WO2014095415A1 - Installation de fourniture d'eau chaude sanitaire dans un bâtiment - Google Patents

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WO2014095415A1
WO2014095415A1 PCT/EP2013/075759 EP2013075759W WO2014095415A1 WO 2014095415 A1 WO2014095415 A1 WO 2014095415A1 EP 2013075759 W EP2013075759 W EP 2013075759W WO 2014095415 A1 WO2014095415 A1 WO 2014095415A1
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WO
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hot water
domestic hot
pipe
installation according
heating loop
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/075759
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English (en)
Inventor
Catherine MARTINLAGARDETTE
Bernard Horber
Cédric TEUILLERES
Etienne VALLET
Original Assignee
Electricite De France
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0078—Recirculation systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/32—Heat sources or energy sources involving multiple heat sources in combination or as alternative heat sources

Definitions

  • the present invention relates to the field of domestic hot water supply (ECS) installations in a building.
  • ECS domestic hot water supply
  • the instantaneous production devices generally associate a pipe inside which circulates the sanitary water to be heated with a gas or oil burner.
  • the accumulation devices in turn associate a domestic hot water tank and a charging loop including a heat exchanger to ensure the heating of the water contained in said balloon.
  • the distance between the domestic hot water storage tank or, more generally, the device for producing this hot water and the hot water draw-off points, can be important in an individual dwelling, or even very important in a dwelling. collective type. The user must wait several seconds or sometimes several minutes before the hot water reaches the point of withdrawal.
  • the invention therefore aims to solve these disadvantages of the state of the art.
  • the invention therefore also aims to allow the heating of wet rooms, while simultaneously limiting energy losses for the supply of hot water.
  • This installation makes it possible to better adapt the heat supplied by the radiators according to the external climatic conditions, but does not prevent, for example, the destratification of the storage tank of the hot water production device.
  • the invention relates to an installation for supplying domestic hot water in a building, comprising a device for producing domestic hot water, connected to a heating loop inside which domestic hot water circulates. produced by said device, this heating loop providing the hot water supply of at least one heat emitter, said installation also comprising at least one domestic hot water withdrawal point, the point of sewing of the pipe ensuring the supply of hot water. supplying the hot water withdrawal point (s) being located on said heating loop between the domestic hot water production device and the heat emitter.
  • this installation comprises a three-way valve disposed on the return pipe of the heating loop, downstream of the heat emitter (s) and upstream of the hot water production device. also comprises a domestic hot water recirculation pipe, which connects one of the outlets of said three-way valve to a stitching point located on the forward pipe of the heating loop, downstream of the production device of domestic hot water and upstream of the heat transmitter (s) and the three-way valve (60) is controlled by a temperature sensor (71) measuring the temperature of the domestic hot water in the heating loop (5). ), downstream of the heat emitter (52) and upstream of this three-way valve (60).
  • pooling the hot water supply pipe for heating and DHW saves water and energy.
  • the point of sewing of the pipe is positioned so that the length of the pipe between the point of withdrawal and this point of stitching is the lowest possible
  • the length of the pipe between the point of tapping and the point of withdrawal is less than the length of the pipe between the hot water production device and the point of withdrawal
  • the domestic hot water production device is an instantaneous production device which comprises a thermal input source for heating the sanitary water circulating in said heating loop,
  • the device for producing domestic hot water comprises a storage tank for this domestic hot water and a source of heat input for heating the water contained in the said tank,
  • said source of heat input is fed by an energy chosen from gas, fuel oil, electricity or solar energy,
  • the heating loop is equipped with an anti-thermosiphon valve arranged on the recirculation pipe,
  • the heating loop comprises a circulation pump
  • the three-way valve is situated downstream of the circulation pump
  • the heating loop is equipped with an anti-thermosiphon valve arranged between the circulation pump and the three-way valve,
  • the commissioning of the circulation pump of the heating loop is controlled by a temperature sensor placed in the room where the heat emitter is located,
  • the heat emitter is a water / air or water / water heat exchanger.
  • FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the hot water supply installation according to the invention
  • Figures 2 and 3 are diagrams showing alternative embodiments of this installation.
  • FIG 1 there can be seen a device 1 for producing domestic hot water and at least one hot water withdrawal point, here two in number, referenced 3 and 3 '.
  • this device 1 comprises a domestic hot water tank 10, a charging loop 20 and a heat input source 2 for heating the water contained in the balloon.
  • This source of heat input 2 may for example be a heat pump (PAC) whose condenser 21 is disposed inside the balloon 10.
  • PAC heat pump
  • the hot water tank 10 is a tank, preferably thermally insulated, which has an inlet 1 1 located at its lower part and connected to a water inlet.
  • the device 1 could also be a device for instantaneous production of hot water. In this case, there is no domestic hot water tank 10 but still a source of thermal input 2.
  • the installation also comprises a heating loop 5, inside which domestic hot water circulates and no longer technical water as it is customary to do in the state of the art.
