**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Chauffe-eau avec réservoir d'accumulation de l'eau chaude et corps de chauffe extérieur à celui-ci, caractérisé en ce que le corps de chauffe (3) est placé dans un bac (2) et immergé dans un fluide thermoconducteur (4) enveloppant tout ou partie de la paroi externe du réservoir d'accumulation (1).
2. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de chauffe (3) est constitué d'au moins un tube dont la surface déroulée correspond sensiblement à la surface totale du réservoir d'accumulation (1), et en ce que le réservoir (1) est complètement immergé dans le fluide thermoconducteur (4).
3. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de chauffe (3) n'est pas en contact direct avec la paroi externe du réservoir d'accumulation (1).
4. Chauffe-eau selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le corps de chauffe (3), constitué d'un tube conducteur d'un fluide de chauffe, est enroulé en spirale autour du réservoir d'accumulation (1), de forme cylindrique.
5. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bac (2) comporte une pluralité de corps de chauffe (3) susceptibles d'être reliés à des sources d'énergie diverses.
6. Chauffe-eau selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le réservoir d'accumulation (1) est placé sur au moins un appui (5) placé au fond du bac (2).
7. Chauffe-eau selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que les corps de chauffe (3) sont placés en commençant par la portion inférieure du bac (2) et que ce dernier est muni de chicanes (15) disposées au-dessus des corps de chauffe (3).
8. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir d'accumulation (1) est accessible par le haut du bac (2).
9. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bac (2) aussi bien que le réservoir d'accumulation (1) sont munis d'une vanne de vidange (16, 17) accessible de l'extérieur du chauffeeau.
10. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des organes est agencé de façon que le réservoir d'accumulation (I) puisse être extrait du chauffe-eau.
La présente invention a trait à un chauffe-eau avec réservoir d'accumulation de l'eau chaude.
L'eau potable provenant des sources est généralement très calcaire, tandis que l'eau provenant des fleuves et des lacs, épurée, moins calcaire, est plus oxygénée et donc corrosive pour les métaux.
Aussi les parois intérieures des réservoirs d'accumulation d'eau de consommation doivent-elles pouvoir résister à la corrosion et être lisses afin de subir le moins possible une incrustation de tartre calcaire. En pratique, on utilise souvent de l'acier inoxydable. D'autre part, I'eau continuellement recyclée d'une installation de chauffage, par exemple d'un chauffage central, est à la fois peu corrosive et peu calcaire, de sorte que l'on peut se contenter, dans un pareil circuit, de matériaux moins chers, par exemple de fonte ou d'acier noir. Or l'eau potable des réservoirs d'accumulation (boilers) est aujourd'hui couramment chauffée par échange de chaleur avec un corps de chauffe relié au circuit primaire qu'alimente la chaudière centrale.
Ainsi, dans un premier type connu de chauffe-eau, le corps de chauffe est placé à l'intérieur du réservoir d'accumulation. Alimenté de l'extérieur par le circuit de la chaudière, le corps de chauffe est constitué d'un tube en cuivre enroulé en spirale serrée (serpentin) de façon à présenter une grande surface déroulée et permettre un échange de température avec l'eau de consommation à réchauffer.
Ce type de chauffe-eau est d'ailleurs fréquemment équipé en outre d'un corps de chauffe électrique (résistance), si ce n'est de plusieurs corps de chauffe constitués de tubes en spirale susceptibles d'être branchés, qui sur une pompe à chaleur, qui sur des collecteurs solaires; à l'aide de cette pluralité de corps de chauffe situés à l'intérieur du réservoir, il devient possible d'utiliser alternativement ou simultanément la chaleur provenant de plusieurs sources de chaleur, qui peuvent constituer un chauffage d'appoint de l'eau de consommation.
L'inconvénient de ce type de chauffe-eau réside dans la dégradation progressive du facteur d'échange de température, du fait que du tartre calcaire s'incruste sur les corps de chauffe et en entrave l'échange de chaleur avec l'eau de consommation. Cette incrustation se produit d'ailleurs également sur les parois du réservoir d'accumulation. Il en résulte qu'il faut périodiquement procéder au détartrage du chauffe-eau. Ce détartrage se fait généralement sur place, vu qu'il est trop malaisé de démonter tout le chauffe-eau. Il se fait par des produits chimiques que l'on introduit et fait circuler à l'intérieur du réservoir d'accumulation au moyen d'une pompe provisoirement branchée sur le raccordement d'arrivée d'eau froide et que l'on extrait par la prise ou le retour d'eau chaude, ou inversement.
Le détartrage a ainsi lieu dans des conditions qui ne sont pas idéales, vu l'exiguïté des locaux. Mais il a surtout pour inconvénient de provoquer des coupures d'eau chaude prolongées pour les consommateurs.
