FR3013809A1 - THERMODYNAMIC WATER HEATER FLANGE AND THERMODYNAMIC WATER HEATER - Google Patents
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Abstract
Une bride de chauffe-eau thermodynamique destinée au montage sur une cuve (1) de chauffe-eau porte un condenseur immergé (2) et monté de manière étanche en vue de réchauffer l'eau de la cuve (1) du chauffe-eau auquel la bride (3) est destinée.A thermodynamic water heater flange for mounting on a water heater tank (1) carries a submerged condenser (2) and sealingly mounted to heat the water in the tank (1) of the water heater to which the flange (3) is intended.
Description
Bride de chauffe-eau thermodynamique et chauffe-eau thermodynamique L'invention est relative à une bride de chauffe-eau thermodynamique destinée au montage sur une cuve de chauffe-eau.The invention relates to a thermodynamic water heater flange intended for mounting on a tank of water heater.
L'invention est également relative à un chauffe-eau thermodynamique équipé d'une bride selon l'invention. Un chauffe-eau thermodynamique comporte un moteur thermodynamique standard, fixé ou non à la cuve du chauffe-eau et comporte également un système de compression, un évaporateur, un système de détente et un système de régulation, reliés entre eux et à un échangeur de chaleur qui transfère son énergie à l'eau à réchauffer par condensation. Cet échangeur de chaleur, appelé « condenseur » est généralement réalisé par enroulement d'une surface d'échange autour de la cuve du chauffe-eau. Un condenseur enroulé est généralement placé au contact de la cuve du chauffe-eau et sous un isolant externe. Le condenseur enroulé constitue actuellement la solution usuellement adoptée pour les chauffe-eau thermodynamiques. Le document EP 2 330 360 A2 décrit un chauffe-eau thermodynamique à commande de chauffage de l'eau, comportant un circuit thermodynamique d'échange thermique entre un flux d'air et l'eau à chauffer. Le circuit thermodynamique comprend de préférence un évaporateur adapté à être traversé par le flux d'air, un compresseur de mise en circulation d'un fluide frigorigène dans le circuit thermodynamique, un condenseur pour transférer des calories du fluide frigorigène à l'eau à chauffer, et un détendeur. Le condenseur est réalisé sous la forme d'au moins un tube enroulé autour d'un réservoir du chauffe-eau comprenant l'eau à chauffer. Le document EP 2 487 443 Al décrit un condenseur pour échange thermique optimisé et une installation de chauffage de liquide. Le condenseur comporte un circuit de canaux pour la circulation et la condensation d'un fluide frigorigène entrant à l'état gazeux dans le circuit. Le condenseur est destiné à être appliqué à la verticale contre un ballon contenant un liquide chauffé par transfert de la chaleur libérée par la condensation progressive d'un fluide frigorigène en liquide de condensation évacué par une sortie. Les canaux de circulation/condensation sont orientés pour permettre la descente par gravité du liquide de condensation formé. Le condenseur comprend un distributeur d'entrée et un collecteur de sortie dans lesquels débouchent les extrémités des canaux, de façon à recueillir le liquide de condensation en fin de course. Les canaux de circulation/condensation sont indépendants les uns des autres entre leur extrémité côté gaz et leur extrémité côté liquide. Les condenseurs des documents EP 2 487 443 Al et EP 2 330 360 A2 donnent généralement satisfaction, mais présentent plusieurs inconvénients. Les condenseurs enroulés nécessitent un volume de fluide frigorigène important et une grande surface d'échange, ce qui empêche leur utilisation sur des chauffe-eau de petite capacité. Les condenseurs enroulés présentent des pertes de charge importantes, nécessitent de grandes surfaces d'échange et présentent des qualités de transmission thermique réduites, en raison de la résistance de contact thermique entre le condenseur, la cuve du chauffe-eau et l'eau. En outre, lorsque la surface du condenseur s'étend verticalement vers le haut de la cuve du chauffe-eau, la partie en contact avec la partie supérieure chaude du chauffe-eau n'assure plus de transfert thermique, en raison de la stratification thermique conduisant à une stagnation de l'eau chaude en partie haute de la cuve. On connaît dans des domaines techniques voisins, des condenseurs immergés plus performants qui présentent cependant un risque de contamination de l'eau à réchauffer avec le fluide frigorigène et l'huile circulante, en cas de fuite de l' échangeur.The invention also relates to a thermodynamic water heater equipped with a flange according to the invention. A thermodynamic water heater comprises a standard thermodynamic motor, fixed or not to the tank of the water heater and also comprises a compression system, an evaporator, an expansion system and a control system, connected to each other and to a heat exchanger. heat that transfers its energy to the water to be heated by condensation. This heat exchanger, called "condenser" is generally made by winding an exchange surface around the tank of the water heater. A coiled condenser is generally placed in contact with the tank of the water heater and under external insulation. The coiled condenser is currently the solution usually adopted for thermodynamic water heaters. The document EP 2 330 360 A2 describes a thermodynamic water heater with water heating control, comprising a thermodynamic heat exchange circuit between a stream of air and the water to be heated. The thermodynamic circuit preferably comprises an evaporator adapted to be traversed by the flow of air, a compressor for circulating a refrigerant in the thermodynamic circuit, a condenser