  • This heating loop 5 is connected directly to the heat supply source 2, in the case of a device for instantaneous production of hot water, or communicates directly with the internal volume of the hot water tank 10, in the case of a storage device.
  • the thermal input source 2 is powered by an energy such as, for example, gas, oil, electricity, solar.
  • an energy such as, for example, gas, oil, electricity, solar.
  • an electrical resistance such as, for example, a heat pump, a solar installation, a gas or oil boiler.
  • the heating loop 5 comprises a forward pipe 50 having a stitching point 51 in the upper part of the tank 10, so as to ensure the supply of this loop hot water, at a temperature of about 55 ° C for example.
  • the heating loop 5 also comprises a heat emitter 52, fed from the outgoing pipe 50, and a pump 53 which circulates the domestic hot water in this heating loop 5.
  • the pump 53 could also be provided upstream of the transmitter 52.
  • the heat emitter 52 is a water / air transmitter, for example a conventional radiator or a towel radiator. It could also be a water / water transmitter.
  • the heating loop 5 may also comprise several heat emitters 52, preferably connected in parallel.
  • the return of the cooled water leaving the heating loop 5 at a temperature of about 25 ° C for example, is done by a stitching point 54 located in the lower part of the balloon 10.
  • the return line connecting the transmitter 52 to the stitching point 54 is referenced 55.
  • a temperature sensor is placed inside the domestic hot water tank 10, at a level less than or equal to the stitching point 51 for supplying the heating loop 5, so as to give information on the quantity of hot water still available in this balloon.
  • the heat input source 2 can be switched on or off.
  • the temperature sensor sends the information to a central unit 8 which then controls the operation of the heat supply source 2.
  • the domestic hot water production device 1 comprises a storage tank 10
  • a recirculation loop 6 of domestic hot water bypassing the balloon 10.
  • This recirculation loop 6 comprises a three-way valve 60, mounted on the return line 55, downstream of the pump 53, so that its inlet receives the hot water leaving the pump 53 and the heat emitter 52.
  • One of the outputs of the valve 60 is also connected to a recirculation pipe 61 which opens onto the outflow pipe 50, at a stitching point 62 situated downstream of the stitching point 51 and upstream of the heat emitter 52.
  • the three-way valve 60 is controlled by the central unit 8, on the basis of a temperature setpoint measured by a temperature sensor 71.
  • the latter makes it possible to measure the temperature in the return line 55 immediately upstream of the three-way valve 60 and downstream of the heat emitter 52.
  • the three-way valve 60 When the temperature measured by the sensor 71 is lower than a set value (for example 35 ° C.), the three-way valve 60 is controlled so as to put the output of the pump 53 into communication with the point of entry 54 10. Inversely, when the temperature measured by the temperature sensor 71 is greater than this setpoint value, the three-way valve 60 is controlled to put the output of the pump 53 into communication with the pipe. 61, which returns the hot water in the heating loop 5, towards the heat emitter 52.
  • a set value for example 35 ° C.
  • all the elements of the heating loop 5 that is to say the forward pipe 50, the return pipe 55, the heat emitter 52, the pump 53 and the three-way valve 60, as well as the pipe 61 of the recirculation loop 6, are adapted to the constraints of the sanitary water.
  • these elements are made of materials that do not suffer from corrosion, such as stainless steel or copper and the pump is compatible with the constraints of a DHW system.
  • the installation according to the invention also comprises one or more hot water withdrawal points, for example as shown in the figure, a shower head 3 or a tap 3 'intended to supply a bath.
  • a pipe 30 provides the supply of the draw-off point 3 and a pipe 30 ', that of the draw-off point 3'.
  • a cold water inlet 4 can supply cold water, the points of withdrawal 3 and 3 '.
  • the pipes 30, 30 ' are connected to a stitching point 31 positioned on the heating loop 5, more precisely on the forward pipe 50 between the domestic hot water tank 10 and the heat emitter 52.
  • a stitching point 31 positioned on the heating loop 5, more precisely on the forward pipe 50 between the domestic hot water tank 10 and the heat emitter 52.
  • the stitching point 31 it will also be ensured to position the stitching point 31, so that the length L1 of the pipe 30 or 30 'between the drawpoint 3 or 3' and this stitching point 31 is as small as possible.
  • This case is shown for example in the simplified diagram of Figure 2. It is seen that it would be less advisable to have the stitching point 31 next to the input of the transmitter 52, because one would then lose the benefit of the fact to bring the draw-off point 3 or 3 'closer to a hot water supply point.
  • the length L1 of the pipe between the draw point (for example point 3 in the figure) and the stitching point 31 is less than the total length L2 of the pipe between the withdrawal point 3 and the balloon 10, or the means for producing hot water 1, more preferably much lower than this.
  • At least one of the heat emitters 52 is disposed in the same room P of the building as the hot water withdrawal points 3, 3 '.
  • the room P delimited by the partition C, is a bathroom.
  • Piece P is also preferably a wet room.
