EP1489366B1 - Installation et procédé de production d'eau chaude - Google Patents

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EP1489366B1
EP1489366B1 EP04447139.9A EP04447139A EP1489366B1 EP 1489366 B1 EP1489366 B1 EP 1489366B1 EP 04447139 A EP04447139 A EP 04447139A EP 1489366 B1 EP1489366 B1 EP 1489366B1
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EP
European Patent Office
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chamber
exchanger
water
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tank
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EP04447139.9A
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German (de)
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EP1489366A1 (fr
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Philippe Coulon
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Burnsen
Original Assignee
ACV Manufacturing SA
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Publication date
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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
    • 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
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
    • F24H1/285—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged alongside the combustion chamber
    • 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
    • F24H1/50—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating domestic water tanks
    • 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

Definitions

  • the subject of the present invention is a hot water production installation comprising an outer casing, an upper closure plate, a lower closure plate, a burner with an injection device and a combustion chamber comprising smoke tubes arranged in the interior of the chamber. envelope, and at least one tank / exchanger or exchanger disposed within the casing, the inner space of the casing having an upper portion and a lower portion. It relates more particularly to a condensing plant that can be used for central heating and / or production of hot water for domestic, tertiary, industrial or other.
  • Condensing boilers have been developed to recover maximum energy from the combustion gases. Indeed, when the temperature of the combustion gases falls below about 50 ° C, condensation droplets form on the heat exchanger elements and fall by gravity to the lower zone of the boiler. This condensing liquid is very corrosive and it is therefore avoided to place the burner in the bottom of the boiler because of rapid degradation thereof.
  • annular tank in tank a device made using the technique of the submerged tank (called “annular tank in tank”), commonly used by the applicant, gives very good results from the point of view of exchange and thermal efficiency, such as as already explained above.
  • This technique involves immersing an annular cylindrical reservoir, which contains domestic hot water, in a second external reservoir which forms the primary circuit.
  • the flue tubes exchange their heat in the primary circuit, which, in turn, exchanges its heat with domestic hot water through the walls of the tank / exchanger at a lower temperature.
  • the primary circuit is, depending on the case, either used for a heating circuit, or remains closed for a strict production of hot water.
  • a heating system for producing hot water for heating and domestic hot water.
  • the installation comprises an outer casing, an upper closure plate, a lower closure plate, a burner with a combustion chamber, and tubes for the passage of flue gases from the combustion chamber, said tubes serving as a heat exchanger.
  • the casing further comprises a coil in which the domestic water flows to heat it, and connections for connecting it to a central heating circuit.
  • the combustion chamber divides the envelope into a lower part located below the combustion chamber, the lower part into which the tubes for the passage of fumes extend, and an upper part situated above the combustion chamber. forming a reservoir in which no tube extends for the passage of fumes.
  • the upper part or small volume tank is not heated by the passage of fumes.
  • the object of the present invention is to combine the advantages related to the so-called "tank in tank” technique with the technique of condensing boilers in order to obtain a thermal installation capable of supplying central heating water as well as the sanitary water in any condition and with a yield close to the theoretical maximum yield.
  • the installation object of the present invention is distinguished in that it has the characteristics as specified in the appended claims.
  • the invention therefore relates to a hot water production installation comprising an outer casing (1), an upper closure plate (2), a lower closure plate (3), a burner (4) with a device injection (5) and combustion chamber (6) comprising rocket tubes (7) arranged in the casing (1) and at least one tank / exchanger or exchanger disposed inside the casing (1).
  • the interior space of the envelope having a partition (11) creating in the envelope (1) an upper portion (12) and a lower portion (13), characterized in that the upper and lower portions (12,13) are a lower chamber (13) and a superimposed upper chamber (12), the upper chamber (12) of which is continuously maintained at a high temperature, in that said upper and lower chambers (12,13) and the partition wall (11) are traversed by the flue tubes, in that the partition wall (11) comprises a communication device (23) between the upper and lower chambers (12, 13), and in that the burner (4) is placed on the upper closure plate (2) so that the flow of fumes is vertically from top to bottom by the flue tubes (7) passing through both chambers (12, 13) constituting the two primary circuits of the installation, the upper chamber (12) working at high temperature, while the lower chamber (13) is operated at low temperature in the fumes condensation zone.
  • the figure shows a block diagram of a boiler device according to the invention.
