EP2287535A1 - Ballon de stockage a volume variable par poche interne - Google Patents

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EP2287535A1
EP2287535A1 EP10168600A EP10168600A EP2287535A1 EP 2287535 A1 EP2287535 A1 EP 2287535A1 EP 10168600 A EP10168600 A EP 10168600A EP 10168600 A EP10168600 A EP 10168600A EP 2287535 A1 EP2287535 A1 EP 2287535A1
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EP
European Patent Office
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water
bag
internal space
pocket
tank
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10168600A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mihai Radulescu
Jean-Benoît Ritz
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Electricite de France SA
Original Assignee
Electricite de France SA
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F24H1/201—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply
    • F24H1/202—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply with resistances
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0026—Domestic hot-water supply systems with conventional heating means
    • F24D17/0031—Domestic hot-water supply systems with conventional heating means with accumulation of the heated water
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    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/14—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing damage by freezing, e.g. for accommodating volume expansion

Definitions

  • the invention relates generally to water heater devices.
  • the invention relates to water heater devices for modulating the storage volume.
  • Water heating devices have been known for many years, having on the one hand a sanitary water heating function and, on the other hand, a function for storing heated sanitary water, these devices possibly being connected to the water network.
  • Sanitary of a residence or any other building industrial, tertiary, .
  • a water heater device 1 known from the state of the art comprises on the one hand a tank 10 comprising an enclosure 100 intended to receive domestic water, this tank 10 is impermeably designed and generally comprises a thermally insulated outer layer 104.
  • the device is connected to a water network via on the one hand a cold water inlet 16 generally located at a low level of the tank 10 and connected to a cold water inlet 6 and a hot water outlet 18 generally connected to an upper part of the tank 10 and connected to an external point 8 of use of hot water for example via a hot water network.
  • a water heater device has a water storage and heating function by means of a heating means 14 generally arranged in a lower part of the tank 10.
  • a heating means 14 generally arranged in a lower part of the tank 10.
  • an object of the present invention is to provide a water heater device to solve the aforementioned problems, and in particular to ensure the modularity of the available storage space within the heater device, in a simple manner and with minimal cost.
  • the invention proposes a water heater device comprising a tank with an internal space, heating means placed in the internal space of the tank, the tank also comprising a cold water inlet and an outlet of hot water connected to an external point of use of hot water so that the internal space constitutes an active space for storing and heating water, characterized in that the reservoir comprises an inflatable pocket associated with means inflation means adapted to inflate and / or deflate the bag in a controlled manner, the bag being intended to delimit the volume of the internal space by inflation or deflation.
  • the invention also relates to a set of water heaters comprising a water heater device according to one of the following claims and a control unit for controlling the inflating means to control the volume of the internal space of the tank.
  • a water heater device 1 has on the one hand a tank 10 comprising an enclosure 100 forming an internal space.
  • This tank further comprises a heating device 14.
  • This heating device can be of any type and any source of different heat (electric, solar thermal, geothermal, gas, ).
  • This device for heating the water within the tank 10 is widely known in the state of the art and will not be more detailed.
  • the tank 10 is connected to a cold water inlet 16 of the hot water circuit, for example sanitary at a lower part of the tank 10.
  • the internal space 100 forms an active space for storing and heating the water. 'water.
  • the water heater device 1 also comprises according to the invention an inflatable bag 2.
  • This inflatable bag is made of any flexible material allowing the bag 2 to be inflated and deflated with a fluid. Typically this inflatable pocket may be made of rubber, polymers.
  • the material or materials of the inflatable bag 2 is (are) preferentially chosen (s) to form an impermeable and thermally insulated layer between the inner space 100 of the reservoir and the inflation space 21 within the inflatable bag 2.
  • the inflatable bag being located within the inner space 100, the swelling of the inflatable bag therefore reduces the volume of the internal space 100 for heating and storing water.
  • the bag is located in an upper part of the tank 10.
  • inflating means adapted to inflate and / or deflate in a controlled manner the bag and thus limit in a controlled manner the volume of the internal space 100 of the reservoir 10.
  • the bag 2 comprises a water inlet 26 and a water outlet 28 for swelling of the bag 2 by allowing water to enter the pocket and deflating the bag 2 by allowing evacuation water from the pocket to the outside.
  • the water inlet 26 of the inflatable bag 2 is connected to the cold water inlet 6 and the flow of water within it is controlled by a valve 260 used as a means of controlled circulation of water.
  • the water outlet 28 of the inflatable bag 2 is connected to the point of use of hot water 8 and the flow of water within it is controlled by a valve 280.
  • the cold water inlet 16 and the hot water outlet 18 of the tank 10 are also provided with valves 160 and 180 respectively.
  • control unit 4 intended to control the inflating means 160, 180, 260, 280 in order to control the volume of the internal space 100 of the tank 10.
  • This control unit is of known type of the state of the art and will not be more detailed thereafter.
  • the control unit 4 controls the opening or closing of the valves 160, 180, 260 and 280 as described below.
  • the control unit 4 controls the valves 160 and 280 so that the latter are closed, that is to say they prevent the flow of water through them and the valves 260 and 180 so that the latter are open, that is to say they allow the circulation of water through them.
