FR2695193A3 - Combination heater for domestic and central heating water - has hot water tank with heat exchanger coil and central gas flue containing smaller series coil together with valves and pump - Google Patents
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- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
Abstract
Description
La présente invention concerne un chauffe-eau combiné pour la préparation d'eau sanitaire et d'eau chaude pour une installation de chauffage et qui comprend un accumulateur d'eau chaude sur lequel sont branchés un tuyau de départ et un tuyau de retour de l'installation de chauffage et qui est traversé par un tuyau canalisant les gaz brûlés et fait en même temps fonction d'échangeur de chaleur comportant un serpentin où circule l'eau sanitaire, et qui peut être relié à un raccord d'eau froide et à au moins un robinet de prise d'eau, un tuyau de dérivation branché sur un distributeur 3-voies et reliant le raccord d'eau froide à un tuyau se terminant au robinet de prise d'eau étant prévu'
Un tel chauffe-eau fait par exemple objet de GB-PS 2 240 615.Sur ce chauffe-eau connu, les gaz brûlés sont canalisés à travers l'accumulateur d'eau chaude par plusieurs tubes parallèles, le brûleur étant logé dans une chambre de combustion pénétrant dans l'accumulateur. Cette solution comporte cependant l'inconvénient d'une transmission très réduite de la chaleur des gaz brûlés, les tubes canalisant les gaz brûlés n'assurant qu'une transmission de chaleur relativement faible entre ces gaz et l'eau, ce qui retarde sensiblement le rechauffage de l'eau dans l'accumulateur.The present invention relates to a combined water heater for the preparation of domestic water and hot water for a heating installation and which comprises a hot water accumulator to which are connected a flow pipe and a return pipe from the heating installation which is traversed by a pipe channeling the burnt gases and at the same time functions as a heat exchanger comprising a coil where the sanitary water circulates, and which can be connected to a cold water connection and to at least one tap, a branch pipe connected to a 3-way distributor and connecting the cold water connection to a pipe ending at the tap being provided '
Such a water heater is for example the subject of GB-PS 2 240 615. On this known water heater, the burnt gases are channeled through the hot water accumulator by several parallel tubes, the burner being housed in a chamber of combustion entering the accumulator. However, this solution has the drawback of a very reduced transmission of the heat of the burnt gases, the tubes channeling the burnt gases ensuring only a relatively low heat transmission between these gases and the water, which significantly delays the water heating in the accumulator.
La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un chauffe-eau du type susmentionné permettant d'obtenir un rendement élevé. The present invention therefore aims to remedy these drawbacks by providing a water heater of the aforementioned type allowing high efficiency to be obtained.
Conformément à l'invention, ce but est atteint par ce que le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude comprend un autre échangeur de chaleur qui peut être mis en série avec le serpentin logé dans ledit accumulateur. According to the invention, this object is achieved by the fact that the pipe passing through the hot water accumulator comprises another heat exchanger which can be placed in series with the coil housed in said accumulator.
Grâce à cette solution, il est garanti que l'on dispose d'une surface étendue pour la transmission de la chaleur des gaz brûlés à l'eau à chauffer. En dimensionnant suffisamment l'autre échangeur de chaleur, le chauffe-eau peut même être utilisé comme appareil à condensation, ce qui permet de réaliser un rendement particulièrement élevé. Par suite de la disposition proposée de l'autre échangeur de chaleur, il est garanti que le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude enveloppe ledit échangeur de chaleur à l'instar d'une cloche de sorte que les pertes de chaleur par convection durant l'arrêt du brûleur sont réduites le plus possible. Thanks to this solution, it is guaranteed that there is an extended surface for the transmission of heat from the burnt gases to the water to be heated. By dimensioning the other heat exchanger sufficiently, the water heater can even be used as a condensing device, which makes it possible to achieve a particularly high efficiency. As a result of the proposed arrangement of the other heat exchanger, it is guaranteed that the pipe passing through the hot water accumulator envelops said heat exchanger like a bell so that the heat losses by convection during the burner shutdown are reduced as much as possible.