for transferring calories from the refrigerant to the water to be heated. , and a regulator. The condenser is in the form of at least one tube wound around a tank of the water heater comprising the water to be heated. EP 2 487 443 A1 discloses an optimized heat exchange condenser and a liquid heating system. The condenser comprises a channel circuit for the circulation and condensation of a refrigerant entering the gaseous state in the circuit. The condenser is intended to be applied vertically against a balloon containing a heated liquid by transfer of the heat released by the progressive condensation of a refrigerant into a condensed liquid discharged through an outlet. The circulation / condensation channels are oriented to allow the descent by gravity of the condensation liquid formed. The condenser comprises an inlet distributor and an outlet manifold into which the ends of the channels open, so as to collect the condensation liquid at the end of the stroke. The circulation / condensation channels are independent of one another between their gas-side end and their liquid-side end. The condensers of documents EP 2 487 443 A1 and EP 2 330 360 A2 generally give satisfaction, but have several drawbacks. Coiled condensers require a large volume of refrigerant and a large exchange surface, which prevents their use on small capacity water heaters. Coiled condensers have high pressure losses, require large exchange surfaces and have reduced thermal transmittance, due to the thermal contact resistance between the condenser, the tank of the water heater and the water. In addition, when the surface of the condenser extends vertically up the tank of the water heater, the portion in contact with the upper hot part of the water heater no longer ensures heat transfer, due to the thermal stratification leading to stagnation of hot water in the upper part of the tank. In neighboring technical fields, better-performing submerged condensers are known which however present a risk of contamination of the water to be heated with the refrigerant and the circulating oil, in case of leakage of the exchanger.
Pour pallier cet inconvénient, on prévoit d'équiper ces condenseurs immergés de parois à double peau pour protéger l'eau chaude sanitaire des contaminations. La conception des condenseurs immergés est dérivée de la conception des échangeurs thermiques standards et se révèlent peu adaptés à l'application aux chauffe-eau domestiques.To overcome this drawback, provision is made to equip these submerged condensers with double-skinned walls to protect domestic hot water from contamination. The design of the immersed condensers is derived from the design of standard heat exchangers and proves unsuitable for application to domestic water heaters.
Les échangeurs thermiques standards présentent des tailles et des diamètres d'enroulement généralement incompatibles avec le montage latéral sur une cuve de chauffe-eau. En outre, les diamètres importants des tubes des échangeurs thermiques standards sont incompatibles avec l'utilisation de petites pompes à chaleur, car la vitesse du fluide frigorigène se trouve ralentie et l'entraînement correct de l'huile présente dans le fluide frigorigène n'est pas assuré, de sorte que la lubrification du moteur de pompe est insuffisante. Le montage des échangeurs thermiques standards est effectué de manière indépendante par des extrémités filetées des tubes d'entrée ou des tubes de sortie. Ces extrémités filetées imposent l'utilisation de pièces mécaniques additionnelles et de nombreux joints : ce montage présente par conséquent des risques de perte d'étanchéité de la cuve du chauffe-eau. Ces risques sont d'autant plus importants du fait que chacune des extrémités est montée de façon indépendante. Ces extrémités filetées présentent de plus une surface d'appui faible, ce qui nécessite alors une bride d'épaisseur plus importante pour éviter tout risque de flambage qui dégraderait le revêtement anticorrosion. Ces problématiques de flambages et de pertes d'étanchéité sont particulièrement amplifiées, du fait des vibrations, lors du transport d'un chauffe-eau thermodynamique. Ce type de montage ne permet pas l'intégration d'un doigt de gant sur le condenseur, qui est généralement déporté sur une bride, ce qui complexifie la construction de la bride et/ou du chauffe-eau.Standard heat exchangers have winding sizes and diameters that are generally incompatible with side mounting on a water heater tank. In addition, the large diameters of the standard heat exchanger tubes are incompatible with the use of small heat pumps, because the speed of the refrigerant is slowed down and the correct entrainment of the oil in the refrigerant is not ensured, so that the lubrication of the pump motor is insufficient. The mounting of the standard heat exchangers is performed independently by threaded ends of the inlet tubes or outlet tubes. These threaded ends require the use of additional mechanical parts and many joints: this assembly therefore presents risks of loss of watertightness of the tank of the water heater. These risks are all the more important because each end is mounted independently. These threaded ends also have a low bearing surface, which then requires a thicker flange to avoid any risk of buckling which would degrade the anticorrosive coating. These problems of buckling and loss of tightness are particularly amplified, because of vibrations, during the transport of a thermodynamic water heater. This type of assembly does not allow the integration of a thermowell on the condenser, which is usually offset on a flange, which complicates the construction of the flange and / or the water heater.
