WO2022180584A1 - 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

Info

Publication number
WO2022180584A1
WO2022180584A1 PCT/IB2022/051668 IB2022051668W WO2022180584A1 WO 2022180584 A1 WO2022180584 A1 WO 2022180584A1 IB 2022051668 W IB2022051668 W IB 2022051668W WO 2022180584 A1 WO2022180584 A1 WO 2022180584A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
heat
sanitary
flow
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/IB2022/051668
Other languages
English (en)
Inventor
Jeremy LAUBRIAT
Patrick Inderbitzin
Original Assignee
Concept Efficience Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Concept Efficience Energy filed Critical Concept Efficience Energy
Priority to EP22708606.3A priority Critical patent/EP4298285A1/fr
Publication of WO2022180584A1 publication Critical patent/WO2022180584A1/fr

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0012—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from waste water or from condensates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B1/00—Methods or layout of installations for water supply
    • E03B1/04—Methods or layout of installations for water supply for domestic or like local supply
    • E03B1/041—Greywater supply systems
    • E03B1/042—Details thereof, e.g. valves or pumps
    • E03B1/044—Switch valves in waste pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B1/00—Methods or layout of installations for water supply
    • E03B1/04—Methods or layout of installations for water supply for domestic or like local supply
    • E03B1/041—Greywater supply systems
    • E03B2001/045—Greywater supply systems using household water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C2001/005—Installations allowing recovery of heat from waste water for warming up fresh water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • Sanitary gray water heat recovery device Installation and building comprising such a device
  • the invention relates to the field of devices and systems for recovering heat from sanitary gray water (or waste water), in order to heat sanitary cold water to be used, in particular the arrival of new cold water.
  • grey water commonly refers to slightly polluted domestic wastewater, and in the present context, this term is more particularly used, in its form "sanitary gray water", for domestic hot water from the domestic distribution network and which have been used, in accordance with their intended purpose, in an installation such as a washbasin, bathtub or shower; this term does not include “sewage” which may contain faecal matter.
  • the present invention relates in particular to a device for recovering the heat of gray water in relation to a receiving tray, in particular of the shower tray type.
  • the first and third phases limit the efficiency of the heat exchangers which makes them have a low efficiency, because the prior art is based on instantaneous and systematic heat exchange systems.
  • a first objective of the invention is to propose a device that is both simple in construction and efficient in the exchange of heat.
  • a second objective is to propose a device having a significantly high efficiency compared to the devices of the prior art.
  • a third objective is to provide a device whose surfaces accessible to gray water and in particular the heat exchange surfaces, can be easily cleaned by the user.
  • the invention proposes a device for recovering heat from domestic gray water, comprising
  • a support plate also called “flow plate” configured to receive a flow of gray water and channel it
  • a receiver tank configured to receive gray water coming from the support plate and create a "heat reserve" (fluid inertia),
  • a heat exchanger configured to circulate domestic cold water, the heat exchanger cooperating with the receiving tank to carry out a heat exchange between the gray water and the domestic cold water,
  • the regulating system may include a mechanism actuated by the presence of a mass on the flow plate, configured to decrease or block the flow (by closing, modifying or diverting at least one flow orifice of the receiving pan) by presence of such a mass, and to increase or unblock the flow (by opening, modifying or diverting said at least one orifice) in the absence of such a mass.
  • a first object of the invention is a device for recovering heat from domestic gray water, comprising
  • a support plate also called “flow plate” ⁇ configured to receive a flow of gray water (and preferably to direct said gray water to one end of said receiving tank),
  • a receiver tank configured to receive gray water coming from the support plate
  • a heat exchanger configured to circulate sanitary cold water, the heat exchanger cooperating with the receiving tank (6) to carry out a heat exchange (preferably parallel against the current) between the gray water (2) and sanitary cold water.
  • the heat recovery device further comprises a regulation system configured to allow gray water to flow out of the receiving tank when the gray water temperature is substantially cold, and to limit said flow. when said temperature is substantially hot.
  • the regulation system allows the substantially cold gray water to flow freely, in particular that of the first phase; and to keep the gray water hot, in particular that of the third phase, which leads to a significant increase in efficiency compared to the devices of the prior art.
  • the invention therefore makes it possible to have a regulated and non-systematic heat exchange system with increased efficiency.
  • the plate is substantially rigid and the receiving tank and/or the heat exchanger comprise a heat exchange surface between the gray water of the receiving tank and the cold water of the heat exchanger, the surface heat exchange, being in particular thin plate or sheet, comprising aluminum, copper, iron or an alloy comprising at least one of these elements.
  • such an exchange surface makes it possible to produce a device of simplified constitution while being effective in the exchange of heat thanks to the conduction properties of these metals.
