FR2679631A1 - Dispositif de production d'eau chaude sanitaire a thermosiphon integre. - Google Patents

Abstract

Le dispositif selon l'invention comprend un réservoir (1) dans lequel l'eau est introduite par un orifice inférieur d'introduction d'eau (2) auquel est raccordé un segment d'entrée (14) d'une canalisation d'arrivée (6). L'eau sort par un orifice d'extraction d'eau (3) dans un premier segment (9) d'une canalisation de sortie (10). Une canalisation de dérivation (11) courte, munie de moyens mélangeurs tels qu'un diaphragme (16), relie un point de piquage (12) supérieur de canalisation d'arrivée (6) et la canalisation de sortie (7). Des moyens chauffants (5) échauffent l'eau contenue dans le réservoir (1). Le dispositif fournit en permanence de l'eau à température requise obtenue par mélange immédiat de l'eau tiède du réservoir (1) et de l'eau froide provenant de la canalisation d'arrivée (6) et traversant la canalisation de dérivation (11). L'invention s'applique en particulier à la production d'eau chaude sanitaire ou d'eau tiède sanitaire.

Description

DISPOSITIF DE PRODUCTION D'EAU CHAUDE SANITAIRE A THERMOSIPHON INTEGRE
La présente invention concerne la production d'eau chaude sanitaire (ECS) ou d'eau tiède sanitaire (ETS).

L'eau chaude sanitaire est définie habituellement par les normes de sécurité comme une eau à température supérieure à celle de l'eau froide, et inférieure à 1100C. Une application importante de l'invention est la production d'eau sanitaire à température inférieure à 100 C et à pression atmosphérique, que l'on appelera eau tiède sanitaire (ETS).

Dans le cas du chauffage de l'eau par des moyens électriques tels que des cordons autorégulants placés en périphérie du réservoir, la limitation de température de l'eau est, sans défaillance possible, située à une valeur inférieure à celle d'ébullition à la pression atmosphérique.

L'eau chaude sanitaire (ECS) est actuellement produite principalement soit dans une installation centralisée à forte accumulation, soit dans une installation décentralisée à faible accumulation.

Les dispositifs utilisés de chauffe-eau électriques comprennent des thermoplongeurs à puissance importante commandés par thermostat. En cas de défaut du thermostat bloqué en position fermée, les thermoplongeurs sont susceptibles d'échauffer l'eau au-delà de sa température d'ébullition, ce qui induit des risques d'explosion. On tente d'éviter ces risques en adaptant un groupe de sécurité avec clapet et ressort. La sécurité obtenue n'est toutefois pas parfaite.

Dans une installation centralisée électrique, un ou plusieurs réservoirs couplés entre eux permettent d'accumuler une quantité d'eau chaude suffisante ou presque suffisante pour les besoins d'un jour.

Cette quantité varie en général de quelques dizaines de litres à plusieurs mètres cubes selon les besoins.

Le système à installation centralisée permet de chauffer une masse d'eau importante. Ce système est notamment intéressant pour le chauffage électrique qui s'effectue en période de faible coût d'électricité.

Un inconvénient du système à installation centralisée est 1 t éloignement entre les réservoirs et les points de puisage. L'eau contenue dans la canalisation reliant les réservoirs et les points de puisage se refroidit pendant les périodes de non utilisation. I1 en résulte que l'ouverture d'un robinet d'eau chaude sanitaire n'entraine pas l'obtention immédiate d'eau chaude Si la durée entre deux puisages a été suffisante pour un refroidissement. La solution partielle générale ment apportée à ce problème consiste à créer un bouclage d'eau chaude sanitaire entre les réservoirs de production centralisée d'eau chaude et la zone proche des points de puisage. Une autre solution est de tracer les tuyauteries d'eau chaude sanitaire par des cordons chauffants électriques.Les deux solutions conduisent à une augmentation sensible du coût de l'installation, et à des pertes calorifiques plus importantes.

Pour éviter ces pertes, on peut préférer une installation décentralisée, consistant à mettre près du point de puisage un chauffe eau de capacité égale à quelques dizaines de litres avec une puissance de chauffe par thermoplongeurs relativement élevée, généralement de un à plusieurs kilowatts. On constate qu'une telle installation décentralisée oblige à prevoir une puissance de chauffe relativement plus importante, car la plus faible capacité des chauffe-eau ne permet pas une accumulation suffisante dteau chaude pour les périodes d'utilisation prolongée. I1 apparat donc important de trouver des moyens permettant de réduire la puissance totale installée nécessaire et suffisante pour remplir la fonction.

Dans les installations centralisées ou décentralisées connues, le chauffe-eau comprend généralement un réservoir étanche muni d'un orifice inférieur d'introduction d'eau et d'un orifice d'extraction d'eau inférieur ou supérieur. Des moyens calorifuges isolent thermiquement le réservoir par rapport à l'air ambiant. Des moyens chauffants, connectés à une source extérieure d'énergie, permettent de chauffer l'eau contenue dans le réservoir pour l'amener à une température appropriée. Une canalisation d'arrivée, raccordée à l'orifice inférieur d'introduction d'eau, permet d'amener de l'eau froide dans le réservoir.

Une canalisation de sortie, raccordée à l'orifice d'extraction d'eau, permet d'extraire l'eau chaude du réservoir pour l'amener à des moyens de puisage. Des moyens de commande de debit, actionnables par l'utilisateur, permettent de commander le débit d'eau dans la canalisation de sortie.