  • the boiler comprises an outer shell 1, generally cylindrical, comprising an upper closure plate 2 and a lower closure plate 3.
  • the lower part of this combustion chamber 6 is connected with a series of flue tubes 7 which extend downwards to the lower closure plate 3.
  • These tubes 7 are configured as heat exchangers, so that to absorb and distribute as much heat as possible from the flue gases.
  • the chamber 8 is provided with an outlet pipe 9 fumes and a device 10 for recovering and discharging condensates.
  • the boiler illustrated in the drawing, is constructed in two parts, separated in height by a partition wall 11 so as to create an upper chamber 12 and a lower chamber 13; these rooms having different operating temperatures.
  • the upper chamber 12 operates at high temperature and has a large volume of water
  • the lower chamber 13 is operated at low temperature in the condensation zone.
  • the return water from the heating system generally enters a temperature of about 30 ° C through the inlet 16 of the lower chamber 13 and is heated a few degrees before exiting either through the outlet 17 to the valve 19, or by the device 23 of the partition 11 in the upper chamber 12.
  • the water is heated between 60 and 90 ° C before exiting via the valve 19, where it is mixed with the water.
  • about 32 ° C of the pipe 18 for the heating start which requires about 50 ° C. It is therefore understood that the water in the upper chamber 12 will be constantly maintained at temperatures between 60 ° and 80 ° C while that the temperature of the lower chamber 13 will be maintained within a range of a few degrees above the heating return temperature.
  • each of these chambers 12, 13 there is in each of these chambers 12, 13 a tank / exchanger or an internal exchanger, completely immersed in their respective chambers.
  • a tank / exchanger 14 annular and coaxial with respect to all of the flue tubes 7 and the outer cylindrical casing 1.
  • This reservoir / exchanger 15 is also annular and coaxial with respect to all the flue tubes 7 and to the outer cylindrical shell 1.
  • the temperature of the upper chamber 12 is maintained at a uniform temperature, possibly through a primary circulation loop.
  • the two chambers 12, 13 are irrigated by different flow rates of water through the action of the three-way valve 19; the flow rate is maximum in the lower part to promote condensation and limit the increase in temperature.
  • the flow rate in the upper chamber 12 is defined by the position of the three-way valve 19.
  • the flue gas circuit comprises only one passage through the tubes 7, which simplifies the construction and reduces the bulk.
  • the upper part with the chamber 12 is maintained at a homogeneous temperature greater than 60 ° C. by a regulating device acting on the three-way valve 19.
  • the volume of the lower chamber 13 (low temperature) is limited, which reduces the inertia when switching from a high temperature operating mode to a low temperature operating mode.
  • the hot water production system manages to solve the problems posed and to propose a multi-purpose boiler, combining the following advantages: condensation in heating mode and domestic hot water mode, storage d Integrated high-temperature sanitary water (> 60 ° C), high production of domestic hot water.
  • the condensation mode is reached in heating mode as well as in sanitary mode but also in mixed operation (sanitary + heating).
  • Heating operation at very low temperature becomes possible, while maintaining the hot water storage at very high temperature.
  • the boiler according to the invention therefore comprises two primary circuits operated at different temperatures.
  • the part superior operates at high temperature and includes a tank / exchanger for the production of domestic hot water.
  • the burner is placed at the top of the boiler and the flow of fumes is vertically from top to bottom in an exchanger that passes through the two primary circuits.
  • the flow rates of water in each of the primary circuits are regulated according to the desired flow temperature.

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Description

  • La présente invention a pour objet une installation de production d'eau chaude comprenant une enveloppe extérieure, une tôle de fermeture supérieure, une tôle de fermeture inférieure, un brûleur avec dispositif d'injection et chambre de combustion comprenant des tubes de fumées disposés dans l'enveloppe, ainsi qu'au moins un réservoir/échangeur ou un échangeur disposé à l'intérieure de l'enveloppe, l'espace intérieur de l'enveloppe comportant une partie supérieure et une partie inférieure. Elle concerne plus particulièrement une installation à condensation pouvant être utilisée pour le chauffage central et/ou la production d'eau chaude pour usage domestique, tertiaire, industriel ou autre.
