FR2537250A1 - Procede et dispositif de chauffage de liquides - Google Patents

Abstract

CE DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'EAU OU AUTRES LIQUIDES COMPREND UN CHAUFFE-EAU 1 AVEC UNE CONDUITE D'AMENEE D'EAU FROIDE 3 ET UNE CONDUITE DE PRELEVEMENT D'EAU CHAUDE 5, UN SERPENTIN CHAUFFANT 8 ET UNE CONDUITE DE CIRCULATION 12 QUI, DE LA BASE 2 DEBOUCHE DANS LA ZONE DE CHAUFFAGE 7 ET COMPORTE UNE POMPE DE CIRCULATION 17. POUR QUE L'ON PUISSE FAIRE CHAUFFER DES QUANTITES DE LIQUIDE DETERMINEES A VOLONTE ET JUSQU'A UNE TEMPERATURE CHOISIE, UN SYSTEME LIMITE LA QUANTITE DE LIQUIDE A CHAUFFER PAR LE SERPENTIN 8, CE SYSTEME COMMANDANT TANT LE FONCTIONNEMENT DU SERPENTIN QUE CELUI DE LA POMPE DE CIRCULATION 17. DES SONDES DE TEMPERATURE 20 A 24 PEUVENT FAIRE PARTIE DE CE SYSTEME.

Description

1 -

La présente invention concerne d'une part un dis-

positif de chauffage d'eau ou autres liquides compre-

nant un chauffe-eau avec une conduite d'amenée d'eau froide, une conduite de prélèvement d'eau chaude, un serpentin chauffant, notamment un serpentin parcouru par un fluide ou un serpentin électrique, disposé dans

la partie supérieure du chauffe-eau, ainsi qu'une con-

duite de circulation partant de la base du chauffe-eau et débouchant à nouveau dans la zone de chauffage, cette conduite étant munie d'une pompe de circulation,

d'autre part un procédé pour faire fonctionner ce dis-

positif. Les chauffe-eau sont généralement utilisés pour chauffer et emmagasiner des liquides de toute nature, notamment de l'eau de consommation; ils exercent donc une double fonction Grâce à eux il est possible d'une

part de porter lentement à la température finale sou-

haitée une quantité de liquide déterminée par la conte-

nance du chauffe-eau, d'autre part de stocker cette quantité de liquide jusqu'à ce qu'un prélèvement soit effectué Ce prélèvement peut être effectué de telle sorte qu'en un temps relativement court par rapportvu temps nécessaire au chauffage la totalité du liquide chauffé soit retirée du chauffe-eau Etant donné que

le temps nécessaire pour porter le liquide à la tempé-

rature désirée est long par rapport à celui requis par les appareils de chauffage d'un liquide qui ne fait

que traverser ces appareils sans y séjourner, les sour-

ces de chaleur des chauffe-eau peuvent être aussi

celles dont la puissance calorifique est faible.

Usuellement les chauffe-eau ont à leur base une conduite d'amenée d'eau froide et, à leur sommet, une conduite de prélèvement d'eau chaude; un serpentin chauffant se trouve dans la partie basse du chauffe-eau, de sorte que pendant le chauffage l'eau chauffée monte dans le chauffe-eau et de l'eau plus froide s'écoule vers le serpentin Cette circulation s'achève lorsque 2 -

le serpentin chauffant est mis hors service, c'est-à-

dire lorsque la totalité de l'eau aatteint la tempéra-

ture finale désirée Si alors on prélève de l'eau chaude ce qui a lieu généralement seulement après que la température finale a été atteinte de l'eau froide entre à la base du chauffe-eau; ceci a lieu en

évitant dans une grande mesure la formation de turbu-

lences, de sorte qu'il s'établit dans l'eau du chauffe-

eau une stratification stable des températures, dans laquelle au-dessus d'une étroite couche de température

mixtes la température prescrite pour l'eau chaude sub-

siste dans une grande mesure alors qu'au-dessous de-cette couche subsiste sensiblement la température de l'arrivée d'eau Avec le temps, la couche intermédiaire qui se

trouve à une température intermédiaire devient plus hau-

te par conduction thermique de l'eau.

Ces chauffe-eau ont pôur inconvénient que l'on ne

peut prélever de l'eau ayant la température finale dési-

rée que lorsque la totalité du contenu a été amenée à

cette température, de sorte que même que lors du pré-

lèvement de quantités partielles la quantité d'eau non

prélevée doit d'abord être amenée à la température dési-

rée. Il est connu par le brevet français 78 18872 de prévoir un serpentin chauffant dans la partie supérieure d'un chauffe-eau, une conduite d'amenée d'eau froide à la base de celui-ci, ainsi que, à son sommet une condwite de prélèvement d'eau chaude, pour, de cette façon, avoir toujours prêt un volume d'eau minimum prescrit ayant la température finale Mais le serpentin chauffant ne peut, dans un laps de temps raisonnable, chauffer que l'eau se