  • the receiving tank is configured to create a direction of flow of gray water in the tank contrary to the flow of cold water in the heat exchanger, this in order to create a parallel counter-current heat exchange between the gray water and the flow of cold water;
  • the regulation system comprises a shutter mechanism comprising at least one shutter in the form of a protrusion on the support plate, configured to shut off at least one discharge orifice of the receiver tank under the effect of a weight (of a mass) on the support plate, and to open the orifice in the absence of such a weight (of such a mass); and or
  • the regulation system comprises a mechanism actuated by the presence of a mass on the flow plate, configured to close, modify or deviate at least one discharge orifice of the receiving tank, and to open, modify or deviate the orifice in the absence of such a mass;
  • the regulation system comprises at least one or said shutter or shutter mechanism associated with at least one device from among a thermostat (which can in particular be a mechanical and/or electronically controlled thermostat), a manual control (which can be actuated for example by the user's foot or hand), an electrical control (automaton for example), a presence sensor (which may in particular be a mechanical and/or electronic sensor), a weight sensor (which may in particular be a mechanical and/or electronic sensor), a gray water level sensor (which may in particular be a mechanical sensor, for example of the float type, or an electronic probe sensor), a pressure sensor (which may in particular be a membrane-type mechanical sensor or an electronic probe sensor), a valve, or a combination of at least two of these elements; and or
  • the heat exchange surface in particular in thin plate or sheet, comprises a circuit whose purpose is to reduce the flow rate of the water and to maximize the exchange surface with the surface of the heat exchanger ; by way of example, said circuit may be a concentric circuit around an evacuation siphon of the receiving tank; and or
  • the support plate can be removed or lifted up, in particular to facilitate cleaning of the heat exchanger surface;
  • the support plate has a slight slope in order to direct the water to one end of the tray;
  • the receiver tank has a slight slope (contrary to the slope of the support plate) in order to direct the water towards the regulation system and to allow a counter-current exchange (optimized exchange) with the cold water circulating in the tank. exchanger; and or
  • the heat recovery device includes a salt cartridge upstream of a cold water inlet; and or
  • the sanitary water outlet heated by its contact with the heat exchanger is connected to a mixing valve and/or a hot water tank.
  • the regulation system makes it possible to optimize the heat exchange by acting on the flow rate of the gray water and the quantity of gray water in reserve in the receiving tank to create the inert fluid.
  • the regulation system also allows the free and rapid evacuation of gray water at the end of the cycle of use to allow easy evacuation of residues.
  • the present invention is also applicable to industrial installations, in particular of the washing station type; in this case the term "grey water” is used, by extension, for wastewater which may, in some cases, not be able to be admitted directly into the domestic wastewater treatment system.
  • the invention further relates to a sanitary or industrial installation comprising at least one heat recovery device according to the invention.
  • Another object of the invention relates to a building comprising at least one sanitary or industrial installation according to the invention.
  • FIG. 1 schematically illustrates a view in space of a heat recovery device according to a first embodiment of the invention
  • FIG.2 schematically illustrates a side view of the device of Figure 1 with a weight on the support plate
  • FIG.3 schematically illustrates a detail of the arrangement of heat exchange surfaces of the device of Figures 1 and 2;
  • FIG.4 schematically illustrates a view according to Figure 2 without weight on the support plate
  • FIG.5 illustrates a sectional view of a heat recovery device according to a second embodiment of the invention
  • FIG.8 illustrates a detail of the left part of Figure 5;
  • FIG.7 illustrates a detail of the right part of Figure 5;
  • FIG.8 schematically illustrates a view in space of a heat exchanger surface within the framework of one of the embodiments of the invention
  • FIG.9 schematically illustrates an embodiment of the removable support plate
  • FIG. 10 schematically illustrates a particular embodiment of the heat exchanger
  • FIG. 11 schematically illustrates another embodiment, which is particularly preferred, of the heat exchanger.
  • the following reference numerals are used in the figures and in the following description:
  • the invention relates to a device 1 for recovering heat from domestic gray water 2, in order to heat the domestic cold water 3 used.
  • a device 1 for recovering heat from domestic gray water 2 in order to heat the domestic cold water 3 used.
  • the invention can be applied to sanitary installations such as showers or washing devices in particular or industrial (for example car wash system).
  • the first embodiment illustrates, in relation to FIGS. 1 to 4, schematically the principle of the invention.
  • the second embodiment is a more concrete example.
  • the device 1 for recovering heat from sanitary gray water 2 comprises a support plate 5 forming a washing support.
  • the support plate 5 (also called “flow plate”) is configured to receive a flow of gray water 2, that is to say typically to receive the gray water, to direct it and / or channel it .
  • said support plate is slightly sloping and thus makes it possible to direct the gray water to one end of the receiver tank 8. This is in particular the water from the shower head 4 and used to wash a subject or an object.
