02 309 1 L'invention concerne un appareil de chauffage et de production d'un fluide de stockage d'énergie, qui comporte un réservoir dans lequel est contenu ledit fluide, une source thermique pour chauffer ce fluide, ainsi qu'une enceinte isolante dans laquelle est placé le réservoir. Généralement, le fluide dont il s'agit est de l'eau et c'est l'exemple qui sera pris dans l'ensemble de la présente demande. Dans le langage courant, un tel appareil est généralement désigné sous l'expression "ballon d'eau chaude".The invention relates to an apparatus for heating and producing an energy storage fluid, which comprises a reservoir in which said fluid is contained, a heat source for heating the fluid, and an insulating enclosure in which is the tank. Generally, the fluid in question is water and this is the example that will be taken throughout the present application. In common parlance, such apparatus is generally referred to as "hot water tank".
Un tel réservoir, dont la contenance peut être de quelques dizaines à quelques centaines de litres, permet de disposer d'eau chaude sanitaire. Généralement, ce réservoir est ceinturé par une enceinte thermiquement isolante, afin de réduire au maximum les pertes de 15 chaleur. Le réservoir peut aussi être utilisé pour chauffer un espace tel qu'une pièce de vie et utilise à cet effet un échangeur de chaleur hydraulique. L'échangeur de chaleur transfère la chaleur du réservoir vers des "émetteurs" de chaleur, à savoir des radiateurs, via un réseau de 20 tubes, une pompe, etc. Ce système est complexe et d'un prix de revient élevé. De plus, sa performance est faible en raison des pertes de chaleur et le radiateur. Et ceci est d'autant plus aberrant lorsque l'on a à chauffer 25 une petite surface telle qu'une chambre, un bureau ou un studio. Par ailleurs, on connaît notamment par les documents US 6,237,544, US 7,337,753, US 5,146,911 et US 6,318,304 des structures de ballons d'eau chaude dont l'eau est chauffée par un brûleur à gaz disposé sous le ballon et à l'intérieur de l'enceinte thermiquement isolé. Il 30 existe un espace entre la paroi externe du ballon et la paroi interne de l'enceinte, afin que la chaleur et les éventuelles fumées circulent. De tels dispositifs sont dangereux, tout particulièrement en raison de la présence d'un brûleur à gaz dans l'enceinte isolante.Such a tank, whose capacity may be from a few tens to a few hundred liters, provides hot water. Generally, this tank is surrounded by a thermally insulating enclosure, in order to minimize heat losses. The tank can also be used to heat a space such as a living room and uses for this purpose a hydraulic heat exchanger. The heat exchanger transfers heat from the tank to heat "transmitters", ie radiators, via a network of 20 tubes, a pump, etc. This system is complex and a high cost. In addition, its performance is low due to heat loss and radiator. And this is all the more absurd when one has to heat a small area such as a bedroom, an office or a studio. Furthermore, US Pat. No. 6,237,544, US Pat. No. 7,337,753, US Pat. No. 5,146,911 and US Pat. No. 6,318,304 disclose hot water balloon structures whose water is heated by a gas burner placed under the balloon and inside the chamber. thermally insulated enclosure. There is a gap between the outer wall of the flask and the inner wall of the enclosure, so that heat and any fumes circulate. Such devices are dangerous, especially because of the presence of a gas burner in the insulating enclosure.
Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de pallier les inconvénients énumérés ci-dessus. En d'autres termes, elle vise à fournir un appareil de chauffage et de production d'eau chaude qui soit de structure simple, 5 économique et qui permette d'utiliser le réservoir d'eau chaude comme appareil de chauffage. Ainsi, la présente invention se rapporte à un appareil de chauffage et de production d'un fluide de stockage d'énergie tel que de l'eau chaude, qui comporte un réservoir dans lequel est contenu ledit 10 fluide, une source thermique pour chauffer ce fluide, ainsi qu'une enceinte isolante dans laquelle est placé le réservoir, caractérisé en ce que ladite source thermique est placée à l'intérieur du réservoir ou à l'extérieur de ladite enceinte, et en ce que la paroi de l'enceinte est en contact avec ledit réservoir à l'exception d'au moins une région constituée 15 d'un canal formé dans la paroi de ladite enceinte, les extrémités opposées de ce canal communiquant respectivement avec une entrée et une sortie d'air. Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l'invention : 20 - ledit au moins un canal a une forme hélicoïdale, - ledit canal comporte des tronçons parallèles généralement verticaux, dont les extrémités haute et basse communiquent avec des tronçons annulaires, - l'entrée d'air extérieur est située en partie basse de ladite 25 enceinte, tandis que la sortie d'air est placée en partie haute de ladite enceinte, - ladite source thermique est notamment choisie dans la liste suivante : résistance électrique, pompe à chaleur intégrée dans le réservoir, chaudière, brûleur, panneau solaire, chaudière ou pompe à 30 chaleur déportée à l'extérieur du réservoir, poêle à bois, biomasse ou une combinaison quelconque d'au moins certains de ceux-ci, - l'appareil comporte un outil de forçage d'air tel qu'un ventilateur, apte à forcer le passage de l'air dans le canal, - la sortie d'air est connectée à un échangeur de chaleur 35 air/air, tel qu'un sèche-serviette ou un radiateur à échange air/air. 3002 309 3 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Elle sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue simplifiée, en coupe longitudinale 5 verticale, d'un premier mode de réalisation de l'appareil de chauffage et de production d'eau chaude conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, d'un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale de la 10 variante de la figure 2, selon le plan de coupe III, III ; - enfin, la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation de l'appareil conforme à l'invention. En se reportant à la figure 1, est représentée une première forme de réalisation de l'invention. 15 Cet appareil 1 comprend un réservoir 2 de fluide de stockage d'énergie (par exemple eau chaude), de type connu, par exemple en métal et d'une contenance d'une centaine de litres. Il pourrait, bien entendu, être de contenance supérieure ou inférieure. Ses faces supérieure et inférieure sont respectivement 20 référencées 20 et 21, tandis que sa surface latérale, ici cylindrique, est référencée 22. Bien entendu, toute autre forme de réservoir (ou "ballon") peut être envisagée. Toujours de manière connue, le réservoir est disposé à l'intérieur et ceinturé par une enceinte 3 en matériau qui est un isolant 25 thermique, ceci, afin de perdre le minimum de calories emmagasinées par l'eau. Le fluide contenu dans le réservoir 2 est chauffé par une source thermique 4, placée à l'intérieur du réservoir 2 (comme représenté sur les figures) ou à l'extérieur de l'enceinte 3. 30 Le sommet de l'enceinte 3 est référencé 30, tandis que sa base est référencée 31. Elle repose sur un socle S. Sa paroi latérale 32 présente une surface interne généralement complémentaire de celle 22 du réservoir 2. Bien entendu, l'enceinte pourrait directement reposer au 35 sol ou être fixée à un mur.From this state of the art, the present invention aims to overcome the disadvantages listed above. In other words, it aims to provide a heater and hot water heater that is simple in structure, economical and allows the hot water tank to be used as a heater. Thus, the present invention relates to an apparatus for heating and producing an energy storage fluid such as hot water, which comprises a reservoir in which said fluid is contained, a heat source for heating this fluid. fluid, and an insulating enclosure in which the reservoir is placed, characterized in that said thermal source is placed inside the reservoir or outside said enclosure, and in that the wall of the enclosure is in contact with said reservoir with the exception of at least one region consisting of a channel formed in the wall of said enclosure, the opposite ends of this channel respectively communicating with an inlet and an air outlet. According to other non-limiting and advantageous features of the invention: said at least one channel has a helical shape, said channel comprises generally vertical parallel sections whose upper and lower ends communicate with annular sections; the outside air inlet is located in the lower part of said enclosure, while the air outlet is placed in the upper part of said enclosure, the said heat source is in particular chosen from the following list: electrical resistance, heat pump integrated in the tank, boiler, burner, solar panel, boiler or remote heat pump outside the tank, wood stove, biomass or any combination of at least some of these, the apparatus comprises an air forcing tool such as a fan, adapted to force the passage of air in the channel; the air outlet is connected to an air / air heat exchanger, such as n heated towel rail or radiator with air / air exchange. Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows. It will be made with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a simplified view, in longitudinal vertical section, of a first embodiment of the heating apparatus and hot water production according to the invention; FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 of a second embodiment of the invention; FIG. 3 is a cross-sectional view of the variant of FIG. 2 along section plane III, III; - Finally, Figure 4 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of the apparatus according to the invention. Referring to Figure 1, there is shown a first embodiment of the invention. This apparatus 1 comprises a reservoir 2 of energy storage fluid (for example hot water), of known type, for example metal and with a capacity of a hundred liters. It could, of course, be of higher or lower capacity. Its upper and lower faces are respectively referenced 20 and 21, while its lateral surface, here cylindrical, is referenced 22. Of course, any other form of tank (or "balloon") can be envisaged. Still in known manner, the reservoir is disposed inside and surrounded by an enclosure 3 of material which is a thermal insulator, this, in order to lose the minimum of calories stored by water. The fluid contained in the reservoir 2 is heated by a heat source 4 placed inside the reservoir 2 (as shown in the figures) or outside the enclosure 3. The top of the enclosure 3 is referenced 30, while its base is referenced 31. It is based on a base S. Its side wall 32 has an inner surface generally complementary to that 22 of the tank 2. Of course, the enclosure could directly rest on the ground or be fixed to a wall.
A titre d'exemple, le matériau qui constitue l'enceinte isolante 3 est de la mousse de polyuréthane. On peut bien entendu faire usage d'autre matériaux tels que du Neopor (marque déposée), du polypropylène, du polystyrène extrudé ou expansé, de la mousse phénolique ou tout type de matériau qui a une faible conductivité thermique (À inférieure à 0.1 W/(m.K)). Le sommet de l'enceinte 3 supporte une pompe à chaleur 7 de type connu en soi, qui est connectée à un échangeur de chaleur hélicoïdal non représenté, également de type connu, placé dans le réservoir 2. Dans un mode de réalisation non représenté, il pourrait être placé autour de la paroi extérieure du réservoir. La paroi du réservoir 2 de la figure 1 touche à la face interne de l'enceinte 3. Cependant, cette face interne présente une région en creux formant un canal ou rigole 33, de sorte que ce canal n'est pas en 15 contact avec le réservoir 2. La section du canal 33 est semi circulaire. Toutefois, toute autre forme peut être envisagée. A titre indicatif, il pourrait s'agir d'une section rectangulaire, elliptique, rectangulaire aux coins arrondis, triangulaire, trapézoïdal, ou une combinaison de ces formes. 20 Le canal 33 présente la particularité d'avoir une forme hélicoïdale (voir les flèches de la figure 1) dont les extrémités basse et haute communiquent respectivement avec des ouvertures 321 et 322. L'ouverture 321 fait office d'entrée d'air extérieur, tandis que l'ouverture 322 fait office de sortie. 25 Dans la pratique, l'ouverture 321 fait office d'entrée d'air extérieur. Cet air est libre de circuler dans l'espace E, tout en léchant la paroi du réservoir 2. Lors de ce mouvement généralement ascendant, il se réchauffe et ressort de l'appareil par l'ouverture 322 formant sortie. Dans cet exemple, un seul canal hélicoïdal est représenté. 30 Toutefois, on peut envisager de faire usage de plusieurs canaux disposés en parallèle. Bien entendu, aussi bien l'ouverture 321 que l'ouverture 322 peuvent être équipée d'une grille ou de toute autre moyen équivalent formant filtre, de manière à ce que des polluants et/ou des insectes ne 35 s'infiltre à l'intérieur de l'appareil.By way of example, the material that constitutes the insulating enclosure 3 is polyurethane foam. Of course, other materials may be used such as Neopor (registered trademark), polypropylene, extruded or expanded polystyrene, phenolic foam or any type of material which has a low thermal conductivity (at less than 0.1 W / (mK)). The top of the chamber 3 supports a heat pump 7 of a type known per se, which is connected to a not shown spiral heat exchanger, also of known type, placed in the tank 2. In a not shown embodiment, it could be placed around the outer wall of the tank. The wall of the tank 2 of FIG. 1 touches the inner face of the chamber 3. However, this inner face has a hollow region forming a channel or channel 33, so that this channel is not in contact with the reservoir 2. The section of the channel 33 is semicircular. However, any other form can be considered. As an indication, it could be a rectangular, elliptical, rectangular section with rounded corners, triangular, trapezoidal, or a combination of these forms. The channel 33 has the particularity of having a helical shape (see the arrows of FIG. 1), the low and high ends of which communicate respectively with openings 321 and 322. The opening 321 acts as an outside air inlet. , while the opening 322 serves as an outlet. In practice, the opening 321 acts as an outside air inlet. This air is free to circulate in the space E, while licking the wall of the tank 2. During this generally ascending movement, it heats and exits the apparatus through the opening 322 forming an outlet. In this example, only one helical channel is shown. However, it is conceivable to make use of several channels arranged in parallel. Of course, both aperture 321 and aperture 322 may be equipped with a grid or other equivalent means forming a filter, so that pollutants and / or insects do not infiltrate the screen. inside the device.
