FR2549582A1

FR2549582A1 - Monobloc dual-energy apparatus for producing hot water for central heating and for domestic purposes.

Info

Publication number: FR2549582A1
Application number: FR8311888A
Authority: FR
Original assignee: GOUYOU BEAUCHAMPS JACQUES
Current assignee: GOUYOU BEAUCHAMPS JACQUES
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1983-07-19
Publication date: 1985-01-25
Also published as: FR2549582B1

Abstract

This apparatus is characterised in that the water storage tank 1 is separated, by a partition 4, into two compartments, namely a first compartment 2 in which first electrical heating means 5 and second heating means 6 are located and containing a mass of water maintained at a relatively high constant temperature, and a second compartment 3 forming the mixing bottle to which the heating supply 10 and heating return 11 pipes are connected and containing a mass of water at a temperature which is substantially equal to the desired temperature for supplying the radiators.

Description

La présente invention concerne un appareil biénergie monobloc pour la production d'eau chaude de chauffage central et d'eau chaude sanitaire. The present invention relates to a one-piece dual-energy device for the production of central heating hot water and domestic hot water.

L'augmentation rapide du prix des énergies et les
variations brusques de celui-ci font apparaître la demande d'appareils biénergie utilisant à la fois une énergie de réseau et une énergie stockable. L'utilisateur de ces appareils emploie l'une ou l'autre de celles-ci, suivant les circonstances, pour limiter sa facture de chauffage. La commutation entre les deux types d'énergie utilisés se fait manuellement ou automatiquement.The rapid increase in energy prices and
Sudden variations in it reveal the demand for dual-energy devices using both grid energy and storable energy. The user of these devices uses one or the other of these, depending on the circumstances, to limit his heating bill. The switching between the two types of energy used is done manually or automatically.

Pour les chauffages à eau chaude, on s'est contenté, au début, de juxtaposer deux générateurs, l'un par exemple au gaz propane et l'autre à l'électricité. On y a ajouté un troisième appareil pour la production d'eau chaude sanitaire. Ce dernier appareil n'utilise qu'une seule des deux énergies donc pas toujours celle qui serait la moins onéreuse. Les pertes inévitables de ces trois appareils se cumulent ainsi que leur encombrement. Enfin, il faut une régulation délicate pour piloter l'ensemble des trois appa reis. For hot water heaters, we were content, at the beginning, to juxtapose two generators, one for example with propane gas and the other with electricity. A third device has been added for the production of domestic hot water. This last device uses only one of the two energies so not always the one that would be the least expensive. The inevitable losses of these three devices accumulate as well as their size. Finally, delicate regulation is required to manage all three devices.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un appareil regroupant, dans une même enceinte calorifugée de dimensions restreintes, un générateur d'eau chaude de chauffage et un générateur d'eau chaude sanitaire, l'appareil utilisant pour ces deux usages deux sources différentes d'énergie, avec une régulation très simple incorporée. The present invention aims to remedy these drawbacks by providing an apparatus grouping, in the same insulated enclosure of limited dimensions, a hot water heating generator and a domestic hot water generator, the apparatus using for these two uses two different sources of energy, with very simple regulation incorporated.

Dans toutes les applications prévues pour l'appareil suivant l'invention, ce dernier est destiné à utiliser en premier l'énergie électrique, dans l'optique d'une tarification donnant des prix attractifs à une utilisation à puissance limitée avec coupure de l'électricité pendant quelques périodes choisies par le distributeur. L'autre source d'énergie, utilisée conjointement avec l'électricité, doit être stockable. Ce peut être, suivant les cas, du gaz de pétrole liquéfié ou du fuel. In all the applications provided for the device according to the invention, the latter is intended to use electrical energy first, with a view to pricing giving attractive prices for use at limited power with cut-off. electricity for a few periods chosen by the distributor. The other source of energy, used in conjunction with electricity, must be storable. Depending on the case, it may be liquefied petroleum gas or fuel oil.