  • the resulting gray water 2 flows over the support plate 5 and is evacuated by the rest of the device 1
  • the support plate 5 is configured to withstand temperatures of 10 to 100° C., for example for cleaning in boiling water.
  • the plate 5 is configured to support a mass of at least 150 kg, and preferably up to 200 kg, and even more preferably up to 300 kg) in the case of a shower (several tons for a car wash).
  • the support plate 5 is configured to allow barefoot movement, preferably without having the feet immersed, and more preferably avoiding slipping.
  • the plate 5, by directing the gray water 2 to one end of the tank 8, makes it possible to create a direction of flow in the tank 6 of the gray water (2) contrary to the flow of cold water 3 in the heat exchanger 9 , this in order to create a parallel counter-current heat exchange between the gray water 2 and the cold water flow 3, We can bet on a grating type plate in the preferred embodiments.
  • Plate 5 can in particular be made of composite, stone, wood, tile, mineral material, metal.
  • the material chosen and the structure of plate 5 imply sufficient rigidity to support the weight of one or more subjects or objects depending on the use. Also, the material is selected or treated to prevent rust.
  • the support plate 5 is removable or liftable so as to have access to the rest of the device 1 and facilitate the cleaning of the device 1 by the user.
  • the support plate 5 can have standard dimensions to be adapted to standard installations. In particular, it can be adapted to a standard shower.
  • the plate 5 is the only part of the system which is visible to the user, and this is why it must also meet aesthetic criteria. In particular, it can be personalized according to the bathroom style.
  • the recovery device 1 further comprises a receiver tank 6 for gray water 2.
  • the receiver tank 6 is configured to receive gray water 2 coming from the support plate 5.
  • the receiver tank 6 is arranged essentially below the plate 5, and the plate 5 can be tilted and/or pierced so that the water falling on the plate 5 flows towards the receiving tank 8.
  • the plate 5 can make it possible to create a first direction of flow in the tank 6 contrary to the flow of cold water 3 in the heat exchanger 9.
  • the receiver tray 6 comprises a bottom 7 forming an exchange surface. The water arriving in the receiving tank 6 rests on said bottom 7.
  • the assembly of the plate 5 and the receiver tray 6, in particular the bottom 7, is configured so that a weight applied to the plate 5 is essentially distributed over the plate 5 and little or not at all over the receiver tray 6, in particular the bottom 7.
  • a weight applied to the plate 5 is essentially distributed over the plate 5 and little or not at all over the receiver tray 6, in particular the bottom 7.
  • one or more pillars, rims or a frame can transmit the forces below the receiver tray 6, in particular the bottom 7.
  • this leaves the possibility of making a receiver tray 8, in particular the bottom 7, effective without requiring a particular rigidity of the corresponding section.
  • the receiving tank 6 further comprises a gray water evacuation siphon 8 connected to a building sanitary evacuation.
  • the siphon 8 can include a water trap, typically more than 50 mm, to limit odors.
  • the tray 6 can measure 80 x 80 cm, and a maximum thickness of 4 cm, for example.
  • the frame can be made of composite, for example of the fiberglass type.
  • the receiving tray 6 can have standard dimensions.
  • the receiver tank 6 makes it possible to create a reserve of heat represented in particular by the hot gray water that it retains when the flow regulation system 12, the operation of which will be explained below, prevents or limits the flow of the water out of the receiving tank 6.
  • the receiving tank creates a fluid inertia
  • the recovery device 1 further comprises a heat exchanger 9.
  • the heat exchanger 9 is configured to circulate sanitary cold water 3.
  • the sanitary cold water 3 arriving in the recovery device 1 enters through an inlet 10, circulates in the heat exchanger 9 and leaves through an outlet 11,
  • the heat exchanger 9 cooperates with the receiver tank 6 to perform a heat exchange between the gray water 2 and the sanitary cold water 3.
  • the heat exchanger 9 comprises a surface heat exchanger 7a cooperating with or merging with the bottom 7 of the receiver tray 8. It is preferably two separate plates, affixed one against the other. It is possible to envisage surfaces 7. 7a cooperating together by shape cooperation within the scope of the invention.
  • the heat exchange surface 7, 7a comprises aluminium, copper, iron, or an alloy comprising at least one of these elements.
  • the exchange surface can be made of metal, typically an iron-based metal alloy or, preferably, aluminum-based or copper-based.
  • An advantageous material is an aluminum-copper alloy.
  • the heat exchange surface 7, 7a is in the form of a thin plate which can vary according to the material used from approximately 1 to 5 mm, or of a sheet.
  • the above metals have good heat conduction properties, especially aluminum and copper.
  • the thin plate or sheet configuration can further improve heat conduction.
  • the heat exchanger 9 comprises elements of circulation pipes 17 with at least one part 7b forming a heat exchange surface 9.
