FR3120241A1 - Dispositif de récupération de chaleur d’eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de récupération de chaleur d’eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un dispositif de récupération de chaleur (1) d’eau grise sanitaire (2), comprenant - une plaque support (5) configurée pour recevoir un écoulement d’eau grise (2),- un bac receveur (6) configuré pour recevoir de l’eau grise (2) venant de la plaque support (5) et pour créer un sens d’écoulement des eaux grises (2) dans le bac (6) contraire au flux d’eau froide (3) dans l’échangeur de chaleur (9), - un échangeur thermique (9) configuré pour faire circuler de l’eau froide sanitaire (3), l’échangeur thermique (9) coopérant avec le bac receveur (6) pour réaliser un échange de chaleur parallèle à contre-courant entre l’eau grise (2) et l’eau froide sanitaire (3), caractérisé par - un système de régulation (12) configuré pour permettre un écoulement d’eau grise (2) hors du bac receveur (6) lorsque la température d’eau grise (2) est sensiblement froide, et pour limiter ledit écoulement lorsque ladite température est sensiblement chaude. Figure de l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif de récupération de chaleur d’eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif
Domaine technique de l’invention
L’invention se rapporte au domaine des dispositifs et systèmes de récupération de la chaleur d’eaux grises sanitaires (ou eau usées), afin de chauffer de l’eau froide sanitaire à utiliser, en particulier l’arrivée d’eau froide neuve. Le terme « eaux grises » désigne couramment les eaux usées domestiques faiblement polluées, et dans le contexte présent, ce terme est plus particulièrement utilisé, sous sa forme « eaux grises sanitaires », pour des eaux chaudes sanitaires provenant du réseau de distribution domestique et qui ont été utilisées, conformément à leur destination, dans une installation de type lavabo, baignoire ou douche ; ce terme n’englobe pas les « eaux vannes » pouvant contenir des matières fécales.
La récupération de chaleur dite « fatale » des eaux grises permet de mettre en œuvre une approche globale de limitation de la consommation énergétique des bâtiments et de réduire la production d’eau chaude. En général, l’eau froide sanitaire arrive du réseau à environ 12°C et les eaux grises s’évacuent à environ 34°C.
La présente invention vise en particulier un dispositif de récupération de la chaleur d’eaux grises en relation avec un bac receveur, en particulier de type bac de douche.
État de la technique
L’art antérieur a proposé de nombreux systèmes de récupération de chaleur fatale des eaux usées. Ces systèmes consistent à croiser les flux de l’eau chaude usée et de l’eau froide neuve (sans les mélanger) pour un échange de chaleur instantané et systématique.
Malheureusement, les systèmes de l’art antérieur ne sont pas satisfaisants. En effet, l’art antérieur propose des systèmes et montages très complexes avec des serpentins délicats et difficiles à fabriquer. De tels systèmes sont décrits par exemple dans les documents brevets suivants : FR 2 986 020 (Vanzalik), EP 3 440 971 (Gonzalez), WO 2006/045 153 (Mason), GB 2 458 976 and WO 2009/101 161 (Gilbert).
Ce type de système présente une complexité considérable, implique des temps de fabrication importants et des couts significatifs. Cela limite la production en masse de ce type de système. Par ailleurs, ces dispositifs sont difficiles à nettoyer, en particulier leurs surfaces d’échange thermique ; tel est le cas par exemple du dispositif décrit dans FR 2 959 763 (Energy Harvesting Tech). On sait que les eaux grises sont chargées en savon et contiennent des cheveux et des particules de diverses origines. Le dépôt de ces salissures sur les surfaces d’échange thermique créé une couche de faible conductivité thermique qui nuit à l’efficacité thermique du dispositif. Un tel dépôt doit pouvoir être enlevé facilement par l’utilisateur, et pour des raisons hygiéniques l’ensemble du dispositif doit pour être nettoyé facilement, sans recourir à des systèmes de nettoyage à air à haute pression.
En outre, dans le cycle d’utilisation d’une installation utilisant de l’eau chaude sanitaire, on note deux à trois phases : une première où l’eau chaude n’est pas disponible dans le mitigeur, et l’eau mélangée coule froide ; une deuxième où l’eau chaude est disponible dans le mitigeur, et l’eau mélangée coule à la température demandée. On peut parler d’une troisième phase lors des périodes de suspension du débit d’eau par exemple pour savonner. Dans ces première et troisième phases, les eaux grises sont sensiblement évacuées et ne servent pas à chauffer l’eau froide.