I1 est généralement nécessaire de régler la température de l'eau disponible aux moyens de puisage. Pour cela, on utilise habituel lement des moyens mélangeurs ou mitigeurs, insérés en aval dans la canalisation de sortie, entre un premier segment et un second segment de canalisation de sortie. Les moyens mélangeurs ou mitigeurs sont raccordés par une canalisation de dérivation à un point de piquage sur la canalisation d'arrivée. On réalise ainsi, dans la canalisation de sortie, un mélange en proportion appropriée d'eau plus froide provenant de la canalisation d'arrivée et d'eau plus chaude provenant du réservoir.

Dans certaines installations connues centralisées avec orifice supérieur d'extraction d'eau du réservoir, la canalisation d'arrivée d'eau, comprenant le point de piquage, est disposée en partie basse par rapport au réservoir, tandis que la canalisation de sortie, comprenant des moyens mitigeurs, est disposée en partie haute par rapport au réservoir. La canalisation de dérivation, reliant le point de piquage et les moyens mélangeurs, est généralement pas ou mal calorifugée. I1 se produit alors une circulation d'eau chaude par thermosiphon, entre le réservoir, les moyens mitigeurs, la canalisation de dérivation et la portion de canalisation d'arrivée située entre le point de piquage et l'orifice inférieur d'introduction d'eau dans le réservoir.Par le fait que la canalisation de dérivation est peu ou pas calorifugée, et par le fait de sa grande longueur, il en résulte : - des pertes calorifiques importantes, nécessitant un surcroit de puissance installée pour les moyens de chauffe, et augmentant l'énergie consommée, - des variations de température d'eau au point de puisage et/ou une augmentation du temps de réponse. Cette eau de puisage peut être d'abord froide pendant la vidange de la canalisation de sortie si la durée entre deux puisages consécutifs a été suffisante, puis trop chaude pendant le vidage de la canalisation de dérivation, avant d'atteindre approximativement la valeur requise.

Le problème proposé par la présente invention est de réaliser une installation de production d'eau chaude sanitaire ou d'eau tiède sanitaire, permettant l'obtention très rapide d'une température appropriée constante d'eau au point de puisage, et ne nécessitant pas une puissance globale installée importante pour les moyens de chauffe de l'eau dans le ou les réservoirs.

En particulier, l'invention vise à utiliser de manière la plus efficace possible toute la capacité des réservoirs, de façon que, après une période prolongée de non puisage, toute l'eau contenue dans les réservoirs se trouve à température maximale prédéterminée, et de façon que, en cours d'utilisation, l'eau froide progressivement introduite dans le réservoir ne se mélange pas de manière excessive avec l'eau chaude encore prête à sortir du réservoir vers le point de puisage.

Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, le dispositif de production d'eau chaude ou d'eau tiède sanitaire selon l'invention est également une installation de type décentralisé, avec au moins un réservoir étanche, des moyens calorifuges, des moyens chauffants, une canalisation d'arrivée, une canalisation de sortie, des moyens de commande de débit d'eau, des moyens mélangeurs.Selon l'invention - les moyens mélangeurs sont disposés en position haute, à proximité immédiate de l'orifice supérieur d'extraction d'eau auquel ils sont reliés par un premier segment court de canalisation de sortie, - le point de piquage de canalisation d'entrée est en position haute, et à proximité immédiate des moyens mélangeurs auxquels il est relié par une canalisation de dérivation courte, - le segment d'entrée de canalisation d'arrivée, situé entre le point de piquage et l'orifice inférieur d'introduction d'eau, est isolé thermiquement de l'air ambiant sur au moins la plus grande partie de sa longueur.

Grâce à une telle structure, entrée et la sortie d'eau sont au-dessus du réservoir, avec entretien d'un thermosiphon qui augmente avantageusement les échanges thermiques. La présence du thermosiphon intégré, qui améliore sensiblement les échanges thermiques entre les moyens chauffants et l'eau du réservoir, réduit ainsi la durée de montée en température de l'eau.

De préférence, le segment d'entrée de canalisation d'arrivée est disposé à proximité immédiate du réservoir, et est isolé thermiquement de l'air ambiant par les moyens calorifuges du réservoir lui-même, le segment d'entrée de canalisation d'entrée pouvant être pris dans la même enveloppe de moyens calorifuges. On réduit ainsi les pertes thermiques, et on diminue le temps de réponse thermique et les variations de température d'eau au puisage.

Selon un premier mode de réalisation, les moyens mélangeurs comprennent - un T de raccordement entre la canalisation de dérivation, entre le premier segment de canalisation de sortie et entre le second segment de canalisation de sortie, - un moyen de calibration constante de débit, interposé dans la canalisation de dérivation, déterminant une proportion constante entre le débit d'eau plus froide traversant directement la canalisation de dérivation et le débit d'eau plus chaude traversant le segment d'entrée de canalisation d'arrivée, le réservoir et le premier segment de canalisation de sortie.Le moyen de calibration constante de débit peut être un simple rétreint de diamètre approprié réalisé dans la paroi de canalisation de dérivation elle-même, ou peut être un diaphragme interchangeable autorisant un réglage discontinu, ou peut être un robinet autorisant un réglage manuel continu.

Selon un second mode de réalisation, les moyens mélangeurs comprennent un mitigeur, dont une première entrée est raccordée à la canalisation de dérivation, dont une seconde entrée est raccordée au premier segment de canalisation de sortie, et dont la sortie est raccordée au second segment de canalisation de sortie.