  • the pressure present at the cold water inlet 6, which is usually used to fill the cold water tank 10 via the inlet 16, is used in this case to fill the inflation space 21 of the inflatable pocket 2 of cold water and thus inflate the inflatable pocket 2.
  • This inflation reduces accordingly the internal space of the tank 10.
  • the pocket must be inflated to the maximum.
  • the inflation pressure due to the pressure of the cold water inlet 6 makes it possible, thanks to the extension of the bag, to evacuate the water situated in the upper part of the bag. active space 100 to the outlet 18 of the tank 10 towards the point of use 8.
  • the use of the pressure for inflating the inflation bag 2 advantageously makes it possible not to use a means external to the water heater device such as for example a fluid pump (water or air), and thus avoids energy consumption. additional (necessary for the operation of the external means).
  • the control unit 4 controls the opening of the valves 160 and 280 and the closing of the valves 260 and 180. Consequently, the pressure the arrival of cold water 6 brings water into the active space 100 of the reservoir 10. The resulting pressure of this "filling" of the reservoir 10 consequently exerts a pressure on the inflatable bag 2, allowing thus expelling the water contained in the inflatable bag 2 via the outlet 28 of the inflatable bag 2. Thus, the bag is completely deflated (as shown in FIG. figure 3 ) and the active space 100 of the tank 10 is at its maximum volume.
  • volume is not limited to the two extreme examples (fully inflated or fully deflated) presented to Figures 2 and 3 but may be in all situations between these two extremes.
  • the volume of the active storage and heating space 100 of the tank 10 can be controlled and set within a range of values dependent on the maximum volume of the inflatable bag.
  • the volume of the inflatable bag 2 is chosen according to the desired range of variation of the active space 100 of the reservoir 10 and preferably from 10% to 50%.
  • the control unit 4 closes the valves 260 and 280 and opens the valves 160 and 180 for use of the reservoir similar to that presented at figure 1 .
  • the water contained in the inflatable bag 2 is thermally insulated from the water contained in the remainder of the tank, even a minimal heat transfer is always present, and allows after a certain time to heat the water within the inflatable bag 2 for example to a temperature of about 30 ° C to 40 ° C.
  • the outlet 28 of the inflatable bag 2 it is planned to connect the outlet 28 of the inflatable bag 2 to the point of use 8 of the water, thus making it possible to recover the water contained during a deflation of the bag. in this pocket and thus be able to recover the part of the lost thermal energy that has been recovered by the water contained in the pocket.
  • the control unit 4 it can be provided that such recovery is not authorized by the control unit 4 in the case where the water contained in the pocket is at a temperature conducive to the development of legionella if it has been stagnant in the pocket for a long time so that it is no longer likely to comply with the hygiene rules for the use of water at point of use 8.
  • water in the pocket can be recovered in a water recovery system such as an auxiliary tank to be treated or even more simply can be conducted in a water evacuation system such as sewers.
  • This heat exchange means may be an exchanger of any type such as for example a plate heat exchanger and will not be more detailed.
  • This exchanger 9 comprises a first input torque 91 / output 94 allowing the flow of water from the bag 2 to a water recovery or discharge system as described above and a second input pair 93 / outlet 92 allowing the flow of water from the cold water inlet 6 to the cold water inlet 16 of the tank 10 so as to effect a transfer of heat energy between the water leaving the inflatable bag 2 and the water entering the tank 10.
  • a bifurcation element 97 can be arranged with a valve on each of its branches (respectively 280 and 910), a branch connected to the point of use 8 and the other connected to the heat exchange means 9
  • Such an installation makes it possible, thanks to the opening / closing clearance of the valves 280 and 910 (manually or by the control unit 4 described previously), to choose the destination of all or part of the water contained in the pocket 2.
  • Such a method of renovating a hot water installation allows, at a lower cost, to provide a variable volume tank, thus allowing the modularity of the available volume.
  • This renovation is light compared to the original installation because it simply requires the installation of the inflatable bag and inflation means which, in one embodiment, consist simply of pipe elements and valves.
  • a difficulty can occur in the case of a failure of the pocket, especially during a piercing of said pocket.
  • the detection of a failure of the bag can be carried out using a means for measuring a pressure difference, such as a manometer 60 connected on one side to the internal space 100 of the tank 10 and the pressure within the inflation space 21 of the inflatable bag 2.
  • a manometer 60 connected on one side to the internal space 100 of the tank 10 and the pressure within the inflation space 21 of the inflatable bag 2.
  • the bag is pierced or in good condition: In case of swelling of the pocket, (see description related to figure 3 the valves 160 and 180 are open and the valves 260 and 280 are closed) the bag is inflated, and if a pressure difference is measured by the pressure gauge (i.e. if the difference - in absolute value - between the pressures exceeds a predetermined threshold value, as represented for example in FIG. figure 6b ), then the pocket is in good condition.
  • a pressure difference is measured by the pressure gauge (i.e. if the difference - in absolute value - between the pressures exceeds a predetermined threshold value, as represented for example in FIG. figure 6b ), then the pocket is in good condition.