Ainsi, les premières et troisièmes phases limitent l’efficacité des échangeurs de chaleur ce qui fait qu’ils ont un faible rendement, car l’art antérieur est basé sur des systèmes d’échange de chaleur instantané et systématique.
En conséquence, un premier objectif de l’invention est de proposer un dispositif à la fois simple de constitution et efficace dans l’échange de chaleur.
Un deuxième objectif est de proposer un dispositif ayant un rendement significativement important par rapport aux dispositifs de l’art antérieur.
Un troisième objectif est de proposer un dispositif dont les surfaces accessibles aux eaux grises et notamment les surfaces d’échange thermiques, peuvent être nettoyées facilement par l’utilisateur.
Pour atteindre ces objectifs, l’invention propose un dispositif de récupération de chaleur d’eau grise sanitaire, comprenant
- une plaque support configurée pour recevoir un écoulement d’eau grise,
- un bac receveur configuré pour recevoir de l’eau grise venant de la plaque support et créer une « réserve de chaleur »,
- un échangeur thermique configuré pour faire circuler de l’eau froide sanitaire, l’échangeur thermique coopérant avec le bac receveur pour réaliser un échange de chaleur entre l’eau grise et l’eau froide sanitaire.
Objets de l’invention
Un premier objet de l’invention est un dispositif de récupération de chaleur d’eau grise sanitaire, comprenant
- une plaque support configurée pour recevoir un écoulement d’eau grise (et de préférence pour diriger lesdites eaux grises à une extrémité dudit bac receveur),
- un bac receveur configuré pour recevoir de l’eau grise venant de la plaque support,
- un échangeur thermique configuré pour faire circuler de l’eau froide sanitaire, l’échangeur thermique coopérant avec le bac receveur (6) pour réaliser un échange de chaleur (de préférence parallèle à contre-courant) entre l’eau grise (2) et l’eau froide sanitaire.
Selon un premier aspect de l’invention, le dispositif récupération de chaleur comprend en outre un système de régulation configuré pour permettre un écoulement d’eau grise hors du bac receveur lorsque la température d’eau grise est sensiblement froide, et pour limiter ledit écoulement lorsque ladite température est sensiblement chaude.
Avantageusement, le système de régulation permet de laisser couler librement l’eau grise sensiblement froide, en particulier celle de la première phase ; et de conserver l’eau grise chaude, en particulier celle de la troisième phase, ce qui aboutit à une augmentation significative du rendement en comparaison aux dispositifs de l’art antérieur.
L’invention permet donc d’avoir un système d’échange de chaleur régulé et non systématique à haut rendement.
Selon un autre aspect, la plaque est sensiblement rigide et le bac receveur et/ou l’échangeur thermique comprennent une surface d’échange de chaleur entre l’eau grise du bac receveur et l’eau froide de l’échangeur thermique, la surface d’échange de chaleur, étant en particulier en fine plaque ou en feuille, comportant de l’aluminium, du cuivre, du fer ou un alliage comprenant au moins un de ces éléments.
Avantageusement, une telle surface d’échange permet de réaliser un dispositif de constitution simplifiée tout en étant efficace dans l’échange de chaleur grâce aux propriétés de conduction de ces métaux.