L'appareil suivant l'inven tion a donc une puissance électrique volontairement limitée, inférieure à 1D kW, de façon que l'utilisateur puisse se contenter d'un abonnement classique de puissance souscrite inférieure ou égale à 12kW. The device according to the invention therefore has a deliberately limited electrical power, less than 1D kW, so that the user can be satisfied with a conventional subscription of subscribed power less than or equal to 12kW.

Dans l'appareil suivant l'invention, l'énergie fossile, gaz ou fuel, est utilisée soit en appoint, occasionnellement, lorsque les puissances nécessaires cumulées pour la fourniture d'eau chaude et le chauffage dépassent la puissance électrique, pendant une courte période, soit en substitution pour fournir la totalité des besoins lorsque l'énergie électrique est facturée à un prix dissuasif. Pour disposer d'une réserve de calories suffisantes il est nécessaire de chauffer l'eau à une température supérieure à 700C. In the apparatus according to the invention, fossil energy, gas or fuel, is used either as a backup, occasionally, when the combined powers required for the supply of hot water and heating exceed the electric power, for a short period , or in substitution to supply all of the needs when electrical energy is billed at a dissuasive price. To have a sufficient reserve of calories it is necessary to heat the water to a temperature above 700C.

a condensation n'est donc pas à redouter et on peut donc se dispenser d'utiliser les matériaux coûteux nécessaires pour résister aux condensats acides. I1 n'est cependant pas admissible d'envoyer en toute saison de l'eau à cette température dans les radiateurs d'une installation de chauffage central. La plupart des fabricants de-chaudières préconisent, pour régler la rempérature de départ, l'emploi d'une vanne trois voies mélangeant l'eau sortant de la chaudière à de l'eau de retour pour obtenir la température de départ désirée. Cette méthode nécessite une motorisation de la vanne trois voies avec un dispositif d'asservissement coûteux et délicat. De plus le brûleur ayant toujours une puissance largement supérieure aux besoins de chauffage, l'inertie de la chaudière est trop faible pour éviter le phénomène de "trains de chaleur". condensation is therefore not to be feared and it is therefore possible to dispense with the use of the expensive materials necessary to resist acid condensates. However, it is not permissible to send water at this temperature in all seasons to the radiators of a central heating installation. Most boiler manufacturers recommend, to regulate the flow temperature, the use of a three-way valve mixing the water leaving the boiler with the return water to obtain the desired flow temperature. This method requires motorization of the three-way valve with an expensive and delicate servo device. In addition, the burner always having a power far greater than the heating needs, the inertia of the boiler is too low to avoid the phenomenon of "heat trains".

L'invention a pour but de fournir un appareil biénergie destiné au logement individuel, avec une forte inertie permettant sans inconvénient,ltemploi des brûleurs classiques utilisant des combustibles gazeux ou liquides, sans trains de chaleur et sans démarrages répétés, et peremettant une régulation simple de la température de départ sans avoir à faire appel à une vanne trois voies. The object of the invention is to provide a dual-energy device intended for individual housing, with high inertia allowing without disadvantage, the use of conventional burners using gaseous or liquid fuels, without heat trains and without repeated starts, and allowing simple regulation of the flow temperature without having to use a three-way valve.

A cet effet cet appareil biénergie monobloc pour la production d'eau chaude de chauffage central et d'eau chaude sanitaire, comportant un réservoir ou ballon calorifugé contenant de l'eau chaude, des premiers moyens de chauffage électrique et des seconds moyens de chauffage de l'eau à partir d'une source autre que l'électricité, est caractérisé en ce que le ballon réservoir est séparé, par une cloison , en deux compartiments å savoir un premier compartiment dans lequel sont logés les premiers moyens de chauffage électrique et les seconds moyens de chauffage et contenant une masse d'eau maintenue à température constante relativement élevée, et un second compartiment formant bouteille de mélange auxquels sont reliées les canalisations de départ chauffage et de retour chauffage et contenant une masse d'eau à une température sensiblement égale à la température désirée pour le départ vers les radiateurs. To this end, this monobloc dual-energy device for the production of central heating hot water and domestic hot water, comprising a heat-insulated reservoir or tank containing hot water, first means of electric heating and second means of heating of water from a source other than electricity, is characterized in that the storage tank is separated, by a partition, into two compartments, namely a first compartment in which are housed the first means of electric heating and the second heating means and containing a body of water maintained at a relatively high constant temperature, and a second compartment forming a mixing bottle to which the heating flow and heating return pipes are connected and containing a body of water at a substantially equal temperature at the desired temperature for departure to the radiators.