  • the measuring means 60 it is possible to obtain signals allowing automatic and / or computerized processing of the measurement result in a manner known from the state of the art.
  • the indication of the measuring means 60 is inconclusive because the pressures are balanced.
  • isolated means that the bag is not in hydraulic connection with the external point 8 of use and the cold water inlet 6.

Landscapes

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Abstract

Dispositif de chauffe-eau comprenant un réservoir (10) avec un espace interne (11), des moyens de chauffage (14) placés dans l'espace interne (100) du réservoir (10), le réservoir (10) comprenant également une entrée d'eau froide (16) et une sortie d'eau chaude (18) reliée à un point externe (8) d'utilisation d'eau chaude de sorte que l'espace interne constitue un espace actif (100) de stockage et de chauffage de l'eau, caractérisé en ce que le réservoir (10) comprend une poche gonflable (2), associée à des moyens de gonflage (260, 280) adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche (2), la poche (2) étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne (100) par gonflage ou dégonflage.

Description

  • L'invention concerne de manière générale les dispositifs de chauffe-eau.
  • Plus spécifiquement l'invention concerne les dispositifs de chauffe-eau permettant une modulation du volume de stockage.
  • On connaît depuis de nombreuses années des dispositifs de chauffe-eau ayant d'une part une fonction de chauffage d'eau sanitaire et d'autre part une fonction de stockage d'eau sanitaire chauffée, ces dispositifs étant éventuellement connectés au réseau d'eau sanitaire d'une résidence ou de tout autre bâtiment (industriel, tertiaire, ...).
  • En référence à la figure 1, un dispositif de chauffe-eau 1 connu de l'état de l'art comprend d'une part un réservoir 10 comprenant une enceinte 100 destinée à accueillir de l'eau sanitaire, ce réservoir 10 est conçu de manière imperméable et comprend généralement une couche thermiquement isolée extérieure 104.
  • Le dispositif est connecté à un réseau d'eau via d'une part une entrée d'eau froide 16 généralement située à un niveau bas du réservoir 10 et connectée à une arrivée d'eau froide 6 et une sortie d'eau chaude 18 généralement connectée à une partie haute du réservoir 10 et connecté à un point externe 8 d'utilisation de l'eau chaude par exemple via un réseau d'eau chaude sanitaire. Un tel dispositif de chauffe-eau a une fonction de stockage et de chauffage d'eau grâce à un moyen de chauffage 14 généralement agencé dans une partie basse du réservoir 10. Ainsi, un tel dispositif connu de l'état de la technique permet d'une part via son dispositif de chauffage de chauffer l'eau froide arrivant par l'entrée 16, l'eau froide une fois chauffée remonte vers le haut de l'enceinte 100 du réservoir 10 et est envoyée dans le circuit d'eau chaude 8 via la sortie d'eau chaude 18
  • Cependant, de tels dispositifs connus de l'état de la technique sont critiqués par leur manque de modularité du volume de leur espace de stockage. En effet, non seulement les besoins en eau chaude peuvent varier selon les périodes de l'année, par exemple entre les périodes chaudes ou les périodes froides de l'année (été, hiver, ...) ; mais de plus de tels dispositifs obligent les constructeurs de dispositifs de chauffage à prévoir une grande flexibilité de fabrication quant au volume de l'espace de stockage des dispositifs, ce qui augmente le coût de la chaîne de montage et par conséquent augmente le coût du dispositif de chauffe-eau. En effet, la chaîne de montage doit prévoir un large éventail de volumes possibles de l'espace de stockage des chauffe-eau correspondant aux différents besoins variant selon le type de clientèle (personne célibataire, famille nombreuse ou non, collectivité, usage industriel, ...).
  • En conséquence, un but de la présente invention est de fournir un dispositif de chauffe-eau permettant de résoudre les problèmes précités, et notamment de garantir la modularité de l'espace de stockage disponible au sein du dispositif de chauffe-eau, de manière simple et avec un coût minimal.
  • A cet effet, l'invention propose un dispositif de chauffe-eau comprenant un réservoir avec un espace interne, des moyens de chauffage placés dans l'espace interne du réservoir, le réservoir comprenant également une entrée d'eau froide et une sortie d'eau chaude reliée à un point externe d'utilisation d'eau chaude de sorte que l'espace interne constitue un espace actif de stockage et de chauffage de l'eau, caractérisé en ce que le réservoir comprend une poche gonflable, associée à des moyens de gonflage adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche, la poche étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne par gonflage ou dégonflage.
  • Ainsi une telle infrastructure permet aisément de disposer d'un dispositif de chauffe-eau avec un espace de stockage modulable grâce au gonflage/dégonflage de la poche gonflable.