Selon d’autres aspects pris isolément, ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables :
  • Le bac receveur est configuré pour créer un sens d’écoulement des eaux grises dans le bac contraire au flux d’eau froide dans l’échangeur de chaleur, ceci afin de créer un échange de chaleur parallèle à contre-courant entre les eaux grises et le flux d’eau froide ;
  • le système de régulation comprend un mécanisme d’obturation comportant au moins un obturateur sous forme de protubérance sur la plaque support, configuré pour obturer au moins un orifice d’évacuation du bac receveur sous l’effet d’un poids sur la plaque support, et pour ouvrir l’orifice en l’absence d’un tel poids ; et/ou
  • le système de régulation comprend au moins un ou ledit obturateur associé à au moins l’un parmi un thermostat (qui peut notamment être un thermostat mécanique et/ou à commande électronique), une commande manuelle (qui peut être actionnée par exemple par le pied ou la main de l’utilisateur), une commande électrique (automate par exemple), un capteur de présence (qui peut notamment être un capteur mécanique et/ou électronique), un capteur de poids (qui peut notamment être un capteur mécanique et/ou électronique), un capteur de niveau d’eau grise (qui peut notamment être un capteur mécanique, par exemple de type flotteur, ou un capteur par sonde électronique), un capteur de pression (qui peut notamment être un capteur mécanique de type membrane ou un capteur par sonde électronique), une valve, ou une combinaison d’au moins deux de ces éléments ; et/ou
  • la surface d’échange de chaleur, en particulier en fine plaque ou en feuille, comporte un circuit dont le but est de réduire la vitesse d’écoulement de l’eau et de maximiser la surface d’échange avec la surface de l’échangeur de chaleur ; avantageusement ledit circuit peut être circuit concentrique autour d’un siphon d’évacuation du bac receveur ; et/ou
  • la plaque support est amovible ou relevable afin notamment de faciliter de le nettoyage de la surface d’échange ; et/ou
  • la plaque support présente une légère pente afin de diriger l’eau à une extrémité du bac receveur ; et/ou
  • le bac receveur présente une légère pente (contraire à la pente de la plaque support) afin de diriger l’eau vers le système de régulation et de permettre un échange à contre-courant avec l’eau froide circulant dans l’échangeur ; et/ou
  • le dispositif de récupération de chaleur comprend une cartouche de sel en amont d’une arrivée d’eau froide ; et/ou
  • la sortie d’eau sanitaire réchauffée par son contact avec l’échangeur de chaleur est connectée à un mitigeur et/ou à un ballon d’eau chaude.
La présente invention est également applicable à des installations industrielles, notamment de type poste de lavage ; dans ce cas le terme « eaux grises » est utilisé, par extension, pour des eaux usées qui peuvent, dans certains cas, ne pas pouvoir être admises directement dans le système de traitement des eaux usées domestiques.
L’invention porte en outre sur une installation sanitaire ou industrielle comprenant au moins un dispositif de récupération de chaleur selon l’invention.
Un autre objet de l’invention concerne un bâtiment comprenant au moins une installation sanitaire ou industrielle selon l’invention.
Brève description des figures
L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non-limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
- illustre schématiquement une vue dans l’espace d’un dispositif de récupération de chaleur selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- illustre schématiquement une vue de côté du dispositif de la avec un poids sur la plaque support ;
- illustre schématiquement un détail d’agencement de surfaces d’échange de chaleur du dispositif des figures 1 et 2 ;
- illustre schématiquement une vue selon la sans poids sur la plaque support ;
- illustre une vue en coupe d’un dispositif de récupération de chaleur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
- illustre un détail de la partie gauche de la ;
- illustre un détail de la partie droite de la ;
- illustre schématiquement une vue dans l’espace d’une surface d’échangeur thermique dans le cadre d’un des modes de réalisation de l’invention ;
- illustre schématiquement un mode de réalisation de la plaque support amovible ; et
- illustre schématiquement un mode de réalisation particulier de l’échangeur de chaleur.
Les repères numériques suivants sont utilisés sur les figures et dans la description qui suit :
1 Dispositif de récupération de chaleur selon l’invention
2 Eaux grises sanitaires
3 Eau froide sanitaire (3a : entrée ; 3b : sortie)
4 Pommeau
5 Plaque support
6 Bac receveur
7 Fond de 6 (surface d’échange de chaleur), faisant partie de 9
7a,7b Plaques formant le fond 7
8 Siphon d’évacuation
9 Échangeur de chaleur
10,11 Entrée (10) et sortie (11) de 1
12 Système de régulation de l’écoulement
13 Obturateur (partie de 12)
14 Orifice d’évacuation
15 Cartouche de sel
16 Installation sanitaire
17 Élément de canalisation de circulation
18 Orifice d’évacuation trop-plein
19 Relief antidérapant
Description détaillée
L’invention concerne un dispositif de récupération 1 de chaleur d’eaux grises sanitaires 2, afin de chauffer de l’eau froide sanitaire 3 utilisée. On pourra parler d’eau(x) grise(s) ou d’eau(x) usée(s) pour désigner les mêmes éléments. L’invention peut être appliquée aux installations sanitaires telles que des douches ou des dispositifs de plonge notamment ou industrielle (par exemple système de lave-automobile). Le premier mode de réalisation illustre, en relation avec les figures 1 à 4, schématiquement le principe de l’invention. Le deuxième mode de réalisation est un exemple plus concret.