Selon un premier mode dtutilisation, le dispositif peut avantageusement être placé au-dessous et à proximité de points de puisage, de sorte que les temps de réponse en température d'eau de puisage sont très courts, les variations de température au puisage étant très faibles. Dans ce cas, il peut s'agir soit de dispositifs décentralisés de production d'eau chaude, soit de dispositifs compensateurs associés à un chauffe-eau central.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles - la figure 1 illustre une structure connue d'installation de production d'eau chaude sanitaire - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de production d'eau tiède sanitaire selon un premier mode de réalisation de l'inven- tion - la figure 3 illustre un dispositif de production d'eau tiède sanitaire selon un second mode de réalisation de l'invention - la figure 4 illustre un mode de réalisation des moyens chauffants selon l'invention - la figure 5 montre une application du dispositif de l'invention, pour l'alimentation d'un lavabo en eau tiède sanitaire et en eau froide avec deux robinets à commande au pied - la figure 6 est une vue schématique d 'un dispositif de production d'eau tiède sanitaire selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 7 illustre une application du dispositif selon l'invention pour la réalisation d'une installation avec chauffe-eau centralisé et dispositifs compensateurs en cascade.

La figure 1 représente un type de chauffe-eau central traditionnel de production d'eau chaude ou d'eau tiède sanitaire.

Le chauffe-eau comprend un réservoir étanche 1, muni d'un orifice inférieur d'introduction d'eau 2 et d'un orifice supérieur d'extraction d'eau 3. Le réservoir 1 est enferré dans des moyens calorifuges 4, permettant d'isoler thermiquement le réservoir 1 par rapport à l'air ambiant. Des moyens chauffants 5 tels qu'une résistance électrique thermoplongeur, connectés à une source extérieure d'énergie électrique, permettent de chauffer l'eau contenue dans le réservoir 1 et de l'amener à une température appropriée. Généralement, les résistances électriques thermoplongeurs sont associées à des moyens de commande pour alternativement établir ou interrompre l'alimentation des moyens chauffants en énergie électrique, en fonction d'un thermostat disposé dans le réservoir 1 pour mesurer la température de l'eau.On assure ainsi une régulation de la température dans le réservoir par action en tout ou rien.

Une canalisation d'arrivée 6, raccordée à -l'orifice inférieur d'introduction d'eau 2, permet d'amener de l'eau dans le réservoir l.

Une canalisation de sortie 7, raccordée à l'orifice supérieur d'extraction d'eau 3, permet d'extraire l'eau chaude du réservoir 1 et de l'amener à des moyens de puisage non représentés.

Des moyens de commande de débit, actionnables par l'utilisa- teur, et non représentés sur la figure, permettent de commander le débit d'eau dans la canalisation de sortie 7. Des moyens mélangeurs ou mitigeurs 8 sont disposés en aval dans la canalisation de sortie 7, entre un premier segment 9 et un second segment 10 de canalisation de sortie. Les moyens mélangeurs ou mitigeurs 8 sont raccordés, par une canalisation de dérivation 11, à un point de piquage 12 de la canalisation d'arrivée 6. Les moyens mélangeurs ou mitigeurs 8 réalisent, dans la canalisation de sortie 7, un mélange en proportion appropriée d'eau plus froide provenant de la canalisation d'arrivée et d'eau plus chaude provenant du réservoir 1.

Pendant les périodes de non utilisation, les moyens mélangeurs ou mitigeurs 8 autorisent généralement le passage de l'eau entre le premier segment 9 de canalisation de sortie et la canalisation de dérivation 11. I1 en résulte une circulation d'eau, par thermosiphon, dans le sens représenté par les flèches 13. L'eau chaude circulant dans le premier segment de canalisation de sortie 9, dans la canalisation de dérivation 11 et dans le segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée situé entre le point de piquage 12 et l'orifice inférieur d'introduction d'eau 2, tend à se refroidir car ces parties de canalisation sont généralement peu ou pas calorifugées.

D'autre part, la température appropriée de l'eau en sortie dans la canalisation de sortie n'est pas immédiatement atteinte.

La structure de dispositif selon la présente invention, représentée par exemple sur la figure 2, diffère de cette installation traditionnelle par la disposition particulière des éléments fonctionnels et des canalisations. Sur la figure 2, on a désigné par les memes références numériques les éléments similaires à ceux de la figure 1. On retrouve ainsi le réservoir étanche 1, l'orifice inférieur dtintroduc- tion 2, l'orifice supérieur d'extraction 3, les moyens calorifuges 4 de réservoir, les moyens chauffants 5, une canalisation d'arrivée 6, une canalisation de sortie 7, des moyens mélangeurs 8, un premier segment 9 de canalisation de sortie, un second segment 10 de canalisation de sortie, une canalisation de dérivation 11, un point de piquage 12, et un segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée.

Selon l'invention, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, des moyens mélangeurs 8 sont disposés en position haute et à proximité immédiate de l'orifice supérieur d'extraction d'eau 3.

Ainsi, les moyens mélangeurs 8 sont reliés à l'orifice supérieur d'extraction d'eau 3 par un premier segment 9 de canalisation de sortie qui est le plus court possible.

En outre, le point de piquage 12 de canalisation d'entrée est en position haute, et à proximité immédiate des moyens mélangeurs 8. La canalisation de dérivation 11, reliant le point de piquage 12 et les moyens mélangeurs 8, présente la longueur d la plus courte possible. La canalisation d'arrivée 6 arrive ainsi en position haute au point de piquage 12, et la canalisation de sortie 7 débute en position haute à la sortie des moyens mélangeurs 8. Un premier avantage de cette structure est que les raccordements de canalisation d'arrivée 6 et de canalisation de sortie 7 se font en position haute, position plus accessible pour l'installateur.