On dispose, grâce à cet agencement compact qui ne nécessite pas la pose de tubes ou de radiateurs, d'une source de chauffage très pratique. L'emplacement des ouvertures 321 et 322 peut être 5 différent de celui qui a été décrit plus haut. Toutefois, l'ouverture 322 sera préférentiellement à une hauteur plus élevée que l'ouverture 321, en raison de la capacité de l'air chaud à s'élever naturellement. Un tel agencement est particulièrement efficace car le flux d'air qui s'engouffre dans le canal 33 parcourt un long chemin pour 10 déboucher au niveau de l'ouverture de sortie, le long duquel l'échange thermique est maximal. Le mode de réalisation des figures 2 et 3 s'inspire du même concept. On a ici affaire à canal constitués de tronçons verticaux 34 15 formés dans la paroi interne de l'enceinte 3, lesquels communiquent, par leurs extrémités basse et haute, avec des tronçons annulaires 36, respectivement 35. Ces derniers se raccordent, bien entendu, aux ouvertures d'entrée 321 et de sortie 322 précitées. Là encore, on constate qu'avec une telle architecture, 20 l'échange thermique entre la paroi du réservoir et les veines d'air est particulièrement efficace. Dans un mode de réalisation non représenté, on peut envisager que le dispositif soit équipé d'un outil de forçage d'air tel qu'un ventilateur, apte à forcer le passage de l'air dans le canal. Ceci vaut 25 également pour le canal hélicoïdal décrit plus haut. On peut également prévoir de connecter l'ouverture 322 de sortie d'air à un échangeur de chaleur air/air 5, tel qu'un sèche-serviette ou un radiateur à échange air/air, comme représenté sur la figure 4. En période de non utilisation, on peut condamner les 30 ouvertures 321 et 322 en plaçant contre elles un volet amovible.Thanks to this compact arrangement which does not require the installation of tubes or radiators, a very convenient heating source is available. The location of the openings 321 and 322 may be different from that described above. However, the opening 322 will preferably be at a height higher than the opening 321, due to the ability of the hot air to rise naturally. Such an arrangement is particularly effective because the flow of air that rushes into the channel 33 travels a long path to open at the outlet opening, along which the heat exchange is maximum. The embodiment of Figures 2 and 3 is inspired by the same concept. We are here dealing with channel consist of vertical sections 34 15 formed in the inner wall of the chamber 3, which communicate, with their low and high ends, with annular sections 36, respectively 35. These are connected, of course, to the aforementioned inlet 321 and outlet openings 322. Again, it is found that with such architecture, the heat exchange between the tank wall and the air streams is particularly effective. In an embodiment not shown, it is conceivable that the device is equipped with an air forcing tool such as a fan, able to force the passage of air in the channel. This also applies to the helical channel described above. It is also possible to connect the air outlet opening 322 to an air / air heat exchanger 5, such as a towel warmer or an air / air exchange radiator, as shown in FIG. If not used, the openings 321 and 322 can be locked by placing a removable flap against them.