En outre, la solution proposée permet aussi de porter l'eau sanitaire à une température supérieure à celle de l'eau de chauffage, ce qui est notamment avantageux si, durant la période transitoire, la température de départ de l'installation de chauffage estlbasse. In addition, the proposed solution also makes it possible to bring the domestic water to a temperature higher than that of the heating water, which is particularly advantageous if, during the transitional period, the starting temperature of the heating installation is low .
De plus, il peut être prévu, en plus du serpentin disposé dans l'accumulateur d'eau chaude et de l'échangeur de chaleur logé dans le tuyau traversant ledit accumulateur, un tuyau de dérivation avec une pompe de circulation, relié à un distributeur. In addition, there may be provided, in addition to the coil disposed in the hot water accumulator and the heat exchanger housed in the pipe passing through said accumulator, a bypass pipe with a circulation pump, connected to a distributor. .
Cette solution permet de porter le contenu de l'accumulateur d'eau chaude rapidement à une température préréglée, après un arrêt prolongé. A cette fin, il faut seulement faire circuler l'eau sanitaire à travers le serpentin logé dans ledit accumulateur. Par suite de l'échange très efficace de chaleur entre les gaz brûlés et l'eau sanitaire circulant dans l'échangeur de chaleur prévu dans le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude, cette eau se chauffe très rapidement et cède la chaleur à l'eau destinée à l'installation de chauffage en circulant dans le serpentin disposé dans ledit accumulateur. This solution makes it possible to bring the contents of the hot water accumulator quickly to a preset temperature, after a prolonged shutdown. To this end, it is only necessary to circulate the sanitary water through the coil housed in said accumulator. As a result of the very efficient exchange of heat between the burnt gases and the domestic water circulating in the heat exchanger provided in the pipe passing through the hot water accumulator, this water heats up very quickly and transfers the heat to the water intended for the heating installation by circulating in the coil disposed in said accumulator.
De plus, il peut être prévu dans un chauffe-eau suivant l'invention, équipé d'un brûleur inversé, que le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude comporte un autre tuyau dans lequel est disposé l'autre échangeur de chaleur, le tuyau délimitant le volume dudit accumulateur étant fermé en bas par une sortie d'eau de condensation, et les deux tuyaux étant séparés entre eux par une fente où circulent les gaz brûlés. In addition, it can be provided in a water heater according to the invention, equipped with an inverted burner, that the pipe passing through the hot water accumulator comprises another pipe in which the other heat exchanger is disposed, the pipe delimiting the volume of said accumulator being closed at the bottom by a condensate outlet, and the two pipes being separated from each other by a slot where the burnt gases circulate.
De cette façon, il est garanti que les gaz brûlés peuvent monter le long de la paroi de l'accumulateur d'eau chaude après avoir chauffé l'eau sanitaire dans l'échangeur de chaleur dans le tuyau intérieur. In this way, it is guaranteed that the burnt gases can rise along the wall of the hot water accumulator after having heated the domestic water in the heat exchanger in the inner pipe.
I1 peut de plus être prévu que l'échangeur de chaleur logé dans le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude est relié, par un autre tuyau de dérivation muni d'une électrovalve et reliant le tuyau d'eau froide à un tuyau aboutissant à un robinet de priseid'eau, et par un autre tuyau doté d'une électrovalve, au tuyau d'eau froide et au tuyau se terminant à un robinet de prise d'eau, une électrovalve étant prévue entre ces branchements dudit échangeur de chaleur. I1 can also be provided that the heat exchanger housed in the pipe passing through the hot water accumulator is connected, by another branch pipe provided with an electrovalve and connecting the cold water pipe to a terminating pipe. to a water tap, and by another pipe fitted with an electrovalve, to the cold water pipe and to the pipe terminating in a water tap, an electrovalve being provided between these connections of said heat exchanger .
Il est ainsi possible de faire préparer de l'eau sanitaire durant l'arrêt de l'installation de chauffage, seulement à l'aide de l'échangeur de chaleur disposé dans le tuyau traversant l'accumulateur d'eau chaude. Cela permet une très bonne adaptation de la marche du chauffeeau aux exigences momentanées. It is thus possible to have domestic water prepared during the shutdown of the heating installation, only using the heat exchanger placed in the pipe passing through the hot water accumulator. This allows a very good adaptation of the operation of the heater to the momentary requirements.