Ce type de montage ne permet pas non plus d'isoler électriquement l'échangeur de la cuve, ce qui va fortement surcharger le système de protection contre la corrosion. Un premier but de l'invention est de proposer un nouveau bloc condenseur immergé permettant un montage facile, rapide et fiable sur une bride de chauffe-eau et le remplacement des moyens de chauffage de l'art antérieur assemblés aux cuves de chauffe-eau.This type of assembly does not allow to electrically isolate the exchanger from the tank, which will greatly overload the corrosion protection system. A first object of the invention is to provide a new immersed condenser block for easy mounting, fast and reliable on a water heater flange and the replacement of the prior art heating means assembled to the water heater tanks.
Un deuxième but de l'invention est de proposer une nouvelle bride de chauffe-eau thermodynamique permettant un montage facile et rapide d'un condenseur immergé. Un troisième but de l'invention est de proposer une solution de maintien du bloc condenseur immergé permettant de prévenir les risques de dégradation du chauffe eau thermodynamique lors de son transport. Un quatrième but de l'invention est de proposer un nouveau chauffe-eau thermodynamique dont le condenseur immergé est monté directement sur une bride de chauffe-eau thermodynamique, de manière à en faciliter l'entretien et le remplacement éventuel. L'invention a pour objet une bride de chauffe-eau thermodynamique, destinée au montage sur une cuve de chauffe-eau, caractérisée par le fait que la bride porte un condenseur immergé et monté de manière étanche en vue de réchauffer l'eau de la cuve du chauffe-eau auquel la bride est destinée.A second object of the invention is to provide a new thermodynamic water heater flange for easy and fast installation of a submerged condenser. A third object of the invention is to provide a solution for maintaining the immersed condenser block to prevent the risk of degradation of the thermodynamic water heater during its transport. A fourth object of the invention is to provide a new thermodynamic water heater whose immersed condenser is mounted directly on a thermodynamic water heater flange, so as to facilitate maintenance and possible replacement. The invention relates to a thermodynamic water heater flange, intended for mounting on a water heater tank, characterized in that the flange carries a condenser immersed and mounted in a sealed manner to heat the water of the water. tank of the water heater to which the flange is intended.
Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - le condenseur immergé est monté sur un support ou une platine assemblée permettant de répartir le poids du condenseur sur la bride pour limiter les problèmes de flambage de la bride ; - le condenseur immergé est monté sur un support ou une platine assemblée 20 de manière démontable et étanche à la bride de chauffe-eau thermodynamique, par exemple avec interposition d'un joint d'étanchéité ; - le condenseur immergé est monté sur un support ou une platine assemblée de manière démontable et isolé électriquement de la bride de chauffe-eau thermodynamique, par exemple par l'utilisation de joints d'étanchéité et de bagues 25 plastiques ; - le condenseur immergé présente une double paroi, de manière à permettre l'évacuation à l'atmosphère des fuites de fluide frigorigène dans l'espace compris entre les deux parois ; - le support ou platine du condenseur immergé est assemblé par vissage à la 30 bride au moyen d'une ou plusieurs vis traversantes engagée dans un ou plusieurs taraudage borgne du support ou de la platine, de façon à permettre un montage rapide, étanche, et garantissant une bonne répartition du poids sur la bride ; - le support ou platine porte un doigt de gant, apte à recevoir une sonde de mesure de température et un fusible de sécurité reliés à un thermostat ou moyen de régulation de température d'eau réchauffée ; - le condenseur immergé est réalisé par formage d'un ensemble de deux tubes engagés l'un dans l'autre, ledit ensemble de deux tubes comportant un premier tube intérieur et un deuxième tube extérieur entourant ledit premier tube intérieur ; - le condenseur immergé peut avantageusement présenter une conformation enroulée droite ; - le condenseur immergé peut avantageusement présenter une conformation enroulée en « V » ; - le condenseur immergé peut avantageusement présenter une conformation enroulée en demi-cercle. - le condenseur immergé peut posséder une forme spécifique, ainsi qu'un embout souple permettant de prendre appui sur la cuve afin d'éviter de dégrader le chauffe-eau thermodynamique lors du transport ; - le chauffe-eau thermodynamique peut avoir un support ou un système d'accrochage dédié au maintien du condenseur immergé et fixé directement sur la cuve, situé par exemple face au bloc condenseur immergé ou sous celui-ci ; - le chauffe-eau thermodynamique peut avoir un support ou un système d'accrochage dédié au maintien du condenseur immergé et fixé sur une bride, elle-même montée sur la cuve, située par exemple face au bloc condenseur immergé ou sous celui-ci.According to other alternative features of the invention: the immersed condenser is mounted on a support or an assembled plate for distributing the weight of the condenser on the flange to limit the buckling problems of the flange; the immersed condenser is mounted on a support or a plate assembled in a demountable manner and sealed to the thermodynamic water heater flange, for example with the interposition of a seal; the immersed condenser is mounted on a support or a plate removably assembled and electrically insulated from the thermodynamic water heater flange, for example by the use of gaskets and plastic rings; - The immersed condenser has a double wall, so as to allow the evacuation to the atmosphere refrigerant leaks in the space between the two walls; the support or platen of the immersed condenser is assembled by screwing to the flange by means of one or more through screws engaged in one or more blind threads of the support or of the plate, so as to allow rapid mounting, sealed, and guaranteeing a good weight distribution on the flange; the support or platen carries a thermowell capable of receiving a temperature measuring probe and a safety fuse connected to a thermostat or means for regulating the temperature of heated water; - The immersed condenser is formed by forming a set of two tubes engaged one in the other, said set of two tubes having a first inner tube and a second outer tube surrounding said first inner tube; - The immersed condenser may advantageously have a straight wound conformation; - The immersed condenser may advantageously have a conformation wound "V"; - The immersed condenser may advantageously have a conformation wound in a semicircle. the immersed condenser may have a specific shape, as well as a flexible nozzle making it possible to bear on the tank in order to avoid degrading the thermodynamic water heater during transport; - The thermodynamic water heater may have a support or an attachment system dedicated to maintaining the immersed condenser and fixed directly to the tank, for example facing the immersed condenser block or under it; - The thermodynamic water heater may have a support or an attachment system dedicated to the maintenance of the immersed condenser and fixed on a flange, itself mounted on the tank, for example facing the immersed condenser block or below it.
