EP0159932B1 - Installation de production d'eau chaude à capacité de stockage - Google Patents

Installation de production d'eau chaude à capacité de stockage Download PDF

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EP0159932B1
EP0159932B1 EP85400646A EP85400646A EP0159932B1 EP 0159932 B1 EP0159932 B1 EP 0159932B1 EP 85400646 A EP85400646 A EP 85400646A EP 85400646 A EP85400646 A EP 85400646A EP 0159932 B1 EP0159932 B1 EP 0159932B1
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water
hot water
installation
heating
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Gaz de France SA
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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
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/186—Water-storage heaters using fluid fuel

Definitions

  • the invention relates to an installation for producing hot water.
  • a heating body is used, the nominal power of which corresponds substantially to the average power per unit of time (for example 24 hours) usually required at the installation, and this generator is enclosed in a storage tank.
  • large capacity to cope with any significant instantaneous demand, essentially by playing with the stratification in this balloon of the hot layers which are placed above and the cold layers which are placed below.
  • the disadvantage of this type of installation is that it lacks flexibility, particularly in terms of the production of the heating generator enclosed inside a large capacity storage tank, and also in terms of the layout. in premises of such an installation.
  • Document GB-A-670 644 proposes a hot water production installation of this second type comprising two tanks; a first tank of reduced volume for bringing the water to temperature by means of a heating body situated under its base, and a second tank, of greater volume than that of the first, intended for the storage of water which was heated in the first tank, this water being drawn from this second tank in the event of significant demand. Under such heavy withdrawal conditions, recirculation of water between the tanks is provided.
  • the object of the invention is to solve these difficulties.
  • the first tank communicates with the second tank by an overflow of overflow.
  • the first tank With such a design of the installation, it is possible to build the first tank with its integrated heating body in the best operating, efficiency and installation conditions of this unit.
  • the provision of the second tank the volume of which is practically independent of that of the first, enables storage of the strictly adapted volume required.
  • the design and construction of this second tank are particularly simple, since it is essentially a storage tank.
  • the first tank communicates with the second by an overflow of overflow, it is ensured that the heating body always remains submerged by the first tank, which constitutes an essential criterion for the operational safety of this heating body.
  • the recirculation of low-flow water provided between the second tank and the first makes it possible to avoid any drop in temperature of the water stored in the second tank, if the storage period without sampling is particularly long.
  • the variable level of hot water stored in the second tank makes it possible to meet any instantaneous demand, even of high flow rate, the storage tank being refilled during periods of low withdrawal or of non-use of the installation.
  • a first tank 1 of reduced volume in which is immersed the heating body 2 of the installation constituted for example by a heat generator operating with a mixture of combustible gas and air supplied in 3 in the installation.
  • the combustion products leave the heating body 2 as indicated in 4.
  • these combustion products or "fumes" are brought into the tank 1 on the side of this tank or cold water entering the installation is introduced as indicated by the arrow 5 through the pipe 6.
  • the tank 1 may for example have a number of walls such as the wall marked 7 in the drawing ensuring a certain circulation of the water to be heated against the current with the combustion gases.
  • the hot water outlet advantageously takes place on the opposite side as indicated by the pipe 8 forming too full, which pours into the storage tank 9.
  • This tank 9 essentially forms a buffer tank and the level of hot water in this tank varies according to demand, for example between a minimum height h m and a maximum height hM.
  • the hot water withdrawal for the needs of the installation is done by a pipe 10.
  • recirculation can be provided at a reduced flow of water between the tank 9 and the tank 1 by means of a pipe. 11 and a recirculation pump 12.
  • the recirculation pump 12 can optionally be controlled by thermostatic means turning it on when the temperature of the water stored in the tank 9 drops below a predetermined value.
  • the installation obviously includes conventional regulating members ensuring the stopping of the cold water inlet at 5 if the tank 9 is full and possibly stopping the drawing of hot water in the tank 9 if the level in this tank reaches the predetermined minimum level hm.
  • the heating tank 1 may be arranged at least partially in the storage tank 9.
  • volume of the storage tank will be optimized according to the peak flow to be satisfied, its duration and its frequency.