  • Parmi les chaudières habituelles sans condensation, on se réfère à un premier type de chaudières dans lesquelles le réservoir-échangeur en acier, contenant l'eau sanitaire, est immergé dans le circuit primaire avec l'eau de chauffage. Ce type de chaudière procure de multiples avantages :
    • l'eau sanitaire est stockée à haute température (>60° C) ce qui accroît le confort et évite tout risque de développement bactériens telle que la légionelle;
    • les cloisons du réservoir sanitaire ne sont pas directement en contact avec les parties les plus chaudes de la chaudière grâce à la présence du circuit primaire ; ceci évite la formation de calcaire aux points les plus chauds ainsi qu'une dégradation du rendement de la chaudière dans le temps ;
    • le réservoir sanitaire est libre de se déformer lors des variations de pressions, ce qui empêche le calcaire de se fixer sur les parois de l'échangeur ;
    • le volume d'eau stocké est réduit et permet de répondre uniquement à une demande de pointe; les pertes à l'arrêt sont dès lors trés faibles;
    • la surface de chauffe de l'échangeur est importante et le système fonctionne comme un échangeur direct en cas de puisage élevé; le temps de récupération après puisage est très court;
    • résistance à la corrosion par l'utilisation de l'acier inoxydable;
    • pas d'anode de protection et pas d'entretien.
  • Toutefois, le marché est demandeur de chaudières avec un rendement de plus en plus élevé. Cette augmentation des rendements se traduit par l'utilisation de chaudières à condensation dans lesquelles on récupère de la chaleur latente contenue dans les fumées issues de la combustion. La température de rosée est de l'ordre de 55° C et la condensation est donc impossible dans une chaudière maintenue en permanence à une température d'au moins 60° C.
  • Les chaudières à condensation ont été développées pour récupérer un maximum d'énergie des gaz de combustion. En effet, lorsque la température des gaz de combustion descend en dessous d'environ 50° C, des gouttelettes de condensation se forment sur les éléments d'échangeur thermique et tombent par gravité vers la zone inférieure de la chaudière. Ce liquide de condensation est très corrosif et on évite donc de placer le brûleur dans le bas de la chaudière pour cause de dégradation rapide de celui-ci.
  • Plusieurs solutions ont été proposées :
    • on prévoit un échangeur de condensation dans la partie supérieure de la chaudière, telle que décrit dans le document de brevet FR 2 821 924 . Dans ce cas, cette zone de condensation est complètement séparée de la zone de combustion par un fond incliné assurant la récupération et l'évacuation des condensats ;
    • on dispose le brûleur dans le centre de la chaudière et on prévoit une zone de condensation en dessous du brûleur, telle que décrit et illustré dans le document GB 2 140 138 ;
    • on dispose le brûleur en position inversée au-dessus de la chaudière, telle que décrit dans les documents DE 33 29 777 ou DE 36 25 479 . De cette façon, on peut facilement récupérer les condensats, par gravité, dans la partie inférieure de la chaudière.
  • Il est a remarquer toutefois que ces deux derniers documents ne concernent pas des chaudières à condensation mais illustrent déjà la disposition du brûleur inversé.
  • L'expérience a démontré qu'un dispositif réalisé selon la technique du réservoir immergé (appelée "annular tank in tank"), couramment utilisé par le demandeur, donne de très bons résultats du point de vue d'échange et de rendement thermique, tels que déjà expliqué ci-dessus.
  • Cette technique consiste à immerger un réservoir cylindrique annulaire, qui contient l'eau chaude sanitaire, dans un second réservoir extérieur qui forme le circuit primaire. Les tubes de fumées échangent leur chaleur dans le circuit primaire, lequel, à son tour, échange, à plus basse température, sa chaleur à l'eau chaude sanitaire par les parois du réservoir/échangeur. Le circuit primaire est, selon les cas, soit utilisé pour un circuit de chauffage, soit reste fermé pour une production stricte d'eau chaude.
  • Par le document US-A-4426037 , on connaît une installation de chauffage pour produire de l'eau chaude de chauffage et de l'eau chaude sanitaire. L'installation comporte une enveloppe extérieure, une tôle de fermeture supérieure, une tôle de fermeture inférieure, un brûleur avec une chambre de combustion, et des tubes pour le passage de fumées de la chambre de combustion, lesdits tubes servant d'échangeur de chaleur. L'enveloppe comporte en outre un serpentin dans lequel s'écoule l'eau à usage domestique pour la réchauffer, ainsi que des connections pour la relier à un circuit de chauffage central.