Ci-après, l'invention est décrite avec le dessin à l'appui qui présente deux modes de réalisation du chauffe- eau suivant l'invention. Hereinafter, the invention is described with the accompanying drawing which presents two embodiments of the water heater according to the invention.
Dans l'exemple de réalisation suivant la fig. 1, il est prévu un brûleur à mélange préalable 1 dont les gaz brûlés s'échappent par un tube 4 dont la paroi 5 passe à travers un accumulateur d'eau chaude 9. Le brûleur 1 est alimenté en air et en gaz par un tuyau de gaz 2' et une soupape 3. En haut, le tube 4 aboutit à une tubulure de raccordement de cheminée 7. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, a pre-mix burner 1 is provided, the burnt gases of which escape through a tube 4, the wall 5 of which passes through a hot water accumulator 9. The burner 1 is supplied with air and gas by a pipe gas 2 'and a valve 3. At the top, the tube 4 leads to a chimney connection pipe 7.
Sur l'accumulateur 9 sont branchés un tuyau de départ 13 qui aboutit à une installation de chauffage 14, et un tuyau de retour 12 provenant de ladite installation et qui comporte une pompe de circulation 17. De plus, il est prévu dans l'accumulateur 9 un serpentin 10. On the accumulator 9 are connected a starting pipe 13 which leads to a heating installation 14, and a return pipe 12 coming from said installation and which comprises a circulation pump 17. In addition, it is provided in the accumulator 9 a coil 10.
Ce serpentin se termine d'un côté à un distributeur 3-voies 33 conçu comme vanne mélangeuse de sécurité et faisant partie d'un tuyau d'eau froide 21 auquel est relié le serpentin 10. Du distributeur 33 part un tuyau de dérivation 22 qui établit une liaison avec un tuyau 20 aboutissant à un robinet de prise d'eau 32. A ce tuyau 20 est raccordé l'autre bout du serpention 10, par l'intermédiaire d'une électrovalve 31. A la sortie du serpentin 10 est relié, par l'intermédiaire d'une valve 28, un autre échangeur de chaleur 11 disposé dans le tuyau 4 qui traverse l'accumulateur d'eau chaude 9, et léché en conséquence directement par les gaz brûlés venant du brûleur 1. La sortie de l'échangeur de chaleur 11 est reliée directement au tuyau 20 qui comporte un robinet de prise d'eau 32. This coil ends on one side with a 3-way distributor 33 designed as a safety mixing valve and forming part of a cold water pipe 21 to which the coil 10 is connected. From the distributor 33 there is a branch pipe 22 which establishes a connection with a pipe 20 leading to a water tap 32. To this pipe 20 is connected the other end of the serpention 10, by means of an electrovalve 31. At the outlet of the coil 10 is connected , by means of a valve 28, another heat exchanger 11 disposed in the pipe 4 which passes through the hot water accumulator 9, and consequently licked directly by the burnt gases coming from the burner 1. The outlet from the heat exchanger 11 is connected directly to the pipe 20 which includes a water intake tap 32.
Parallèlement au tuyau de dérivation 22 est prévu un autre tuyau de dérivation 24 avec une pompe de circulation 25 et une valve 30. Par l'intermédiaire de ce tuyau de dérivation, l'eau sanitaire peut être refoulée à travers le serpentin 10 et, si les valves 31 et 28 se trouvent dans une position appropriée, même à travers l'échangeur de chaleur 11. In addition to the branch pipe 22, another branch pipe 24 is provided with a circulation pump 25 and a valve 30. By means of this branch pipe, the domestic water can be discharged through the coil 10 and, if the valves 31 and 28 are in a suitable position, even through the heat exchanger 11.
Les valves 28, 30, 31, le distributeur 33, les pompes de circulation 17 et 25 ainsi que la soupape de gaz 3 sont reliés par des lignes 38 à un dispositif de commande et de régulation 37. The valves 28, 30, 31, the distributor 33, the circulation pumps 17 and 25 as well as the gas valve 3 are connected by lines 38 to a control and regulation device 37.