Comme cela est illustré sur la , dans ce type d’installation, pour des raisons de confort, il est généralement prévu d’utiliser de l’eau chaude pour un lavage par exemple via un pommeau 4 dans le cas d’une douche.
L’invention vise à limiter les besoins en chauffage d’eau sanitaire 3 en utilisant des eaux grises 2 chaudes évacuées pour chauffer l’eau froide sanitaire 3 entrante.
A cet effet, le dispositif de récupération 1 de chaleur d’eaux grises sanitaire 2 comprend une plaque support 5 formant support de lavage.
La plaque support 5 est configurée pour recevoir un écoulement d’eaux grises 2. A cet effet, elle est légèrement pentue et permet ainsi de diriger les eaux grises à une extrémité du bac receveur 6. Il s’agit en particulier de l’eau issue du pommeau 4 et utilisée pour laver un sujet ou un objet. Les eaux grises 2 résultantes s’écoulent sur la plaque support 5 et sont évacuées par le reste du dispositif 1.
La plaque support 5 est configurée pour résister à des températures de 10 à 100°C, par exemple pour des nettoyages à l’eau bouillante.
En outre, la plaque 5 est configurée pour supporter une masse d’au minimum 150 kg dans le cas d’une douche (plusieurs tonnes pour un lave-auto).
En particulier, la plaque support 5 est configurée pour permettre une circulation pieds nus, de préférence sans avoir les pieds immergés, et plus préférentiellement en évitant les glissements. La plaque 5, en dirigeant les eaux grises 2 à une extrémité du bac 6, permet de créer un sens d’écoulement dans le bac 6 des eaux grises (2) contraire au flux d’eau froide 3 dans l’échangeur de chaleur 9, ceci afin de créer un échange de chaleur parallèle à contre-courant entre les eaux grises 2 et le flux d’eau froide 3. On pourra parler de plaque de type caillebotis dans les modes de réalisation préférés.
La plaque 5 peut notamment être en composite, en pierre, en bois, en carrelage, en matériau minéral, en métal. Le matériau choisi et la structure de la plaque 5 impliquent une rigidité suffisante pour supporter le poids d’un ou plusieurs sujets ou objets selon l’utilisation. En outre, le matériau est choisi ou traité pour éviter la rouille.
De préférence, la plaque support 5 est amovible ou relevable de sorte à avoir accès au reste du dispositif 1 et faciliter le nettoyage du dispositif 1 par l’utilisateur.
La plaque support 5 peut avoir des dimensions standards pour être adaptée à des installations standards. En particulier, elle peut être adaptée à une douche standard.
De préférence, la plaque 5 est la seule partie du système qui est visible par l’utilisateur, et c’est pourquoi elle doit répondre aussi à des critères esthétiques. En particulier, elle personnalisable selon le style de salle de bain.
Le dispositif de récupération 1 comprend en outre un bac receveur 6 d’eaux grises 2. Le bac receveur 6 est configuré pour recevoir des eaux grises 2 venant de la plaque support 5. En particulier, le bac receveur 6 est disposé essentiellement en dessous de la plaque 5, et la plaque 5 peut être inclinée et/ou percée de sorte que l’eau tombant sur la plaque 5 ruisselle vers le bac receveur 6. La plaque 5 peut permettre de créer un premier sens d’écoulement dans le bac 6 contraire au flux d’eau froide 3 dans l’échangeur de chaleur 9.
Le bac receveur 6 comprend un fond 7 formant surface d’échange. L’eau arrivant dans le bac receveur 6 repose sur ledit fond 7.
De préférence, le montage de la plaque 5 et du bac receveur 6, en particulier le fond 7, est configuré pour qu’un poids appliqué sur la plaque 5 soit essentiellement réparti sur la plaque 5 et peu ou pas sur le bac receveur 6, en particulier le fond 7. Par exemple, un ou plusieurs piliers, rebords ou un cadre (non représentés) peuvent transmettre les efforts en dessous du bac receveur 6, en particulier du fond 7. Avantageusement, cela laisse la possibilité de réaliser un bac receveur 6, en particulier le fond 7, efficace sans nécessiter une rigidité particulière de la section correspondante.
Le bac receveur 6 comprend en outre un siphon d’évacuation 8 des eaux grises connecté à une évacuation sanitaire de bâtiment. Le siphon 8 peut comprendre une garde d’eau, typiquement de plus de 50 mm, pour limiter les odeurs.