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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
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Description

  • L'invention a pour objet une installation de production d'eau chaude.
  • L'eau ayant une capacité calorifique importante, la production de grandes quantités d'eau chaude, nécessite un apport d'énergie calorifique important.
  • Il arrive fréquemment que les installations de fourniture d'eau chaude doivent faire face à des demandes quasi instantanées très importantes, lesquelles peuvent être séparées dans le temps par de longues périodes pendant lesquelles la demande est quasiment nulle. Tel est le cas notamment des installations de production d'eau chaude sanitaire dans les immeubles d'habitation et également, de diverses installations de production d'eau chaude pour des besoins industriels.
  • Les solutions proposées par l'art antérieur sont essentiellement de deux types.
  • Selon un premier type d'installation, on équipe celle-ci d'un corps de chauffe de puissance surdi- mensionnée de façon qu'il soit apte à faire face à toute demande instantanée de fourniture d'eau chaude. Celà conduit à des surcoûts d'installation, et également à des mauvais rendements de combustion lorsque l'installation est utilisée à faible puissance, très loin de son régime nominal de fonctionnement.
  • Selon un second type d'installation, on utilise un corps de chauffe dont la puissance nominale corresponde sensiblement à la puissance moyenne par unité de temps (par exemple 24 heures) demandée habituellement à l'installation, et ce générateur est enfermé dans un ballon de grande capacité permettant de faire face à toute demande importante instantanée, en jouant essentiellement sur la stratification dans ce ballon des couches chaudes qui sont placées au-dessus et des couches froides qui sont placées en-dessous. L'inconvénient de ce genre d'installation est qu'il manque de souplesse, notamment au niveau de la réalisation du générateur de chauffe enfermé à l'intérieur d'un ballon de stockage de grande capacité, et également au niveau de l'implantation dans des locaux d'une telle installation.
  • Au document GB-A-670 644 est proposée une installation de production d'eau chaude de ce second type comprenant deux cuves; une première cuve de volume réduit de mise à température de l'eau au moyen d'un corps de chauffe situé sous sa base, et une seconde cuve, de volume plus important que celui de la première, destinée au stockage de l'eau qui a été chauffée dans la première cuve, cette eau étant soutirée de cette seconde cuve en cas de demande importante. Dans de telles conditions de soutirage important, une recirculation d'eau entre les cuves est prévue.
  • Cependant, outre le fait déjà relevé que l'on joue sur la stratification des températures, cette installation n'est pas prévue pour assurer une circulation d'eau entre les cuves en cas de faible demande. Aussi, si la durée de stockage sans prélèvement de l'eau dans la seconde cuve est particulièrement longue, la température de l'eau qui y est contenue va diminuer. On ne pourra alors plus soutirer instantanément de l'installation une grande quantité d'eau chaude.
  • L'invention a pour objet de résoudre ces difficultés.
  • A cet effet, une installation de production d'eau chaude conforme à l'invention, du type comprenant:
    • - une première cuve de volume réduit recevant l'eau à chauffer,
    • - des moyens de chauffage de l'eau contenue dans la première cuve,
    • - une entrée d'eau froide débouchant dans ladite première cuve,
    • - une seconde cuve de volume plus important que la première,
    • - des moyens d'amenée d'eau de la première cuve vers la seconde,
    • - au moins une sortie d'eau prélevée dans la seconde cuve, et
    • - des moyens de recirculation de l'eau à faible débit de la seconde cuve vers la première, se caractérise en ce que:
    • - les moyens de chauffage comprennent un corps de chauffe immergé dans ladite première cuve, et en ce que
    • - des moyens sont prévus pour faire varier le niveau d'eau dans la seconde cuve et y maintenir une température sensiblement constante, lesdits moyens comprenant:
      • • la sortie d'eau chaude de la seconde cuve, prévue vers son fond,
      • • des moyens de détection du niveau d'eau contenue dans la seconde cuve,
      • e des moyens thermostatiques mesurant la température de l'eau dans la seconde cuve,
      • a lesdits moyens de recirculation de l'eau de la seconde cuve vers la première commandés par lesdits moyens thermostatiques lorsque la température de l'eau dans la seconde cuve descend en dessous d'un seuil déterminé, et
      • a des moyens de commande desdits moyens de chauffage de la première cuve en fonction des données recueillies par lesdits moyens de détection de niveau d'eau dans la seconde cuve et/ou lesdits moyens thermostatiques de mesure de sa température.
  • Avantageusement, la première cuve communique avec la seconde cuve par un trop plein de débordement.
  • Avec une telle conception de l'installation, il est possible de construire la première cuve avec son corps de chauffe intégré dans les meilleures conditions de fonctionnement, de rendement et d'implantation de cette unité. En outre, la prévision de la seconde cuve dont le volume est pratiquement indépendant de celui de la première, permet de réaliser un stockage du volume strictement adapté requis. En outre, la conception et la construction de cette seconde cuve sont particulièrement simples, puisqu'il s'agit essentiellement d'un ballon de stockage.
  • Du fait que la première cuve communique avec la seconde par un trop plein de débordement, on est assuré que le corps de chauffe reste toujours immergée par la première cuve, ce qui constitue un critère essentiel pour la sécurité de fonctionnement de ce corps de chauffe.
  • En outre, la recirculation d'eau à faible débit prévue entre la seconde cuve et la première, permet d'éviter toute baisse de température de l'eau stockée dans la seconde cuve, si la durée de stockage sans prélèvement est particulièrement longue. Le niveau variable de l'eau chaude stockée dans la seconde cuve permet de faire face à toute demande instantanée même de débit important, la cuve de stockage étant à nouveau remplie lors des périodes de faible soutirage ou de non utilisation de l'installation.
  • L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence au dessin annexé illustrant de façon schématique une telle installation.
  • En se référant au dessin, on aperçoit une première cuve 1 de volume réduit dans laquelle est immergé le corps de chauffe 2 de l'installation, constitué par exemple par un générateur de chaleur fonctionnant avec un mélange de gaz combustible et d'air amené en 3 dans l'installation. Les produits de combustion sortent du corps de chauffe 2 comme indiqué en 4. De préférence ces produits de combustion ou «fumées» sont amenés dans la cuve 1 du côté de cette cuve ou est introduite l'eau froide pénétrant dans l'installation comme indiqué par la flèche 5 par la conduite 6. La cuve 1 peut par exemple comporter un certain nombre de parois tel que la paroi repérée 7 au dessin assurant une certaine circulation de l'eau à chauffer à contre-courant avec les gaz de combustion. La sortie d'eau chaude se fait avantageusement à l'opposée comme indiqué par le conduit 8 formant trop plein, qui se déverse dans la cuve 9 de stockage. Cette cuve 9 forme essentiellement réservoir tampon et le niveau de l'eau chaude dans cette cuve varie selon la demande par exemple entre une hauteur minimale hm et une hauteur maximale hM. Le soutirage d'eau chaude pour les besoins de l'installation se fait par une conduite 10.
  • Avantageusement pour éviter un refroidissement de l'eau stockée dans la cuve 9 lors d'une période de stockage importante, on peut prévoir une recirculation à débit réduit d'eau entre la cuve 9 et la cuve 1 par l'intermédiaire d'une conduite 11 et d'une pompe de recirculation 12. La pompe de recirculation 12 peut éventuellement être commandée par des moyens thermostatiques la mettant en route lorsque la température de l'eau stockée dans la cuve 9 descend en-dessous d'une valeur prédéterminée.
  • L'installation comprend évidemment des organes classiques de régulation assurant l'arrêt de l'entrée d'eau froide en 5 si la cuve 9 est pleine et éventuellement l'arrêt du soutirage d'eau chaude dans la cuve 9 si le niveau dans cette cuve atteint le niveau minimum prédéterminé hm.
  • Diverses variantes peuvent être apportées au mode de réalisation décrit et illustré. Ainsi, par exemple, la cuve 1 de chauffage peut-être disposée au moins en partie dans la cuve 9 de stockage.
  • En outre, le volume de la cuve de stockage sera optimisé en fonction du débit de pointe à satisfaire, de sa durée et de sa fréquence.