On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé qui est un schéma d'un appareil biénergie monobloc pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire suivant l'invention. An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the appended drawing which is a diagram of a monobloc dual-energy device for heating and producing domestic hot water. according to the invention.

L'appareil suivant l'invention dont le schéma est représenté sur le dessin annexé comprend un réservoir ou ballon 1 soigneusement calorifugé, d'une capacité choisie en fonction des besoins et que l'on prendra égale à 150 litres pour la commodité de l'explication. Ce ballon 1 est séparé en deux compartiments supérieur 2 et inférieur 3 par une cloison horizontale 4. Le compartiment supérieur 2 du ballon 1, d'une capacité égale aux 2/3 de la totalité du ballon, contient de liteau qui est chauffée soit par une résistance électrique 5, soit par un serpentin 6 recevant les fumées d'un brûleur 7 à combustible liquide ou gazeux. La température de l'eau contenue dans le compartiment supérieur 2 du ballon 1 est maintenue entre deux limites distantes d'environ 100C, grâce à un thermostat 8 dont le bulbe est protégé par un doigt de gant 9. The apparatus according to the invention, the diagram of which is shown in the appended drawing, comprises a carefully insulated tank or balloon 1, of a capacity chosen according to need and which will be taken to be 150 liters for the convenience of the explanation. This balloon 1 is separated into two upper 2 and lower 3 compartments by a horizontal partition 4. The upper compartment 2 of the balloon 1, with a capacity equal to 2/3 of the entire balloon, contains battens which are heated either by an electrical resistance 5, either by a coil 6 receiving the fumes from a burner 7 with liquid or gaseous fuel. The temperature of the water contained in the upper compartment 2 of the balloon 1 is maintained between two distant limits of approximately 100C, thanks to a thermostat 8 whose bulb is protected by a thermowell 9.

Le compartiment inférieur 3 du réservoir 1 forme une bouteille de mélange. Dans ce compartiment inférieur 3 débouche une canalisation de départ chauffage 10 dont l'extrémité supérieure est voisine de la cloison de séparation 4, ainsi qu'une canalisation de retour chauffage 11 débouchant près du fond du compartiment inférieur 3, par l'intermédiaire d'une vanne 12. Par ailleurs une canalisation verticale 13 fait communiquer les deux compartiments 2 et 3 du réservoir 1 en s'étendant à travers la cloison de séparation 4, l'extrémité supérieure de la canalisation verticale 13 étant proche du sommet du compartiment supérieur 2 tandis que son extrémité inférieure est proche du fond du compartiment inférieur 3.Une autre canalisation 14, traversant la cloison de séparation 4, relie le compartiment supérieur 2 du réservoir 1 à la canalisation retour chauffage 11 et sur cette canalisation 14 est branchée une électrovanne 15 fone- tionnant en tout ou rien. Cette vanne 15 est commandée par un thermostat 16 relié à un bulbe 17 placé au contact de la canalisation de départ chauffage 10. The lower compartment 3 of the reservoir 1 forms a mixing bottle. In this lower compartment 3 opens a heating flow pipe 10 whose upper end is close to the partition 4, as well as a heating return pipe 11 opening near the bottom of the lower compartment 3, by means of a valve 12. Furthermore, a vertical pipe 13 communicates the two compartments 2 and 3 of the tank 1 extending through the partition wall 4, the upper end of the vertical pipe 13 being close to the top of the upper compartment 2 while its lower end is close to the bottom of the lower compartment 3. Another pipe 14, passing through the partition wall 4, connects the upper compartment 2 of the tank 1 to the heating return pipe 11 and on this pipe 14 is connected a solenoid valve 15 all or nothing. This valve 15 is controlled by a thermostat 16 connected to a bulb 17 placed in contact with the heating flow pipe 10.