Dans un deuxième type connu de chauffe-eau, L'échange de température se fait à travers la paroi du réservoir d'accumulation, le fluide de chauffe en provenance de la chaudière (ou autre source de chaleur) étant mis en contact avec l'extérieur de la paroi du réservoir d'accumulation. Ce type de chauffe-eau, dit à double manteau, présente l'avantage que le corps de chauffe n'est pas en contact avec l'eau de consommation et ne s'entartre donc guère. L'inconvénient en est que le réservoir contenant l'eau de consommation, lui, s'entartre, de sorte que le facteur d'échange de la température va en se dégradant. Or, là encore, le détartrage doit pratiquement toujours se faire sur place.
En effet, le manteau extérieur formant corps de chauffe, alimenté par la chaudière, est sous pression, de sorte que le constructeur du chauffe-eau doit veiller aux épaisseurs des parois tant du réservoir d'accumulation que du manteau extérieur, et surtout à l'étanchéité entre les deux manteaux. En pratique, les constructeurs se sont même abstenus d'envelopper le réservoir d'accumulation entier d'un double manteau; ils se sont contentés d'en envelopper la portion médiane, laissant les extrémités libres pour les raccordements. Et ils ont généralement utilisé un manteau extérieur en acier inoxydable afin de pouvoir réaliser sans trop de peine la soudure de celui-ci avec le réservoir contenant l'eau de consommation.
Il en résulte une construction relativement douteuse, qui évite certes l'encombrement de l'intérieur du réservoir d'accumulation, mais qui ne permet pas pour autant l'extraction du réservoir à détartrer et son remplacement immédiat par un réservoir propre. Seul un démontage complet du chauffe-eau permettrait de l'emporter en usine en vue d'un détartrage du réservoir. Aussi se contente-t-on de détartrer ce type de chauffe-eau sur place, et cela d'autant plus que des chauffe-eau de ce type sont fréquemment montés en série, donc connectés entre eux, et qu'ils s'entartrent bien entendu simultanément.
On a déjà construit et commercialisé, en Suisse, un chauffe-eau dans lequel le réservoir d'accumulation, de base quadrangulaire, est logé dans un échangeur de température lui-même quadrangulaire, en forme de four horizontal dont cinq des six faces forment un corps de chauffe constitué d'un tube à section rectangulaire, alimenté par la chaudière et disposé de façon que l'eau de chauffe circule autour de cinq des six faces du réservoir d'accumulation. Les portions de tube sont étroitement juxtaposées et constituent une armature résistant aux pressions du réservoir intérieur rempli d'eau de consommation.
Pourvu sur sa face extérieure d'une isolation thermique adéquate, ce type de chauffe-eau permet un excellent rendement du fait de la grande surface de contact entre le corps de chauffe et le réservoir d'accumulation dont les parois viennent se plaquer, sous l'effet de la pression intérieure du réservoir, contre la paroi que constitue la tubulure du corps de chauffe. Il présente l'avantage que le réservoir
d'accumulation destiné à un détartrage peut aisément être extrait du logement que constitue le corps de chauffe et y être remplacé par un réservoir propre. Il devient donc possible d'emporter le seul réservoir à l'usine et de l'y détartrer, tandis que la durée de la coupure d'eau de consommation se limite, pour les consommateurs, au temps qu'il faut pour échanger le réservoir entartré contre un réservoir propre. L'inconvénient majeur de ce type de chauffe-eau réside cependant dans le fait qu'il ne se prête pas à la fabrication à l'aide de machines automatiques; celles-ci sont toutes conçues pour fabriquer des réservoirs de section ronde. La construction de réservoirs et de bacs à base quadrangulaire nécessite de la soudure et une maind'oeuvre considérable. Le corps de chauffe nécessite d'ailleurs une finition très soignée afin de résister aux pressions du réservoir d'accumulation.
C'est dire que ce type de chauffe-eau est condamné à rester d'une fabrication artisanale et non à devenir une fabrication de grande série.
Un chauffe-eau doit réunir simultanément tous les avantages d'un chauffe-eau du troisième type décrit ci-dessus, mais n'en comporter ni l'inconvénient d'un réservoir d'accumulation d'une forme inusitée ni celui d'une pression entre le réservoir d'accumulation et le corps de chauffe. Or on a vu ci-dessus que, dans les chauffe-eau de type connu, ces avantages n'ont précisément pu être réunis qu'au moyen d'un réservoir d'accumulation susceptible de se dilater et d'entrer en contact étroit avec le corps de chauffe, chose qui n'est pas possible lorsqu'on a recours à un réservoir d'accumulation de section ronde, usuelle, tel qu'il est souhaité pour le chauffe-eau selon l'invention.