  • a sensor of temperature 72 which makes it possible to record the temperature inside this piece P.
  • This sensor 72 is connected to the central unit 8.
  • the heating requirements of the wet room P, especially when it is a bathroom, are generally concomitant with the withdrawal of domestic hot water. Thanks to the central unit 8, it is thus possible to program the operation of the heating loop 5, the three-way valve 60, the pump 53 and the heat supply source 2, so as to preheat the air from the bathroom, before the time when the user wants to take a shower.
  • the heating can thus be started for example two hours before the time when it is expected to achieve the drawing of domestic hot water.
  • the comfort of the user increases, since it enters both a room P heated and has little time to wait before obtaining hot water at the points of withdrawal 3 or 3 '.
  • a device such as an anti-thermosiphon valve 63 for example, between the pump 53 and the three-way valve 60 or along the recirculation pipe 61.
  • an anti-thermosiphon valve 63 for example, between the pump 53 and the three-way valve 60 or along the recirculation pipe 61.
  • This anti-thermosiphon valve 63 is also adapted to the constraints of an ECS network.
  • a heat emitter 52 is generally provided in parallel with a pipe 56 equipped with a valve 57 and, moreover, with thermostatic valves 58 on each emitter 52.
  • the thermostatic valves 58 are closed, the valve 57 is open and the temperature sensor 71 can measure the temperature in order to operate again the hot water production system which is often regulated on a return water temperature.
  • thermodynamics 0.21 Wh / liter / K.day
  • hypotheses of installations were considered.
  • H1 the total length of the domestic hot water pipe between the domestic hot water supply point and the withdrawal point is 20 meters.
  • H2 this length is 55 meters. The results obtained are given in the table below.

Abstract

L'invention concerne une installation de fourniture d'eau chaude sanitaire dans un bâtiment, qui comprend un dispositif (1) de production d'eau chaude sanitaire, raccordé à une boucle de chauffage (5),assurant l'alimentation en eau chaude d'au moins un émetteur de chaleur (52), et au moins un point de soutirage (3, 3') d'eau chaude sanitaire, dont le point de piquage (31)sur la boucle de chauffage (5) est situé entre le dispositif (1) de production d'eau chaude sanitaire et l'émetteur de chaleur (52). Cette installation est remarquable en ce qu'elle comprend une canalisation (61) de recirculation de l'eau qui relie la canalisation retour (55) à la canalisation aller (50) de la boucle de chauffage (5),via une vanne à trois voies (60) disposée sur la canalisation retour (55) et pilotée par un capteur (71) de mesure de la température en aval de l'émetteur de chaleur (52).

Description

INSTALLATION DE FOURNITURE D'EAU CHAUDE SANITAIRE DANS UN BATIMENT
La présente invention concerne le domaine des installations de fourniture d'eau chaude sanitaire (ECS) dans un bâtiment.
De très nombreux dispositifs de production d'eau chaude sanitaire existent déjà.
Les dispositifs de production instantanée associent généralement un tuyau à l'intérieur duquel circule l'eau sanitaire à réchauffer avec un brûleur à gaz ou à fioul. Les dispositifs par accumulation associent quant à eux un ballon d'eau chaude sanitaire et une boucle de recharge incluant un échangeur de chaleur afin d'assurer le chauffage de l'eau contenue dans ledit ballon.
La distance existant entre le ballon de stockage d'eau chaude sanitaire ou plus généralement le dispositif de production de cette eau chaude sanitaire et les points de soutirage d'eau chaude, peut être importante dans un logement individuel, voire même très importante dans un logement de type collectif. L'utilisateur doit ainsi attendre plusieurs secondes voire parfois plusieurs minutes avant que l'eau chaude n'arrive au point de soutirage.
En effet, en cas de soutirages espacés dans le temps, par exemple entre deux soutirages réalisés le soir et le matin, la veine d'eau présente dans la canalisation reliant le dispositif de production d'eau chaude sanitaire au point de soutirage a eu le temps de refroidir.
Il s'ensuit donc :
- un gaspillage d'eau non négligeable, puisque l'utilisateur va laisser couler l'eau jusqu'à ce qu'il obtienne de l'eau chaude,
- un temps d'attente qui peut être relativement long pour l'utilisateur, et
- un gaspillage d'énergie, puisque la veine d'eau résiduelle présente dans la canalisation reliant le point de production au point de soutirage, et qui était initialement chaude à l'issue d'un premier soutirage, se refroidit sans être utilisée.
L'invention a donc pour but de résoudre ces inconvénients de l'état de la technique.