L'invention a également pour objet un chauffe-eau thermodynamique équipé d'une bride portant un condenseur immergé selon l'invention. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'un chauffe-eau thermodynamique selon l'invention.The invention also relates to a thermodynamic water heater equipped with a flange carrying a submerged condenser according to the invention. The invention will be better understood from the following description given by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 schematically represents a diametral sectional view of a thermodynamic water heater according to the invention; .
La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'une bride de chauffe-eau thermodynamique selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement une vue partielle agrandie selon le repère III de la figure 2.FIG. 2 diagrammatically represents a diametrical sectional view of a thermodynamic water heater flange according to the invention. FIG. 3 schematically represents an enlarged partial view according to the reference III of FIG. 2.
La figure 4 représente schématiquement un premier mode de réalisation de condenseur immergé pour chauffe-eau thermodynamique selon l'invention. La figure 5 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de condenseur immergé pour chauffe-eau thermodynamique selon l'invention. La figure 6 représente schématiquement un troisième mode de réalisation de 10 condenseur immergé pour chauffe-eau thermodynamique selon l'invention. En référence aux figures 1 à 6, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. Sur la figure 1, un chauffe-eau thermodynamique selon l'invention comporte une cuve (1) entourée par une isolation (la) et présentant une entrée d'eau froide (lb) 15 et une sortie d'eau chaude (1c). La cuve (1) de chauffe-eau thermodynamique porte latéralement une bride (3) sur laquelle est monté un condenseur immergé (2) selon l'invention. La bride (3) est montée sur la cuve du chauffe-eau, de manière à assurer l'étanchéité de la cuve du chauffe-eau. 20 La bride (3) peut être échangée avec une bride de chauffe-eau de l'art antérieur portant un élément chauffant électrique, par exemple un élément thermoplongeur ou une résistance stéatite. Le condenseur immergé (2) est porté sur la bride (3), à laquelle il est fixé de manière étanche. 25 Le condenseur immergé (2) est dimensionné pour être compatible avec les caractéristiques d'un chauffe-eau électrique standard pour utilisation domestique. En raison de la possibilité d'échange avec une bride de chauffe-eau de l'art antérieur, un chauffe-eau thermodynamique selon l'invention peut être transformé en chauffe-eau électrique standard, par simple échange de la bride montée sur la cuve (1) de chauffe-eau. Le condenseur (2) immergé présente de préférence un diamètre de passage restreint, de manière à obtenir un bon échange thermique tout en ne nécessitant que peu de fluide frigorigène et en assurant une bonne vitesse de circulation du fluide frigorigène. Cette vitesse de circulation du fluide frigorigène assure une bonne circulation de l'huile de lubrification et améliore les performances et la fiabilité de fonctionnement du moteur thermodynamique ou compresseur non représenté de la 10 pompe à chaleur du chauffe-eau thermodynamique. Sur la figure 2, une bride (3) de chauffe-eau thermodynamique selon l'invention est représentée en coupe diamétrale. La bride thermodynamique porte un support ou platine (4) du condenseur immergé (2) et d'un doigt de gant (8) apte à recevoir une sonde de mesure de 15 température et un fusible de sécurité, de manière connue en soi. La sonde de mesure de température et le fusible de sécurité non représentés sont reliés de manière connue à un thermostat ou moyen de régulation non représenté de température d'eau réchauffée. Sur les figures 2 et 3, le condenseur immergé (2) est monté solidaire d'une 20 platine ou support (4) de manière étanche. La platine ou support (4) porte également un doigt de gant (8) et un trou taraudé (5) non débouchant permettant la fixation par une vis (5a) traversant l'épaisseur de la bride (3). La fixation du support (4) sur la bride (3) de chauffe-eau thermodynamique 25 est effectuée de manière étanche : à cet effet, le support (4) comporte une gorge périphérique (6) apte à recevoir un joint d'étanchéité (7), de préférence un joint torique. De préférence, le condenseur immergé (2) et le doigt de gant (8) sont montés sur le support (4) par brasage ou soudage de leur diamètre externe au niveau des 30 alésages de passage à travers le support (4).FIG. 4 schematically represents a first embodiment of an immersed condenser for a thermodynamic water heater according to the invention. Figure 5 schematically shows a second embodiment of immersed condenser for thermodynamic water heater according to the