En cas d'appel de chaleur par l'installation de chauffage 14, la pompe 17 est mise en marche, le chauffage étant d'abord assuré grâce à la capacité de l'accumulateur de chaleur 9. Si la température dans l'accumulateur descend sous une consigne déterminée, la pompe 25 et le brûleur 1 sont activés, les électrovalves 28 et 30 sont ouvertes, et l'électrovalve 31, fermée, ce qui provoque une circulation dans le serpentin 10 et dans l'échangeur de chaleur 11 logé dans le tuyau 4 qui traverse l'accumulateur d'eau chaude 9. Cela a pour effet que la chaleur cédée à l'échangeur de chaleur 11 par les gaz brûlés venant du brûleur 1, est transmise par l'intermédiaire du serpentin 10 à l'eau contenue dans l'accumulateur 9, qui est ainsi chauffée. L'installation de chauffage 14 peut donc marcher comme d'habitude. In the event of a call for heat by the heating installation 14, the pump 17 is started, the heating being first ensured by means of the capacity of the heat accumulator 9. If the temperature in the accumulator drops under a given setpoint, the pump 25 and the burner 1 are activated, the solenoid valves 28 and 30 are open, and the solenoid valve 31, closed, which causes circulation in the coil 10 and in the heat exchanger 11 housed in the pipe 4 which passes through the hot water accumulator 9. This has the effect that the heat transferred to the heat exchanger 11 by the burnt gases coming from the burner 1, is transmitted via the coil 10 to the water contained in the accumulator 9, which is thus heated. The heating installation 14 can therefore operate as usual.
Au moment où le robinet de prise d'eau 32 est ouvert, il y a circulation d'eau froide à partir du tuyau 21, l'électrovalve 30 étant fermée, et la pompe de circulation 25, arrêtée. Pendant le prélèvement d'eau, sans que le brûleur 1 ne soit en marche, l'électrovalve 31 est ouverte, et l'électrovalve 28, fermée. L'eau sanitaire est alors chauffée par l'eau chaude dans l'accumulateur 9 dont la température correspond au moins à sa température de départ. When the water tap 32 is open, there is circulation of cold water from the pipe 21, the solenoid valve 30 being closed, and the circulation pump 25, stopped. During the water withdrawal, without the burner 1 being in operation, the solenoid valve 31 is open, and the solenoid valve 28, closed. The sanitary water is then heated by hot water in the accumulator 9, the temperature of which corresponds at least to its starting temperature.
Si le brûleur 1 est en marche, il y a aussi circulation dans l'échangeur de chaleur 11, l'électrovalve 31 étant fermée et l'électrovalve 28, ouverte. If the burner 1 is running, there is also circulation in the heat exchanger 11, the solenoid valve 31 being closed and the solenoid valve 28, open.
Pour éviter une température trop élevée de l'eau sanitaire au moment du prélèvement, le distributeur 3voies 33, faisant fonction de valve mélangeuse de sécurité, est actionné pour ajouter de l'eau froide. To avoid an excessively high temperature of the domestic water at the time of withdrawal, the 3-way distributor 33, acting as a safety mixing valve, is actuated to add cold water.
L'exemple de réalisation suivant la fig. 2 diffère de celui de la fig. 1 par ce qu'il est prévu un brûleur inversé 1 et que le tuyau 4 traversant l'accumulateur d'eau chaude 9, comporte un autre tuyau 43 qui abrite 1' échangeur de chaleur 11. Entre les deux tuyaux 4 et 43 est prévu une fente annulaire 6 pour guider les gaz brûlés, le tuyau 4 étant fermé en bas par un orifice d'évacuation 40 pour l'eau de condensation, comprenant un flotteur et complété par un siphon 41. De cette façon, il est garanti que les gaz brûlés sont déviés au niveau du bout inférieur du tuyau 43 et canalisés vers la tubulure de raccordement 7 d'une cheminée. The exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from that of FIG. 1 by virtue of the fact that an inverted burner 1 is provided and that the pipe 4 passing through the hot water accumulator 9 includes another pipe 43 which houses the heat exchanger 11. Between the two pipes 4 and 43 is provided an annular slot 6 for guiding the burnt gases, the pipe 4 being closed at the bottom by an evacuation orifice 40 for the condensation water, comprising a float and completed by a siphon 41. In this way, it is guaranteed that the burnt gases are deflected at the lower end of the pipe 43 and channeled to the connecting pipe 7 of a chimney.