Avec une telle structure, on peut avantageusement disposer en alignement l'une par rapport à l'autre la canalisation d'entrée 6 et la canalisation de sortie 7. Dans ce cas, le dispositif peut être aisément inséré dans une canalisation préexistante, par simple coupure et raccordement.

Le segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée, situé entre le point de piquage 12 et l'orifice inférieur d'introduction d'eau 2, est isolé thermiquement de l'air ambiant sur au moins la plus grande partie de sa longueur, de préférence sur toute sa longueur. La canalisation de sortie 7 peut avantageusement être calorifugée. Selon une disposition préférée, représentée sur la figure 2, ledit segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée est placé à proximité immédiate du réservoir 1, et est isolé thermiquement de l'air ambiant par les moyens calorifuges 4 du réservoir. On réalise ainsi un ensemble particulièrement compact, peu encombrant, qui peut être contenu dans une enceinte isolante pouvant être aisément positionnée à proximité d'un point de puisage tel qu'un lavabo ou une douche.

Le même principe est adopté pour de gros chauffe-eau selon l'invention.

Selon une première réalisation telle que représentée sur la figure 2, les moyens mélangeurs 8 comprennent un T de raccordement 15 et un diaphragme 16. Le T de raccordement 15 est positionné entre la canalisation de dérivation 11, le premier segment 9 de canalisation de sortie et le second segment 10 de canalisation de sortie, comme le représente la figure. Le diaphragme 16 est interposé dans la canalisation de dérivation 11, entre le point de piquage 12 et le T de raccordement 15. Le diaphragme 16 est choisi avec une ouverture appropriée, qui détermine la proportion entre le débit d'eau traversant directement la canalisation de dérivation 11 et le débit d'eau traversant le segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée, le réservoir 1 et le premier segment 9 de canalisation de sortie.Le diaphragme 16 peut être interchangeable, pour autoriser un réglage discontinu de débit, lors de la fabrication du dispositif de production d'eau tiède sanitaire. La température T3 de l'eau dans le second segment 10 de canalisation de sortie 7 est supérieure à la température T1 de l'eau dans la canalisation d'arrivée 6, et inférieure à la température
T2 de l'eau dans le réservoir 1. La température T3 de l'eau en sortie est déterminée par les températures T1 et T2 et par la proportion des débits relatifs déterminée par le diaphragme 16.

Selon une variante simplifiée, le diaphragme 16 est remplacé par un simple rétreint réalisé sur la paroi elle-même de canalisation de dérivation 11. La proportion constante de débit d'eau est alors déterminée par construction, selon la forme du rétreint.

Selon une variante plus évoluée, le diaphragme 16 est remplacé par un robinet, maintenu partiellement ouvert, permettant ainsi un réglage manuel continu de la proportion constante de débit d'eau.

I1 est ainsi possible d'obtenir, dans la canalisation de sortie, une eau tiède sanitaire à température relativement constante, sans nécessiter de moyens de réglage onéreux. Egalement, l'eau contenue dans le réservoir I peut être à température relativement élevée, par exemple comprise entre 55 et 90 C. Cette température évite la formation de bactéries dans le réservoir, formation qui pourrait résulter de la stagnation de 11 eau dans le réservoir pendant une période prolongée et à une température inférieure à 50"C. Malgré la température de réservoir de 55 à 90"C, relativement élevée, la température de l'eau dans la canalisation de sortie est plus basse en permanence, et se trouve automatiquement à une température admissible pour l'utilisation normale.

De préférence, le réservoir 1 est limité par une paroi périphérique 17 de forme cylindrique allongée, orientée selon un axe I-I généralement vertical. La paroi périphérique 17 se raccorde à une paroi de fond 18 et à une paroi de sommet 19. L'orifice inférieur d'introduction d'eau 2 est ménagé dans la paroi de fond 18, tandis que l'orifice supérieur d'extraction d'eau 3 est ménagé dans la paroi de sommet 19. Le réservoir 1 peut avoir une hauteur relativement grande, par rapport à son diamètre, de façon que, pour un même volume, le diamètre soit relativement petit. Un tel réservoir, du fait de sa fiabilité, peut ainsi être logé dans une paroi de bâtiment, à proximité d'un point de puisage tel qu'un lavabo.La disposition allongée en hauteur favorise le processus de thermosiphon, par lequel une circulation permanente d'eau chaude se produit entre le réservoir 1, la canalisation de dérivation 11 et le segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée. Ce processus de thermosiphon favorise les échanges thermiques et l'homogénéisation progressive de l'eau contenue dans le réservoir 1, pendant les périodes de non puisage.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée d'eau comprend en outre, dans sa partie la plus basse, une dérivation 20 vers un orifice 21 inférieur de vidange obturé par un moyen d'obturation tel qu'un bouchon amovible 22. Selon une possibilité représentée, l'enceinte calorifuge 4, qui enferme le réservoir 1 et le segment d'entrée 14, comprend des pieds 23 non soudés au réservoir, de sorte que le dispositif peut reposer sur le sol sans pont thermique, en laissant l'accès à l'orifice de vidange 21.