Claims (3)

1. Installation de production d'eau chaude comprenant:
- une première cuve ( 1 ) de volume réduit recevant l'eau à chauffer,
- des moyens de chauffage (2) de l'eau contenue dans la première cuve,
- une entrée d'eau froide (6) débouchant dans ladite première cuve (1),
- une seconde cuve (9) de volume plus important que la première (1),
- des moyens d'amenée d'eau (8) de la première cuve vers la seconde,
- au moins une sortie d'eau (10) prélevée dans la seconde cuve (9), et
- des moyens (12) de recirculation de l'eau à faible débit de la seconde cuve (9) vers la première (1 ), ladite installation étant caractérisee an ce que:
- les moyens de chauffage (2) comprennent un corps de chauffe immergé dans ladite première cuve (1) , et en ce que
- des moyens sont prévus pour faire varier le niveau d'eau dans la seconde cuve (9) et y maintenir une température sensiblement constante, lesdits moyens comprenant:
a la sortie (10) d'eau chaude de la seconde cuve (9), prévue vers son fond,
• des moyens de détection du niveau d'eau contenue dans la seconde cuve (9),
• des moyens thermostatiques mesurant la température de l'eau dans la seconde cuve (9),
• lesdits moyens de recirculation (12) de l'eau de la seconde cuve (9) vers la première (1) commandés par lesdits moyens thermostatiques lorsque la température de l'eau dans la seconde cuve descend en dessous d'un seuil déterminé, et
• des moyens de commande desdits moyens de chauffage (2) de la première cuve (1) en fonction des données recueillies par lesdits moyens de détection de niveau d'eau dans la seconde cuve et/ou lesdits moyens thermostatiques de mesure de sa température.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première cuve ( 1 ) communique avec la seconde cuve (9) par un trop plein (8) de débordement.
3. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première cuve (1) comprend un corps de chauffe (2) du type à combustion disposé dans ladite cuve avec le circuit des produits de combustion à contre courant avec le circuit d'eau à chauffer dans ladite cuve.
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EP0159932A1 (fr) 1985-10-30
ATE30465T1 (de) 1987-11-15
JPS60223953A (ja) 1985-11-08
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