A cet effet, le chauffe-eau selon l'invention, avec réservoir d'accumulation de l'eau chaude et corps de chauffe extérieur à celui-ci, est caractérisé en ce que le corps de chauffe est placé dans un bac et immergé dans un fluide thermoconducteur enveloppant tout ou partie de la paroi externe du réservoir d'accumulation.
Dans une version préférentielle d'exécution, le réservoir d'accumulation, de forme cylindrique, est totalement immergé dans le fluide thermoconducteur, tandis que le corps de chauffe, alimenté en eau de chauffe, est constitué d'un serpentin dont la surface correspond sensiblement à la surface totale du réservoir d'accumulation, serpentin qui s'enroule en spirale autour de la portion inférieure du réservoir d'accumulation.
Une forme d'exécution préférentielle du chauffe-eau selon l'invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, à l'aide de l'unique figure qui en montre une coupe partielle.
Le chauffe-eau y est constitué d'un réservoir cylindrique 1, destiné à contenir de l'eau de consommation, placé verticalement dans un bac 2 également cylindrique. Réservoir et bac constituent deux cylindres sensiblement concentriques. Dans l'espace situé entre la paroi extérieure du réservoir 1 et la paroi intérieure du bac 2 est logé un corps de chauffe 3 constitué d'un tube s'enroulant en spirale autour de la partie inférieure du réservoir 1. L'espace restant entre la paroi extérieure du réservoir 1 et la paroi intérieure du bac 2 est rempli d'un fluide thermoconducteur 4.
Le réservoir 1 est constitué d'acier inoxydable ou de tout autre matériau résistant à la corrosion et sur lequel le tartre calcaire de l'eau de consommation ne s'incruste guère. A cet effet, la paroi intérieure du réservoir 1 est d'ailleurs le plus lisse possible. Cette forme cylindrique de réservoir est connue de longue date; elle présente l'avantage qu'elle peut être fabriquée en grandes séries, à l'aide de machines automatiques. Elle présente l'avantage supplémentaire qu'elle ne se déforme pas sous la pression intérieure, qui est la même sur toute sa circonférence; I'enveloppe du réservoir peut de ce fait être constituée d'une feuille d'un matériau relativement mince et sans renforcement.
Le réservoir 1 est hermétiquement fermé. Sa face inférieure, bombée, repose sur des appuis 5 situés au fond du bac 2. Sa face supérieure, également bombée, comporte les orifices pour l'arrivée d'eau froide par la conduite 6, d'extraction d'eau de consommation chaude par la conduite 7 ainsi qu'un retour d'eau chaude 8. Ces conduites sont reliées au circuit primaire au moyen de rappels de raccordement 6', 7' et 8'. La conduite d'arrivée d'eau fraîche débouche dans le tiers inférieur du réservoir 1', tandis que celle d'extraction d'eau chaude prend dans la partie supérieure du réservoir 1. La face supérieure du réservoir 1 comporte d'ailleurs un orifice supplémentaire pour le thermomètre et le thermostat 9.
Le bac 2 est constitué d'un manteau en acier noir, ou autre matériau étanche, et comporte, sur sa face extérieure, une couche d'isolation thermique 10. Le bac est de préférence muni d'un couvercle 1 1 (pas forcément étanche) protégeant l'intérieur du bac de la poussière, notamment. Il peut être habillé d'une carrosserie 12. Le couvercle 11 est d'ailleurs composé de deux moitiés 11 et 11' et peut de ce fait aisément être enlevé pour des contrôles ou des travaux d'entretien.
Le corps de chauffe 3 est constitué d'un tube en cuivre ou autre matériau conductible, tube lisse ou dont la surface est augmentée au moyen d'ailettes. Le corps de chauffe 3 fait partie d'un circuit fermé dans lequel un fluide de chauffe est propulsé au moyen d'une pompe (non représentée) pour être réchauffé par une chaudière (non représentée) et venir échanger sa chaleur dans le corps de chauffe 3. Les deux conduites d'arrivée 13 et d'évacuation 14 du fluide de chauffe forment un prolongement à chacune des extrémités du tube 3 formant corps de chauffe. Celui-ci entoure toute la partie inférieure du réservoir 1. Sa surface développée correspond sensiblement à celle du réservoir 1, y compris les faces supérieure et inférieure dudit réservoir.
Ce tube de cuivre, fixé à la paroi intérieure du bac 2 au moyen, par exemple, de brides 15, est immergé dans le fluide thermoconducteur 4 susmentionné. Ce fluide peut être de l'huile, dont le point d'ébullition se situe suffisamment haut pour en éviter l'évaporation lors du fonctionnement du chauffe-eau. Il est à noter que le niveau du fluide thermoconducteur se situe au-dessus de la face supérieure du réservoir 1, de sorte que ce dernier est entièrement immergé dans un bain de fluide thermoconducteur. Vu la surface développée du corps de chauffe 3, on atteint un échange optimal de chaleur entre le corps de chauffe et l'eau de consommation contenue dans le réservoir 1.