invention. FIG. 6 diagrammatically shows a third embodiment of a submerged condenser for a thermodynamic water heater according to the invention. With reference to FIGS. 1 to 6, identical or functionally equivalent elements are identified by identical reference numerals. In Figure 1, a thermodynamic water heater according to the invention comprises a tank (1) surrounded by an insulation (la) and having a cold water inlet (lb) 15 and a hot water outlet (1c). The tank (1) thermodynamic water heater laterally carries a flange (3) on which is mounted a submerged condenser (2) according to the invention. The flange (3) is mounted on the tank of the water heater, so as to seal the tank of the water heater. The flange (3) can be exchanged with a water heater flange of the prior art carrying an electric heating element, for example an immersion heater or a steatite resistance. The immersed condenser (2) is carried on the flange (3) to which it is sealingly attached. The submerged condenser (2) is sized to be compatible with the features of a standard electric water heater for home use. Due to the possibility of exchange with a water heater flange of the prior art, a thermodynamic water heater according to the invention can be converted into a standard electric water heater, by simply changing the flange mounted on the tank (1) water heater. The immersed condenser (2) preferably has a restricted passage diameter, so as to obtain a good heat exchange while requiring only a small amount of refrigerant and ensuring a good refrigerant circulation rate. This flow rate of the refrigerant ensures a good circulation of the lubricating oil and improves the performance and reliability of operation of the thermodynamic engine or compressor not shown in the heat pump of the thermodynamic water heater. In Figure 2, a flange (3) of thermodynamic water heater according to the invention is shown in diametral section. The thermodynamic flange carries a support or plate (4) of the immersed condenser (2) and a thermowell (8) adapted to receive a temperature measuring probe and a safety fuse, in a manner known per se. The temperature measuring probe and the safety fuse (not shown) are connected in known manner to a thermostat or control means (not shown) for the temperature of heated water. In Figures 2 and 3, the immersed condenser (2) is mounted integral with a plate or support (4) sealingly. The plate or support (4) also carries a thimble (8) and a tapped hole (5) non-opening for fixing by a screw (5a) passing through the thickness of the flange (3). The fixing of the support (4) on the flange (3) of thermodynamic water heater 25 is carried out in a sealed manner: for this purpose, the support (4) comprises a peripheral groove (6) adapted to receive a seal ( 7), preferably an O-ring. Preferably, the immersed condenser (2) and the thermowell (8) are mounted on the support (4) by brazing or welding their outer diameter at the passage bores through the support (4).
Le support (4) peut être prévu selon une conformation et une épaisseur identiques ou similaires au support d'un élément chauffant électrique thermoplongeur de type connu. Cette disposition permet le remplacement du bloc comportant le support (4), le doigt de gant (8) et le condenseur immergé (2) par un autre bloc comportant un support (4) identique ou analogue, un doigt de gant (8) et un élément chauffant à sorties électriques de l'art antérieur. Grâce à cette disposition, le remplacement d'une bride de chauffe-eau thermodynamique par une bride standard d'un chauffe-eau de l'art antérieur peut être effectué sans nécessiter d'outillage ou de modification mécanique sur la cuve du chauffe-eau. L'utilisation d'une seule vis (5a) pour assurer la fixation du support ou de la platine (4) grâce au vissage dans le trou taraudé (5) non débouchant fournit une fixation simple, rapide et peu onéreuse du bloc fixé sur la bride (3) de chauffe-eau 15 thermodynamique. L'étanchéité procurée par le joint d'étanchéité (7) monté dans la gorge (6) du support ou de la platine (4) est assurée du fait de la fixation du support à l'aide de la vis (5a) qui effectue une compression sur le joint (7) lors du vissage. Le doigt de gant (8) peut être placé à proximité immédiate du condenseur 20 immergé (2), sur le côté, ou même au centre du condenseur immergé (2). Des essais ont montré que le placement du doigt de gant (8) sur le côté, à la même hauteur que le condenseur immergé (2) permet d'éviter des perturbations dues au mouvement convectif de l'eau, tout en fournissant des mesures de température permettant une bonne régulation du chauffe-eau thermodynamique. 