  • Avantageusement mais facultativement, l'invention comprend au moins l'une des caractéristiques suivantes :
    • la poche gonflable est apte à accueillir de manière perméable de l'eau, ladite poche comprenant une entrée d'eau et une sortie d'eau, et les moyens de gonflage étant adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche avec de l'eau,
    • l'entrée d'eau de la poche gonflable est connectée à une arrivée d'eau froide via un premier moyen de circulation contrôlée d'eau, et la sortie d'eau de la poche gonflable est connectée à un deuxième moyen de circulation contrôlée d'eau,
    • la sortie d'eau de la poche gonflable est reliée au point externe d'utilisation d'eau chaude,
    • l'entrée d'eau froide et/ou la sortie d'eau chaude du réservoir est (sont) munie(s) d'un moyen de circulation contrôlée d'eau,
    • la sortie d'eau de la poche gonflable est reliée à un moyen d'échange thermique de façon à récupérer l'énergie thermique de l'eau contenu dans la poche gonflable,
    • le moyen d'échange thermique est également relié à l'entrée d'eau froide du réservoir de façon à effectuer un transfert d'énergie thermique entre l'eau sortant de la poche gonflable et l'eau entrant dans le réservoir,
    • la sortie d'eau de la poche gonflable est reliée au moyen d'échange thermique via un moyen de circulation contrôlée d'eau,
    • au moins un des moyens de circulation contrôlée d'eau est une vanne commandable,
    • le dispositif comprend en outre un moyen de mesure d'une différence de pression.
  • L'invention concerne également un ensemble de chauffe-eau comprenant un dispositif de chauffe-eau selon l'une des revendications suivantes et une unité de commande destinée à commander les moyens de gonflage afin de contrôler le volume de l'espace interne du réservoir.
  • L'invention concerne également un procédé de rénovation d'une installation d'eau chaude, l'installation comprenant un réservoir connecté d'une part à une arrivé d'eau froide et à un point d'utilisation d'eau chaude, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    • o fournir une poche gonflable,
    • o agencer ladite poche au sein du réservoir,
    • o fournir des moyens de gonflage adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche, la poche étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne par gonflage ou dégonflage.
  • L'invention concerne également un procédé de vérification du bon état d'une poche gonflable dans un dispositif de chauffe-eau comprenant un réservoir avec un espace interne, une entrée d'eau froide et une sortie d'eau chaude reliée à un point externe d'utilisation d'eau chaude de sorte que l'espace interne constitue un espace actif de stockage de l'eau, le réservoir comprenant la poche gonflable, associée à des moyens de gonflage adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche, la poche étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne par gonflage ou dégonflage, le procédé étant caractérisé en ce que le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
    • o gonfler ou dégonfler la poche gonflable à l'aide des moyens de gonflage,
    • o mesurer la différence de pression entre la pression au sein de l'espace interne et la pression au sein de l'espace de gonflage de la poche gonflable par un moyen de mesure de différence de pression,
    • o en fonction du résultat de cette mesure, déterminer un état la poche.
  • L'invention concerne enfin un procédé de vérification du bon état d'une poche gonflable dans un dispositif de chauffe-eau comprenant un réservoir avec un espace interne, une entrée d'eau froide et une sortie d'eau chaude reliée à un point externe d'utilisation d'eau chaude de sorte que l'espace interne constitue un espace actif de stockage de l'eau, le réservoir comprenant la poche gonflable, associée à des moyens de gonflage adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche, la poche étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne par gonflage ou dégonflage, la poche gonflable étant isolée, le procédé étant caractérisé en ce que le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
    • o mesurer la différence de pression par le manomètre,
    • o en fonction du résultat de cette mesure, déterminer un état de la poche.
  • D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de chauffe-eau selon l'état de la technique,
    • la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif de chauffe-eau selon une réalisation possible de l'invention dans laquelle la poche gonflable est entièrement gonflée,
    • la figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif de chauffe-eau selon la même réalisation de l'invention dans laquelle la poche gonflable est entièrement dégonflée,
    • la figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif de chauffe-eau selon une autre réalisation possible de l'invention,
    • le figure 5 est un graphe fonctionnel d'un procédé selon une réalisation possible de l'invention,
    • la figure 6d est une représentation schématique d'un dispositif de chauffe-eau selon une réalisation possible de la présente invention,
    • les figures 6a à 6c sont des représentations schématiques d'une interface d'un moyen de mesure d'une différence de pression équipant un dispositif de chauffe-eau selon une réalisation possible de la présente invention,
    • les figures 7a à 7c sont des graphes fonctionnels de procédés selon des réalisations possibles de l'invention.
  • En référence à la figure 2, et selon une réalisation possible de la présente invention, un dispositif de chauffe-eau 1 présente d'une part un réservoir 10 comprenant une enceinte 100 formant espace interne. Ce réservoir comprend en outre un dispositif de chauffage 14. Ce dispositif de chauffage peut être de tout type et de toute source de chaleur différente (électrique, héliothermique, géothermique, gaz,...). Ce dispositif de chauffage de l'eau au sein du réservoir 10 est largement connu de l'état de l'art et ne sera pas plus détaillé. Le réservoir 10 est connecté à une arrivée d'eau froide 16 du circuit d'eau chaude par exemple sanitaire au niveau d'une partie basse du réservoir 10. Ainsi l'espace interne 100 forme un espace actif de stockage et de chauffage de l'eau.
