laquelle sont disposées une pompe (8) et une troisième vanne de régulation (9),
    une troisième conduite de dérivation (10) partant d'un point (B) de la conduite (1) d'arrivée d'eau, situé entre la sonde (S) et la première vanne de régulation (11), en amont du premier ballon de stockage d'eau chaude (33) et débouchant à la partie supérieure du dernier ballon de stockage (31), une quatrième vanne de régulation (12) étant disposée sur cette troisième conduite de dérivation (10),
    des moyens de contrôle commandant les ouvertures et fermetures des vannes de régulation (6, 9, 11, 12) et le fonctionnement de la pompe (8).
  3. Installation selon la revendication 2, dans laquelle la zone de stockage (3) de l'eau, est formée d'un seul ballon de stockage (31).
  4. Installation selon la revendication 2, dans laquelle la zone de stockage (3) de l'eau, est formée de plusieurs ballons (33, 32, 31) de stockage successifs.
  5. Installation selon la revendication 4, dans laquelle les ballons de stockage (33, 32, 31) sont disposés en série et/ou en parallèle.
  6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle la zone de stockage (3) est formée de séries de ballons (33, 32, 31) disposées en parallèle, la conduite d'arrivée d'eau (1) et la première conduite de dérivation (5) débouchant respectivement en partie supérieure et en partie inférieure du premier ballon de chaque série, tandis que la conduite (4) de fourniture d'eau chaude relie la partie supérieure du dernier ballon (31) de chaque série au réseau (Rc) de fourniture d'eau chaude aux usagers et la troisième conduite de dérivation (10) débouche à la partie supérieure du dernier ballon (31) de stockage de chaque série.
  7. Installation selon une quelconque des revendications 2 à 6, pour limiter le développement des bactéries, en particulier le développement de la légionella.
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