Par ailleurs, un serpentin 18 est immergé dans l'eau chaude contenue dans le compartiment supérieur 2 du réservoir 1 et ce serpentin 18, représenté en trait interrompu, est connecté aux canalisations 19 fournissant l'eau chaude sanitaire. Furthermore, a coil 18 is immersed in the hot water contained in the upper compartment 2 of the tank 1 and this coil 18, shown in broken lines, is connected to the pipes 19 supplying the domestic hot water.

Le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit est le suivant:
Pour la nécessité de la production d'eau chaude sanitaire par le serpentin 18 et les canalisations 19 et pour éviter la corrosion, l'eau chaude se trouvant dans le compartiment supérieur 2 du réservoir 1 est maintenue à une température à peu près constante de l'ordre de 900C. L'eau alimentant les radiateurs de l'installation de chauffage sortde l'appareil par la canalisation 10 et revient, refroidie, par la canalisation 11. Si le thermostat 16 détecte, par l'intermédiaire du bulbe 17, une température de l'eau de chauffage s'écoulant dans la canalisation 10 inférieure à la température de consigne, il commande alors l'ouverture de la vanhe 15.De l'eau de retour de chauffage relativement froi de, pénètre alors, b travers la canalisation 14, dans le compartiment supérieur 2 du réservoir 1. Cette arrivée d'eau froide s'effectue assez haut dans ce compartiment et l'eau froide arrivant ainsi tend à se diriger vers le bas en se mélangeant à l'eau chaude du compartiment supérieur 2. Du fait de cette arrivée d'eau froide dans le compartiment supérieur 2, il se produit un excès d'eau chaude dans ce compartiment supérieur et cet excès d'eau chaude, chassé par l'eau froide de retour, s'écoule à travers la canalisation verticale 13, du haut du compartiment supérieur 2 au bas du compartiment inférieur 3. Dans ce compartiment inférieur 3 l'eau chaude arrivant se mélange à l'eau froide qui y est contenue et la réchauffe dans sa masse.On obtient donc simultanément un réchauffement progressif de l'eau se trouvant dans le compartiment inférieur 3 et un refroidissement de l'eau se trouvant dans le compartiment supérieur 2. Dès que le bulbe 17 détecte, dans la canalisation 10, une température égale à la température de consigne, le cycle normal recommence, cycle au cours duquel l'eau de retour est introduite dans le compartiment inférieur 3 et chasse, par la canalisation 10, l'eau chaude qui s'y trouve.The operation of the device which has just been described is as follows:
For the need for the production of domestic hot water by the coil 18 and the pipes 19 and to avoid corrosion, the hot water in the upper compartment 2 of the tank 1 is kept at an approximately constant temperature of l 'order of 900C. The water supplying the radiators of the heating installation leaves the device through line 10 and returns, cooled, through line 11. If the thermostat 16 detects, via bulb 17, a water temperature heating flowing into line 10 below the set temperature, it then controls the opening of the valve 15. Relatively cold heating return water from, then enters, b through line 14, into the upper compartment 2 of the tank 1. This cold water inlet takes place quite high in this compartment and the cold water arriving thus tends to go downwards by mixing with the hot water of the upper compartment 2. As a result this arrival of cold water in the upper compartment 2, there is an excess of hot water in this upper compartment and this excess of hot water, driven by the cold water back, flows through the pipe vertical 13, from the top of the upper compartment 2 to bottom of the lower compartment 3. In this lower compartment 3 the incoming hot water mixes with the cold water contained therein and heats it as a whole. We therefore simultaneously obtain a gradual heating of the water in the compartment lower 3 and cooling of the water in the upper compartment 2. As soon as the bulb 17 detects, in the pipe 10, a temperature equal to the set temperature, the normal cycle begins again, cycle during which the water back is introduced into the lower compartment 3 and flushes, through the pipe 10, the hot water therein.