  • Le dispositif de chauffe-eau 1 comprend également selon l'invention une poche gonflable 2. Cette poche gonflable est constituée de tout matériau flexible permettant à la poche 2 de pouvoir être gonflée et dégonflée à l'aide d'un fluide. Typiquement cette poche gonflable peut être constituée de caoutchouc, polymères. Le ou les matériaux de la poche gonflable 2 est (sont) préférentiellement choisi(s) pour former une couche imperméable et thermiquement isolée entre l'espace interne 100 du réservoir et l'espace de gonflage 21 au sein de la poche gonflable 2.
  • La poche gonflable étant située au sein de l'espace interne 100, le gonflement de la poche gonflable réduit par conséquent le volume de l'espace interne 100 destiné au chauffage et au stockage de l'eau. Préférentiellement la poche se situe dans une partie haute du réservoir 10. Afin de pouvoir gonfler ou dégonfler la poche gonflable, il est prévu que la poche gonflable soit apte à accueillir de manière perméable de l'eau, c'est-à-dire que sa constitution et son installation au sein du réservoir 10 soit perméable par rapport à l'extérieur de la poche. La poche est associée à des moyens de gonflage adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche et ainsi limiter de manière contrôlée le volume de l'espace interne 100 du réservoir 10.
  • Plus précisément, la poche 2 comprend une entrée d'eau 26 et une sortie d'eau 28 permettant un gonflement de la poche 2 en autorisant une entrée d'eau au sein de la poche et un dégonflement de la poche 2 en autorisant une évacuation de l'eau de la poche vers l'extérieure.
  • L'entrée d'eau 26 de la poche gonflable 2 est connectée à l'arrivée d'eau froide 6 et le flux d'eau en son sein est contrôlé par une vanne 260 utilisée comme moyen de circulation contrôlée d'eau. La sortie d'eau 28 de la poche gonflable 2 est connectée au point d'utilisation d'eau chaude 8 et le flux d'eau en son sein est contrôlé par une vanne 280.
  • Selon l'invention, l'entrée d'eau froide 16 et la sortie d'eau chaude 18 du réservoir 10 sont munies également toute deux de vannes, respectivement 160 et 180.
  • Afin de pouvoir contrôler l'ensemble des vannes 160, 180, 260 et 280, il est prévu selon l'invention une unité de commande 4 destinée à commander les moyens de gonflage 160, 180, 260, 280 afin de contrôler le volume de l'espace interne 100 du réservoir 10. Cette unité de commande est de type connue de l'état de la technique et ne sera pas plus détaillée par la suite. Ainsi en fonction du volume actif de chauffage et de stockage désiré au sein du réservoir 10, l'unité de commande 4 contrôle l'ouverture ou la fermeture des vannes 160, 180, 260 et 280 de la manière décrite ci-dessous.
  • Ainsi, en référence à la figure 2, lorsque l'utilisateur souhaite réduire au maximum le volume de l'espace interne actif 100 destiné au chauffage et au stockage d'eau, l'unité de commande 4 commande les vannes 160 et 280 afin que ces dernière soient fermées, c'est-à-dire qu'elles empêchent la circulation d'eau au travers d'elles et les vannes 260 et 180 afin que ces dernière soient ouvertes, c'est-à-dire qu'elles autorisent la circulation d'eau au travers d'elles. Ainsi la pression présente au niveau de l'arrivée d'eau froide 6, qui est habituellement utilisée pour remplir le réservoir 10 d'eau froide via l'entrée 16, est utilisée dans ce cas pour remplir l'espace de gonflage 21 de la poche gonflable 2 d'eau froide et ainsi gonfler la poche gonflable 2. Ce gonflage permet de réduire en conséquence l'espace interne du réservoir 10. Ainsi pour réduire au minimum l'espace actif de chauffage et de stockage 100, la poche doit être gonflée au maximum. Lors du gonflage de la poche gonflable 2, la pression de gonflage due à la pression de l'arrivée d'eau froide 6 permet, grâce à l'extension de la poche, d'évacuer l'eau située dans la partie haute de l'espace actif 100 vers la sortie 18 du réservoir 10 en direction du point d'utilisation 8.
  • L'utilisation de la pression pour le gonflage de la poche gonflage 2 permet avantageusement de ne pas utiliser un moyen extérieur au dispositif de chauffe-eau comme par exemple une pompe à fluide (eau ou air), et ainsi évite une consommation d'énergie supplémentaire (nécessaire au fonctionnement du moyen extérieur).
  • En référence à la figure 3, afin d'obtenir au contraire un volume maximale pour l'espace actif 100, il est prévu que l'unité de commande 4 commande l'ouverture des vannes 160 et 280 et la fermeture des vannes 260 et 180. En conséquence, la pression de l'arrivée d'eau froide 6 fait entrer de l'eau au sein de l'espace actif 100 du réservoir 10. La pression résultante de ce « remplissage » du réservoir 10 exerce en conséquence une pression sur la poche gonflable 2, permettant ainsi d'expulser l'eau contenue dans la poche gonflable 2 via la sortie 28 de la poche gonflable 2. Ainsi, la poche est entièrement dégonflée (comme représentée à la figure 3) et l'espace actif 100 du réservoir 10 est à son volume maximum.