De plus, il est prévu suivant la fig. 2 un tuyau de dérivation 16 branché sur un distributeur 3-voies 15 et permettant d'ajouter de l'eau de retour à l'eau de départ. In addition, it is provided according to FIG. 2 a branch pipe 16 connected to a 3-way distributor 15 and making it possible to add return water to the starting water.
Le tuyau de dérivation 24 débouche dans une pièce en croix faisant partie du tuyau 20 et sur laquelle est branché, outre le tuyau de dérivation 24, le tuyau 18 qui constitue la sortie du serpentin 10, la pièce en croix 42 étant précédée d'une électrovalve 31. The branch pipe 24 opens into a cross-piece forming part of the pipe 20 and to which is connected, in addition to the branch pipe 24, the pipe 18 which constitutes the outlet of the coil 10, the cross-piece 42 being preceded by a solenoid valve 31.
De plus, le tuyau 21 canalisant l'eau froide comprend une électrovalve 27, un autre tuyau de dérivation 26 étant prévu entre ladite électrovalve 27 et le tuyau de dérivation 24, et comportant une électrovalve 29. En outre, une électrovalve 30' est disposée entre les deux tuyaux de dérivation 24 et 26, sur un tuyau 20 se terminant à un robinet de prise d'eau. In addition, the pipe 21 channeling cold water comprises an electrovalve 27, another bypass pipe 26 being provided between said electrovalve 27 and the bypass pipe 24, and comprising an electrovalve 29. In addition, an electrovalve 30 ′ is arranged between the two branch pipes 24 and 26, on a pipe 20 ending at a water tap.
Une autre différence en comparaison avec la fig. 1 consiste en ce que l'électrovalve 28 est prévue sur la tubulure de sortie 19 de l'échangeur de chaleur 11 et que le robinet de prise d'eau 32 est muni d'un détecteur qui est relié par une ligne 38 au dispositif de commande et de régulation 37. Another difference in comparison with fig. 1 consists in that the solenoid valve 28 is provided on the outlet pipe 19 of the heat exchanger 11 and that the water intake tap 32 is provided with a detector which is connected by a line 38 to the device for control and regulation 37.
Les distributeurs 33, 15, les électrovalves 31, 30, 30', 29, 28 et 27, ainsi que la soupape de gaz 3 sont reliés au dispositif 37 par des lignes 38. The distributors 33, 15, the solenoid valves 31, 30, 30 ', 29, 28 and 27, as well as the gas valve 3 are connected to the device 37 by lines 38.
Cet exemple de réalisation d'un chauffe-eau suivant l'invention admet différents états de fonctionnement. This embodiment of a water heater according to the invention admits different operating states.
1Prélèvement d'eau chaude depuis le serpentin 10. Dans
ce cas, le contenu de l'accumulateur 9 est chauffé,
et le distributeur 33, le robinet de prise d'eau 32
et les électrovalves 27 et 31 sont ouverts, tandis
que les électrovalves 29., 28 et 30 sont fermées. En
conséquence, il n'y a circulation d'eau que dans le
serpentin 10, mais non dans l'échangeur de chaleur
11, le brûleur étant arrêté. Le circuit de chauffage
peut toujours fonctionner.1Drawing hot water from the coil 10. In
in this case, the content of the accumulator 9 is heated,
and the distributor 33, the water tap 32
and the solenoid valves 27 and 31 are open, while
that the solenoid valves 29, 28 and 30 are closed. In
Consequently, there is only circulation of water in the
coil 10, but not in the heat exchanger
11, the burner being stopped. The heating circuit
can still work.