trouvant dans la partie supérieure du chauffe-eau, par-

ce qu'il n'y a pas de convection naturelle avec l'eau froide qui se trouve au-dessous, si bien qu'il s'établit la dite couche stable de température intermédiaire Il faut donc que le reste du contenu du chauffe- eau soit chauffé par des moyens particuliers Dans ce but est prévue une conduite de circulation qui part de la base -3 du chauffe-eau, comporte une pompe de circulation et une cellule solaire et débouche dans le chauffe-eau

sensiblement au-dessous de la zone chauffante du ser-

pentin Ce brevet français 78 18872 a donc pour objet la combinaison d'un chauffe-eau à serpentin chauffant et d'un accumulateur disposé au-dessous du chauffe-eau

proprement dit et chauffé au moyen d'une source de cha-

leur extérieure; le serpentin est mis en et hors service par thermostat associé à une sonde de température, de sorte que l'on dispose toujours d'une quantité d'eau chaude prescrite ayant la température désirée, Lorsque

de l'eau chaude est prélevée de ce chauffe-eau, ce der-

nier est alimenté en eau froide par l'intermédiaire de l'accumulateur situé sous lui L'inconvénient de ce chauffe-eau/accumulateur combiné est que si la cellule

solaire ne fournit pas de calories on ne peut faire va-

nier la quantité d'eau disponible à la température fina-

le souhaitée Une installation de chauffage-d'eau ana-

logue à celle qui vient d'Itre décrite est connue éga-

lement par le brevet français 76 05690.

Le problème auquel l'invention a trouvé une solu-

tion était alors de créer un dispositif du genre décrit en préambule qui permette de chauffer à une température déterminée des quantités partielles limitées de liquide,

et de concevoir un procédé permettant de faire fonction-

ner ce dispositif de manire optimale La préférence va aux solutions qui assurent le chauffage du liquide avec

-ola consommation d'énergie la'plus faible possible et pré-

voient pour cela de mettre l'énergie solaire, notamment avec un coefficient de rendement le plus fort possible,

a contribution.

L'invention repose sur l'idée fondamentale de Dom-

per du liquide froid de la base du chauffe-eau jusque

dans la zone dedhauffage située dans la partie supé-

rieure, afin de chauffer ce liquide, puis de mettre fin

à ce chauffage après qu'une quantité de chaleur détermi-

née a été transmise par le serpentin de chauffage De

2537 ? 50

-4- cette manière et en fonction de la quantitéde quidebroid pompée dans la zone de chauffage la couche de liquide chauffé&e dans la dite zone augmente vers le bas dans la

mesure correspondant au besoin escompté de liquide chauf-

fé En ce qui concerne un dispositif permettant de réa-

liser cette idée, le problème est résolu par l'adjonc-

tion à ce dispositif d'un limiteur réglable de la quan-

tité de chaleur fournie par le serpentin chauffant.

Par "zone de chauffage" il faut entendre le champ

de conveotion qui, dans la partie supérieure du chauffe-

eau, est influencé par le serpentin de chauffage La

limite inférieure de la zone de chauffage est donc déter-

minée essentiellement par la position de la surface la plus basse du serpentin; donc, la zone de conduction thermique qui, faisant suite vers le bas à la zone de convection et constituant la transition vers-la partie

froide, n'est pas, dans son ensemble, comptée comme fai-

sant partie de la zone de chauffage.

Cette alimentation d'un nouveau genre du liquide froid dans le chauffeeau, à savoir dans une zone de

chauffage située dans la partie supérieure de cet appa-

reil, conduit à un brassage de liquide déjà très chaud

et de liquide encore froid Pour ce liquide froid des-

tiné à être chauffé également par le serpentin se trouve

en fait réalisé le principe des chauffe-eau instantanés.

Il va de soi que l'arrivée de liquide froid dans la.

zone de chauffage doit être adaptée à la puissance ca-

lorifique du serpentin afin d'atteindre la température

finale prescrite.

les systèmes les plus divers peuvent 9 tre mis en oeuvre en tant que limiteurs de la quantité de liquide à chauffer: il peut s'agir d'interrupteurs à minuterie, de calorimètres-contacteurs ou de thermomètres à contact,

placés à des niveaux déterminés sur le chauffe-eau.

Lors du chauffage de quantités partielles du conte-

nu du chauffe-eau, le limiteur de quantité à chauffer

met hors service tant le serpentin que la pompe de cir-

53 ? 2 $Q

culation, tandis que pour chauffer la totalité de ce contenu c'est uniquement le serpentin qui, en temps

voulu, se trouve mis hors service.

L'invention garantit donc le chauffage de quanti-

tés de liquide déterminées dans un chauffe-eau pour at - teindre une température prescrite avec un serpentin de chauffage relativement petit et sans pour cela mettre

en oeuvre une régulation considérable.

La quantité de liquide froid envoyé par pompage dans la zone de chauffage peut être adaptée de manière particulièrement simple à la puissance calorifique du

serpentin en disposant dans cette zone une sonde de tem-

péràture qui met en ou hors service la pompe de circu-

lation De cette façon est toujours assurée une tempé-

rature minimum déterminée dans la zone de chauffage,

même si l'on prélève du liquide chaud par intermittence.