  • Bien évidemment, le volume n'est pas limité aux deux exemples extrêmes (entièrement gonflé ou entièrement dégonflé) présentés aux figures 2 et 3, mais peut être dans l'ensemble des situations entre ces deux extrêmes.
  • En conséquence le volume de l'espace actif de stockage et de chauffage 100 du réservoir 10 peut être contrôlé et réglé dans une plage de valeurs dépendante du volume maximale de la poche gonflable. Ainsi, le volume de la poche gonflable 2 est choisie en fonction de la plage de variation désirée de l'espace actif 100 du réservoir 10 et préférentiellement de 10% à 50%. Bien entendu, lors de l'utilisation normale du réservoir 10, lorsque le volume de l'espace interne actif a été choisi, l'unité de contrôle 4 ferme les vannes 260 et 280 et ouvre les vannes 160 et 180 pour une utilisation du réservoir similaire à celle présentée à la figure 1.
  • Bien que l'eau contenu au sein de la poche gonflable 2 soit thermiquement isolée du l'eau contenue dans le reste du réservoir, un transfert thermique, même minime est toujours présent, et permet au bout d'un certain temps de chauffer l'eau au sein de la poche gonflable 2 par exemple jusqu'à une température d'environ 30°C à 40°C.
  • Selon une réalisation possible de la présente invention, il est prévu de relier la sortie 28 de la poche gonflable 2 au point d'utilisation 8 de l'eau, permettant ainsi de récupérer, lors d'un dégonflage de la poche l'eau contenue dans cette poche et ainsi de pouvoir récupérer la partie de l'énergie thermique perdue qui a été récupérée par l'eau contenue dans la poche. Bien évidemment, pour des raisons de sécurité, il peut être prévue qu'une telle récupération ne soit pas autorisée par l'unité de commande 4 dans le cas où l'eau contenue dans la poche serait à une température propice au développement de la légionnelle, dans le cas où cette serait stagnante dans la poche depuis un temps assez long pour qu'elle ne soit plus susceptible de respecter les règles d'hygiène pour l'utilisation de l'eau au niveau du point d'utilisation 8. Alternativement l'eau contenue dans la poche peut être récupérée dans un système de récupération d'eau comme un réservoir auxiliaire pour y être traitée ou encore plus simplement peut être conduite dans un système d'évacuation de l'eau comme les égouts.
  • En référence à la figure 4 et selon une autre réalisation possible de la présente invention, il est prévu d'agencer un moyen d'échange thermique 9. Ce moyen d'échange thermique peut être un échangeur de tout type comme par exemple un échangeur à plaques et ne sera pas plus détaillé. Cet échangeur 9 comprend un premier couple d'entrée 91/sortie 94 permettant la circulation de l'eau provenant de la poche 2 vers un système de récupération ou d'évacuation d'eau tel que décrit précédemment et un deuxième couple d'entrée 93/sortie 92 permettant la circulation de l'eau depuis l'arrivée d'eau froide 6 vers l'entrée d'eau froide 16 du réservoir 10 de façon à effectuer un transfert d'énergie thermique entre l'eau sortant de la poche gonflable 2 et l'eau entrant dans le réservoir 10.
  • Ainsi, il est possible de récupérer une partie de l'énergie thermique de l'eau contenue dans la poche 2 sans pour autant avoir de risques liés à l'hygiène comme exposé précédemment.
  • Il est à noter qu'un élément de bifurcation 97 peut être agencé avec une vanne sur chacune de ses branches (respectivement 280 et 910), une branche reliée au point d'utilisation 8 et l'autre reliée au moyen d'échange thermique 9. Une telle installation permet grâce au jeu d'ouverture/fermeture des vannes 280 et 910 (manuellement ou par l'unité de contrôle 4 décrite précédemment) de choisir la destination de tout ou partie de l'eau contenue dans la poche 2.
  • Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de rénovation d'une installation d'eau chaude, l'installation comprenant un réservoir 10 connecté d'une part à une arrivé d'eau froide 6 et à un point d'utilisation d'eau chaude 8, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    • fournir une poche gonflable (étape 50),
    • agencer ladite poche au sein du réservoir 10, préférentiellement dans une partie haute du réservoir 10 (étape 52),
    • fournir des moyens de gonflage adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche, la poche étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne par gonflage ou dégonflage (étape 54).
  • Ainsi, un tel procédé de rénovation d'une installation d'eau chaude permet, à moindre coût, de fournir un réservoir à volume variable, en permettant ainsi la modularité du volume disponible. Cette rénovation est légère par rapport à l'installation d'origine car elle nécessite simplement l'installation de la poche gonflable et des moyens de gonflage qui, selon une réalisation possible, consistent simplement en des éléments de canalisation et des vannes.
  • Si les besoins d'un utilisateur évolue et nécessite une modularité du volume actif disponible de son réservoir de chauffe-eau, il lui sera bien moins coûteux d'acheter la poche interne et les moyens de gonflage que d'acheter un nouveau chauffe-eau.