Par ailleurs, le secteur du bâtiment connaît une évolution importante en France, depuis l'application de la nouvelle réglementation technique du bâtiment pour les constructions neuves, (connue sous la dénomination RT 2012), cette réglementation devant également prochainement être adaptée à la rénovation. La tendance va donc vers une augmentation du niveau d'isolation des bâtiments neufs et rénovés. Or, il s'avère que des bâtiments mieux isolés sont fortement sensibles aux apports solaires et internes, ce qui risque d'entraîner des variations rapides et importantes de la température intérieure du bâtiment et de générer de l'inconfort pour ses occupants. Il est donc essentiel que les émetteurs de chauffage et/ou de climatisation soient des systèmes très réactifs, ce qui est le cas des systèmes de chauffage à vecteur "air", à l'inverse des systèmes de chauffage à vecteur "eau", comme un plancher chauffant par exemple. En conséquence, les systèmes à air sont vraisemblablement amenés à se développer davantage dans les années à venir. Toutefois, lorsqu'ils sont de type centralisé, il n'est pas possible de les utiliser pour chauffer les pièces humides d'une habitation (salle de bain, cuisine, etc), car ils risqueraient alors de perturber la pression dans la pièce et donc la ventilation, sans compter le risque d'insuffler de l'air chaud en face de la bouche d'extraction de la ventilation.
L'utilisation d'un convecteur électrique pour chauffer les pièces humides offre actuellement une solution peu coûteuse à l'investissement, mais qui laisse à désirer quant à l'efficacité énergétique. Par ailleurs, cette solution franco-française peut être amenée à disparaître si les directives européennes en termes d'efficacité énergétique venaient à être plus contraignantes et si le prix de l'énergie électrique venait à augmenter fortement. Une autre solution pourrait être de chauffer les pièces humides à partir d'une pompe à chaleur air/eau dédiée uniquement à cela (le reste du bâtiment étant chauffé par le vecteur Air) mais les pertes thermiques en lignes ainsi que le coût d'investissement de cette solution seraient considérables.
Cette problématique qui est déjà importante pour une maison individuelle, l'est plus encore pour un immeuble collectif ou un hôtel.
L'invention a donc également pour objectif de permettre le chauffage des pièces humides, tout en limitant simultanément les déperditions d'énergie pour la fourniture de l'eau chaude sanitaire.
Enfin, on connaît déjà d'après le document DE 1454520 une installation comprenant un dispositif de production d'eau chaude sanitaire raccordé à une boucle de chauffage, des radiateurs montés sur cette boucle et des points de soutirage d'eau chaude prévus également sur cette boucle de chauffage. Cette installation est en outre munie d'une boucle de recirculation reliant la canalisation retour à la canalisation aller via une vanne à trois voies. Cette dernière est placée sur la canalisation aller et est commandée par un thermostat mesurant la température à l'extérieur du bâtiment équipé de l'installation.
Cette installation permet d 'adapter au mieux la chaleur fournie par les radiateurs en fonction des conditions climatiques extérieures, mais ne permet pas d 'éviter, par exemple, la destratification du ballon de stockage du dispositif de production d'eau chaude.
A cet effet, l'invention concerne une installation de fourniture d'eau chaude sanitaire dans un bâtiment, comprenant un dispositif de production d'eau chaude sanitaire, raccordé à une boucle de chauffage à l'intérieur de laquelle circule l'eau chaude sanitaire produite par ledit dispositif, cette boucle de chauffage assurant l'alimentation en eau chaude d 'au moins un émetteur de chaleur, ladite installation comprenant également au moins un point de soutirage d 'eau chaude sanitaire, le point de piquage de la canalisation assurant l'alimentation du ou des point(s) de soutirage d'eau chaude étant situé sur la dite boucle de chauffage entre le dispositif de production d'eau chaude sanitaire et l'émetteur de chaleur.
Conformément à l'invention, cette installation comprend une vanne à trois voies disposée sur la canalisation retour de la boucle de chauffage, en aval du ou des émetteur(s) de chaleur et en amont du dispositif de production d'eau chaude sanitaire, elle comprend également une canalisation de recirculation de l'eau chaude sanitaire, qui relie l'une des sorties de ladite vanne à trois voies à un point de piquage situé sur la canalisation aller de la boucle de chauffage, en aval du dispositif de production d'eau chaude sanitaire et en amont du ou des émetteur(s) de chaleur et la vanne à trois voies (60) est pilotée par un capteur de température (71 ) mesurant la température de l'eau chaude sanitaire dans la boucle de chauffage (5), en aval de l'émetteur de chaleur (52) et en amont de cette vanne à trois voies (60).