Pour cela il est avantageux que la sonde de température mette hors service la pompe de circulation, ou qu'elle la mette pas en service, aussi longtemps que dans la

zone de chauffage la température du liquide est infé-

rieure à la valeur minimum prescrite; ce n'est que lorsque serastteinte la température finale,elle aussi déterminée,que la pompe de circulation se trouvera mise

en service.

Pour une quantité partielle de liquide prédéter-

minée la température de chauffage désirée est avanta-

geusement assurée par au moins une sonde de tempéra-

ture installée dans le chauffe-eau et mettant hors

service le serpentin de chauffage Cette sonde est dis-

posée au point le plus bas du chauffe-eau si l'on veut que cette mise hors service du serpentin ait lieu au plus tard lorsque la totalité du contenu du chauffe-eau a atteint une température maximum Une ou plusieurs sondes de température au-dessus de ce point le plus bas

mais au-dessous de la zone de chauffage dans le chauffe-

eau permettent de mettre le serpentin hors service lors-

que la quantité de liquide désirée a atteint la tempé-

-6 rature finale Cette quantité de liquide peut aussi 9 tre modifiée progressivement en faisant usage pour cela d'une sonde dite à ruban, notamment en liaison avec au moins une autre sonde de température dans la zone de chauffage. La consommation d'énergie du serpentin de chauffage est réduite toutes choses égales par ailleurs si la

conduite de circulation est couplée à une source d'éner-

gie extérieure; lorsque cela est le cas il est recom-

1 Omandé d'utiliser un échangeur thermique dont le côté

du secondaire est installé dans la conduite de circu-

lation.

Comme source d'énergie extérieure on peut en prin-

cipe envisager toute source thermique d'énergie, par

exemple une chaudière de chauffage, de la chaleur per-

due, des pompes à chaleuri mais les collecteurs solai-

res sont particulièrement appropriés car ils sont en mesure de porter par exemple de l'eau de consommation

aux températures habituelles dans le domaine du sani-

taire- La disposition du chauffe-eau dans un tel col-

lecteur est particulièrement avantageuse du point de

vue de la technique de la chaleur, car ainsi les pro-

blèmes d'isolation du chauffe-eau se trouvent dans une grande mesure résolus Dans une-telle disposition il est recommandé d'utiliser des collecteur solaires ayant un réflecteur parabolique notamment cylindrique

autour de l'axe focal duquel est disposé concentrique-

ment le chauffe-eau Un tel réflecteur parabolique peut avantageusement basculer autour de son axe-focal en fonction de la hauteur du soleil Il est notamment recommandé d'utiliser comme collecteurs d'énergie des éléments semi-conducteurs disposés concentriquement au foyer ou axe focal du réflecteur parabolique, et

aussi de se servir de préférence de la surface extéri-

eure du chauffe-eau comme support de ces éléments Un

dispositif ainsi conçu augmente considérablement le ren-

dement de l'énergie solaire et fournit lorsqu'il fait

253 ? 25

7 - usage d'éléments semi-conducteurs dans une certaine

mesure du courant électrique en plus de la chaleur sen-

sible.

Les réflecteurs paraboliques peuvent être fabri-

qués plus simplement, sans entraîner de pertes d'éner- gie sensibles, lorsqu'ils se composent d'au moins trois,

de préférence cinq faces partielles planes dont la dis-

position est adaptée du mieux possible à la forme para-

bolique.

Mais on peut aussi utiliser dans un collecteur so-

laire d'autres adsorbeurs ou chauffe-eau servant d'ad-

sorbeurs, par exemple hémisphériques ou sphériques, et les faire suivre le soleil notamment à l'aide d'au

moins un oeil optique, y compris une correction sai-

sonnière.

Il va de soi que les collecteurs solaires décrits ci-dessus peuvent fondamentalement être utilisés en

liaison avec toute autre forme d'accumulateurs de li-

quide à la place d'un chauffe-eau.

D'autres sondes de température mettant en ou hors service la pompe de circulation permettent, notamment lorsque d'autres sources d'énergie extérieures sont utilisées, d'assurer de manière simple une régulation visant à l'utilisation optimale de l'énergie; mais ces sondes permettent aussi en liaison avec une soupape de sûreté dans le sommet du chauffe-eau d'éviter

des surchauffes dans l'ensemble de l'installation.

Plusieurs réservoirs ou accumulateurs disposés en amont du chauffe-eau auquel ils sont reliés en série permettent d'augmenter considérablement le volume de liquide à chauffer et de ce fait disponible rapidement, sans qu'il faille pour cela prévoir d'autres serpentins chauffants; pourtant un volume minimum de liquide à la température de prélèvement est disponible pour une utilisation intermittente Autrement les volumes de liquide raccordés par leur sommet chacun à la base du réservoir suivant et finalement au chauffe-eau sont

chauffés successivement De cette manière les quanti-

8 253725 e tés d'eau chaude peuvent être adaptées dans de très grandes limites à la consommation escomptée Dans ce cas, la couche limitrophe entre l'eau chaude et

l'eau froide se déplace à chaque fois d'un chauffe-

eau au suivant puis ensuite vers les réservoirs si- tués à la suite, de sorte qu'avec un seul serpentin chauffant on peut porter à la température désirée pratiquement toute quantité de liquide, petite ou grande. En ce qui concerne le procédé, la solution que l'invention a conçue consiste à faire en sorte, de

la manière indiquée plus haut, que pendant le chauf-

fage du liquide dans la zone de température la pompe de circulation soit en service et que, lorsqu'une quantité prédéterminée de chaleur a été fournie,

au moins le serpentin chauffant soit mis hors service.