  • Cependant et référence aux figures 6a à 6d, une difficulté peut survenir dans le cas d'une défaillance de la poche, notamment lors d'un percement de ladite poche. La détection d'une défaillance de la poche peut être réalisée à l'aide d'un moyen de mesure d'une différence de pression, tel qu'un manomètre 60 relié d'un côté à l'espace interne 100 du réservoir 10 et la pression au sein de l'espace de gonflage 21 de la poche gonflable 2. Ainsi, un tel agencement permet de mesurer la différence de pression entre le réservoir et la poche gonflable.
  • Le moyen de mesure de la pression 60 est éventuellement muni de tout élément d'interface permettant d'indiquer la présence ou non d'une différence de pression et notamment, à titre d'exemple, un indicateur à aiguille muni d'un cadrant comportant trois zones d'indications :
    • une zone 600 correspondant à un équilibre des pressions mesurées,
    • des zones 601 et 602 correspondant à un déséquilibre des pressions mesurées.
  • Pendant la phase de gonflage et dégonflage de la poche, il est possible de déterminer si la poche est percée ou en bon état :
    En cas de gonflement de la poche, (voir description liée à la figure 3, les vannes 160 et 180 sont ouvertes et les vannes 260 et 280 sont fermées) la poche est gonflée, et si une différence de pression est mesurée par le manomètre (c'est-à-dire si la différence -en valeur absolue- entre les pressions dépasse une valeur seuil prédéterminée, comme représenté par exemple à la figure 6b), alors la poche est en bon état. Mais si au contraire aucune différence de pression n'est mesurée (c'est-à-dire si la différence - en valeur absolue- entre les pressions est inférieure à une valeur seuil prédéterminée, comme représenté par exemple à la figure 6a) alors cela signifie que la poche est défaillante.
    De la même manière, en cas de dégonflement de la poche, (voir description liée à la figure 3, les vannes 160 et 180 sont fermées et les vannes 260 et 280 sont ouvertes), et si une différence de pression est mesurée par le manomètre, alors la poche est en bonne état, comme représenté par exemple à la figure 6c. Mais si au contraire, aucune différence de pression n'est mesurée alors cela signifie que la poche est défaillante, comme représenté par exemple à la figure 6a.
  • Alternativement, en sortie du moyen de mesure 60, il est possible d'obtenir des signaux permettant un traitement automatique et/ou informatisé du résultat de mesure de manière connue de l'état de la technique.
  • En conséquence, et en référence aux figures 7a, 7b et 7c, un procédé de vérification en cas de gonflement de la poche est le suivant :
    1. 1. fermeture de la vanne 160 (étape 701),
    2. 2. ouverture de la vanne 260 (la poche se gonfle alors grâce à l'eau provenant de l'arrivée d'eau 6) (étape 702),
    3. 3. mesure de la différence de pression par le manomètre (étape 703),
    4. 4. en fonction du résultat de cette mesure, déterminer un état la poche (si une différence de pression est mesurée, alors la poche est en bonne état, sinon la poche est défaillante) (étape 704),
    5. 5. ouverture de la vanne 160 et fermeture de la vanne 260 pour revenir au mode de fonctionnement normal (étape 705).
  • Dans le cas du dégonflement de la poche le procédé de vérification est la suivante :
    1. 1. fermeture de la vanne 180 (étape 721),
    2. 2. ouverture de la vanne 280 (la poche se dégonfle alors) (étape 722),
    3. 3. mesure de la différence de pression par le manomètre (étape 723),
    4. 4. en fonction du résultat de cette mesure, déterminer un état de la poche (si une différence de pression est mesurée, la poche n'est pas percée) (étape 724),
    5. 5. ouverture de la vanne 180 et fermeture de la vanne 280 pour revenir au mode de fonctionnement normal (étape 725).
  • Pendant le fonctionnement du réservoir d'eau chaude, avec la poche gonflée ou dégonflée et isolée l'indication du moyen de mesure 60 n'est pas concluante car les pressions sont équilibrées.
  • On entend par « isolée », le fait que la poche n'est pas en liaison hydraulique avec le point externe 8 d'utilisation et l'arrivée d'eau froide 6.
  • Dans le cas où la poche est gonflée (ou dégonflée) et isolée (vannes 260 et 280 fermées) :
    1. 1. mesure de la différence de pression par le manomètre (étape 741),
    2. 2. en fonction du résultat de cette mesure, déterminer un état de la poche (si une différence de pression est mesurée, la poche n'est pas percée) (étape 742),
  • L'homme du métier, à partir de ses connaissances générales, pourra effectuer d'autres modifications de la présente invention sans pour autant sortir de son cadre, notamment dans le choix des moyens de circulation contrôlée d'eau entre le réservoir et la poche , qui n'est pas limité à ceux décrits dans la présente description.

Claims (14)

  1. Dispositif de chauffe-eau comprenant un réservoir (10) avec un espace interne (11), des moyens de chauffage (14) placés dans l'espace interne (100) du réservoir (10), le réservoir (10) comprenant également une entrée d'eau froide (16) et une sortie d'eau chaude (18) reliée à un point externe (8) d'utilisation d'eau chaude de sorte que l'espace interne constitue un espace actif (100) de stockage et de chauffage de l'eau, caractérisé en ce que le réservoir (10) comprend une poche gonflable (2), associée à des moyens de gonflage (260, 280) adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche (2), la poche (2) étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne (100) par gonflage ou dégonflage.