Ainsi, lorsque le ou les émetteurs de chauffage sont sollicités, la mutualisation de la canalisation d 'arrivée d'eau chaude pour le chauffage et l'ECS permet d 'économiser de l'eau et de l'énergie.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison : - le point de piquage de la canalisation est positionné de façon que la longueur de la canalisation entre le point de soutirage et ce point de piquage soit la plus faible possible,
- la longueur de la canalisation entre le point de piquage et le point de soutirage est inférieure à la longueur de la canalisation entre le dispositif de production d'eau chaude sanitaire et le point de soutirage,
- le ou les point(s) de soutirage et au moins l' un des émetteurs de chaleur sont situés dans la même pièce du bâtiment,
- le dispositif de production d 'eau chaude sanitaire est un dispositif de production instantanée qui comprend une source d'apport thermique assurant le chauffage de l'eau sanitaire circulant dans ladite boucle de chauffage,
- le dispositif de production d 'eau chaude sanitaire comprend un ballon de stockage de cette eau chaude sanitaire et une source d 'apport thermique assurant le chauffage de l'eau contenue dans ledit ballon,
- ladite source d 'apport thermique est alimentée par une énergie choisie parmi le gaz, le fioul, l'électricité ou le solaire,
- la boucle de chauffage est équipée d'un clapet anti-thermosiphon disposé sur la canalisation de recirculation,
- la boucle de chauffage comprend une pompe de circulation,
- la vanne à trois voies est située en aval de la pompe de circulation,
- la boucle de chauffage est équipée d 'un clapet anti-thermosiphon disposé entre la pompe de circulation et la vanne à trois voies,
- la mise en service de la pompe de circulation de la boucle de chauffage est pilotée par un capteur de température placé dans la pièce où se trouve l'émetteur de chaleur,
- l'émetteur de chaleur est un échangeur eau/air ou eau/eau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux figures annexées, qui représentent, à titre indicatif mais non limitatif, différents modes de réalisation possibles.
Sur ces dessins :
- la figure 1 est un schéma représentant un premier mode de réalisation de l'installation de fourniture d'eau chaude sanitaire conforme à l'invention, - les figures 2 et 3 sont des schémas représentant des variantes de réalisation de cette installation.
Sur la figure 1 , on peut voir un dispositif 1 de production d'eau chaude sanitaire et au moins un point de soutirage d'eau chaude, ici au nombre de deux, référencés 3 et 3'.
Dans le mode de réalisation représenté sur cette figure, ce dispositif 1 comprend un ballon d'eau chaude sanitaire 10, une boucle de recharge 20 et une source d'apport thermique 2 assurant le chauffage de l'eau contenue dans ce ballon.
Cette source d'apport thermique 2 peut par exemple être une pompe à chaleur (PAC) dont le condenseur 21 est disposé à l'intérieur du ballon 10.
Le ballon d'eau chaude 10 est une cuve, de préférence thermiquement isolée, qui possède une entrée 1 1 située à sa partie basse et reliée à une arrivée d'eau.
Le dispositif 1 pourrait également être un dispositif de production instantanée d'eau chaude. Dans ce cas, il n'y a pas de ballon d'eau chaude sanitaire 10 mais toujours une source d'apport thermique 2.
L'installation comprend également une boucle de chauffage 5, à l'intérieur de laquelle circule de l'eau chaude sanitaire et non plus de l'eau technique comme il est d'usage de le faire dans l'état de la technique.
Cette boucle de chauffage 5 est reliée directement à la source d'apport thermique 2, dans le cas d'un dispositif de production instantanée d'eau chaude, ou bien communique directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire 10, dans le cas d'un dispositif à accumulation.
D'une manière générale, quel que soit le type de dispositif 1 de production d'eau chaude sanitaire, la source d'apport thermique 2 est alimentée par une énergie telle que, par exemple, gaz, fioul, électricité, solaire. A titre d'exemples non limitatifs, on citera une résistance électrique, une pompe à chaleur, une installation solaire, une chaudière à gaz ou à fioul.
La boucle de chauffage 5 comprend une canalisation aller 50 comportant un point de piquage 51 en partie haute du ballon 10, de façon à assurer l'alimentation de cette boucle en eau chaude sanitaire, à une température d'environ 55 ° C par exemple. La boucle de chauffage 5 comprend également un émetteur de chaleur 52, alimenté depuis la canalisation aller 50, et une pompe 53 qui assure la circulation de l'eau chaude sanitaire dans cette boucle de chauffage 5.
La pompe 53 pourrait également être prévue en amont de l'émetteur 52.
L'émetteur de chaleur 52 est un émetteur eau/air, par exemple un radiateur classique ou un radiateur sèche-serviettes. Il pourrait également s'agir d'un émetteur eau/eau.
Comme cela est représenté sur le schéma simplifié de la figure 3, la boucle de chauffage 5 peut également comprendre plusieurs émetteurs de chaleur 52, de préférence montés en parallèle.
Le retour de l'eau refroidie sortant de la boucle de chauffage 5 à une température d'environ 25°C par exemple, se fait par un point de piquage 54 situé en partie basse du ballon 10.
La canalisation retour reliant l'émetteur 52 au point de piquage 54 est référencée 55.
Un capteur de température, non représenté sur la figure, est placé à l'intérieur du ballon d'eau chaude sanitaire 10, à un niveau inférieur ou égal au point de piquage 51 d'alimentation de la boucle de chauffage 5, de façon à donner une information sur la quantité d'eau chaude encore disponible dans ce ballon. En fonction de cette valeur, la source d'apport thermique 2 peut être mise en route ou arrêtée. Pour ce faire, le capteur de température envoie l'information à une unité centrale 8 qui commande ensuite le fonctionnement de la source d'apport thermique 2.