Pour une douche, le bac receveur 6 peut mesurer 80 x 80 cm, et 4 cm d’épaisseur maximum par exemple. Le cadre peut être en composite, par exemple de type fibre de verre.
De même que la plaque 5, le bac receveur 6 peut avoir des dimensions standards.
Le dispositif de récupération 1 comprend en outre un échangeur thermique 9. L’échangeur thermique 9 est configuré pour faire circuler de l’eau froide sanitaire 3. L’eau froide sanitaire 3 arrivant dans le dispositif de récupération 1 entre par une entrée 10, circule dans l’échangeur thermique 9 et ressort par une sortie 11.
Comme cela est illustré sur la , l’échangeur thermique 9 coopère avec le bac receveur 6 pour réaliser un échange de chaleur entre les eaux grises 2 et l’eau froide sanitaire 3. En particulier, l’échangeur thermique 9 comporte une surface d’échange de chaleur 7a coopérant avec ou étant confondue au fond 7 du bac receveur 6. Il s’agit de préférence de deux plaques séparées, apposées l’une contre l’autre. On peut envisager des surfaces 7, 7a coopérant par coopération de forme ensemble dans le cadre de l’invention.
Selon un aspect, la plaque 5 étant sensiblement rigide, la surface d’échange de chaleur 7, 7a comporte de l’aluminium, du cuivre ou un alliage comprenant au moins un de ces éléments. La surface d’échange peut être en métal, typiquement en alliage métallique à base de fer ou, de préférence, à base d’aluminium ou à base de cuivre. Un matériau avantageux est un alliage aluminium-cuivre. En particulier, la surface d’échange de chaleur 7, 7a est sous forme de fine plaque qui peut varier selon la matière utilisée de 1 à 5 mm environ, ou de feuille. Les métaux susvisés ont de bonnes propriétés de conduction de chaleur, surtout l’aluminium et le cuivre. La configuration en fine plaque ou en feuille permet d’améliorer davantage la conduction de chaleur.
En particulier, l’échangeur thermique 9 de chaleur comprend des éléments de canalisations de circulation 17 avec au moins une partie 7b formant surface d’échange de chaleur. Dans lesdites canalisations 17 circule l’eau froide sanitaire 3 à réchauffer, comme cela est illustré sur la .
De manière typique, la surface d’échange de chaleur 7, 7a, 7b, en particulier en fines plaques ou feuilles, comporte un circuit 17 qui peut avoir une forme concentrique ou autre. L’eau entrante 3 circule dans ce circuit propulsée par la pression d’eau entrante, par exemple la pression du réseau d’eau froide sanitaire. Elle ressort chauffée de préférence avec le même débit (ce débit [m3/s] résultant du produit entre la vitesse de passage du fluide [m/s] dans une canalisation et la section [m2] de ladite canalisation) ; par conséquent on choisira pour la canalisation de circulation 17 d’eau froide à réchauffer de préférence une section de sortie identique à la section d’entrée. Avantageusement, la canalisation de circuit 17 est conçue de manière à ce qu’à l’intérieur de l’échangeur de chaleur, la vitesse d’écoulement de l’eau sanitaire 3 soit plus faible, afin de favoriser l’échange thermique avec l’eau grise 2, qui, elle, a une vitesse d’écoulement libre et assez faible. Pour maximiser le rendement thermique de l’échangeur de chaleur, les flux de fluide en échange doivent être croisés et avoir une vitesse de passage similaire, qu’elle soit rapide ou lente. Un temps de contact long entre les deux flux favorise l’échange thermique ; cela influe sur le choix de la longueur des conduits au sein de l’échangeur de chaleur.
La illustre un exemple de circuit concentrique 17. La montre un circuit dans lequel les éléments de canalisation 17 comportent des chicanes. Entre l’entrée 3a de l’eau froide sanitaire et la sortie 3b de l’eau froide sanitaire, qui ont sensiblement la même section, le circuit est aménagé de manière à diminuer de manière sensible la vitesse d’écoulement de l’eau, ce qui allonge le temps de contact entre l’eau sanitaire froide et l’échangeur de chaleur.
La illustre un exemple de surface d’échange 7a en dessus du circuit 17, incluant une surface coupe froid évolutive.
De préférence, l’échangeur thermique 9 est disposé essentiellement en dessous du bac receveur 6. Ils ont sensiblement la même taille. Cela permet d’avoir un maximum de surface d’échange 7, 7a, 7b.