On sait que le facteur d'échange de chaleur est le meilleur lorsque la différence de température entre l'eau de consommation et le fluide de chauffe est la plus grande. Aussi le corps de chauffe est-il placé de préférence dans la partie inférieure du bac 2, là où est injectée de l'eau de consommation fraîche, d'une température d'environ 10o C.
Cette remarque vaut particulièrement lorsque le corps de chauffe 3 est alimenté par une source d'énergie fournissant un fluide à basse température (pompe à chaleur, collecteur solaire; cf. ci-après).
Est à remarquer l'avantage tout particulier qui réside dans le fait que le corps de chauffe 3 baigne dans de l'huile, fluide thermoconducteur 4, de sorte qu'il ne subit ni corrosion ni incrustation de tartre calcaire. En outre, on notera qu'aucune surpression ni aucun mélange ne sont possibles entre le réservoir 1 d'accumulation et le corps de chauffe 3, à supposer que l'un ou l'autre soit défectueux; dans les deux cas, recevant la pression soit de l'eau de consommation, soit du fluide de chauffe qui s'échappe, le niveau du fluide thermoconducteur 4 dans le bac monte jusqu'à déborder par le haut, sans autre dommage.
Dans la version préférentielle ici décrite, le bac 2 est encore muni, dans sa partie inférieure, d'une vanne 16 munie d'un tuyau de faible diamètre permettant la vidange du fluide thermoconducteur 4. Le réservoir 1 d'eau de consommation, de son côté, est également muni d'une vanne de vidange 17 accessible par un tuyau 17' d'environ 6 cm de diamètre qui en constitue un cache. Lorsqu'il devient nécessaire d'enlever le réservoir d'accumulation 1 en vue d'un détartrage, ou pour toute autre raison, il suffit de débrancher les raccordements, de vidanger le fluide thermoconducteur 4 et l'eau de consommation, puis d'extraire le réservoir 1 par le haut du bac.
Il y a lieu de préciser que, dans cette forme d'exécution, le bac 2 pèse à peine 60 kg et le réservoir 1 est nettement plus léger encore, de sorte qu'il est aisé au besoin de basculer le chauffe-eau vidangé, après l'avoir débranché des raccordements 13' et 14' des conduites de fluide de chauffe, afin d'en extraire le réservoir 1 et, s'il y a lieu, le corps de chauffe 3; cette solution est donc possible même dans un local où le plafond serait bas. Le réservoir 1 extrait du bac 2 y est immédiatement remplacé par un réservoir similaire, puis transporté à l'usine afin d'y subir le détartrage ou autre service d'entretien. La coupure d'eau chaude pour les utilisateurs aura ainsi duré nettement moins longtemps qu'en cas de détartrage chimique sur place, sans enlèvement du réservoir.
Il est à relever que, en usine, on peut avoir recours à des moyens de détartrage plus efficaces (réchauffement du réservoir, voire démontage de celui-ci) que lors d'un détartrage sur place; en usine, il est donc plus aisé d'enlever un tartre de dureté exceptionnelle ou contenant des composantes chimiques particulières.
Vu que le réservoir d'accumulation 1 est de construction très simple, son prix de revient se situe bas, de sorte que, à la limite, on pourra même se résoudre àjeter un réservoir fortement entartré plutôt que de chercher à le détartrer.
Il est possible de loger, dans l'espace compris entre la face extérieure du réservoir 1 et la face intérieure du bac 2, un ou deux corps de chauffe supplémentaires qu'il est possible de relier à des sources de chaleur alternatives ou complémentaires d'une chaudière à mazout, à gaz ou électrique, par exemple à une pompe à chaleur ou collecteur solaire. Il est bien entendu aussi possible d'y prévoir un raccordement pour une résistance électrique en forme de serpentin placée entre le réservoir 1 et le bac 2, analogue au corps de chauffe 3.
Dans les formes d'exécution comportant plusieurs corps de chauffe alternatifs ou complémentaires dont certains fournissent un fluide à basse température (par exemple 55" C pour des pompes à chaleur), ces derniers sont autant que possible placés dans la partie inférieure du bac 2 afin que le facteur d'échange de la température soit meilleur. Lorsque des corps de chauffe 3 sont superposés l'un à l'autre, le bac 2 sera éventuellement muni de chicanes disposées entre chaque corps de chauffe afin de diminuer au besoin la circulation du fluide thermoconducteur, sous l'effet d'un réchauffement de celui-ci.