Dans le cas où le dispositif de production d'eau chaude sanitaire 1 comprend un ballon 10 de stockage, il convient de s'assurer qu'il n'y a pas de déstratification thermique de l'eau dans le ballon, par un retour d'eau trop chaude en partie basse de celui-ci. Pour ce faire, on prévoit une boucle de recirculation 6 de l'eau chaude sanitaire, contournant le ballon 10.
II existe également d'autres cas de figure où, même sans ballon de stockage 10, il peut être intéressant d'avoir une boucle de recirculation 6. C'est le cas par exemple lorsque le dispositif 1 est une chaudière à condensation.
Cette boucle de recirculation 6 comprend une vanne à trois voies 60, montée sur la canalisation retour 55, en aval de la pompe 53, de façon que son entrée reçoive l'eau chaude sanitaire sortant de cette pompe 53 et de l'émetteur de chaleur 52. L'une des sorties de la vanne 60 est par ailleurs reliée à une canalisation de recirculation 61 qui débouche sur la canalisation aller 50, au niveau d'un point de piquage 62 situé en aval du point de piquage 51 et en amont de l'émetteur de chaleur 52.
La vanne à trois voies 60 est pilotée par l'unité centrale 8, sur la base d'une consigne de température mesurée par un capteur de température 71. Ce dernier permet de mesurer la température dans la canalisation de retour 55 immédiatement en amont de la vanne à trois voies 60 et en aval de l'émetteur de chaleur 52.
Lorsque la température mesurée par le capteur 71 est inférieure à une valeur de consigne (par exemple 35° C), la vanne à trois voies 60 est pilotée de façon à mettre en communication la sortie de la pompe 53 avec le point d'entrée 54 du ballon d'eau chaude sanitaire 10. Inversement, lorsque la température mesurée par le capteur de température 71 est supérieure à cette valeur de consigne, la vanne à trois voies 60 est pilotée pour mettre en communication la sortie de la pompe 53 avec la canalisation 61 , ce qui permet de renvoyer l'eau chaude dans la boucle de chauffage 5, en direction de l'émetteur de chaleur 52.
On notera par ailleurs que l'ensemble des éléments de la boucle de chauffage 5, c'est-à-dire la canalisation aller 50, la canalisation retour 55, l'émetteur de chaleur 52, la pompe 53 et la vanne à trois voies 60, ainsi que la canalisation 61 de la boucle de recirculation 6, sont adaptés aux contraintes de l'eau sanitaire. En d'autres termes, ces éléments sont réalisés dans des matériaux qui ne souffrent pas de la corrosion, comme par exemple, de l'inox ou du cuivre et la pompe est compatible avec les contraintes d'un réseau d'ECS.
L'installation conforme à l'invention comprend également un ou plusieurs points de soutirage d'eau chaude, par exemple comme représenté sur la figure, une pomme de douche 3 ou un robinet 3' destinés à alimenter une baignoire.
Une canalisation 30 assure l'alimentation du point de soutirage 3 et une canalisation 30', celle du point de soutirage 3'.
Par ailleurs, une arrivée d'eau froide 4 permet d'alimenter en eau froide, les points de soutirage 3 et 3'.
Les canalisations 30, 30' sont reliées à un point de piquage 31 positionné sur la boucle de chauffage 5, plus précisément sur la canalisation aller 50 entre le ballon d'eau chaude sanitaire 10 et l'émetteur de chaleur 52. Comme la boucle de chauffage 5 est alimentée en eau chaude sanitaire, on comprend aisément que cela revient à déplacer virtuellement le ballon d'eau chaude 10 au niveau de ce point de piquage 31.
La distance entre les points de soutrage 3, 3' et le point où est prélevée l'eau chaude s'en trouve ainsi considérablement raccourcie par rapport à la solution de l'état de la technique qui consistait à prélever l'eau chaude au niveau du ballon 10 (ou du dispositif de production instantanée d'eau chaude).
De préférence, on veillera également à positionner le point de piquage 31 , de façon que la longueur L1 de la canalisation 30 ou 30' entre le point de soutirage 3 ou 3' et ce point de piquage 31 soit la plus faible possible. Ce cas est représenté par exemple sur le schéma simplifié de la figure 2. On voit qu'il serait moins judicieux de disposer le point de piquage 31 à côté de l'entrée de l'émetteur 52, car on perdrait alors le bénéfice du fait de rapprocher le point de soutirage 3 ou 3' d'un point d'amenée d'eau chaude sanitaire.
De préférence également, la longueur L1 de la canalisation entre le point de soutirage (par exemple le point 3 sur la figure) et le point de piquage 31 est inférieure à la longueur totale L2 de la canalisation entre le point de soutirage 3 et le ballon 10, ou le moyen de production d'eau chaude 1 , de préférence encore beaucoup plus faible que celle-ci.