  2. Dispositif de chauffe-eau selon la revendication 1, dans lequel la poche gonflable (2) est apte à accueillir de manière perméable de l'eau, ladite poche comprenant une entrée d'eau (26) et une sortie d'eau (28), et les moyens de gonflage étant adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche (2) avec de l'eau.
  3. Dispositif de chauffe-eau selon la revendication 2, dans lequel l'entrée d'eau (26) de la poche gonflable (2) est connectée à une arrivée d'eau froide (6) via un premier moyen de circulation contrôlée d'eau (260), et la sortie d'eau (28) de la poche gonflable (2) est connectée à un deuxième moyen de circulation contrôlée d'eau (280).
  4. Dispositif de chauffe-eau selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la sortie d'eau (28) de la poche gonflable (2) est reliée au point externe (8) d'utilisation d'eau chaude.
  5. Dispositif de chauffe-eau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'entrée d'eau froide (16) et/ou la sortie d'eau chaude (18) du réservoir (10) est (sont) munie(s) d'un moyen de circulation contrôlée d'eau.
  6. Dispositif de chauffe-eau selon l'une des revendications 3 à 5 dans lequel la sortie d'eau (28) de la poche gonflable (2) est reliée à un moyen d'échange thermique (9) de façon à récupérer l'énergie thermique de l'eau contenu dans la poche gonflable (2).
  7. Dispositif de chauffe-eau selon la revendication 6, dans lequel le moyen d'échange thermique (9) est également relié à l'arrivée d'eau froide (6) du réservoir (10) de façon à effectuer un transfert d'énergie thermique entre au moins une partie de l'eau sortant de la poche gonflable (2) et l'eau entrant dans le réservoir (10).
  8. Dispositif de chauffe-eau selon la revendication 7 dans lequel la sortie d'eau (28) de la poche gonflable (2) est reliée au moyen d'échange thermique (9) via un moyen de circulation contrôlée d'eau (910).
  9. Dispositif de chauffe-eau selon l'une des revendications 3 à 8, dans lequel au moins un des moyens de circulation contrôlée (160, 180, 260, 280, 910) d'eau est une vanne commandable.
  10. Dispositif de chauffe-eau selon l'une des revendications 1 à 9, lequel comprend en outre un moyen de mesure d'une différence de pression (60).
  11. Ensemble de chauffe-eau comprenant un dispositif de chauffe-eau selon l'une des revendications précédentes et une unité de commande (4) destinée à commander les moyens de gonflage (160, 180, 260, 280) afin de contrôler le volume de l'espace interne (11) du réservoir (10).
  12. Procédé de rénovation d'une installation d'eau chaude, l'installation comprenant un réservoir (10) connecté d'une part à une arrivée d'eau froide (6) et à un point d'utilisation d'eau chaude (8), le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - fournir une poche gonflable (50),
    - agencer ladite poche au sein du réservoir (52),
    - fournir des moyens de gonflage adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche, la poche étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne par gonflage ou dégonflage (54).
  13. Procédé de vérification du bon état d'une poche gonflable (2) dans un dispositif de chauffe-eau comprenant un réservoir (10) avec un espace interne (11), une entrée d'eau froide (16) et une sortie d'eau chaude (18) reliée à un point externe (8) d'utilisation d'eau chaude de sorte que l'espace interne constitue un espace actif (100) de stockage de l'eau, le réservoir (10) comprenant la poche gonflable (2), associée à des moyens de gonflage (260, 280) adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche (2), la poche (2) étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne (100) par gonflage ou dégonflage, le procédé étant caractérisé en ce que le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
    a. gonfler ou dégonfler la poche gonflable (2) à l'aide des moyens de gonflage (701, 702, 721, 722),
    b. mesurer de la différence de pression entre la pression au sein de l'espace interne (100) et la pression au sein de l'espace de gonflage (21) de la poche gonflable (2) par un moyen de mesure (60) de différence de pression (703, 723),
    c. en fonction du résultat de cette mesure, déterminer un état la poche (704, 724).
  14. Procédé de vérification du bon état d'une poche gonflable (2) dans un dispositif de chauffe-eau comprenant un réservoir (10) avec un espace interne (11), une entrée d'eau froide (16) et une sortie d'eau chaude (18) reliée à un point externe (8) d'utilisation d'eau chaude de sorte que l'espace interne constitue un espace actif (100) de stockage de l'eau, le réservoir (10) comprenant la poche gonflable (2), associée à des moyens de gonflage (260, 280) adaptés pour gonfler et/ou dégonfler de manière contrôlée la poche (2), la poche (2) étant destinée à délimiter le volume de l'espace interne (100) par gonflage ou dégonflage, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes :
    a. Agencer un moyen de mesure d'une différence de pression entre la pression au sein de l'espace interne (11) du réservoir et la pression au sein de la poche gonflable (2),
    b. Mesurer la différence de pression par le moyen de mesure d'une différence de pression,
    c. En fonction du résultat de cette mesure, déterminer un état de la poche.
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