Selon une variante, l’échangeur thermique 9 comporte une plaque supérieure 7a qui peut être mince, dans la mesure où elle ne supporte pas le poids de l’utilisateur. Cette plaque supérieure 7a (confondue ou accolée au fond 7 du bac receveur 6) transmet la chaleur des eaux grises 2 qui s’écoulent en dessus d’elle.
L’échangeur thermique 9 comporte également une plaque inférieure 7b structurée de canaux, dans lesquels s’écoule l’eau froide sanitaire 3. La plaque supérieure 7a se ferme sur la plaque inférieure 7b. Ces deux plaques sont métalliques, typiquement en alliage aluminium-cuivre. On peut envisager une coopération de forme entre les surfaces 7, 7a et 7b.
Par exemple, l’eau froide sanitaire 3 arrive par un tuyau de section standard avec une pression moyenne de 3 bars (pression du réseau). L’échangeur thermique 9 peut avoir une dimension de 800 x 800 mm et une hauteur de passage d’eau de 3 à 5 mm. Cette géométrie permet de faire diminuer la vitesse de l’eau 3 au travers de l’échangeur 9. La sortie 11 est du même diamètre que l’entrée 10.
L’échangeur thermique 9 est de préférence traversé par le siphon d’évacuation 8 du bac receveur 6.
Les efforts de poids sur la plaque 5 peuvent être transmis à un rebord de l’échangeur thermique 9 ou à une structure support distincte.
Selon un aspect, le dispositif de récupération 1 comprend un système de régulation 12 de l’écoulement. Le système de régulation 12 est configuré pour permettre un écoulement d’eaux grises 2 hors du bac receveur 6 via le siphon 8 lorsque la température d’eaux grises 3 est sensiblement froide. En outre, le système de régulation 12 est configuré pour limiter ledit écoulement lorsque ladite température est sensiblement chaude.
En effet, pour limiter les pertes de rendement lors des trois phases d’utilisation, il est préférable que le système ne soit pas activé lors de la première phase, lorsque les eaux grises 2 sont sensiblement froides ; et qu’il soit activé lors de la troisième phase lorsque l’eau 2, 3 ne s’écoule pas de la douche et qu’il y a un savonnage par exemple.
Avantageusement, l’invention permet de laisser couler l’eau 2, 3 sensiblement froide de la première phase hors du bac receveur 6, et de retenir l’eau 3 sensiblement chaude de la troisième phase dans le bac receveur 6. Cela permet d’augmenter sensiblement le rendement du dispositif 1 par rapport à ceux de l’art antérieur.
Les eaux grises sanitaires 3 peuvent stagner dans le bac receveur 6 et la chaleur est utilisée pour réchauffer l’eau froide sanitaire 2. Alternativement, les eaux grises peuvent s’écouler lentement, par exemple avec le système de régulation configuré pour réaliser un débit d’écoulement de 5 L/min.
Ainsi, le bac receveur 6, grâce au système de régulation 12, peut se remplir et se vider d’eau chaude usée 3 afin de créer une « réserve de chaleur».
Selon une variante, le système de régulation 12 comprend un mécanisme d’obturation comportant au moins un obturateur 13. L’obturateur 13 peut être sous forme de protubérance sur la plaque support. Comme cela est illustré sur la et sur la , l’obturateur 13 est configuré pour obturer au moins un orifice d’évacuation 14 du bac receveur 6 sous l’effet d’un poids sur la plaque support 5, et pour ouvrir l’orifice 8 en l’absence d’un tel poids. En particulier, l’obturateur 13 est en regard de l’orifice 14 qui est ici le trou du siphon d’évacuation 8. L’obturateur peut comporter un orifice d’évacuation 18 de trop-plein qui évite le débordement du niveau d’eau.
En général, l’utilisateur n’entre pas dans la cabine de douche pendant la première phase, mais attend que l’eau soit suffisamment chaude. Lorsque l’utilisateur est posé sur la plaque 5 son poids actionne la fermeture de l’évacuation ; cela est illustré sur la . Lorsque l’utilisateur quitte cette plaque 5, elle relâche le mécanisme de fermeture de l’évacuation et les eaux grises peuvent s’évacuer, comme illustré sur la .