Lorsque le bulbe 8 du thermostat réglant la température du compartiment supérieur 3 signale une température trop basse, le système de réchauffage fonctionnant à l'électricité, au gaz ou au fuel, se met en marche jusqu'à ce que l'on retrouve la température de consigne. When the bulb 8 of the thermostat regulating the temperature of the upper compartment 3 signals a too low temperature, the heating system operating on electricity, gas or fuel, starts up until the temperature is found. setpoint.

Le fonctionnement du brûleur 7, quelle que soit sa surpuissance par rapport aux besoins, ne conduit pas à des trains de chaleur. The operation of the burner 7, whatever its overpower compared to the needs, does not lead to heat trains.

La vanne 12 est réglée de façon que le jour le plus froid, la température à l'endroit où se trouve le bulbe 17 ne dépasse pas le maximum nécessaire pour les besoins du chauffage. Ce maximum est toujours inférieur à la température réglée par le thermostat 16. Par exemple, si le jour le plus froid il faut un départ à 700C et un retour à 550C, pour une réserve à 850C, il faut que la vanne 12 laisse passer la moitié du débit total en circulation dans l'installation de chauffage. On obtient ainsi des cycles de fonc tionnement relativement courts comprenant chacun une période d'ouverture et une période de fermeture de l'électrovanne 15. Pour un débit de 1000 I/h et 50 1 de réserve, les séquences sont de l'ordre de 3 minutes. L'ouverture de 1 'élec- trovanne 15 dure un temps variable à l'intérieur du cycle, de quelques secondes lorsque les besoins sont très faibles, à la presque totalité de la durée d'un cycle pour les besoins maximaux. La durée d'un cycle est suffisamment courte pour que les variations correspondantes de température de départ soient imperceptibles au niveau des radiateurs de l'installation de chauffage. The valve 12 is adjusted so that on the coldest day, the temperature where the bulb 17 is located does not exceed the maximum necessary for the heating needs. This maximum is always lower than the temperature set by thermostat 16. For example, if on the coldest day it is necessary to start at 700C and return to 550C, for a reserve at 850C, valve 12 must let the half of the total flow in circulation in the heating installation. Relatively short operating cycles are thus obtained, each comprising an opening period and a closing period of the solenoid valve 15. For a flow rate of 1000 l / h and 50 l of reserve, the sequences are of the order of 3 minutes. The opening of the solenoid valve 15 lasts for a variable time within the cycle, from a few seconds when the needs are very low, to almost the entire duration of a cycle for the maximum needs. The duration of a cycle is short enough for the corresponding variations in flow temperature to be imperceptible at the level of the radiators of the heating installation.

Claims

IONS CLAIMS

1.- One-piece dual-energy device for the production of hot water for central heating and domestic hot water, comprising a heat-insulated tank or tank containing hot water, first means of electric heating and second means of heating the water from a source other than electricity, characterized in that the storage tank (1) is separated, by a partition (4), into two compartments, namely a first compartment (2) in which are housed the first electrical heating means (5) and the second heating means (6) and containing a body of water maintained at a relatively high constant temperature, and a second compartment (3) forming a mixture bottle to which the heating flow pipes are connected (10) and heating return (11) and containing a body of water at a temperature substantially equal to the desired temperature for the flow to the radiators.

2.- Apparatus according to claim 1 characterized in that the tank (1) is separated into two upper (2) and lower (3) compartments by the horizontal partition (4), the heating start-pipe (10) opens out. in the lower compartment (3), in the vicinity of the partition (4), the heating return pipe (12) opens near the bottom of the lower compartment (3), by means of a valve (12), a vertical pipe (13) connects the upper (2) and lower (3) compartments extending across the partition (4), the upper end of the vertical pipe (13) being close to the top of the compartment upper (2) while its lower end is close to the bottom of the lower compartment (3), another pipe (14), passing through the partition (4), connects the upper compartment (2) to the heating return pipe (11 ) and on this pipe (14) is connected a solenoid valve ne (15) controlled by a thermostat (16) connected to a bulb (17) placed in contact with the heating flow pipe (10).