II en résulte une économie d'eau et d'énergie et une diminution du temps d'attente pour avoir de l'eau chaude, puisque l'utilisateur ne laissera couler que la veine d'eau présente entre les points 3, 3' et le point 31 et qui s'est refroidie entre deux puisages espacés dans le temps.
De façon avantageuse, au moins l'un des émetteurs de chaleur 52 est disposé dans la même pièce P du bâtiment que les points de soutirage d'eau chaude 3, 3'.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1 , la pièce P, délimitée par la cloison C, est une salle de bain. La pièce P est d'ailleurs de préférence une pièce humide.
Ainsi, on économise davantage d'eau et d'énergie.
Par ailleurs, on notera que lorsqu'il n'y a pas de soutirage d'eau chaude sanitaire, l'énergie utilisée pour chauffer cette eau n'est pas gaspillée puisqu'elle permet de chauffer la pièce P, via l'émetteur de chaleur 52.
De façon avantageuse, on prévoit dans la pièce P où se trouve l'émetteur de chaleur 52 et les points de soutirage 3 et 3', un capteur de température 72 qui permet de relever la température à l'intérieur de cette pièce P. Ce capteur 72 est relié à l'unité centrale 8.
Les besoins de chauffage de la pièce humide P, notamment lorsqu'il s'agit d'une salle de bain, sont généralement concomitants avec le soutirage d'eau chaude sanitaire. Grâce à l'unité centrale 8, il est ainsi possible de programmer le fonctionnement de la boucle de chauffage 5, de la vanne trois voies 60, de la pompe 53 et de la source d'apport thermique 2, de façon à préchauffer l'air de la salle de bain, avant l'heure où l'utilisateur souhaite prendre sa douche. Le chauffage pourra ainsi être mis en route par exemple deux heures avant l'heure à laquelle on prévoit de réaliser le puisage d'eau chaude sanitaire.
Le confort de l'utilisateur augmente, puisqu'il pénètre à la fois dans une pièce P chauffée et qu'il a peu de temps à attendre avant d'obtenir de l'eau chaude aux points de soutirage 3 ou 3'.
De préférence et comme représenté sur les figures 1 et 3, on prévoit un dispositif, tel qu'un clapet anti-thermosiphon 63 par exemple, entre la pompe 53 et la vanne trois voies 60 ou le long de la canalisation de recirculation 61 . Ainsi, en été ou à la mi-saison, c'est-à-dire pendant la période pendant laquelle on ne souhaite pas chauffer, il suffit de fermer ce clapet 63 et de stopper la pompe 53 pour que l'eau chaude sanitaire ne circule plus qu'entre le ballon 10 et les points de soutirage 3 et 3'. Ce clapet anti-thermosiphon 63 est également adapté aux contraintes d'un réseau ECS.
De façon avantageuse et comme représenté sur la figure 3, on prévoit généralement, en parallèle d'un émetteur de chaleur 52, une canalisation 56 équipée d'une vanne 57 et par ailleurs, des robinets thermostatiques 58 sur chaque émetteur 52.
En mi-saison par exemple, les robinets thermostatiques 58 sont fermés, la vanne 57 est ouverte et le capteur de température 71 peut mesurer la température en vue de faire fonctionner à nouveau le système de production d'eau chaude qui est souvent régulé sur une température de retour d'eau.
Par ailleurs, on notera qu'il est possible de prévoir une pompe 53, une vanne à trois voies 60 et un clapet anti-thermosiphon 63 pour l'ensemble des émetteurs 52 (voir figure 3) ou au contraire pour chacun d'entre eux.
Des calculs ont été effectués afin d'estimer l'économie d'énergie réalisée avec l'installation conforme à l'invention, par rapport à une installation dans laquelle le point de piquage 31 serait situé directement sur le ballon d'eau chaude sanitaire 10 ou sur le centre de production d'eau chaude sanitaire, comme cela est le cas dans l'état de la technique.
Ces résultats sont donnés à titre purement illustratif.
Les hypothèses de calcul énergétique sont les suivantes :
- Diamètre externe du réseau d'ECS : 12 mm
- Température d'ECS : 55 °C
- Température d'ambiance dans la pièce P : 20 °C
- Capacité thermique massique de l'eau : 4185 J/kg.K
- Nombre de soutirages espacés dans la journée : 2
- Consommation d'ECS journalière à 55° C d'un individu : 39 litres
- Constante de refroidissement des ballons des Chauffe-eau
thermodynamiques standards : 0,21 Wh/litre/K.jour
- T° moyenne du ballon sur la journée : 38 °C
- Volume du ballon : 200 litres
- Pertes statiques journalières d'un ballon ECS classique : 756 Whef/jour
- Débit de soutirage pour une douche ou un bain : 600 litres/h
- Section des conduites d'ECS : 11 ,31.10-5 m2
- Vitesse de l'eau dans les conduites d'ECS : 1 ,5 m/s
Deux hypothèses d'installations ont été envisagées. Dans l'hypothèse 1 (ci-après H1 ), la longueur totale de la canalisation d'eau chaude sanitaire entre le point de production d'eau chaude sanitaire et le point de soutirage est de 20 mètres. Dans une seconde hypothèse (ci-après H2), cette longueur est de 55 mètres. Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau ci- après.