  • said pipes 17 circulates the sanitary cold water 3 to be heated, as is illustrated in figure 3,
  • the heat exchange surface 7, 7a, 7b in particular in thin plates or sheets, comprises a circuit 17 which can have a concentric or other shape.
  • the incoming water 3a circulates in this circuit propelled by the incoming water pressure, for example the pressure of the domestic cold water network 3, It comes out heated preferably with the same flow rate (this flow rate [m 3 /s] resulting from the product between the flow rate of the fluid [m/ s] in a pipe and the section [m 2 ] of said pipe); therefore one will choose for the circulation pipe 17 of cold water to be heated preferably an outlet section identical to the inlet section.
  • the circuit pipe 17 is designed so that inside the heat exchanger 9, the flow rate of the sanitary water 3 is lower, in order to promote heat exchange with gray water 2, which itself has a free and fairly low flow velocity.
  • the fluid flows in exchange should be crossed and have a similar passage speed, whether fast or slow. A long contact time between the two flows promotes heat exchange; this influences the choice of the length of the pipes within the heat exchanger 9.
  • Figure 8 illustrates an example of a concentric circuit 17.
  • Figure 10 shows a circuit in which the channeling elements 17 include baffles. Between the domestic cold water inlet 3a and the domestic cold water outlet 3b, which have substantially the same section, the circuit is arranged so as to significantly reduce the flow rate of the water, which lengthens the contact time between the cold sanitary water 3 and the heat exchanger 9.
  • Figure 11 shows another embodiment of a heat exchanger circuit with a zig-zag conduit, which is particularly effective in reducing the speed of water flow and lengthening its path through the heat exchanger.
  • Figure 8 illustrates an example of an exchange surface 7a above the circuit 17, including a scalable weather stripping surface.
  • the heat exchanger 9 is arranged essentially below the receiver tank 6. They have substantially the same size. This makes it possible to have a maximum of exchange surface 7, 7a, 7b.
  • the heat exchanger 9 comprises an upper plate 7a which can be thin, insofar as it does not support the weight of the user.
  • This upper plate 7a (merged with or attached to the bottom 7 of the receiving tank 6) transmits the heat of the gray water 2 which flows above it,
  • the heat exchanger 9 also comprises a lower plate 7b structured with channels, in which the sanitary cold water 3 flows.
  • the upper plate 7a closes on the lower plate 7b.
  • These two plates are metallic, typically an aluminium-copper alloy for example. It is possible to envisage a form of cooperation between the surfaces 7, 7a and 7b.
  • domestic cold water 3 arrives through a standard section pipe with an average pressure of 3 bars (mains pressure).
  • the heat exchanger 9 can have a dimension of 800 x 800 mm and a water passage height of 3 to 5 mm. This geometry makes it possible to reduce the speed of the water 3 through the exchanger 9.
  • the outlet 11 is of the same diameter as the inlet 10,
  • the heat exchanger 9 is preferably crossed by the evacuation siphon 8 of the receiver tank 6.
  • the weight forces on the plate 5 can be transmitted to a rim of the heat exchanger 9 or to a separate support structure.
  • the recovery device 1 comprises a flow regulation system 12.
  • the regulation system 12 is configured to allow a flow of gray water 2 out of the receiving tank 6 via the siphon 8 when the temperature of gray water 3 is substantially cold. Further, control system 12 is configured to limit said flow when said temperature is substantially hot.
  • the regulation system 12 is configured to allow a flow of gray water 2 out of the receiving tank 8 via the siphon 8 when no mass is present on the flow plate 6.
  • the system of regulator 12 is configured to limit, deviate or stop said flow when a mass is present on the flow plate.
  • the system not be activated during the first phase, when the gray water 2 is noticeably cold; and that it is activated during the third phase when the water 2, 3 does not flow from the shower and there is soaping, for example.
  • the sanitary gray water 2 can stagnate in the receiving tank 6 and the heat is used to heat the sanitary cold water 3.
  • the gray water can flow slowly, for example with the regulation system 12 configured to achieve a flow rate. flow rate of 5 L/min.
  • the receiver tank 6, thanks to the regulation system 12, can be filled and emptied of waste hot water 2 in order to create a “heat reserve” or “fluid inertia”.
  • the regulation system 12 comprises a shutter mechanism comprising at least one shutter 13, the shutter 13 can be in the form of a protuberance on the support plate.
  • the shutter 13 is configured to close at least one discharge orifice 14 of the receiver tray 6 under the effect of a weight on the support plate 5, and to open port 8 in the absence of such a weight.
  • the shutter 13 is facing the orifice 14 which is here the hole of the evacuation siphon 8.
  • the shutter can comprise an evacuation orifice 18 of overflow which avoids the overflow of the level of water.
  • the device according to the invention is easily installable.