  • La chambre de combustion divise l'enveloppe en une partie inférieure située en dessous de la chambre de combustion, partie inférieure dans laquelle s'étendent les tubes pour le passage de fumées, et en une partie supérieure située au-dessus de la chambre de combustion formant un réservoir dans lequel ne s'étend aucun tube pour le passage de fumées. La partie supérieure ou réservoir de faible volume n'est pas chauffée par le passage de fumées.
  • Le but de la présente invention est de combiner les avantages liés à la technique dite «tank in tank» avec la technique des chaudières à condensation afin d'obtenir une installation thermique capable de fournir de l'eau de chauffage central ainsi que de l'eau sanitaire dans n'importe quelle condition et avec un rendement proche du rendement maximum théorique.
  • En vue de la réalisation de ce but, l'installation objet de la présente invention se distingue en ce qu'elle présente les caractéristiques telles que spécifiées dans les revendications jointes à la présente.
  • L'invention a donc pour objet une installation de production d'eau chaude comprenant une enveloppe extérieure (1), une tôle de fermeture supérieure (2), une tôle de fermeture inférieure (3), un brûleur (4) avec dispositif d'injection (5) et chambre de combustion (6) comprenant des tubes de fusées (7) disposés dans l'enveloppe (1) ainsi qu'au moins un réservoir/échangeur ou un échangeur disposé à l'intérieur de l'enveloppe (1), l'espace intérieur de l'enveloppe comportant une cloison de séparation (11) créant dans l'enveloppe (1) une partie supérieure (12) et une partie inférieure (13),
    caractérisée en ce que les parties supérieure et inférieure (12,13) sont une chambre inférieure (13) et une chambre supérieure (12) superposées, dont la chambre supérieure (12) est maintenue en permanence à température élevée,
    en ce que lesdites chambres supérieure et inférieure (12,13) et la cloison de séparation (11) sont traversées par les tubes de fumées,
    en ce que la cloison de séparation (11) comporte un dispositif de communication (23) entre les chambres supérieure et inférieure (12,13), et
    en ce que le brûleur (4) est placé sur la tôle de fermeture supérieure (2) de façon à ce que l'écoulement des fumées se fait verticalement du haut vers le bas par les tubes de fumées (7) qui traverse les deux chambres (12, 13) constituant les deux circuits primaires de l'installation, la chambre supérieure (12) travaillant à haute température, tandis que la chambre inférieure (13) est exploitée à basse température dans la zone de condensation des fumées.
  • Afin de bien faire comprendre invention, on en décrira ci-après, un exemple de réalisation pratique, à l'aide du dessin annexé qui représente une vue en coups verticale d'une chaudière selon l'invention.
  • La figure montre un schéma de principe d'un dispositif on chaudière suivant l'invention.
  • La chaudière comprend une enveloppe extérieure 1, généralement cylindrique, comprenant une tôle de fermeture supérieure 2 et une tôle de fermeture inférieure 3.
  • Dans l'exemple illustré on voit que au contre de la tôle supérieure 2 est monté un brûleur 4 dont le dispositif d'injection 5 s'étend vers le has dans l'axe d'une chambre de combustion 6.
  • La partie inférieure de cette chambre de combustion 6 est reliée avec une série de tubes de fumées 7 qui s'étendent vers le bas juaqu'à la tôle de fermeture inférieure 3. Ces tubes 7 sont configurés en tant qu'échangeurs thermiques, de manière à absorber et à répartir au maximum la chaleur provenant des gaz de combustion.
  • En dessous de la tôle inférieure 3 est montée une chambre 8 destinée à récupérer les fumées de combustion et les condensats qui se sont formés sur la paroi intérieure des tubes 7. A cet effet, la chambre 8 est munie d'un tuyau 9 de sortie des fumées et d'un dispositif 10 de récupération et d'évacuation des condensats.
  • Conformément à l'invention, la chaudière, illustrée sur le dessin, est construite en deux parties, séparées en hauteur par une cloison de séparation 11 de manière à créer une chambre supérieure 12 et une chambre inférieure 13; ces chambres ayant des températures d'exploitation différentes. La chambre supérieure 12 travaille à haute température et dispose d'un grand volume d'eau, la chambre inférieure 13 est exploitée à basse température dans la zone de condensation.