En E laissant fonctionner la pompe de circulation après cette mise hors service du serpentin, la totalité du

contenu du chauffe-eau peut 9 tre portée à une tempé-

rature uniforme moyenne Cette continuation du fonc-

tionnement de la pompe de circulation est intéressante surtout lorsque soit seulement une partie du contenu du chauffe-eau doit ttre chauffée par le serpentin tandis aue le reste de son contenu ne doit etre chauffé

que dans la mesure o l'on dispose d'une source d'éner-

gie extérieure, soit lorsque déjà la totalité du conte-

nu du chauffe-eau est chauffée mais doit tre portée à une température plus élevée à l'aide d'une source

d'énergie extérieure.

L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple d'exécution illustré au dessin; sur ce dernier

la figure 1 est une vue schématique, partielle-

ment en coupe, d'un chauffe-eau avec ses différentes conduites,

la figure 2 illustre schématiquement une ins-

tallation de préparation d'eau chaudes

9 2537

la figure 3 est une vue en coupe d'un collecteur solaire à réflecteur parabolique cylindrique, et la figure 4 est une vue en coupe d'un autre

collecteur solaire à réflecteur parabolique cylindrique.

Un chauffe-eau 1 comporte à sa base 2-une conduite

d'amenée d'eau froide 3 et, en son sommet 4, une con-

duite de prélèvement d'eau chaude 5- Dans la partie su-

périeure 6 du chauffe-eau 1 est disposé un serpentin

chauffant 8 traversé par un courant de fluide ou com-

mandé électriquement, ce serpentin définissant une zone

de chauffage et comportant des raccordements 9 et 10.

La convection liquide qui s'établit dans-la zone de chauffage pendant que le serpentin est en service se répercute vers le bas-sensiblement jusqu'à la couche

limite 11 représentée en tirets Une conduite de circula-

tion 12 partant de la base 2 du chauffe-eau comprend les conduites 13,14, 15,16 et 5 ainsi qu Yune pompe de circulation 17 et des réservoirs 18 et 19 En variante

la conduite de circulation 12 peut comprendre les con-

duites 13, 14, 14 t et 5 ainsi que la pompe de circula-

tion 17 Une sonde de température 20 constituée par

un thermomètre à contact disposé dans la zone de chauf-

fage 7 met en ou hors service, de manière non représen-

tée dans le détail, la pompe de circulation 17 D'au-

tres sondes-de température 21, 22 et 23 forment, avec un commutateur sélectif non représenté, un limiteur de

quantité de chauffage 24; ces'organes mettent hors ser-

vice le serpentin chauffant 8 de manière non représen-

tée dans le détail.

Après que l'ensemble de l'installation ait été rempli d'eau, on met en service le serpentin chauffant 6 constitué par exemple par une résistance électrique correspondant à une puissance de 2 k W, ce qui a pour effet de chauffer la zone 7 jusqu'à-la couche limite

11, c'est-à-dire à peu près le tiers supérieur du conte-

nu du chauffe-eau, jusqu'à environ 60 C Lorsque cette température est atteinte, la sonde de température 20 met en service la pompe de circulation 17 De ce fait, - de l'eau froide se trouve introduite, au sommet 4 du chauffe-eau, dans la zone de chauffage 7 jusqu'à ce que dans le champ de la sonde 20 la température soit descendue jusqu'à 55 C; cette sonde met alors la pompe de circulation 17 hors service, et le processus se ré- pète dès que la sonde 20 détecte une température à nouveau égale à 60 C La limite entre l'eau chaude et l'eau froide dans le chauffe-eau 1 se déplace ainsi toujours de plus en plus bas Ce processus ne peut être interrompu que par mise hors service du serpentin 8 et de la pompe 17 lorsqu'un temps présélectionné s' est écoulé Cette mise hors service est assurée de préférence par l'une des sondes 21, 22 ou 23 selon la présélection au moment o, à la sonde choisie, la température est de 600 C; mais au lieu de ces sondes individuelles on peut aussi utiliser un palpeur de température à ruban, ce qui permet d'effectuer-une

présélection progressive de la quantité d'eau chaude.

Si le contenu des accumulateurs 18 et 19 doit lui aus-

si, en totalité ou en partie, être chauffé jusqu'à 60 ,

il faut prévoir en conséquence d'autres sondes de tem-

pératures individuelles ou d'autres palpeurs à ruban, mais alors il est recommandé de disposer la conduite d'amenée d'eau froide à la base du dernier accumulateur 19. Lorsque le chauffage du liquide est terminé on peut, par l'intermédiaire de la conduite de prélèvement d'eau

chaude 5, conduire toute l'eau chaude, en un temps re-

lativement court et par l'intermédiaire de la conduite 25, à un poste de consommation 26 Ce dernier peut, comme dans le cas d'un chauffage à accumulation, former

aussi avec le chauffe-eau un système fermé.