  • the plate 5 is substantially movable relative to the receiver tray 6, and the corresponding movement or movements are triggered by a weight placed on the plate 5. This is in particular a weight of more than 20 kg.
  • a return means such as at least one spring can be provided to reopen said orifice 14 when said weight is no longer on plate 5.
  • this heat reserve and the regulation system 12 control the direction and the evacuation flow of the used hot water 2 (grey water) and defines the exchange surface with the incoming cold water 3a .
  • the heat transfer takes place between this "heat reserve" and the incoming domestic cold water 3a through the exchange surface preferably by convection and conduction.
  • the incoming cold water 3a is channeled in order to reduce its speed and obtain a maximum exchange surface. It absorbs the energy of the waste hot water 2 by exchange in parallel flow against the current (figure 2), optimized.
  • the waste hot water 2 after transmitting its energy is discharged through the siphon 8.
  • the regulation system 12 allows rapid emptying of the receiver tray, in particular at the end of the shower, to facilitate the evacuation of residues.
  • An access system allows the siphon to be cleaned and the "overflow" mechanism ensures that the reserve does not overflow.
  • said shutter 13 may be or comprise one or said protuberance, or a device of the solenoid valve type.
  • said shutter is associated with at least one device from among a thermostat, a manual control, an electric control, a presence sensor, a weight sensor, a gray water level sensor, a pressure sensor, a valve, or a combination of two or more of these elements.
  • a corresponding assembly can be based on an actuator of the shutter 13 associated with a manual or automatic control which can depend on a threshold of temperature or a detection threshold, for example the presence of the user on the plate 5,
  • the recovery device 1 comprises a salt cartridge 15 upstream of the cold water inlet (inlet 10).
  • the cartridge 15 comprises at least one salt making it possible to limit at least one type of deposit.
  • this makes it possible to limit the deposits, in particular of limestone, increases the efficiency of the device 1 and limits its maintenance.
  • the sanitary water 3 thus heated is then used for washing.
  • the domestic water outlet 11 is connected to a mixing valve and/or to a hot water tank.
  • the heated cold water 3 is sent to a thermostatic mixing valve.
  • the efficiency of the illustrated system is estimated at more than 50%. This allows for a significant reduction in energy consumption.
  • the recovery is estimated at 12 to 14 degrees during a shower. Hot water savings are estimated at around 60%.
  • the device according to the invention and in the case of a shower can be used by everyone, in particular for people with reduced mobility by modifying the dimensions, for example maximum height of 4 cm with an access slope, and minimum dimensions of 1.2m x 0.9m.
  • the heated water 3 is returned with a minimum flow rate of approximately 0.2 l/s and a pressure between approximately 3 and 5 bars so as not to interfere with the normal operation of the thermostatic mixing valve.
  • the system allows the evacuation of a minimum flow of 0.4 l/s in order to avoid any overflow of the tray 6.
  • the support plate 5 on which the user of the sanitary installation 16 according to [Invention, is placed, is removable, which facilitates its cleaning. Insofar as it does not participate in heat exchange aimed at heat recovery, it can be made of any suitable material.
  • This plate of which FIG. 9 shows an embodiment, is visible to the user. It can have different surface finishes and decors. This gives it an aesthetically and stylistically attractive and sought-after appearance. Its upper surface may in particular comprise a non-slip relief 19 .
  • said support plate 5 can take the form of a grating.
  • the invention further relates to a sanitary installation 16 comprising at least one heat recovery device 1 as described above.
  • a sanitary installation 16 comprising at least one heat recovery device 1 as described above.
  • Such an installation 16 can be a shower cubicle or a washing device, integrating the heat recovery device 1.
  • the invention can also be used in industrial installations, in particular washing stations, for example for washing cars.
  • Another object of the invention relates to a building comprising at least one sanitary 16 or industrial installation as described above.
  • the installation 16 and the recovery devices 1 make it possible to limit the energy expenditure of the building.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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 (8) 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 (8) 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.

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 2986020 (Vanzalik), EP 3440 971 (Gonzalez), WO 2006/045 153 (Mason), GB 2458976 and WO 2009/101 161 (Gilbert). Ce type de système présente une complexité considérable, implique des temps de fabrication Importants et des coûts 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 des dispositifs décrits dans la demande de brevet FR 2 959 763 A1 (Energy Harvesting Tech) et dans le modèle d’utilité allemand DE 93 09470 U (ücentia Patent-Verwaltungs-GmbH). 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 pouvoir être nettoyé facilement, sans recourir à des systèmes de nettoyage complexes (à sir à haute pression par exemple). 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 i’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 parier 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 Peau 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 (appelée aussi « plaque d’écoulement ») configurée pour recevoir un écoulement d’eau grise et le canaliser,
- un bac receveur configuré pour recevoir de l'eau grise venant de la plaque support et créer une « réserve de chaleur » (inertie fluide),
- un échangeur thermique configuré pour faire circuler de i’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,
- un système de régulation permettant d’optimiser l’échange thermique entre l’eau grise et l’eau froide sanitaire en agissant sur la vitesse d’écoulement de l’eau grise et la quantité d’eau grise dans ie bac receveur pour créer l'inertie fluide.