Avantageusement, cela permet de prévoir un système de régulation simplifié, et non électronique. Ce système est donc efficace sans avoir besoin de câblage et de courant dans une installation sanitaire correspondance. A l’échelle d’un bâtiment, cela facilite grandement l’installation et permet des économies d’énergie significatives. Le dispositif selon l’invention est facilement installable.
Dans cette variante, la plaque 5 est sensiblement mobile relativement au bac receveur 6, et le ou les mouvements correspondants sont déclenchés par un poids posé sur la plaque 5. Il s’agit en particulier d’un poids de plus de 20 kg.
Un moyen de rappel (non représenté) tel qu’au moins un ressort peut être prévu pour rouvrir ledit orifice 14 lorsque ledit poids n’est plus sur la plaque 5.
En particulier, la géométrie de cette réserve de chaleur et le système de régulation contrôlent la direction et le flux d’évacuation de l’eau chaude usée 2 (eau grise) et définit la surface d’échange avec l’eau froide entrante 3.
Le transfert de chaleur s’effectue entre cette « réserve de chaleur » et l’eau froide sanitaire 3 entrante au travers de la surface d’échange de préférence par convection et conduction.
De préférence, l’eau froide entrante 3 est canalisée afin de diminuer sa vitesse et d’obtenir une surface d’échange maximale. Elle absorbe l’énergie de l’eau chaude usée par échange en flux parallèle à contre-courant ( ).
L’eau chaude usée 2 après avoir transmis son énergie est évacuée via le siphon 8.
Le système de régulation 12 permet la vidange rapide de la « réserve de chaleur », en fin de douche notamment, pour faciliter l’évacuation de résidus. Un système d’accès permet le nettoyage du siphon et mécanisme « trop-plein » assure le non débordement de la réserve.
Selon une variante (non représentée), ledit obturateur 13 peut être ou comprendre une ou ladite protubérance, ou un dispositif de type électrovanne. Dans cette variante, ledit obturateur est associé à au moins l’un parmi un thermostat, une commande manuelle, une commande électrique, un capteur de présence, un capteur de poids, un capteur de niveau d’eau grise, un capteur de pression, une valve, ou une combinaison d’au moins deux de ces éléments.
Un montage correspondant peut être basé sur un actionneur de l’obturateur associé à une commande manuelle ou automatique pouvant dépendre d’un seuil de température ou un seuil détection, par exemple la présence de l’utilisateur sur la plaque 5.
Avantageusement, cela permet d’avoir une régulation précise et efficace sur la base de paramètres déterminés.
Des dépôts, notamment calcaires et de salissures, dans les canalisations peuvent limiter l’efficacité de l’échange de chaleur. Ainsi, selon une variante, le dispositif de récupération 1 comprend une cartouche de sel 15 en amont de l’arrivée d’eau froide (entrée 10). La cartouche 15 comprend au moins un sel permettant de limiter au moins un type de dépôt. Avantageusement, cela permet de limiter les dépôts notamment de calcaire, augmente l’efficacité du dispositif 1 et en limite la maintenance.
L’eau sanitaire 2 ainsi chauffée est ensuite utilisée pour lavage. En particulier, la sortie d’eau sanitaire 11 est connectée à un mitigeur et/ou à un ballon d’eau chaude. De préférence, l’eau froide 2 réchauffée est envoyée vers un mitigeur thermostatique.
Le rendement du système illustré est estimé à plus de 50%. Cela permet d’avoir une diminution significative des consommations énergétiques. La récupération est estimée à 12 à 14 degrés au cours d’une douche. L’économie d’eau chaude est estimée à environ 60%.
Le dispositif selon l’invention et dans le cas d’une douche est utilisable par tous, notamment pour les personnes à mobilité réduite en modifiant les dimensions, par exemple hauteur maximale de 4 cm avec une pente d’accès, et des dimensions minimales de 1,2 m x 0,9 m.
De préférence, l’eau réchauffée 2 est restituée avec un débit minimum de 0,2 l/s environ et une pression comprise en 3 et 5 bars environ afin de ne pas nuire au fonctionnement normal du mitigeur thermostatique.
Le système permet l’évacuation d’un débit minimum de 0,4 l/s afin d’éviter tout débordement du bac receveur 6.
Le système résiste à un poids minimum de 3kN afin de pouvoir supporter le passage d’un fauteuil roulant et d’être accessible par tous.