Comme le montre la fig 2, un échangeur -thermique 27 peut, par son côté secondaire 28, être installé dans la conduite de circulation 12 Le c 3 té primaire 29 de

cet échangeur fait partie d'un circuit primaire 37 com-

posé de conduites 30 à 33, d'une pompe de circulation 34,

253725 O

d'une source d'énergie extérieure constituée en parti-

culier par un collecteur solaire 35, et éventuellement d'un robinet à plusieurs voies 36 Lorsque la source

d'énergie extérieure 35 est disposée plus bas que l'é-

changeur thermique 27, une circulation par thermosiphon

est possible dans ce circuit primaire 37.

Cette disposition maintient le liquide de ce ciîr-

cuit qui s'écoule vers le collecteur solaire 35 tou-

jours à la température la plus basse possible et récu-

père ainsi de l'énergie même si l'ensoleillement est faible. En l'absence d'ensoleillement un chauffage complet de la totalité du contenu du chauffe-eau 1 est assuré

de lafaçon décrite avec référence à la fig 1, c'est-

à-dire que la sonde 20 soit-met hors service le ser-

Pentin chauffant 8 ainsi que la pompe de circulation 17

par exemple'à 600 C, soit met en service cette pompe -

entre 55 et 600 C tandis que la sonde 38 met hors ser-

vice le serpentin 8 lorsque la température de 600 C est

atteinte Toutes les valeurs de consigne-de l'électro-

nique de commande peuvent, au sein de cette dernière, 9 tre déplacées vers le haut ou vers le bas par rapport

à la valeur moyenne -

Dès que -la source de chaleur (source d'énergie) 35

fournit une énergie suffisante, on l'utilisé pour main-

tenir la température dans le chauffe-eau, en mettant en marche la pompe de circulation 34 du circuit primaire 37 si la température à la sortie de la source d'énergie

, mesurée avec la sonde 39, est supérieure à la tem-

pérature de sortie côté secondaire de l'échangeur ther-

mique 27 mesurée avec la sonde 40 La pompe de circu-

lation 17 du chauffe-eau ou du circuit secondaire 41

ne devrait être mise en marche que lorsque la tempé-

rature de l'échangeur thermique-mesurée à la sonde 40 de celui-ci est supérieure à celle mesurée à la sonde dans la zone de chauffage La sonde 40 peut être

disposée aussi dans la conduite à la suite de la sor-

12 -

tie de l'échengeur thermique 27 c 8 té secondaire.

Si le liquide chauffé dans la zone de chauffage par le serpentin sans que la pompe de circulation 17

* fonctionne est suffisante en tant que quantité mini-

mum, le reste du contenu du chauffe-eau peut aussi

être chauffé exclusivement par la source d'énergie ex-

térieure 35, en prévoyant pour cela que l'électronique de commande non représentée au dessin met hors service le serpentin lorsque la température finale est atteinte

à la sonde 20, ne fait fonctionner la pompe de circu-

lation 34 que lorsque la température à la sonde 39 est supérieure à celle à la sonde 40 et ne met en marche la pompe de circulation 17 que lorsque la température à la sonde 40 est supérieure à celle à la sonde 20 Il va de soi qu'également tout le contenu du chauffe-eau peut être chauffé de la même manière à l'aide de la source d'énergie extérieure 35, sans que le serpentin

8 soit mis en service.

Un thermostat de sécurité disposé de préférence

dans la zone de chauffage 7 met hors service le ser-

pentin 8 lorsqu'une température maximum prescrite, o

par exemple 90 C, est atteinte par suite d'une défail-

lance de l'électronique Dans le cas o le serpentin est un serpentin électrique, une autre sécurité peut être prévue sous forme d'un fusible sur le thermostat,

pour débrancher le serpentin en cas de nécessité.

Une protection particulièrement efficace contre une surchauffe de l'installation ou de certaines parties de celle-ci est assurée par une soupape d'évacuation (soupape de s Ireté) 42, de préférence commandée, en liaison avec une sonde de température dans la partie de l'installation à protéger particulièrement Cette

soupape s'ouvre lorsque la température maximum pres-

crite est dépassée à la dite sonde, de sorte que de l' eau très chaude est évacuée du chauffe-eau et que de l'eau froide prend sa place jusqu'à ce qu'à la sonde/une température prescrite ne soit plus dépassée; concernée

* 253725 U

13 - cette sonde peut 9 tre celle déjà mentionnée-, notamment la sonde 38 ou 39 Si une telle surchauffe vient à se

produire, les pompes de circulation et les autres son-

des de température continuent de fonctionner de la ma-

nière habituelle, de sorte que l'eau froide amenée se trouve automatiquement conduite au refroidissement de l'endroit de l'installation qui est surchauffé Une protection de ce genre, si importanib:surtout dans le cas de collecteurs solaires, peut être complétée en disposant par exemple dans le circuit primaire 37 une

soupape de surpression 43 qui s'ouvre par exemple lors-

qu'une pression prescrite de 3 bars est dépassée dans ce circuit Cette soupape peut en outre indiquer une pression insuffisante et commander automatiquement un

remplissage de liquide dans le circuit primaire 37.