Le système de régulation peut comprendre un mécanisme actionné par la présence d’une masse sur la plaque d’écoulement, configuré pour diminuer ou bloquer l’écoulement (en obturant, modifiant ou déviant au moins un orifice d’écoulement du bac receveur) en présence d’une telle masse, et pour augmenter ou débloquer l’écoulement (en ouvrant, modifiant ou déviant ledit au moins un orifice) en l’absence d’une telle masse.
Figure imgf000005_0001
Un premier objet de l'invention est un dispositif de récupération de chaleur d’eau grise sanitaire, comprenant
- une plaque support (appelée aussi « plaque d’écoulement »} 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, te 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 rendement augmenté.
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 simpiifiée 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 tes combinaisons techniquement réalisables :
- Le bac receveur est configuré pour créer un sens d’écoulement des eaux grises dans te 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 (d’une masse) sur la plaque support, et pour ouvrir l’orifice en l’absence d’un tel poids (d’une telle masse); et/ou
- le système de régulation comprend un mécanisme actionné par la présence d’une masse sur la plaque d’écouiement, configuré pour obturer, modifier ou dévier au moins un orifice d’évacuation du bac receveur, et pour ouvrir, modifier ou dévier l’orifice en l'absence d’une telle masse ; - le système de régulation comprend au moins un ou ledit obturateur ou mécanisme d’obturation associé à au moins un dispositif 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
- ia 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 ; à titre d'exemple, ledit circuit peut être un 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 (échange optimisé) 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.
Le système de régulation permet d'optimiser l’échange thermique en agissant sur la vitesse d’écoulement de l’eau grise et la quantité d’eau grise en réserve dans le bac receveur pour créer l’inerte fluide. Le système de régulation permet également l’évacuation libre et rapide de l’eau grise en fin de cycle d’utilisation pour permettre une évacuation aisée des résidus. 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 iïnvention.
Un autre objet de l’invention concerne un bâtiment comprenant au moins une installation sanitaire ou industrielle selon l’invention.
Figure imgf000008_0001
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 :
- [Fig,1] illustre schématiquement une vue dans l’espace d’un dispositif de récupération de chaleur selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- [Fig.2] illustre schématiquement une vue de côté du dispositif de la figure 1 avec un poids sur la plaque support ;
- [Fig.3] iliustre schématiquement un détail d’agencement de surfaces d’échange de chaleur du dispositif des figures 1 et 2 ;
- [Fig.4] illustre schématiquement une vue selon la figure 2 sans poids sur la plaque support ;
- [Fig.5] iliustre une vue en coupe d’un dispositif de récupération de chaleur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
- [Fig.8] iliustre un détail de la partie gauche de la figure 5 ;
- [Fig.7] illustre un détail de la partie droite de la figure 5 ;
- [Fig.8] 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 ;
- [Fig.9] illustre schématiquement un mode de réalisation de la plaque support amovible ;
- [Fig. 10] iliustre schématiquement un mode de réalisation particulier de l’échangeur de chaleur ; et
- [Fig. 11] illustre schématiquement un autre mode de réalisation, qui est particulièrement préféré, 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 Piaque support (plaque d’écoulement)
6 Bac receveur
7 Fond de 8 (surface d’échange de chaieur), 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
18 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 figure 1, 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’inventîon 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 piaque support 5 formant support de lavage.
La plaque support 5 (appelée aussi « piaque d’écoulement ») est configurée pour recevoir un écoulement d’eaux grises 2, c'est-à-dire typiquement pour recevoir l’eau grise, pour l’orienter et/ou la canaliser. A cet effet, ladite piaque support est légèrement pentue et permet ainsi de diriger les eaux grises à une extrémité du bac receveur 8. 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, et de préférence jusqu’à 200 kg, et encore plus préférentiellement jusqu’à 300 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 piaque 5, en dirigeant les eaux grises 2 à une extrémité du bac 8, 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 parier de plaque de type caïllebotis 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 8. 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 8, 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 Sa plaque 5, le bac receveur 6 peut avoir des dimensions standards. Le bac receveur 6 permet de créer une réserve de chaieur représentée notamment par l’eau grise chaude qu'il retient lorsque le système de régulation 12 de l'écoulement, dont le fonctionnement sera expliqué ci-dessous, empêche ou limite l’écoulement de l’eau hors du bac receveur 6. Ainsi le bac receveur crée une inertie fluide,
Pour récupérer cette chaleur de l’eau grise, ie 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 figure 2, 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 8. 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, du fer, 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 9. Dans lesdites canalisations 17 circule l’eau froide sanitaire 3 à réchauffer, comme cela est illustré sur la figure 3, De manière typique, ia 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 3a circule dans ce circuit propulsée par la pression d’eau entrante, par exemple la pression du réseau d’eau froide sanitaire 3, 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, ia canalisation de circuit 17 est conçue de manière à ce qu’à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 9, 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 devraient 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 ia longueur des conduits au sein de l’échangeur de chaleur 9.