2 - Prélèvement d'eau chaude, brûleur en marche. Les
électrovalves 27, 28, 30', ainsi que le distributeur
33 et le robinet 32 sont ouverts, les électrovalves
29, 30 et 31 étant fermées. L'eau s'écoule à travers
l'électrovalve 27, le serpentin 10, l'électrovalve
28, l'échangeur de chaleur 11 et l'électrovalve 30'
jusqu'au robinet de prise d'eau 32, le brûleur 1
étant en marche. L'eau est chauffée dans l'échangeur
de chaleur 11 et le serpentin 10.2 - Hot water withdrawal, burner running. The
solenoid valves 27, 28, 30 ', as well as the distributor
33 and tap 32 are open, the solenoid valves
29, 30 and 31 being closed. Water flows through
the solenoid valve 27, the coil 10, the solenoid valve
28, the heat exchanger 11 and the solenoid valve 30 '
to the water tap 32, the burner 1
being on the move. The water is heated in the exchanger
11 and the coil 10.
3 - Prélèvement d'eau sans circulation dans le serpentin
10 (service d'été, l'installation de chauffage étant
arrêtée). Les électrovalves 29, 28 et 31, le
distributeur 33 et le robinet 32 sont ouverts, les
électrovalves 27, 30' et 30, fermées, et le brûleur
1 en marche. Il en résulte une circulation d'eau à
travers l'échangeur de chaleur 11, par
l'intermédiaire de l'électrovalve 29 du côté entrée,
et des électrovalves 28 et 31 du côté sortie dudit
échangeur de chaleur, toute circulation dans le
serpentin 10 étant bloquée puisque l'électrovalve 27
est fermée; il n'y a aucune transmission de chaleur
au contenu de l'accumulateur 9.3 - Water withdrawal without circulation in the coil
10 (summer service, the heating system being
stopped). The solenoid valves 29, 28 and 31, the
valve 33 and tap 32 are open, the
solenoid valves 27, 30 'and 30, closed, and the burner
1 running. This results in a circulation of water to
through the heat exchanger 11, by
via the solenoid valve 29 on the inlet side,
and solenoid valves 28 and 31 on the outlet side of said
heat exchanger, any circulation in the
coil 10 being blocked since the solenoid valve 27
is closed; there is no heat transmission
the contents of accumulator 9.
4 Réchauffage de l'accumulateur. Les électrovalves 27,
28, 30' et 30 sont ouvertes, les électrovalves 29 et
31, ainsi que le distributeur 33 et le robinet 32
fermés, et le brûleur 1 en marche. Il y a circulation
d'eau à travers l'électrovalve 27, le serpentin 10,
l'électrovalve 28, l'échangeur de chaleur 11, les
électrovalves 30 et 30' et la pompe de circulation
25, l'eau captant la chaleur dans l'échangeur 11 pour
la céder à l'eau dans l'accumulateur 9, à travers le
serpentin 10.4 Heating of the accumulator. The solenoid valves 27,
28, 30 'and 30 are open, the solenoid valves 29 and
31, as well as the distributor 33 and the tap 32
closed, and burner 1 on. There is traffic
of water through the solenoid valve 27, the coil 10,
the solenoid valve 28, the heat exchanger 11, the
30 and 30 'solenoid valves and the circulation pump
25, the water capturing the heat in the exchanger 11 for
give it to the water in the accumulator 9, through the
coil 10.
Sur les deux exemples de réalisation d'un chauffe-eau suivant l'invention, les parois de l'accumulateur d'eau chaude 9 sont calorifugées par une couche d'isolement extérieure 8 et une couche d'isolement intérieure 39. De plus, l'accumulateur 9 est muni dans les deux cas d'un thermostat 36 relié par une ligne 38 au dispositif de commande et de régulation 37. En outre, il est prévu sur les deux exemples de réalisation une sonde thermométrique 34 à proximité du robinet de prise d'eau, reliée à un régulateur de température 35 du distributeur 3-voies 33 actionné par ledit -régulateur pour éviter une température de sortie excessive. In the two exemplary embodiments of a water heater according to the invention, the walls of the hot water accumulator 9 are insulated by an outer insulation layer 8 and an inner insulation layer 39. In addition, the accumulator 9 is provided in both cases with a thermostat 36 connected by a line 38 to the command and regulation device 37. In addition, in the two embodiments, a temperature sensor 34 is provided near the tap. water intake, connected to a temperature regulator 35 of the 3-way distributor 33 actuated by said -regulator to avoid an excessive outlet temperature.
Claims (4)
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