Lorsqu'il s'agit de systèmes fermés on peut prévoir, à la place d'une soupape d'évacuation, un groupe de consommation d'eau en aval du chauffeeau, intervenant

en cas de surchauffe.

Dans le système 'décrit ci-dessus il y a donc deux

volumes de liquide différents qui peuvent 9 tre chauf-

fés sélectiv ement uniquement par le serpentin chauffant

8, savoir soit seulement le contenu de la zone de chauf-

fage 7, soit la totalité de ce contenu, le limiteur de

quantité chauffée constitué par les sondes de tempéra-

ture 20 et 38 étant en liaison avec l'électronique de commande.

Le système décrit ci-dessus peut ttre étendu lors-

que, avec une énergie fournie en quantité suffisante par la source extérieure 35, non seulement tout le

contenu du chauffe-eau peut Otre chauffé à une tempé-

rature maximum prescrite et maintenu à cette tempéra-

ture, mais qu'en outre on dispose de suffisamment d'éner-

gie pour envoyer de l'eau chaude dans un autre système d'eau chaude, par exemple dans un système de chauffage

de l'eau d'une piscine ou analogue Cette autre ins-

tallation peut être composée de la manière habituelle

14 2537250

14- d'une chaudière de chauffage 44, d'un accumulateur d'eau

chaude 45 et d'un groupe de consommation 46 Le cou-

plage d'une telle installation au système d'eau chaude selon l'invention est effectué par l'intermédiaire d' un échangeur thermique 47 qui, c 8 té priroeire,est relié c 8 té eau froide, par l'intermédiaire d'une conduite 48, à la conduite 30 du circuit primaire 37 éet, o 8 té eau

chaude, par l'intermédiaire d'une conduite 49, au robi-

net à plusieurs voies 36 de la conduite 32 Ce robinet

36 est-ici couplé à une commande de priorité non repré-

sentée qui, lorsqu'à la sonde de température 38 est at-

teinte une température maximale prescrite de par exem-

ple 65 OC dans le chauffe-eau, effectue une comparaison avec dles sondes de température 50, 51, 52 dans le cir-

cuit secondaire 54 de l'échangeur thermique 47 La sonde de température 50 est disposée à la sortie du côté secondaire de l'échangeur thermique 47, tandis que les sondes 51 et 52 sont disposées respectivement au

sommet et à la base de l'accumulateur d'eau chaude 45.

Si maintenant, après que le robinet à plusieurs voies 36 ait déjà commuté et que l'échangeur thermique 47 soit alimenté par la source d'énergie extérieure 35, la température à la sonde 50 est supérieure à celle à la sonde 51, une pompe de circulation 53 dans le

circuit secondaire 54 de l'échangeur 47 se met en mar-

che De cette façon le contenu de l'accumulateur d'

eau chaude 45 peut -éventuellement par intermittence-

8 tre chauffé jusqu'à ce qu'à la sonde 52 soit atteinte une température prescrite, de par exemple 900 C, après quoi le robinet à plusieurs voies 36 peut commuter à nouveau sur le chauffe-eau 1 Cette commutation peut

également intervenir si aux sondes 20 ou 38 du chauffe-

eau 1 la température est inférieure à la valeur de consigne.

L'installation d'eau chaude associée à la chau-

dière 44 peut par ailleurs 9 tre commandée de la façon usuelle; elle est munie d'un robinet de priorité 55 - uniquement pour son accouplement à l'installation d'eau

chaude selon l'invention Un nombre quelconque de pos-

tes de consommation peuvent en fait être branchés en

série et être reliés au chauffe-eau.

Le collecteur solaire selon la fig 3 comporte un

réflecteur parabolique 56 revêtu d'une couche intérieu-

re et composé de cinq faces (il est également possible de prévoir trois, sept ou davantage de faces, et une construction profonde au lieu d'une construction plate),'

Pour se rapprocher le plus possible de la forme para-

bolique ce réflecteur forme avec la couverture trans-

lucide 57 un angle 58 de-50 O et avec le fond 59 un angle 60 de 1410, La couverture 57 est sensiblement rectangulaire, de forme allongée, avec une largeur dl environ 1 m; elle est distante d'environ 0,35 m du fond 59 Les lignes d'inflexion 61, 62 sont à environ 0,08 m du plan du fond 59 Un réservoir cylindrique 63 dont le diamètre est sensiblement égal à la largeur