La plaque support 5, sur laquelle se place l’utilisateur de l’installation sanitaire 16 selon l’invention, est amovible, ce qui facilite son nettoyage. Dans la mesure où elle ne participe pas à l’échange thermique visant la récupération de chaleur, elle peut être fabriquée en n’importe quel matériau approprié. Cette plaque, dont la montre un exemple de réalisation, est visible à l’utilisateur. Elle peut comporter différentes finitions de surface et des décors. Cela permet de lui donner un aspect attrayant et recherché sur le plan esthétique et stylistique. Sa surface supérieure peut notamment comprendre un relief 19 antidérapant. Dans certains modes de réalisation ladite plaque support 5 peut prendre la forme d’un caillebotis.
L’invention concerne en outre une installation sanitaire 16 comprenant au moins un dispositif de récupération de chaleur 1 tel que décrit précédemment. Une telle installation 16 peut être une cabine de douche ou un dispositif de plonge, intégrant le dispositif de récupération de chaleur 1. L’invention peut également être utilisée dans des installations industrielles, notamment des postes de lavage, par exemple pour laver des voitures.
Un autre objet de l’invention concerne un bâtiment comprenant au moins une installation sanitaire 16 ou industrielle telle que décrite précédemment. Avantageusement, l’installation 16 et les dispositifs de récupération 1 permettent de limiter les dépenses énergétiques du bâtiment.

Claims (10)

  1. Dispositif de récupération de chaleur (1) d’eau grise sanitaire (2), comprenant
    - une plaque support (5) configurée pour recevoir un écoulement d’eau grise (2),
    - un bac receveur (6) configuré pour recevoir de l’eau grise (2) venant de la plaque support (5),
    - un échangeur thermique (9) configuré pour faire circuler de l’eau froide sanitaire (3), l’échangeur thermique (9) coopérant avec le bac receveur (6) pour réaliser un échange de chaleur entre l’eau grise (2) et l’eau froide sanitaire (3),
    caractérisé par
    - un système de régulation (12) configuré pour permettre un écoulement d’eau grise (2) hors du bac receveur (6) lorsque la température d’eau grise (2) est sensiblement froide, et pour limiter ledit écoulement lorsque ladite température est sensiblement chaude.
  2. Dispositif de récupération de chaleur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de régulation (12) comprend un mécanisme d’obturation comportant au moins un obturateur sous forme de protubérance (13) sur la plaque support (5), configuré pour obturer au moins un orifice d’évacuation (14) du bac receveur (6) sous l’effet d’un poids sur la plaque support (5), et pour ouvrir l’orifice (14) en l’absence d’un tel poids.
  3. Dispositif de récupération de chaleur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de régulation comprend au moins un ou ledit obturateur associé à au moins l’un parmi un thermostat, une commande manuelle, une commande électrique, un capteur de présence, un capteur de poids, un capteur de niveau d’eau grise, un capteur de pression, une valve, ou une combinaison d’au moins deux de ces éléments.
  4. Dispositif de récupération de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque support (5) est sensiblement rigide et le bac receveur (6) et/ou l’échangeur thermique (9) comprennent une surface d’échange de chaleur (7, 7a, 7b) entre l’eau grise (2) du bac receveur (6) et l’eau froide (3) de l’échangeur thermique (9), la surface d’échange de chaleur (7, 7a, 7b), étant en particulier en fine plaque ou en feuille, comportant de l’aluminium, du cuivre, du fer ou un alliage comprenant au moins un de ces éléments.
  5. Dispositif de récupération de chaleur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface d’échange de chaleur (7b), en particulier en fine plaque ou en feuille, comporte un circuit dont capable de réduire la vitesse d’écoulement de l’eau et de maximiser la surface d’échange avec la surface de l’échangeur de chaleur, ledit circuit étant de préférence un circuit concentrique (17) autour d’un siphon d’évacuation (8) du bac receveur (6).
  6. Dispositif de récupération de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque support (5) est amovible ou relevable.
  7. Dispositif de récupération de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une cartouche de sel (15) en amont d’une arrivée (10) d’eau froide (3).
  8. Dispositif de récupération de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une sortie (11) d’eau froide (3) est connectée à un mitigeur et/ou à un ballon d’eau chaude.
  9. Installation sanitaire (16) ou industrielle comprenant au moins un dispositif de récupération de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes.
  10. Bâtiment comprenant au moins une installation sanitaire (16) ou industrielle selon la revendication précédente.
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