Dans les gros chauffe-eau selon l'invention, la canalisation de dérivation 20 peut être munie d'une vanne à passage intégral à grande ouverture, facilitant les opérations de vidange.

Les moyens chauffants 5 peuvent être de différents types bien connus. Par exemple, on peut utiliser des moyens chauffants constitués par des thermoplongeurs, ou résistances électriques que l'on connecte à une source extérieure d'alimentation en énergie électrique. De tels moyens chauffants constitués par des thermoplongeurs doivent obligatoirement être associés à des moyens de régulation thermique, assurant l'établissement et l'interruption d'alimentation des thermoplongeurs en fonction de la température de l'eau à l'intérieur du réservoir. I1 n'est pas rare que ces moyens de régulation thermique connaissent des défauts, conduisant assez souvent à une augmentation exagérée de température et de pression à l'intérieur du réservoir 1, pouvant provoquer dans certains cas une explosion accidentelle susceptible d'entrainer la mort d'honnnes.

Pour ces raisons, on pourra préférer, selon l'invention, un mode de réalisation particulier des moyens chauffants 5, illustré sur les figures 2 et 4. Dans ce mode de réalisation, les moyens chauffants 5 comprennent un cordon chauffant autorégulant 51 comportant des premiers moyens de conducteurs électriques 24 et des seconds moyens de conducteurs électriques 25 destinés à être raccordés en permanence respectivement à une première et à une seconde bornes de sortie d'une source extérieure d'énergie électrique non représentée. Les moyens de conducteurs électriques 24 et 25 sont disposés à proximité l'un de l'autre et séparés par une matière résistive 26 dont la résistivité est une fonction croissante de la température.L'ensemble formé par les moyens de conducteurs électriques 24 et 25 et ladite matière résistive 26 est convenablement isolé électriquement et plaqué autour et à l'extérieur de la paroi 17 du réservoir 1.

Dans ce mode de réalisation des figures 2 et 4, les moyens chauffants 5 sont conformés sous forme d'un cordon chauffant 51 enroulé et encastré en hélice autour de la paroi périphérique 17 du réservoir 1.

De telles structures de cordons chauffants autorégulants 51 sont par exemple distribuées par la société RAYCHEM SA INTERNATIONAL à Bruxelles.

De préférence, les moyens chauffants 5 sont revêtus d'une paroi extérieure réfléchissante 50 afin d'améliorer le rendement thermique.

Le cordon chauffant est, de préférence, disposé autour de la zone inférieure du réservoir 1.

Lorsqu'on désire une capacité plus grande de production d'eau tiède sanitaire, on peut combiner plusieurs enceintes similaires au réservoir 1 du mode de réalisation de la figure 2. Par exemple, la figure 3 représente un mode de réalisation dans lequel les moyens de réservoir comprennent plusieurs enceintes cylindriques d'axe généralement vertical disposées côte à côte en batterie. On peut par exemple disposer trois enceintes 27, 28 et 29, formant un ensemble parallélépipédique relativement plat. Les enceintes 27, 28 et 29 sont raccordées en boucle de TICKELMAN, comne le représente la figure, de façon que les trajets de circulation d'eau soient de même longueur quelle- que soit l'enceinte qu'ils traversent, sans qu'il existe de circuit préférentiel.

Dans le mode de réalisation représenté sur cette figure 3, les moyens mélangeurs 8 comportent une structure différente de celle prévue dans le mode de réalisation de la figure 2. En effet, dans ce cas, les moyens mélangeurs comprennent un mitigeur 30, mécanique ou thermostatique, dont une première entrée 31 est raccordée à la canalisation de dérivation 11, dont une seconde entrée 32 est raccordée au premier segment 9 de canalisation de sortie, et dont la sortie 33 est raccordée au second segment 10 de canalisation de sortie. Le mitigeur 30 permet un réglage variable de la proportion de débit de sortie provenant respectivement des moyens de réservoir et de la canalisation de dérivation 11, afin d'approcher au plus près la consigne de température.

Dans ce mode de réalisation, tel que représenté sur la figure 3, on incorpore dans les moyens calorifuges 4 l'ensemble des enceintes 27, 28 et 29 formant les moyens de réservoir, le segment d'entrée 14 de canalisation d'arrivée, ainsi que la canalisation de dérivation 11. Seul le mitigeur 30 est éventuellement à l'extérieur des moyens calorifuges 4. Ainsi, la canalisation de dérivation 11 est disposée à proximité immédiate des moyens de réservoir, et est isolée thermiquement de l'air ambiant par les moyens calorifuges 4.

Dans tous les modes de réalisation qui ont été décrits, on réalise un recyclage interne court de l'eau chaude du réservoir par le segment d'entrée 14, la canalisation de dérivation 11 et le premier segment 9 de canalisation de sortie.

La figure 5 représente une utilisation possible du dispositif de la figure 2. Le dispositif de production d'eau tiède sanitaire est alors disposé à proximité d'un point de puisage constitué par un bec 34 pour alimentation d'un lavabo 35 schématiquement représenté. Le bec 34 est raccordé directement à la canalisation de sortie. Dans ce cas, la canalisation de sortie est particulièrement courte. Le dispositif peut être logé en-dessous du lavabo 35, verticalement, le long ou dans la colonne de lavabo, ou dans la paroi contre laquelle est posé le lavabo 35.

La canalisation d'arrivée d'eau 6 est munie d'un robinet de commande de débit d'eau chaude 36, avantageusement actionnable au pied, comme le représente la figure.