La figure 8 illustre un exemple de circuit concentrique 17. La figure 10 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 ia 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 3 et l’échangeur de chaleur 9. La figure 11 montre un autre mode de réalisation d’un circuit d’échangeur de chaleur avec un conduit en zig-zag, qui est particulièrement efficace pour diminuer la vitesse d’écoulement de l’eau et rallonger son trajet dans l’échangeur de chaleur.
La figure 8 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 par exemple. 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.
Selon un autre aspect, le système de régulation 12 est configuré pour permettre un écoulement d’eaux grises 2 hors du bac receveur 8 via ie siphon 8 lorsqu’aucune masse n’est présente sur la plaque découlement 6. En outre, le système de régulation 12 est configuré pour limiter, dévier ou stopper ledit écoulement lorsqu’une masse est présente sur la plaque d’écoulement.
En général, dans le cas d’une douche, 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 installé (posé) sur la plaque 5 son poids actionne la fermeture de l'évacuation ; cela est illustré sur la figure 2. 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 figure 4. L’installation sanitaire selon l'invention permet ainsi de laisser couler l’eau 2 sensiblement froide de la première phase hors du bac receveur 6, et de retenir l’eau 2 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.
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.
Les eaux grises sanitaires 2 peuvent stagner dans le bac receveur 6 et ia chaleur est utilisée pour réchauffer l'eau froide sanitaire 3. Alternativement, les eaux grises peuvent s’écouler lentement, par exemple avec le système de régulation 12 configuré pour réaiiser 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 2 afin de créer une « réserve de chaleur » ou « inertie fluide ».
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 figure 5 et sur la figure 7, 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.
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, ia plaque 5 est sensiblement mobiie relativement au bac receveur 6, et le ou tes mouvements correspondante 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, ia géométrie de cette réserve de chaleur et le système de régulation 12 contrôlent ia 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 3a.
Le transfert de chaleur s’effectue entre cette « réserve de chaleur » et l’eau froide sanitaire 3a entrante au travers de la surface d'échange de préférence par convection et conduction.
De préférence, l’eau froide entrante 3a est canalisée afin de diminuer sa vitesse et d’obtenir une surface d’échange maximale. Elle absorbe l’énergie de l’eau chaude usée 2 par échange en fiux parallèle à contre-courant (figure 2), optimisée.
L’eau chaude usée 2 après avoir transmis son énergie est évacuée via le siphon 8.
Des dépôts, notamment savonneux et de salissures, sur l’échangeur peuvent limiter l’efficacité de l’échangeur de chaleur. Ainsi, avantageusement, te système de régulation 12 permet la vidange rapide du bac receveur, 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 un dispositif 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 13 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 3 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 3 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 3 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.
Dans le cas d’une douche, le système permet l’évacuation d’un débit minimum de 0,4 l/s afin d’éviter tout débordement du bac receveur 6.
Dans le cas d'une douche, le système résiste à un poids minimum de 3kN afin de pouvoir supporter le passage d'un fauteuil roulant et d’être accessible partons. La plaque support 5 , sur laquelle se place l'utilsateur de l’installation sanitaire 16 selon [Invention, est amovible, ce qui facilite son netoyage. 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 figure 9 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

REVENDICATIONS
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), réchangeur 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, modifier ou dévier au moins un orifice d’évacuation (14) du bac receveur (8) sous l’effet d’un poids sur ia plaque support (5), et pour ouvrir, modifier ou dévier l’orifice (14) en l’absence d’un tel poids.
3. Dispositif de récupération de chaleur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de régulation (12) comprend au moins un ou ledit obturateur (13) associé à au moins l’un parmi un dispositif 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), ia 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 fa 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 i’eau et de maximiser la surface d’échange avec fa 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 relevabie.
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.