25 Pour éviter toute contamination de l'eau chaude sanitaire, on prévoit avantageusement que le condenseur immergé (2) présente une double paroi, de manière à permettre l'évacuation à l'atmosphère des fuites de fluide frigorigène dans l'espace compris entre les deux parois. Pour assurer l'évacuation du fluide frigorigène à l'atmosphère, on prévoit de 30 braser uniquement le tube (10) à travers le support (4), tout en évitant d'obturer l'espace compris entre le tube intérieur (9) et le tube extérieur (10).The support (4) may be provided in a conformation and thickness identical or similar to the support of an electric heating element immersion heater of known type. This arrangement allows the block comprising the support (4), the thimble (8) and the immersed condenser (2) to be replaced by another block comprising an identical support (4) or the like, a thimble (8) and a heating element with electrical outputs of the prior art. With this arrangement, the replacement of a thermodynamic water heater flange with a standard flange of a water heater of the prior art can be performed without the need for tools or mechanical modification on the tank of the water heater . The use of a single screw (5a) to secure the support or the plate (4) by screwing into the threaded hole (5) non-opening provides a simple, fast and inexpensive fixing of the block fixed on the flange (3) of thermodynamic water heater. The seal provided by the seal (7) mounted in the groove (6) of the support or the plate (4) is ensured by the fixing of the support by means of the screw (5a) which carries out compression on the seal (7) during screwing. The thimble (8) can be placed in the immediate vicinity of the immersed condenser (2), on the side, or even in the center of the immersed condenser (2). Tests have shown that the placing of the thimble (8) on the side, at the same height as the immersed condenser (2) makes it possible to avoid disturbances due to the convective movement of the water, while providing measurements of temperature allowing a good regulation of the thermodynamic water heater. To avoid any contamination of the domestic hot water, it is advantageously provided that the immersed condenser (2) has a double wall, so as to allow the evacuation to the atmosphere of the refrigerant leaks in the space between the two walls. To ensure the evacuation of the refrigerant in the atmosphere, it is planned to solder only the tube (10) through the support (4), while avoiding closing the space between the inner tube (9) and the outer tube (10).
On peut également utiliser des tubes (9) et (10) présentant un profil spécifique non circulaire, à condition de ne pas engendrer de déformation susceptible de conduire à un risque de fuite de fluide frigorigène vers l'eau chaude sanitaire contenue dans la cuve du chauffe-eau.It is also possible to use tubes (9) and (10) having a specific non-circular profile, provided that they do not generate any deformation likely to lead to a risk of leakage of refrigerant to the domestic hot water contained in the tank. water heater.
Le fait d'utiliser un condenseur immergé présentant des tubes de faible diamètre permet de placer tout le volume du condenseur immergé dans la zone remplie d'eau froide de la cuve du chauffe-eau, sans contact avec la partie supérieure chaude du chauffe-eau. Cette disposition permet d'améliorer les performances d'échange thermique entre le condenseur (2) et l'eau froide de la partie inférieure de la cuve (1) de chauffe-eau. Pour réduire le volume de fluide frigorigène nécessaire tout en gardant de bonnes performances thermiques du condenseur (2) immergé, il est préférable de choisir des tubes intérieurs (9) et (10) de diamètre réduit. L'utilisation de petits diamètres de tubes (9) et (10) permet également d'assurer une vitesse importante de circulation du fluide frigorigène entraînant l'huile du compresseur du chauffe-eau thermodynamique. L'utilisation de tubes de faible diamètre permet également d'utiliser des rayons de cintrage réduits et de constituer des boucles ou serpentins de diamètre réduit.The fact of using a submerged condenser with small diameter tubes makes it possible to place the entire volume of the immersed condenser in the zone filled with cold water of the tank of the water heater, without contact with the hot upper part of the water heater. . This arrangement improves the heat exchange performance between the condenser (2) and the cold water of the lower part of the tank (1) water heater. To reduce the volume of refrigerant necessary while keeping good thermal performance of the immersed condenser (2), it is preferable to choose inner tubes (9) and (10) of reduced diameter. The use of small diameters of tubes (9) and (10) also makes it possible to ensure a high speed of circulation of the refrigerant driving the compressor oil of the thermodynamic water heater. The use of small diameter tubes also makes it possible to use reduced bending radii and to form loops or coils of reduced diameter.