du fond 59 s'étend dans la section formée par le ré-

flecteur parabolique 56 et la couverture 57 de celui-

ci, concentriquement à la ligne focale 64 de la forme

approximativement parabolique du réflecteur La sur-

face extérieure de ce réservoir peut être garnie d'un dense réseau d'éléments semi-conducteurs 65 qui, soumis à un rayonnement lumineux, cèdent de la chaleur Grâce à cette disposition est créé pour l'énergie solaire une surface collectrice extrêmement grande à utiliser intensivement La surface extérieure 66 du réflecteur 56 peut être isolée thermiquement et l'ensemble du collecteur solaire peut'accompagner la course du soleil en tournant autour de la ligne focale 64 Pendant les

heures nocturnes ou lorsque l'ensoleillement fait dé-

faut, le collecteur-peut être protégé-contre les per-

tes de chaleur et les intempéries ou autres influences

dommageables en tournant vers le haut la surface exté-

rieure 66 ou au moyen d'une autre protection de la

surface 57, la fermeture et l'ouverture de cette protec-

16- tion étant commandées-La protection en question peut 9 tre constituée par exemple par une demi-coquille isolée 67 (fig 4) en forme d'arc de cercle centré

en 11 En cas d'absence d'ensoleillement cette demi-

coquille tourne et masque la couverture translucide 57. Par rapport à un collecteur plat de même surface un

collecteur tel que décrit ci-dessus présente un ren-

dement supérieur De façon particulièrement avanta-

geuse le réservoir 63 peut en même temps assumer la fonction du chauffeeau selon l'invention et ainsi garantir une préparation d'eau chaude particulièrement

efficace et peu encombrante; il joue ainsi simultané-

ment le rÈle de chauffe-eau, d'accumulateur et d'ab-

sorbeur Dans ce but l'enveloppe du réservoir peut

être en une matière transparente et un matériau absor-

bant les rayons solaires peut etre disposé dans le ré-

servoir Il est en particulier possible de n'utiliser ce réservoir que comme accumulateur d'eau chaude du collecteur solaire et de coupler cet accumulateur, en cas de besoin, au chauffe-eau selon l'invention On a

en tout cas la possibilité, pour que le collecteur so-

laire accompagne la hauteur du soleil, de le faire pi-

voter autour d'une tubulure d'entrée et d'une tubulure de sortie disposées concentriquement aux extrémités du

réservoir 63.

Pour éviter des pertes de chaleur dans les espaces creux adjacents au réservoir 63, ceux-ci peuvent Ctre

mis sous vide.

Le collecteur solaire à isolation thermique représenté à la fig 4 est particulièrement efficace; il peut 9 tre également muni d'un accumulateur ou d'un

chauffe-eau sous forme d'un réservoir 63,et d'une pro-

tection 67 en forme d'arc de cercle, elle aussi isolée thermiquement Le foyer du réflecteur parabolique 56

coïncide avec le centre 11 de l'accumulateur cylin-

drique et de la protection 67 Le collecteur solaire suit la hauteur du soleil, ses arêtes extérieures 68,69

se déplagant le long de la ligne circulaire 70 dessi-

née en tirets La fig 4 le représente dans la posi-

tion correspondant au méridien du lieu (zénith).

Etant donné que le cercle 70 a le même rayon que la surface intérieure de la protection 67, l'accumula- teur est complètement isolé thermiquement lorsque,

en l'absence d'ensoleillement et la nuit, cette pro-

tection a tourné autour de l'axe 11 et est venue re-

couvrir le réflecteur parabolique 56.

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Claims (23)

REVENDICATIONS

1 Dispositif de chauffage de liquides,comprenant un chauffe-eau ( 1) avec une conduite d'amenée d'eau froide ( 3), une conduite de prélèvement d'eau chaude ( 5), un serpentin chauffant ( 8) disposé dans la partie supérieure ( 6) du chauffe-eau ( 1), ainsi qu'une conduite

de circulation ( 12) partant de la base ( 2) du chauffe-

eau et débouchant à nouveau dans la zone de chauffage

( 7), cette conduite étant munie d'une pompe de circula-

tion ( 17), ce dispositif étant r e m a r q u a b 1 e e N c e qu'il comporte un limiteur de quantité de

liquide à chauffer par le serpentin chauffant ( 8).

2 Dispositif selon la revendication 1, remarquable en ce qu'il comporte, disposé dans la zone de chauffage ( 7), une sonde de température qui commande la marche et

l'arrêt de la pompe de circulation ( 17).

3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, re-

marquable en ce qu'il comporte, dans le chauffe-eau ( 1), une sonde de température ( 21, 22, 23; 38) qui met hors

service le serpentin chauffant ( 8).

4 Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, remarquable en ce qu'il comporte un échangeur thermique ( 27) dont le c 8 té secondaire est installé dans la conduite de circulation ( 12), et une

source d'énergie extérieure ( 35).

Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, remarquable en ce qu'il comporte une

sonde de température ( 40) dans la conduite de circuia-

tion ( 12) ou dans le c 3 té secondaire ( 28) de l'échan-

geur thermique ( 27).

6 Dispositif selon la revendication 4 ou ', remar-

quable en ce que le circuit primaire ( 37) de l'échangeur thermique ( 27) comporte une autre pompe de circulation

( 34).

7 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 4 à 6, remarquable en ce qu'il comporte une

sonde de température ( 39) dans le circuit primaire ( 37).