La canalisation d'arrivée d'eau 6 comprend une branche d'eau froide 37, raccordée en un point de raccordement 38 en amont du robinet de commande de débit d'eau chaude 36. La branche d'eau froide 37 est munie d'un robinet de commande de débit d'eau froide 39. La branche d'eau froide 37 est raccordée en aval en un point de jonction intermédiaire 40 dans le second segment 10 de canalisation de sortie.

L'actionnement du robinet de commande de débit d'eau froide 39 permet d'alimenter directement le bec 34 en eau froide provenant de la canalisation d'arrivée 6.

L'actionnement du robinet de commande de débit d'eau tiède 36 permet d'alimenter le bec 34 avec de l'eau tiède provenant du dispositif, c'est-à-dire de l'eau constituée d'un mélange d'eau tiède provenant du réservoir 1 et d'eau froide provenant de la canalisation d'arrivée d'eau 6.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 6, le dispositif comprend les mêmes éléments que dans le mode de réalisation de la figure 2, et ces mêmes éléments sont repérés par les mêmes références numériques. La différence réside dans la structure mixte des moyens chauffants 5 : les moyens chauffants 5 comprennent d'une part le cordon chauffant autorégulant 51 enroulé en hélice autour de la partie inférieure de paroi périphérique 17 du réservoir, et d'autre part un collier chauffant 52 de forte puissance appliqué autour de la partie restante de paroi périphérique 17 de réservoir. Le collier chauffant 52 peut par exemple présenter une puissance de plusieurs kilowatts. I1 est associé à un thermostat 53 muni d'une sonde de température 54.La sonde de température 54 est logée à l'intérieur du réservoir 1, pour mesurer la température de l'eau contenue dans le réservoir. Le thermostat 53 reçoit l'information fournie par la sonde de température 54, et commande en tout ou rien l'alimentation électrique du collier chauffant 52. Le cordon chauffant autorégulant 51 est alimenté en permanence en énergie électrique. La figure représente schématiquement les connexions électriques appropriées. La sonde de température 54 peut par exemple être disposée dans la canalisation de dérivation inférieure 20, traversant le bouchon 22 et traversant éventuellement une vanne à passage intégral insérée dans ladite canalisation de dérivation 20, et non représentée sur la figure. En présence d'une vanne à passage intégral, la vanne permet de retirer la sonde 54 sans vidanger la totalité de l'eau contenue dans le réservoir 1.En alternative, la sonde 54 peut traverser le premier segment 9 de canalisation de sortie, ce qui la rend plus facilement accessible par le haut du dispositif, et ce qui peut permettre une régulation de température.

Dans ce mode de réalisation, le cordon chauffant autorégulant 51, de faible puissance, est adapté pour chauffer l'eau du réservoir 1 jusqu'à une température haute T5, par exemple de 65"C environ. Le thermostat 53 est réglé pour commander l'alimentation du collier chauffant 52 jusqu'à une température intermédiaire T4 d'eau. La température haute T5 de régulation du cordon chauffant autorégulant 51 est plus élevée que la température intermédiaire T4 obtenue par le collier chauffant 52 et le thermostat 53. Par exemple, la température intermédiaire T4 de stabilisation par le thermostat 53 peut être d'environ 60"C, ou moins selon le besoin.

En début de fonctionnement, le chauffage de l'eau contenue dans le réservoir 1 est assuré simultanément par le cordon chauffant autorégulant 51 et le collier chauffant 52. Lorsqu'une température de 60"C est atteinte, le collier chauffant 52 n'est plus alimenté, et la régulation de température est assurée par le seul cordon chauffant autorégulant 51. Cette structure permet de ne pas solliciter le thermostat 53 et le collier chauffant 52 sur de courtes durées pour le maintien en température. Ceci prolonge appréciablement la durée de vie des matériels fonctionnant en discontinu. Ce principe peut s'appliquer à des dispositifs de production d'eau tiède décentralisée, mais également à des dispositifs de production d'eau chaude centralisée.

Une telle structure mixte de moyens chauffants 5, comprenant un collier chauffant 52 de forte puissance associé à un thermostat 53 et un cordon chauffant autorégulant 51, peut être avantageusement utilisée dans une structure selon la présente invention munie d'un thermosiphon intégré. Toutefois cette structure mixte de moyens chauffants 5 peut également être utilisée indépendamment d'un tel thermosiphon intégré. En fait, cette structure est utile chaque fois qu'un moyen chauffant tel que le collier chauffant 52 est piloté par un thermostat 53. Ainsi, sur une installation traditionnelle de ballon chauffant muni d'un thermoplongeur ou d'un collier chauffant, le thermoplongeur ou le collier étant piloté par un thermostat, on peut avantageusement adapter un cordon chauffant autorégulant prévu pour maintenir une température plus élevée que celle pour laquelle est réglé le thermostat.On évite ainsi de solliciter thermostat et moyens chauffants sur de courtes durées pour le maintien en température. Cela prolonge considérablement la durée de vie des matériels fonctionnant en discontinu.

On a représenté sur la figure 7 un exemple d'application de dispositifs selon l'invention, pour réalisation d'une installation de production d'eau chaude sanitaire ou d'eau tiède sanitaire, comportant en cascade au moins un dispositif centralisé de forte capacité pour production d'eau chaude sanitaire, et au moins un dispositif compensa teur décentralisé de plus faible capacité pour production d'eau chaude ou tiède au voisinage des points de puisage.