Enfin, l'utilisation de tubes intérieurs présentant une surface extérieure à protubérances améliorant la conduction thermique peut être prévue pour améliorer la condensation du fluide frigorigène. Le tube intérieur (9) peut posséder un profil spécifique au niveau de sa surface intérieure pour améliorer la condensation et le transfert thermique du fluide, et/ou un profil spécifique au niveau de sa surface extérieure pour améliorer le transfert thermique vers le tube extérieur (10). Le tube extérieur (10) peut posséder un profil spécifique au niveau de sa surface intérieure pour améliorer le transfert thermique vers le tube intérieur (9), et/ou un profil spécifique au niveau de sa surface extérieure pour améliorer le transfert thermique et la convection vers l'eau à chauffer. À titre d'exemple, un tube intérieur (9) de diamètre extérieur voisin de 8 mm et un tube extérieur (10) de diamètre extérieur voisin de 10 mm permettent d'obtenir de bons résultats pour la fabrication d'un condenseur immergé (2) selon l'invention. De préférence, les chauffe-eau thermodynamiques selon l'invention équipés de condenseurs immergés (2) selon l'invention sont des chauffe-eau thermodynamiques de type vertical présentant une cuve (1) dont la bride (3) est placée en partie inférieure de la cuve (1) de chauffe-eau. Il est avantageux, dans cette disposition, de placer le condenseur immergé (2) dans une position voisine de la position horizontale.Finally, the use of inner tubes having an outer surface with protuberances improving the thermal conduction can be provided to improve the condensation of the refrigerant. The inner tube (9) may have a specific profile at its inner surface to improve the condensation and thermal transfer of the fluid, and / or a specific profile at its outer surface to improve heat transfer to the outer tube ( 10). The outer tube (10) may have a specific profile at its inner surface to enhance heat transfer to the inner tube (9), and / or a specific profile at its outer surface to enhance heat transfer and convection to the water to heat. For example, an inner tube (9) with an outside diameter of about 8 mm and an outer tube (10) with an outside diameter of about 10 mm make it possible to obtain good results for the manufacture of a submerged condenser (2). ) according to the invention. Preferably, the thermodynamic water heaters according to the invention equipped with submerged condensers (2) according to the invention are thermodynamic water heaters of vertical type having a tank (1) whose flange (3) is placed in the lower part of the tank (1) of water heater. It is advantageous in this arrangement to place the immersed condenser (2) in a position close to the horizontal position.
Ce positionnement horizontal du condenseur immergé (2) permet d'obtenir une uniformisation de la puissance échangée le long du condenseur immergé (2) et permet également de limiter l'écart entre la température de condensation et la température de l'eau environnante. Cette limitation de l'écart entre la température de condensation et la température de l'eau environnante assure une amélioration du rendement du compresseur de la pompe à chaleur du chauffe-eau thermodynamique. Dans l'application d'un condenseur (2) immergé selon l'invention à un chauffe-eau thermodynamique selon l'invention, on peut prévoir de placer une partie du condenseur (2) immergé à l'extérieur de la cuve.This horizontal positioning of the immersed condenser (2) makes it possible to obtain a standardization of the power exchanged along the immersed condenser (2) and also makes it possible to limit the difference between the condensation temperature and the temperature of the surrounding water. This limitation of the difference between the condensation temperature and the surrounding water temperature ensures an improvement in the efficiency of the compressor of the heat pump of the thermodynamic water heater. In the application of a condenser (2) immersed according to the invention to a thermodynamic water heater according to the invention, it is possible to place a portion of the condenser (2) immersed outside the tank.
On peut également réaliser la désurchauffe et le sous-refroidissement du fluide frigorigène en amont et en aval de la zone immergée proprement dite du condenseur immergé (2), ce qui est intéressant notamment pour limiter le risque d' entartrage. Pour améliorer encore le rendement du chauffe-eau thermodynamique, la désurchauffe et le sous-refroidissement peuvent, selon une variante avantageuse, être réalisés dans le flux d'air du moteur thermodynamique ou dans un circuit dédié de l'évaporateur. Cette variante permet de limiter la prise en glace de l'évaporateur. Une autre variante avantageuse est de plaquer les tubes reliant le moteur thermodynamique au condenseur contre la cuve du chauffe-eau thermodynamique afin d'augmenter la surface d'échange du condenseur vers l'eau à chauffer.It is also possible to desuperheat and subcool the refrigerant upstream and downstream of the submerged zone itself of the immersed condenser (2), which is particularly useful for limiting the risk of scaling. To further improve the efficiency of the thermodynamic water heater, the desuperheating and subcooling can, according to an advantageous variant, be carried out in the air flow of the thermodynamic engine or in a dedicated circuit of the evaporator. This variant makes it possible to limit the ice setting of the evaporator. Another advantageous variant is to press the tubes connecting the thermodynamic engine to the condenser against the tank of the thermodynamic water heater to increase the exchange surface of the condenser to the water to be heated.
Bien entendu, les parties du circuit contenant le fluide frigorigène qui ne sont pas au contact de l'eau chaude sanitaire ne nécessitent pas de prévoir une double paroi, de sorte que le tube extérieur (10) peut être arrêté au niveau du support (4) du chauffe-eau thermodynamique selon l'invention.Of course, the parts of the circuit containing the refrigerant that are not in contact with the domestic hot water do not require a double wall, so that the outer tube (10) can be stopped at the level of the support (4). ) of the thermodynamic water heater according to the invention.