8 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 4 à 7, remarquable en ce qu'il comporte un -19 - collecteur solaire ( 35) dans le circuit primaire ( 37)

de l'échangeur thermique ( 27).

9 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 4 à 8, remarquable en ce que le chauffe-eau ( 1) est disposé dans la source d'énergie extérieure, notam-

ment dans le collecteur solaire ( 35).

Dispositif selon la revendication 8 ou 9, re-

marquable en ce qu'il comporte un collecteur solaire ( 35) avec un réflecteur ( 56) qui, dans le champ de son

foyer, comporte au moins un élément semi-conducteur ( 65).

11 Dispositif selon la revendication 10, remarqua-

ble en ce que les éléments semi-conducteurs ( 65) sont disposés concentriquement au foyer ( 64) d'un réflecteur

parabolique ( 56).

12 Dispositif selon la revendication 10 ou 11, remarquable en ce que le réflecteur parabolique ( 56)

se compose d'au moins trois faces partielles planes.

13 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 9 à 12, remarquable en ce qu'il comporte un collecteur solaire pouvant gtre découvert en fonction

de l'ensoleillement.

14 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 9 à 13, remarquable en ce qu'il comporte un ré-

flecteur parabolique ( 56) à isolation thermique dont les bords ( 68, 69) sont disposés sur un arc de cercle ( 70) autour du point focal de parabole ( 11), un écran ( 67) isolé thermiquement dont la face intérieure est située sur le dit arc de cerole ( 70), et un réservoir cylindrique ( 63) dont l'axe ( 11) est à l'intérieur de

la parabole.

Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, remarquable en ce qu'il comporte d'autres sondes de température ( 38 à 40) qui mettent

en ou hors service la pompe de circulation ( 17).

16 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, remarquable en ce qu'il comporte une soupape de sfreté ( 42) dans le sommet ( 4) du chauffe-eau.

17 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

- cations précédentes, remarquable en ce qu'il comporte plusieurs réservoirs d'eau ( 18, 19) disposés en série

en amont du chauffe-eau ( 1).

18 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, remarquable en ce qu'il comporte un thermostat de sûreté accouplé au serpentin chauffant ( 8).

19., Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 4 à 18, remarquabe en ce qu'il comporte un autre circuit de chauffage ( 47 à 49, 30 à 32, 34, 35)accouplé, par l'intermédiaire d'une commande de priorité ( 36),au

circuit primaire ( 37) de l'échangeur thermique ( 27).

Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, remarquable en ce qu'il comporte

des sondes de température constituées par des thermomè-

tres à contacts dont les températures d'intervention

sont réglables.

21 Procédé pour faire fonctionner un dispositif selon la revendication 1, remarquable en ce que durant le chauffage du liquide dans la zone de chauffage la pompe de circulation est en service et en ce qu'au moins le serpentin chauffant est mis hors service lorsqu'une

quantité de chaleur prédéterminée a été cédée.

22 Procédé selon la revendication 21, remarquable en ce qu'une sonde de température met en service la pompe de circulation lorsque la température du liquide

dépasse une valeur prescrite, tandis qu'à une tempéra-

ture inférieure à cette dernière la dite sonde mat la

pompe de circulation hors service.

23 Procédé selon la revendication 21 ou 22, re-

marquable en ce que le serpentin chauffant est mis hors service lorsqu'à un niveau déterminé du chauffe-eau la

température du liquide a atteint la valeur désirée.

24 Procédé selon la revendication 23, remarquable en ce que la pompe de circulation continue de tourner

après la mise hors service du serpentin chauffant.

Procédé selon l'une quelconque des revendica-

Q -21 -

tions 21 à 24, remarquable en ce qu'une pompe de cir-

culation dans le circuit primaire d'un échangeur ther-

mique prévu c 8 té secondaire dans la conduite de circu-

lation est mise en service dès que dans le circuit se-

condaire la température est inférieure à celle du cir-

cuit primaire.

26 Procédé selon l'une quelconque des revendi-

cations 21 à 25, remarquable en ce que la sonde de

température qui met en ou hors service la pompe de cir-

culation dans le circuit secondaire met hors service le serpentin chauffant lorsqu'une température prescrite

se trouve dépassée.

27 Procédé selon l'une quelconque des revendi-

cations 21 à 26, remarquable en ce que la pompe de

circulation dans le circuit secondaire est mise en ser-

vice lorsque la température c 8 té secondaire de l'échan-

geur thermique est supérieure à la température du chauffe-eau.

28 Procédé selon l'une quelconque des revendi-

cations 21 à 27, remarquable en ce qu'une soupape de s Creté dans le sommet du chauffe-eau s'ouvre, en même temps que rentre de l'eau froide, lorsqu'une sonde de température dépasse une température prescrite

29 Procédé selon l'une quelconque des revendi-

cations 21 à 28, remarquable en ce que la quantité de liquide à chauffer est réglée en continu au moyen d' une sonde de température dans la zone de chauffage" ainsi que d'une sonde de température à ruban dans le

champ du chauffe-eau.