PCT/IB2022/051668 2021-02-26 2022-02-25 Dispositif de récupération de chaleur d'eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif WO2022180584A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22708606.3A EP4298285A1 (fr) 2021-02-26 2022-02-25 Dispositif de récupération de chaleur d'eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2101886A FR3120241B1 (fr) 2021-02-26 2021-02-26 Dispositif de récupération de chaleur d’eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif
FR2101886 2021-02-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022180584A1 true WO2022180584A1 (fr) 2022-09-01

Family

ID=74871738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2022/051668 WO2022180584A1 (fr) 2021-02-26 2022-02-25 Dispositif de récupération de chaleur d'eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4298285A1 (fr)
FR (1) FR3120241B1 (fr)
WO (1) WO2022180584A1 (fr)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9309470U1 (de) 1993-06-25 1994-11-03 Licentia Gmbh Duschgerät
WO2006045153A1 (fr) 2004-10-27 2006-05-04 Robert Mason Systeme de recuperation de chaleur
WO2009101161A2 (fr) 2008-02-12 2009-08-20 Patrick Gilbert Dispositifs d’échange thermique
FR2959763A3 (fr) 2010-05-07 2011-11-11 Energy Harvesting Tech Ensemble sanitaire a recuperation d'energie thermique
FR2986020A1 (fr) 2012-01-23 2013-07-26 Audren Vanzalk Systeme de douche a recuperateur d'energie amovible
EP3440971A1 (fr) 2016-04-06 2019-02-13 César González Valiente Receveur de douche efficace à récupérateur de chaleur statique intégré en surface, accessible et pouvant être nettoyé facilement
RS59318B1 (sr) * 2016-04-21 2019-10-31 LALOSEVIC Milan Zatvoren sistem sanitarne vode

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9309470U1 (de) 1993-06-25 1994-11-03 Licentia Gmbh Duschgerät
WO2006045153A1 (fr) 2004-10-27 2006-05-04 Robert Mason Systeme de recuperation de chaleur
WO2009101161A2 (fr) 2008-02-12 2009-08-20 Patrick Gilbert Dispositifs d’échange thermique
GB2458976A (en) 2008-02-12 2009-10-07 Patrick Charles Gilbert Device for heat exchange between fresh water and waste water
FR2959763A3 (fr) 2010-05-07 2011-11-11 Energy Harvesting Tech Ensemble sanitaire a recuperation d'energie thermique
FR2986020A1 (fr) 2012-01-23 2013-07-26 Audren Vanzalk Systeme de douche a recuperateur d'energie amovible
EP3440971A1 (fr) 2016-04-06 2019-02-13 César González Valiente Receveur de douche efficace à récupérateur de chaleur statique intégré en surface, accessible et pouvant être nettoyé facilement
RS59318B1 (sr) * 2016-04-21 2019-10-31 LALOSEVIC Milan Zatvoren sistem sanitarne vode

Also Published As

Publication number Publication date
EP4298285A1 (fr) 2024-01-03
FR3120241B1 (fr) 2023-03-24
FR3120241A1 (fr) 2022-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4542546A (en) Heat recuperator adapted to a shower-cabin
US20080240692A1 (en) Heat recovery device
WO2022180584A1 (fr) Dispositif de récupération de chaleur d'eau grise sanitaire, installation et bâtiment comprenant un tel dispositif
US8001625B2 (en) Water conserving improved toilet
EP1803856A1 (fr) Dispositif de récuperation d'eau de pluie
US9739042B1 (en) Water disposable system using unwanted water
FR2970071A1 (fr) Dispositif de recuperation de la chaleur sur les eaux grises
CA2806803A1 (fr) Ecodouche
WO2011138467A1 (fr) Dispositif de recuperation de la chaleur des eaux usees
CN101353901A (zh) 双水箱节水马桶
FR2987669A1 (fr) Dispositif pour la recuperation de l'energie thermique d'un ecoulement d'eaux usees
FR2579312A1 (fr) Procede et dispositif de recuperation de l'energie thermique vehiculee par des eaux usees a des fins de prechauffage d'une eau de consommation
US20170299064A1 (en) Plumbing Fixture Fluid Diversion Assembly
WO2010061148A1 (fr) Installation de récupération d'énergie calorifique provenant d'eaux usées et filtre a nettoyage automatique pour une telle installation
FR3106878A1 (fr) Echangeur de chaleur notamment pour bac à douche
FR2982357A1 (fr) Installation de recuperation de chaleur
Zaied Using foot-operated tap mechanism to save water and prevent infection
CN110528630A (zh) 中高层公共建筑节约型综合供水系统
CN205776604U (zh) 节水座便器
EP3001113B1 (fr) Ensemble d'échange thermique pour installations collectives
US20180106028A1 (en) Water disposable system using unwanted water
EP0065452B1 (fr) Installation sanitaire comportant un dispositif anti-aspiration
FR2935783A1 (fr) Systeme de chauffage avec recuperation de chaleur des eaux usees par une cuve a debordement
JPH062784A (ja) 浮子を内部に持つ副動型給水弁
EP2440713B1 (fr) Dispositif de pulvérisation pour produire un jet d'eau destiné au lavage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22708606

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022708606

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022708606

Country of ref document: EP

Effective date: 20230926