Dans une autre forme d'exécution, le réservoir 1, de section ovale, est placé dans un bac extérieur 2 de section carrée ou rectangulaire alors qu'un corps de chauffe 3, constitué d'un serpentin en forme de S successifs situés dans un plan unique, est placé contre la paroi intérieure plane de la cuve; il y a cependant lieu de remarquer que, dans cette dernière forme d'exécution du chauffe-eau, la différence de configuration entre réservoir 1 et bac 2 crée un espace vide proportionnellement plus grand que dans la solution préférentielle décrite ci-dessus, de sorte qu'il faudra une quantité de fluide thermoconducteur 4 supérieure pour que le réservoir 1 y soit complètement immergé.
Dans une autre forme d'exécution, on utilisera un réservoir d'accumulation 1 dont le diamètre de la partie supérieure est plus grand que celui de la partie inférieure, I'évasement se situant au-dessus du corps de chauffe 3; on diminue de la sorte l'espace libre entre le réservoir d'accumulation 1 et le bac 2 et donc la quantité de fluide thermoconducteur 4 nécessaire pour un remplissage du bac 2.
Dans une autre forme d'exécution encore, on disposera une pluralité de réservoirs d'accumulation 1 dans le bac 2. Ces réservoirs 1, de dimensions réduites, baignant dans le fluide thermoconducteur 4, permettent un réchauffement plus rapide encore de l'eau de consommation.
Des dimensions particulières du chauffe-eau et/ou des configurations de lieu particulières peuvent avoir pour effet qu'on doive prévoir un mode d'exécution dans lequel le réservoir 1 puisse être extrait par la partie frontale du chauffe-eau. A cet effet, la partie frontale du bac 2 sera fixée à la partie postérieure au moyen de boulons, de façon à être démontable. Ayant vidangé le fluide thermoconducteur du bac 2 au moyen de la vanne 16 susmentionnée, il devient possible d'enlever la partie frontale du bac 2 et ainsi d'accéder facilement à une vanne de vidange (analogue à 17) du réservoir 1.
Dans cette forme d'exécution, le corps de chauffe 3 sera soit disposé latéralement (contre la paroi latérale d'un bac 2 carré, par exemple), afin de ne pas gêner l'accès au réservoir 1, soit constitué de deux serpentins qui ceignent le réservoir 1 à la façon des deux mâchoires d'une tenaille et qu'il est possible d'écarter de façon à donner accès au réservoir 1, une fois la partie frontale du bac 2 démontée.
Le réservoir 1 vidangé peut alors être extrait par la partie frontale du chauffe-eau. Pour les mêmes motifs que ci-dessus, il peut être prévu que le raccordement du chauffe-eau avec les conduites pour l'eau fraîche (6 et 7), le retour 8, le fluide de chauffe 13 et 13' se fasse latéralement, par exemple par la partie frontale démontable du bac 2, voire par le dessous du bac 2 plutôt que par le haut; dans cette forme d'exécution, le bac 2 n'a plus besoin d'être accessible par le haut, contrairement à la forme d'exécution préférentielle décrite cidessus, où il est muni du couvercle 11, 11'.
** ATTENTION ** start of the DESC field may contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Water heater with hot water accumulation tank and heating body external to it, characterized in that the heating body (3) is placed in a tank (2) and immersed in a thermally conductive fluid (4) enveloping all or part of the external wall of the accumulation tank (1).
2. Water heater according to claim 1, characterized in that the heating body (3) consists of at least one tube, the unrolled surface of which corresponds substantially to the total surface of the accumulation tank (1), and in that the reservoir (1) is completely immersed in the thermally conductive fluid (4).
3. Water heater according to claim 1, characterized in that the heating body (3) is not in direct contact with the external wall of the accumulation tank (1).
4. Water heater according to claims 1 and 3, characterized in that the heating body (3), consisting of a conductive tube of a heating fluid, is wound in a spiral around the accumulation tank (1) , cylindrical in shape.
5. Water heater according to claim 1, characterized in that the tank (2) comprises a plurality of heating bodies (3) capable of being connected to various sources of energy.
6. Water heater according to claims 1 and 2, characterized in that the accumulation tank (1) is placed on at least one support (5) placed at the bottom of the tank (2).
7. Water heater according to claims 1 and 5, characterized in that the heating bodies (3) are placed starting with the lower portion of the tank (2) and that the latter is provided with baffles (15) arranged au- above the heating bodies (3).
8. Water heater according to claim 1, characterized in that the accumulation tank (1) is accessible from the top of the tank (2).
9. Water heater according to claim 1, characterized in that the tank (2) as well as the accumulation tank (1) are provided with a drain valve (16, 17) accessible from outside the boiler .