Hl H2
Durée d'attente avant l'arrivée d'eau chaude [s] 13,6 37,3
Nombre de soutirage espacé par jour 2 2
Volume d'eau économisé/soutirage [litres ou kg] 2,3 6,2
Volume d'eau économisé/jour [litres ou kg] 4,5 12,4
% volume d'ECS économisée/ jour 11,6% 31,9%
Energie économisée entièrement à 1 soutirage [Wh] 92,0 253,1
Energie économisée entièrement par jour [Wh] 184,1 506,2
% Energie économisé/pertes statiques d'un ballon classique
de 200 litres 24,3% 67,0% On constate donc que l'économie d'énergie est importante, même si la distance entre le point de production d'eau chaude et le point de soutirage est relativement faible (dans l'hypothèse H1 : 20 mètres), ce qui correspond à la situation existante dans de nombreux bâtiments.

Claims

REVENDICATIONS
Installation de fourniture d'eau chaude sanitaire dans un bâtiment, comprenant un dispositif (1 ) de production d'eau chaude sanitaire, raccordé à une boucle de chauffage (5), à l'intérieur de laquelle circule l'eau chaude sanitaire produite par ledit dispositif (1 ), cette boucle de chauffage (5) assurant l'alimentation en eau chaude d'au moins un émetteur de chaleur (52), ladite installation comprenant également au moins un point de soutirage (3, 3') d'eau chaude sanitaire et le point de piquage (31 ) de la canalisation (30, 30') assurant l'alimentation du ou des point(s) de soutirage d'eau chaude (3, 3') étant situé sur la dite boucle de chauffage (5) entre le dispositif (1 ) de production d'eau chaude sanitaire et l'émetteur de chaleur (52), caractérisé en ce qu'elle comprend une vanne à trois voies (60) disposée sur la canalisation retour (55) de la boucle de chauffage (5), en aval du ou des émetteur(s) de chaleur (52) et en amont du dispositif (1 ) de production d'eau chaude sanitaire, en ce qu'elle comprend également une canalisation de recirculation (61 ) de l'eau chaude sanitaire, qui relie l'une des sorties de ladite vanne à trois voies (60) à un point de piquage (62) situé sur la canalisation aller (50) de la boucle de chauffage (5), en aval du dispositif (1 ) de production d'eau chaude sanitaire et en amont du ou des émetteur(s) de chaleur (52) et en ce que la vanne à trois voies (60) est pilotée par un capteur de température (71 ) mesurant la température de l'eau chaude sanitaire dans la boucle de chauffage (5), en aval de l'émetteur de chaleur (52) et en amont de cette vanne à trois voies (60).
Installation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le point de piquage (31 ) de la canalisation (30, 30') est positionné de façon que la longueur (L1 ) de la canalisation (30, 30') entre le point de soutirage (3, 3') et ce point de piquage (31 ) soit la plus faible possible.
Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la longueur (L1 ) de la canalisation (30, 30') entre le point de piquage (31 ) et le point de soutirage (3, 3') est inférieure à la longueur
(L2) de la canalisation entre le dispositif (1 ) de production d'eau chaude sanitaire et le point de soutirage (3,
3').
4. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les point(s) de soutirage (3, 3') et au moins l'un des émetteurs de chaleur (52) sont situés dans la même pièce (P) du bâtiment.
5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif (1 ) de production d'eau chaude sanitaire est un dispositif de production instantanée qui comprend une source d'apport thermique (2) assurant le chauffage de l'eau sanitaire circulant dans ladite boucle de chauffage (5).
6. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif (1 ) de production d'eau chaude sanitaire comprend un ballon de stockage (10) de cette eau chaude sanitaire et une source d'apport thermique (2) assurant le chauffage de l'eau contenue dans ledit ballon (10).
7. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite source d'apport thermique (2) est alimentée par une énergie choisie parmi le gaz, le fioul, l'électricité ou le solaire.
8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boucle de chauffage (5) est équipée d'un clapet anti-thermosiphon (63) disposé sur la canalisation de recirculation (61 ).
9. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boucle de chauffage (5) comprend une pompe de circulation (53).
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la vanne à trois voies (60) est située en aval de la pompe de circulation (53).
1 1. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la boucle de chauffage (5) est équipée d'un clapet anti -thermosiphon (63) disposé entre la pompe de circulation (53) et la vanne à trois voies (60).
12. Installation selon l'une des revendications 9 à 1 1 , caractérisée en ce que la mise en service de la pompe de circulation (53) de la boucle de chauffage (5) est pilotée par un capteur de température (72) placé dans la pièce (P) où se trouve l'émetteur de chaleur (52).
13. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'émetteur de chaleur (52) est un échangeur eau/air ou eau/eau.
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