  • Les deux chambres 12, 13 et la cloison de séparation 11 sont traversées par les tubes de gaz brûlés 7. Les chambres 12 et 13 constituent les circuits primaires de l'installation qui contient l'eau utilisée pour le chauffage central. Ce circuit primaire est composé de la façon suivante :
    • le retour 16 de la canalisation du chauffage est raccordé à la chambre inférieure 13 ;
    • une sortie 17 de cette chambre inférieure 13 est raccordée par l'intermédiaire d'une canalisation 18 à une vanne à trois voies 19 ;
    • cette vanne 19 régule la température de l'eau de départ du chauffage; elle agit à cet effet sur le débit d'eau qui traverse la chambre supérieure 12; la canalisation 20 de départ chauffage étant raccordée par un conduit 21 à une sortie 22 de la chambre supérieure 12;
    • un passage direct d'eau primaire, entre les chambres 13 et 12, est obtenu grâce à un dispositif de communication 23 des deux circuits primaires; ce dispositif, tel qu'un orifice calibré, est prévu dans la cloison de séparation 11.
    • le cas échéant, une boucle de circulation primaire peut être prévue dans la chambre 12 au moyen d'une canalisation (non illustrée) qui renvoie l'eau, éventuellement par l'intermédiaire d'une pompe de circulation, à partir le la partie supérieure de la chambre 12 vers la partie inférieure de cette chambre 12 ;
  • L'eau de retour de l'installation de chauffage entre en général avec une température d'environ 30° C par l'entrée 16 de la chambre inférieure 13 et est réchauffée de quelques degrés avant de sortir soit par la sortie 17 vers la vanne 19, soit par le dispositif 23 de la cloison 11 dans la chambre supérieure 12. Dans cette chambre supérieure 12 l'eau est chauffée entre 60 et 90° C avant de sortir via la vanne 19, où elle est mélangée avec l'eau à environ 32° C de la canalisation 18 pour le départ de chauffage qui nécessite environ 50° C. On comprend, par conséquent, que l'eau dans la chambre supérieure 12 sera constamment maintenue à des températures comprises entre 60° et 80° C tandis que la température de la chambre inférieure 13 sera maintenue dans un intervalle de quelques degrés au-dessus de la température de retour chauffage.
  • Egalement selon l'invention, on dispose dans chacune de ces chambres 12, 13 un réservoir/échangeur ou un échangeur interne, complètement immergé dans leurs chambres respectives. Ainsi, on dispose dans la chambre supérieure 12 un réservoir/échangeur 14 annulaire et coaxial par rapport à l'ensemble des tubes de fumées 7 et à l'enveloppe cylindrique extérieure 1.
  • Dans la chambre inférieure 13 on dispose un réservoir/échangeur ou un échangeur 15 de dimensions plus réduite par rapport au réservoir 14. Ce réservoir/échangeur 15 est également annulaire et coaxial par rapport à l'ensemble des tubes de fumées 7 et à l'enveloppe cylindrique extérieure 1.
  • L'eau contenue dans ces réservoirs/échangeurs 14, 15 est destinée à l'usage d'eau chaude sanitaire. Le circuit de cette eau se réalise de la façon suivante :
    • l'entrée d'eau froide se fait par la canalisation 24 qui amène cette eau dans le réservoir/échangeur 15 de la chambre inférieure 13 ;
    • cette eau froide est réchauffée par l'échange de chaleur avec les gaz de combustion au travers du circuit d'eau primaire avant de sortir du réservoir/échangeur 15 par une canalisation 25 qui conduit l'eau dans le réservoir/échangeur 14 de la chambre supérieure 12 ;
    • par le contact de ce réservoir/échangeur 14 avec l'eau primaire de la chambre 12, l'eau sanitaire est réchauffée à une température supérieure à 60° C avant de sortir par la canalisation 26 d'alimentation en eau chaude sanitaire.
  • La température de la chambre supérieure 12 est maintenue à une température homogène, éventuellement grâce à une boucle de circulation primaire. En fonctionnement chauffage, les deux chambres 12, 13 sont irriguées par des débits d'eau différents grâce à l'action de la vanne à trois voies 19 ; le débit est maximum dans la partie inférieure pour favoriser la condensation et limiter l'augmentation de température. Le débit dans la chambre supérieure 12 est défini par la position de la vanne à trois voies 19.
  • Le circuit des fumées ne comprend qu'un seul passage par les tubes 7, ce qui simplifie la construction et réduit l'encombrement.
  • La partie supérieure avec la chambre 12 est maintenue à une température homogène supérieure à 60° C par un dispositif de régulation agissant sur la vanne à trois voies 19.