10. Water heater according to claim 1, characterized in that all of the members are arranged so that the accumulation tank (I) can be extracted from the water heater.
The present invention relates to a water heater with a hot water storage tank.
Drinking water from springs is generally very calcareous, while water from rivers and lakes, purified, less calcareous, is more oxygenated and therefore corrosive to metals.
Also the internal walls of the tanks for the accumulation of drinking water must be able to resist corrosion and be smooth in order to undergo as little as possible the encrustation of lime scale. In practice, stainless steel is often used. On the other hand, the water continuously recycled from a heating installation, for example from a central heating, is both not very corrosive and not very calcareous, so that one can be satisfied, in such a circuit, cheaper materials, such as cast iron or black steel. However, the drinking water from the storage tanks (boilers) is currently commonly heated by heat exchange with a heating body connected to the primary circuit supplied by the central boiler.
Thus, in a first known type of water heater, the heating body is placed inside the accumulation tank. Fed from the outside by the boiler circuit, the heating body consists of a copper tube wound in a tight spiral (serpentine) so as to present a large unrolled surface and allow a temperature exchange with the water of consumption to be heated.
This type of water heater is also frequently equipped with an electric heating element (resistance), if not several heating elements made up of spiral tubes capable of being connected, which on a pump heat, which on solar collectors; using this plurality of heating bodies located inside the tank, it becomes possible to use alternately or simultaneously heat from several heat sources, which can constitute an auxiliary heating of the water of consumption.
The disadvantage of this type of water heater is the gradual deterioration of the temperature exchange factor, due to the fact that lime scale builds up on the heating bodies and hinders the exchange of heat with the water. consumption. This encrustation also occurs on the walls of the accumulation tank. As a result, it is necessary to periodically descale the water heater. This descaling is generally done on site, since it is too difficult to dismantle the entire water heater. It is made by chemicals which are introduced and circulated inside the accumulation tank by means of a pump temporarily connected to the cold water inlet connection and which is extracted by the hot water intake or return, or vice versa.
Descaling thus takes place under conditions which are not ideal, given the small size of the premises. But above all, it has the disadvantage of causing prolonged hot water cuts for consumers.
In a second known type of water heater, the temperature exchange takes place through the wall of the accumulation tank, the heating fluid coming from the boiler (or other heat source) being brought into contact with the outside the wall of the accumulation tank. This type of water heater, said to have a double jacket, has the advantage that the heating body is not in contact with drinking water and therefore does not build up very much. The disadvantage is that the tank containing the drinking water, it scales, so that the exchange factor of the temperature is degraded. Here again, descaling must almost always be done on site.
Indeed, the outer mantle forming the heating body, supplied by the boiler, is under pressure, so that the manufacturer of the water heater must take care of the thicknesses of the walls both of the accumulation tank and of the outer mantle, and especially at the between the two coats. In practice, the manufacturers have even refrained from wrapping the entire accumulation tank with a double coat; they just wrapped the middle portion, leaving the ends free for connections. And they generally used an outer stainless steel jacket so that they could be welded without too much trouble to the tank containing the drinking water.
The result is a relatively dubious construction, which certainly avoids cluttering the interior of the accumulation tank, but which does not allow extraction of the tank to be descaled and its immediate replacement by a clean tank. Only complete disassembly of the water heater would allow it to be taken to the factory for descaling the tank. So we are content to descale this type of water heater on site, and all the more so since water heaters of this type are frequently mounted in series, therefore connected together, and they scale up. of course simultaneously.
We have already built and marketed in Switzerland a water heater in which the storage tank, of quadrangular base, is housed in a temperature exchanger itself quadrangular, in the form of a horizontal oven, five of the six sides of which form a heating body consisting of a rectangular section tube, supplied by the boiler and arranged so that the heating water circulates around five of the six faces of the storage tank. The tube portions are closely juxtaposed and constitute an armature resistant to the pressures of the internal tank filled with drinking water.
Provided on its outside with adequate thermal insulation, this type of water heater provides excellent performance due to the large contact surface between the heater and the storage tank, the walls of which are pressed against the surface. effect of the internal pressure of the tank, against the wall that constitutes the tubing of the heating body. It has the advantage that the tank
accumulator intended for descaling can easily be extracted from the housing that constitutes the heating body and be replaced there by a clean tank. It therefore becomes possible to take the only tank to the factory and to descale it there, while the duration of the cut-off of drinking water is limited, for consumers, to the time it takes to exchange the tank scaled against a clean tank. The major drawback of this type of water heater however lies in the fact that it is not suitable for manufacture using automatic machines; these are all designed to make round section tanks. The construction of quadrangular tanks and tubs requires welding and considerable manpower. The heating body also requires a very careful finish in order to withstand the pressures of the accumulation tank.