Sur la figure 4, un premier mode de réalisation de condenseur immergé (11) est réalisé sous forme d'une partie droite terminée par un bouclage hélicoïdal. Le condenseur immergé (11) présente l'avantage d'un montage facile sur un support (4) et d'un assemblage aisé de la bride (3) sur la cuve (1) de chauffe-eau. Sur la figure 5, un deuxième mode de réalisation de condenseur immergé (12) 10 présente une conformation avec une partie en « V » et un retour par enroulement hélicoïdal autour de la partie en « V ». Ce condenseur immergé (12) présente l'avantage d'une longueur totale d'échange augmentée, tout en restant dans un volume compatible avec la solidarisation à une bride (3) standard de cuve (1) de chauffe-eau. 15 Sur la figure 6, un troisième mode de réalisation de condenseur immergé (13) présente une conformation en demi-cercle et un retour par enroulement hélicoïdal autour de cette conformation en demi-cercle. Cette disposition de condenseur immergé (13) présente également l'avantage d'une longueur et d'une surface d'échange augmentée, tout en conservant une forme 20 régulière moins sujette à déformation lors des dilatations thermiques. L'invention s'étend également à toute conformation de condenseur immergé (2) permettant une pénétration aisée dans le trou de la cuve (1) lors du montage d'une bride (3) standard de chauffe-eau. À titre d'exemple, un condenseur immergé (2) présentant une succession de 25 longueurs droites et de retours en épingle peut également être envisagé, ou toute autre conformation permettant le montage à l'intérieur de la cuve (1) de chauffe-eau du condenseur immergé (2), avec ou sans déformation de celui-ci, et avec ou sans contact forcé avec la paroi de la cuve (1) de chauffe-eau.In Figure 4, a first embodiment of the immersed condenser (11) is formed as a straight portion terminated by a helical loop. The immersed condenser (11) has the advantage of easy mounting on a support (4) and easy assembly of the flange (3) on the tank (1) of water heater. In FIG. 5, a second embodiment of the immersed condenser (12) has a conformation with a "V" shaped part and a helical winding return around the "V" part. This immersed condenser (12) has the advantage of a total length of exchange increased, while remaining in a volume compatible with the attachment to a flange (3) standard tank (1) of water heater. In Fig. 6, a third embodiment of a submerged condenser (13) has a semicircular conformation and a helical winding return around this semicircular conformation. This submerged condenser arrangement (13) also has the advantage of increased length and exchange surface, while retaining a regular shape less prone to deformation during thermal expansions. The invention also extends to any immersed condenser conformation (2) allowing easy penetration into the hole of the tank (1) during assembly of a flange (3) standard water heater. For example, a submerged condenser (2) having a succession of straight lengths and pin returns can also be envisaged, or any other conformation allowing mounting inside the tank (1) of water heater immersed condenser (2), with or without deformation thereof, and with or without forced contact with the wall of the tank (1) of water heater.
On peut prévoir de transporter les brides de chauffe-eau thermodynamique selon l'invention de manière séparée, ou éventuellement de monter un support additionnel assurant la rigidité du condenseur (2) immergé lors du transport, dans le cas de transports lointains ou de risques de chocs.Provision may be made to transport the thermodynamic water heater flanges according to the invention separately, or possibly to mount an additional support ensuring the rigidity of the condenser (2) immersed during transport, in the case of distant transport or risk of shocks.
L'invention décrite en référence à plusieurs modes de réalisation ne leur est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre des revendications annexées. Un avantage de l'invention est de concevoir le montage du condenseur immergé sous forme d'un bloc indépendant solidaire d'une platine ou d'un support (4), de manière à faciliter le démontage et le remplacement des blocs, en favorisant en outre la récupération ou le recyclage du chauffe-eau thermodynamique ou de ses parties. Le montage de la platine (4) du condenseur immergé (2) sur la bride (3) peut se faire au moyen d'une ou plusieurs vis, ou d'un ou plusieurs autres moyens de montage équivalents. Le raccordement de la pompe à chaleur au tube intérieur (9) du condenseur immergé (2) peut être effectué de manière permanente, par exemple par brasage ou sertissage. Le raccordement de la pompe à chaleur au tube intérieur (9) du condenseur immergé (2) peut aussi être effectué de manière démontable, par exemple, par vissage de raccords prévus à cet effet.25The invention described with reference to several embodiments is not in any way limited to them, but on the contrary covers any modification of form and any variant embodiment within the scope of the appended claims. An advantage of the invention is to design the mounting of the immersed condenser in the form of an independent block integral with a plate or a support (4), so as to facilitate disassembly and replacement of the blocks, by promoting in addition to the recovery or recycling of the thermodynamic water heater or its parts. The mounting of the plate (4) of the immersed condenser (2) on the flange (3) can be done by means of one or more screws, or one or more other equivalent mounting means. The connection of the heat pump to the inner tube (9) of the immersed condenser (2) can be carried out permanently, for example by brazing or crimping. The connection of the heat pump to the inner tube (9) of the immersed condenser (2) can also be carried out in a removable manner, for example by screwing connections provided for this purpose.
Claims (11)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105333615A (en) * | 2015-12-03 | 2016-02-17 | 珠海格力电器股份有限公司 | Water tank liner assembly method |
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| CN105333615B (en) * | 2015-12-03 | 2018-05-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | A kind of assembly method of inner water tank |
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Owner name: COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES CHAUFFE-EAU, FR Effective date: 20200414 |
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