  • Le volume de la chambre inférieure 13 (basse température) est limité, ce qui permet de réduire l'inertie lors du passage d'un mode de fonctionnement à haute température à un mode de fonctionnement à basse température.
  • Afin de démontrer les avantages réels en fonctionnement pratique, des essais ont eu pour résultat les constatations suivantes:
    1. a) Fonctionnement chauffage à haute température :
      • La température de l'eau de retour est de 60° C.
      • La température de l'eau de départ est de 80° C.
      • L'augmentation de température dans la partie inférieure est faible.
      • La température de l'eau primaire dans la chambre supérieure est homogène et égale ou supérieure à 60° C (l'eau chaude sanitaire est donc disponible à tout moment). Résultat d'essais: Charge nominale (Qn) = 39 kW
           Rendement dans l'eau (sur pci) = 99,0 %
           (pci = pouvoir calorifique inférieure)
           Temp. moyenne de la chambre 12 : 77°C.
    2. b) Fonctionnement de chauffage à basse température :
      • La température d'eau de retour est de 30° C.
      • La température d'eau de départ est de 50° C.
      • L'augmentation de la température dans la chambre inférieure 13 est faible.
      • La température de l'eau dans la chambre supérieure 12 est homogène et égale à la température désirée de l'eau chaude sanitaire (supérieure à 60° C).
      • La température de départ de 50° C est atteinte grâce au mélange dans la vanne à trois voies 19 d'une partie de l'eau provenant de la chambre inférieure 13 et d'une partie de l'eau provenant de la chambre supérieure 12.
      Résultats d'essais :Charge nominale (Qn) = 39 kW
         Rendement dans l'eau (sur pci) = 107,5 %
         Temp. moyenne de la chambre 12 : 85° C
         30% de charge, T retour = 30° C (directive 92/42/EEC)
         Rendement dans l'eau (sur pci) = 108,6 %
         Temp. moyenne de la chambre 12 : 72° C.
    3. c) Fonctionnement en mode : eau chaude sanitaire uniquement :
      • La température de l'eau froide est de 10° C.
      • L'augmentation de température dans la chambre inférieure 13 est faible.
      • L'eau sanitaire passe du réservoir-échangeur inférieur 15 vers le réservoir-échangeur supérieur 14 qui est maintenu à la température désirée de l'eau chaude sanitaire.
      Résultats d'essais : Charge nominale (Qn) = 39,0 kW
         Débit continu, ΔT = 30K
         Rendement dans l'eau (sur pci) = 105,9 %
         Charge nominale (Qn) = 39,0 kW
         Débit continu, ΔT = 50K
         Rendement dans l'eau (sur pci) = 105 %
  • Il en ressort que l'installation de production d'eau chaude selon l'invention parvient à résoudre les problèmes posés et de proposer une chaudière à usage multiple, combinant les avantages suivants: condensation en mode chauffage et en mode eau chaude sanitaire, stockage d'eau sanitaire à haute température (>60° C) intégré, production élevée d'eau chaude sanitaire.
  • Le régime de condensation est atteint aussi bien en mode chauffage qu'en mode sanitaire mais également en fonctionnement mixte (sanitaire + chauffage).
  • Le fonctionnement chauffage à très basse température devient dès lors possible, tout en maintenant le stockage d'eau chaude sanitaire à très haute température.
  • La chaudière selon l'invention comprend donc deux circuits primaires exploités à des températures différentes. La partie supérieure fonctionne à haute température et comprend un réservoir/échangeur pour la production d'eau chaude sanitaire.
  • Le brûleur est placé en partie supérieure de la chaudière et l'écoulement des fumées se fait verticalement du haut vers le bas dans un échangeur qui traverse les deux circuits primaires.
  • Les débits d'eau dans chacun des circuits primaires sont régulés en fonction de la température de départ désirée.