This means that this type of water heater is doomed to remain an artisanal production and not to become a mass production.
A water heater must simultaneously combine all the advantages of a water heater of the third type described above, but do not have the disadvantage of an accumulation tank of an unusual form or that of a pressure between the storage tank and the heating body. However, we have seen above that, in water heaters of known type, these advantages could only be met by means of an accumulation tank capable of expanding and coming into close contact with the heating body, which is not possible when using an accumulation tank of round section, as usual, as desired for the water heater according to the invention.
To this end, the water heater according to the invention, with a hot water storage tank and heating body external to it, is characterized in that the heating body is placed in a tank and immersed in a thermally conductive fluid enveloping all or part of the external wall of the accumulation tank.
In a preferred embodiment, the cylindrical storage tank is completely immersed in the thermally conductive fluid, while the heating body, supplied with heating water, consists of a coil whose surface corresponds substantially on the total surface of the accumulation tank, a coil which winds in a spiral around the lower portion of the accumulation tank.
A preferred embodiment of the water heater according to the invention is described below, by way of example, using the single figure which shows a partial section thereof.
The water heater consists of a cylindrical tank 1, intended to contain drinking water, placed vertically in a tank 2 also cylindrical. Reservoir and tank constitute two substantially concentric cylinders. In the space between the outer wall of the tank 1 and the inner wall of the tank 2 is housed a heating body 3 consisting of a tube spirally winding around the bottom of the tank 1. The remaining space between the outer wall of the tank 1 and the inner wall of the tank 2 is filled with a thermally conductive fluid 4.
The tank 1 is made of stainless steel or any other material resistant to corrosion and on which the lime scale of the drinking water hardly encrusts. To this end, the inner wall of the tank 1 is also as smooth as possible. This cylindrical form of reservoir has been known for a long time; it has the advantage that it can be manufactured in large series, using automatic machines. It has the additional advantage that it does not deform under internal pressure, which is the same over its entire circumference; The shell of the tank can therefore be made of a sheet of a relatively thin material and without reinforcement.
The tank 1 is hermetically closed. Its curved lower face rests on supports 5 located at the bottom of the tank 2. Its upper face, also curved, has the orifices for the arrival of cold water via line 6, for extracting water for hot consumption. via line 7 and a hot water return 8. These lines are connected to the primary circuit by means of connection reminders 6 ', 7' and 8 '. The fresh water inlet pipe opens into the lower third of the tank 1 ', while the hot water extraction pipe takes in the upper part of the tank 1. The upper face of the tank 1 also has an orifice additional for thermometer and thermostat 9.
The tank 2 consists of a black steel mantle, or other waterproof material, and has, on its outer face, a layer of thermal insulation 10. The tank is preferably provided with a cover 11 (not necessarily waterproof ) protecting the inside of the tank from dust, in particular. It can be fitted with a body 12. The cover 11 is moreover composed of two halves 11 and 11 ′ and can therefore easily be removed for inspections or maintenance work.
The heating body 3 consists of a copper tube or other conductive material, smooth tube or whose surface is increased by means of fins. The heating body 3 is part of a closed circuit in which a heating fluid is propelled by means of a pump (not shown) to be heated by a boiler (not shown) and come to exchange its heat in the heating body 3. The two inlet 13 and outlet 14 pipes for the heating fluid form an extension at each end of the tube 3 forming the heating body. This surrounds the entire lower part of the reservoir 1. Its developed surface corresponds substantially to that of the reservoir 1, including the upper and lower faces of said reservoir.
This copper tube, fixed to the inner wall of the tank 2 by means, for example, of flanges 15, is immersed in the aforementioned heat-conducting fluid 4. This fluid can be oil, the boiling point of which is high enough to avoid evaporation during the operation of the water heater. It should be noted that the level of the thermally conductive fluid is located above the upper face of the reservoir 1, so that the latter is entirely immersed in a bath of thermally conductive fluid. Given the developed surface of the heating body 3, an optimal heat exchange is achieved between the heating body and the drinking water contained in the tank 1.
It is known that the heat exchange factor is the best when the temperature difference between the drinking water and the heating fluid is the greatest. The heating element is therefore preferably placed in the lower part of the tank 2, where fresh drinking water is injected, at a temperature of around 10 ° C.
This remark is particularly valid when the heating body 3 is supplied by an energy source supplying a fluid at low temperature (heat pump, solar collector; cf. below).
Note the very particular advantage which resides in the fact that the heating body 3 is immersed in oil, thermally conductive fluid 4, so that it does not undergo either corrosion or incrustation of lime scale. In addition, it will be noted that no overpressure or any mixing is possible between the accumulation tank 1 and the heating body 3, assuming that one or the other is defective; in both cases, receiving the pressure either of the drinking water or of the escaping heating fluid, the level of the thermally conductive fluid 4 in the tank rises until it overflows from the top, without further damage.