Dans le mode de réalisation représenté, l'installation comprend un dispositif centralisé 55, de forte capacité, placé de préférence audessous et au plus près de la zone d'utilisation à fréquence élevée de l'eau chaude. Le dispositif centralisé 55 présente une structure similaire à celle du mode de réalisation de la figure 2, avec de préférence un mitigeur 56 thermostatique en sortie. Le dispositif centralisé 55 est associé en outre à un vase d'expansion 57 et à une soupape de sécurité 58, disposés l'un et l'autre par exemple dans la canalisation d'arrivée 6. Un robinet d'arrêt d'entrée d'eau générale 59 est inséré dans l'entrée générale d'eau.

Le dispositif centralisé 55 est réglé pour réguler la température de l'eau dans son réservoir à une valeur relativement haute, par exemple 70"C environ. Le mitigeur 56 est réglé pour fournir, dans la canalisation de sortie 7, une eau tiède à température dite d'utilisation générale, par exemple 40"C environ, qui est la température habituelle aux points de puisage tels que les lavabos, douches ou bains.

La canalisation de sortie 7 est raccordée à au moins un premier dispositif compensateur décentralisé 60 proche d'un point de puisage 61.

Le dispositif compensateur décentralisé 60 est du même type que le dispositif de la figure 2. Le point de puisage 61 est raccordé également à une canalisation d'eau froide 62 provenant directement du robinet d'arrêt d'entrée d'eau générale 59. Le dispositif compensateur décentralisé 60 est de plus faible capacité, et reçoit ainsi par sa canalisation d'arrivée de l'eau à température d'utilisation générale provenant de la canalisation de sortie 7 du dispositif centralisé 55. Le dispositif compensateur décentralisé 60 peut être réglé de manière que l'eau contenue dans son réservoir soit à une température de 65"C environ, et de manière que l'eau tiède en sortie soit à une température de 40"C environ. Le dispositif décentralisé 60 assure la fonction de compensateur, pour ramener la température de l'eau en sortie au point de puisage à une valeur voisine de la température d'utilisation appropriée, par exemple de l'ordre de 40"C environ, compensant les éventuelles pertes thermiques dans la canalisation de sortie 7 pendant le transfert entre le dispositif centralisé 57 et le dispositif compensateur décentralisé 60. Le dispositif centralisé 55 permet une accumulation plus importante par de l'eau chaude à température plus élevée, par exemple de l'ordre de 70"C environ. Le dispositif compensateur décentralisé 60 évite le gaspillage d'eau chaude, et permet de réduire le volume et la puissance du dispositif centralisé 55.L'abaissement de puissance du dispositif centralisé 55 permet soit le fonctionnement en continu car le surcoût de prime fixe pour le fonctionnement en heures creuses ne se justifie plus, soit le fonctionnement en heures creuses avec relance automatique endessous d'un seuil de température d'eau.

Une telle installation en cascade présente l'avantage d'économiser sensiblement l'énergie calorifique nécessaire à son fonctionnement. En effet, dès la sortie du mitigeur 56, l'eau envoyée dans la canalisation de sortie 7 est à température d'utilisation générale, de l'ordre de 40"C, ce qui induit des pertes calorifiques plus faibles que dans le cas d'une installation traditionnelle dans laquelle l'eau présente en canalisation de sortie d'un ballon central est nécessairement à température plus élevée.

Si l'on désire, au point de puisage 61, une température voisine de la température d'utilisation générale, le dispositif compensateur décentralisé 60 doit seulement compenser la perte de température subie par l'eau dans la canalisation de sortie 7.

Si, par contre, on désire une température plus élevée de l'eau au point de puisage 61, on peut utiliser un dispositif compensateur décentralisé 60 muni d'un collier chauffant tel que le collier 52 du mode de réalisation de la figure 6, pour élever la température de l'eau à une température supérieure à celle présente en canalisation de sortie 7, par exemple à 50"C.

A titre d'exemple, la figure 7 représente en outre un point de puisage 63, proche du dispositif centralisé 55, qui peut être démuni de dispositif compensateur, et un point de puisage 64 tel qu'un lave-main de WC, alimenté seulement en eau froide et muni d'un chauffe-eau autonome selon l'invention, produisant une eau tiède à 30 ou 35"C environ. Egalement, les points de puisage 65 et 66 illustrent un ensemble de salle de bain, avec deux dispositifs compensateurs en série permettant le puisage immédiat d'eau chaude.

La présente invention ntest pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica tions ci-après.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif de production d'eau chaude sanitaire ou d'eau tiède sanitaire, comprenant - un réservoir étanche (1), muni d'un orifice inférieur d'introduction d'eau (2) et d'un orifice supérieur d'extraction d'eau (3), et destiné à contenir une quantité d'eau à chauffer, - des moyens calorifuges (4) pour isoler thermiquement le réservoir (1) par rapport à l'air ambiant, - des moyens chauffants (5, 26), connectés à une source extérieure d'énergie, pour chauffer l'eau contenue dans le réservoir (1) et l'amener à une température appropriée, - une canalisation d'arrivée (6) raccordée à l'orifice inférieur d'introduction d'eau (2) par un segment d'entrée (14), pour amener de l'eau dans le réservoir (1), - une canalisation de sortie (7), raccordée à l'orifice supérieur d'extraction d'eau (3), pour extraire liteau chaude du réservoir (1) et l'amener à des moyens de puisage, - des moyens de commande de débit, actionnables par l'utilisateur, pour commander le débit d'eau dans la canalisation de sortie (7), - des moyens mélangeurs (8), disposés en aval dans la canalisation de sortie (7) entre un premier segment (9) et un second segment (10) de canalisation de sortie, et raccordés à un point de piquage (12) de la canâisation d'arrivée (6) par une canalisation de dérivation (11), pour réaliser dans la canalisation de sortie (7) un mélange en proportion appropriée d'eau provenant de la canalisation d'arrivée (6) et d'eau provenant du réservoir (1), caractérisé en ce que - les moyens mélangeurs (8) sont disposés en position haute à proximité immédiate de l'orifice supérieur d'extraction d'eau (3), auquel ils sont reliés par un premier segment (9) court de canalisation de sortie, - le point de piquage (12) de canalisation d'entrée (6) est en position haute et à proximité immédiate des moyens mélangeurs (8), auxquels il est relié par une canalisation de dérivation (11) courte, - le segment d'entrée (14) de canalisation d'arrivée (6), situé entre le point de piquage (12) et l'orifice inférieur d'introduction d'eau (2), est isolé thermiquement de l'air ambiant sur toute ou la plus grande partie de sa longueur.