    • Légendes:
    • 1
    enveloppe cylindrique extérieure
    2
    tôle de fermeture supérieure
    3
    tôle de fermeture inférieure
    4
    brûleur
    5
    dispositif d'injection du brûleur
    6
    chambre de combustion
    7
    tubes de fumées
    8
    chambre des fumées
    9
    tuyau de sortie des fumées
    10
    conduit d'évacuation des condensats
    11
    cloison de séparation
    12
    chambre supérieure
    13
    chambre inférieure
    14
    réservoir/échangeur supérieur
    15
    réservoir/échangeur inférieur
    16
    entrée/retour chauffage
    17
    sortie chambre inférieure
    18
    canalisation de sortie
    19
    vanne à trois voies
    20
    canalisation départ chauffage
    21
    conduit
    22
    sortie chambre supérieure
    23
    dispositif de communication des circuits primaires
    24
    entrée eau froide sanitaire
    25
    canalisation eau sanitaire
    26
    sortie eau chaude sanitaire

Claims (15)

  1. Installation de production d'eau chaude comprenant une enveloppe extérieure (1), une tôle de fermeture supérieure (2), une tôle de fermeture inférieure (3), un brûleur (4) avec dispositif d'injection (5) et chambre de combustion (6) comprenant des tubes de fumées (7) disposés dans l'enveloppe (1) ainsi qu'au moins un réservoir/échangeur ou un échangeur disposé à l'intérieur de l'enveloppe (1), l'espace intérieur de l'enveloppe comportant une cloison de séparation (11) créant dans l'enveloppe (1) une partie supérieure (12) et une partie inférieure (13), caractérisée en ce que les parties supérieure et inférieure (12,13) sont une chambre inférieure (13) et une chambre supérieure (12) superposées, dont la chambre supérieure (12) est maintenue en permanence à température élevée en ce que lesdites chambres supérieure et inférieure (12,13) et la cloison de séparation (11) sont traversées par les tubes de fumées,
    en ce que la cloison de séparation (11) comporte un dispositif de communication (23) entre les chambres supérieure et inférieure (12,13), et
    en ce que le brûleur (4) est placé sur la tôle de fermeture supérieure (2) de façon à ce que l'écoulement des fumées se fait verticalement du haut vers le bas par les tubes de fumées (7) qui traverse les deux chambres 12, 13) constituant les deux circuits primaires de l'installation, la chambre supérieure (12) travaillant à haute température, tandis que la chambre inférieure (13) est exploitée à basse température dans la zone de condensation des fumées.
  2. Installation selon la revendication 1 pour le chauffage d'eau d'un circuit primaire, caractérisée en ce que la chambre inférieure (13) et la chambre supérieure (12) présente chacune une sortie (17,22) pour le circuit primaire.
  3. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre inférieure (13) contient un réservoir/échangeur ou un échangeur de chaleur inférieur (15) et en ce que la chambre supérieure (12), de température élevée, contient un réservoir/échangeur de chaleur supérieur (14)
  4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le réservoir/échangeur ou l'échangeur inférieur (15) et le réservoir/échangeur supérieur (14) sont reliés entre eux par une canalisation (25).
  5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le réservoir/échangeur inférieur (15) présente une entrée (24) pour amener de l'eau froide sanitaire et le réservoir/échangeur supérieur (14) présente une sortie (26) pour évacuer de l'eau chaude sanitaire.
  6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les tubes de fumées (7) sont reliés à la chambre de combustion (6) et s'étendent jusqu'à la tôle de fermeture inférieure (3), en traversant la cloison de séparation (11).
  7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre inférieure (13) comporte une entrée (16) de retour du circuit primaire.
  8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une vanne à trois voies (19) reliée par une canalisation à la chambre inférieure (13) et par une canalisation (21) à la chambre supérieure (12).
  9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cloison de séparation (11) comporte un dispositif de passage (26) d'un débit d'eau approprié du circuit primaire de la chambre inférieure (13) à celui de la chambre supérieure (12).
  10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre supérieure (12) est munie d'une boucle de circulation reliant une sortie dans la partie supérieure de cette chambre à une entrée dans la partie inférieure de cette chambre (12).
  11. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tôle de fermeture inférieure (3) est munie sur son côté inférieur d'une chambre de fumées (8) dans laquelle aboutissent les tubes de fumées (7).
  12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la chambre des fumées (8) est munie d'un tuyau (9) de sortie des fumées et d'un conduit (10) de récupération et d'évacuation des condensats.
  13. Procédé de production d'eau chaude de chauffage pour un circuit primaire et/ou d'eau chaude sanitaire au moyen d'une installation selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la température de l'eau dans la chambre supérieure (12) est chauffée entre 60°C et 90°C.
  15. Procédé selon la revendication 13 au moyen d'une installation selon la revendication 2 pour le chauffage d'eau d'un circuit primaire, caractérisé en ce qu'on retourne l'eau de retour du circuit primaire dans la chambre inférieure (13) pour y être réchauffée, et en ce qu'on irrigue les deux chambres (12,13) avec des débits d'eau différents.
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