In the preferred version described here, the tank 2 is still provided, in its lower part, with a valve 16 provided with a small diameter pipe allowing the emptying of the thermally conductive fluid 4. The reservoir 1 of drinking water, its side, is also provided with a drain valve 17 accessible by a pipe 17 'of about 6 cm in diameter which constitutes a cover. When it becomes necessary to remove the accumulation tank 1 for descaling, or for any other reason, it is sufficient to disconnect the connections, drain the thermally conductive fluid 4 and the drinking water, then extract tank 1 from the top of the tank.
It should be noted that, in this embodiment, the tank 2 barely weighs 60 kg and the tank 1 is significantly lighter still, so that it is easy to tilt the drained water heater, after having disconnected from the connections 13 'and 14' of the heating fluid pipes, in order to extract the reservoir 1 and, if necessary, the heating body 3; this solution is therefore possible even in a room where the ceiling would be low. The tank 1 extracted from tank 2 is immediately replaced by a similar tank, then transported to the factory to undergo scaling or other maintenance service. The hot water cutoff for users will therefore have lasted significantly less than in the case of chemical descaling on site, without removing the tank.
It should be noted that, in the factory, it is possible to use more effective descaling means (heating the tank, or even dismantling it) than during descaling on site; in the factory, it is therefore easier to remove scale of exceptional hardness or containing specific chemical components.
Since the accumulation tank 1 is very simple in construction, its cost price is low, so that, ultimately, we can even resolve to throw away a heavily scaled tank rather than trying to descale it.
It is possible to accommodate, in the space between the outside face of the tank 1 and the inside face of the tank 2, one or two additional heating bodies which it is possible to connect to alternative or complementary heat sources of an oil, gas or electric boiler, for example a heat pump or solar collector. It is of course also possible to provide a connection there for an electrical resistance in the form of a coil placed between the tank 1 and the tank 2, similar to the heating body 3.
In the embodiments comprising several alternative or complementary heating bodies, some of which supply a fluid at low temperature (for example 55 "C for heat pumps), the latter are placed as far as possible in the lower part of the tank 2 in order that the temperature exchange factor is better. When heating bodies 3 are superimposed on each other, the tank 2 will possibly be provided with baffles arranged between each heating body in order to reduce the circulation of the thermally conductive fluid, under the effect of a heating thereof.
In another embodiment, the tank 1, of oval section, is placed in an external tank 2 of square or rectangular section while a heating body 3, consisting of a successive S-shaped coil located in a single plane, is placed against the flat inner wall of the tank; it should however be noted that, in this latter embodiment of the water heater, the difference in configuration between tank 1 and tank 2 creates a proportionately larger empty space than in the preferred solution described above, so it will take a greater quantity of thermally conductive fluid 4 so that the reservoir 1 is completely submerged therein.
In another embodiment, an accumulation tank 1 will be used, the diameter of the upper part of which is greater than that of the lower part, the flaring being situated above the heating body 3; this reduces the free space between the accumulation tank 1 and the tank 2 and therefore the amount of heat-conducting fluid 4 necessary for filling the tank 2.
In yet another embodiment, there will be a plurality of storage tanks 1 in the tank 2. These tanks 1, of reduced dimensions, immersed in the thermally conductive fluid 4, allow the water of the water to be heated even faster. consumption.
Particular dimensions of the water heater and / or particular location configurations may have the effect of having to provide an embodiment in which the tank 1 can be extracted by the front part of the water heater. For this purpose, the front part of the tank 2 will be fixed to the rear part by means of bolts, so as to be removable. Having drained the heat-conducting fluid from tank 2 by means of the aforementioned valve 16, it becomes possible to remove the front part of tank 2 and thus easily access a drain valve (analogous to 17) from tank 1.
In this embodiment, the heating body 3 will either be disposed laterally (against the side wall of a square tank 2, for example), so as not to hinder access to the tank 1, or be made up of two coils which girdle the tank 1 in the manner of the two jaws of a pincer and which it is possible to spread so as to give access to the tank 1, once the front part of the tank 2 removed.
The drained tank 1 can then be extracted through the front part of the water heater. For the same reasons as above, it can be provided that the connection of the water heater with the pipes for fresh water (6 and 7), the return 8, the heating fluid 13 and 13 'is made laterally, for example by the removable front part of tray 2, or even from the bottom of tray 2 rather than from the top; in this embodiment, the container 2 no longer needs to be accessible from above, unlike the preferred embodiment described above, where it is provided with the cover 11, 11 '.