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment d'entrée (14) de canalisation d'arrivée (6) est disposé à proximité immédiate du réservoir (1), et est isolé thermiquement de l'air ambiant par lesdits moyens calorifuges (4) du réservoir.

3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens mélangeurs (8) comprennent - un T de raccordement (15) entre la canalisation de dérivation (11), entre le premier segment (9) de canalisation de sortie et entre le second segment (10) de canalisation de sortie, - des moyens de calibration constante de débit (16) interposés dans la canalisation de dérivation (11), déterminant la proportion entre le débit d'eau plus froide traversant directement la canalisation de dérivation (11) et le débit d'eau plus chaude traversant le segment d'entrée (14) de canalisation d'arrivée, le réservoir (1) et le premier segment (9) de canalisation de sortie.

4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de calibration constante de débit (16) comprennent un rétreint de paroi de canalisation de dérivation (11), ou un diaphragme interchangeable, ou un robinet.

5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens mélangeurs (8) comprennent un mitigeur (30), dont une première entrée (31) est raccordée à la canalisation de dérivation (11), dont une seconde entrée (32) est raccordée au premier segment (9) de canalisation de sortie, et dont la sortie (33) est raccordée au second segment (10) de canalisation de sortie.

6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la canalisation de dérivation (11) est disposée à proximité immédiate du réservoir, et est isolée thermiquement de l'air ambiant par lesdits moyens calorifuges (4) du réservoir.

7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le réservoir (1) est limité par une paroi périphérique (17) de forme cylindrique allongée, se raccordant à une paroi de fond (18) et à une paroi de sommet (19), le réservoir (1) étant orienté selon un axe (I-I) généralement vertical, l'orifice inférieur d'introduction d'eau (2) étant ménagé dans la paroi de fond (18), l'orifice supérieur d'extraction d'eau (3) étant ménagé dans la paroi de sommet (19).

8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le réservoir comprend plusieurs enceintes (27, 28, 29) cylindriques d'axe généralement vertical disposées côte à côte en batterie, raccordées en boucle de TICKELMAN.

9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le segment d'entrée (14) de canalisation d'arrivée comprend, dans sa partie la plus basse, une dérivation (20) vers un orifice inférieur de vidange (21) obturé sélectivement par un moyen d'obturation (22).

10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens chauffants (5) comprennent un cordon chauffant autorégulant (51) comportant des premiers moyens de conducteurs électriques (24) et des seconds moyens de conducteurs électriques (25) destinés à être raccordés en permanence respectivement à une première et à une seconde bornes de sortie d'une source extérieure d'énergie électrique, lesdits moyens de conducteurs électriques (24, 25) étant disposés à proximité l'un de l'autre et séparés par une matière résistive (26) dont la résistivité est une fonction croissante de la température, l'ensemble formé par les moyens de conducteurs électriques (24, 25) et ladite matière résistive (26) étant convenablement isolé électriquement et plaqué autour et à l'extérieur de la paroi du réservoir (1).

11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que - les moyens chauffants (5) comprennent en outre un collier chauffant (52) de forte puissance associé à un thermostat (53) pour chauffer l'eau du réservoir jusqu'à une température intermédiaire T4, - le cordon chauffant autorégulant (51) est adapté pour chauffer l'eau du réservoir jusqu'à une température haute T5 plus élevée que la température intermédiaire T4.

12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que - la canalisation d'arrivée (6) est munie d'un robinet de commande de débit d'eau chaude (36), - la canalisation d'arrivée (6) comprend une branche d'eau froide (37) raccordée en amont du robinet de commande de débit d'eau chaude (36), munie d'un robinet de commande de débit d'eau froide (39), et raccordée en aval dans le second segment (10) de canalisation de sortie, - le dispositif est à proximité d'un point de puisage tel qu'un bec (34) de lavabo (35), auquel il est relié par une canalisation de sortie (7) courte.

13 - Installation de production d'eau chaude sanitaire ou d'eau tiède sanitaire, caractérisée en ce qu'elle comprend - au moins un dispositif centralisé (55) de forte capacité selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, - au moins un dispositif compensateur décentralisé (60) de plus faible capacité selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 > disposé à proximité d'un point de puisage (61) auquel est raccordée sa canalisa tion de sortie, et recevant par sa canalisation d'arrivée de lteau à température d'utilisation générale provenant de la canalisation de sortie (7) du dispositif centralisé (55).