EP0778450A1 - Apparatus for producing domestic hot water - Google Patents

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EP0778450A1
EP0778450A1 EP96401623A EP96401623A EP0778450A1 EP 0778450 A1 EP0778450 A1 EP 0778450A1 EP 96401623 A EP96401623 A EP 96401623A EP 96401623 A EP96401623 A EP 96401623A EP 0778450 A1 EP0778450 A1 EP 0778450A1
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EP
European Patent Office
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circuit
tank
exchanger
water
direct
Prior art date
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Application number
EP96401623A
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German (de)
French (fr)
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EP0778450B1 (en
Inventor
Albert Quere
Sylvain Bielle
Yves Lemoine
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Chaffoteaux et Maury SAS
Original Assignee
Chaffoteaux et Maury SAS
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Publication date
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Publication of EP0778450A1 publication Critical patent/EP0778450A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters 
    • F24H9/142—Connecting hydraulic components

Definitions

  • the invention relates to domestic hot water generators using the combustion of a gas.
  • the water which circulates in the central heating circuit is also allowed to circulate in the sanitary heating circuit and it is therefore advisable that the drawing circuit is separated from this double circuit, which avoids any pollution of water drawn.
  • any drawing of hot water triggered by the opening of a tap connected to the downstream end of the drawing outlet, results in the following operations: excitation of the pump, ignition of the burner, heating of the water circulating in the circuit sanitary reheating and transfer of the calories of this water to the water of the drawing-off circuit, in the auxiliary exchanger.
  • the invention aims, among other things, to overcome these latter drawbacks.
  • the domestic hot water generators of the type in question according to the invention also include, to ensure the heat exchange between the domestic heating circuit and the drawing circuit, a reduced capacity tank in series with a direct counter-current exchanger and they are essentially characterized in that the direct exchanger is mounted downstream relative to the tank on the domestic and upstream heating with respect to the tank on the drawing circuit.
  • the invention includes, apart from these main provisions, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be more explicitly discussed below.
  • FIG. 1, of this drawing schematically represents a mixed water heating device according to the invention usable both for drawing domestic hot water and for supplying a closed central heating circuit, as well as the installation associated with this device.
  • Figure 2 is a perspective view of a portion of such an apparatus.
  • the invention relates essentially to said auxiliary heat exchanger E.
  • the tank 10 and the direct exchanger 14 are connected in series as follows.
  • section 9 of the drawing circuit its two portions constituted respectively by the section 16 and by the volume inside the tank 10 are crossed in this order by the drawing water.
  • the cold water introduced into the device it always begins by passing through the direct exchanger 14 before entering the tank 10.
  • FIG. 1 also shows a safety valve 22 connected to the hot water outlet 8, a flow meter 23 mounted on the cold water inlet 7 and a temperature probe 24 mounted in the tank 10.
  • the flow meter 23 and the probe 24 are respectively associated with means (not shown) making it possible to control the calorific power generated by the boiler 2-3-4 to the parameters (flow rates and temperatures) that they detect.
  • An advantageous mode of action of these means is as follows: crossing a given set point T downwards by the water temperature detected by the probe 24 results in the burner 3 starting up at its rate maximum or at a reduced rate (corresponding for example to a calorific power of the order of a third of the maximum power) depending on whether the water flow detected by the flow meter 23 or not exceeds a given setpoint D.
  • this passage automatically triggers the excitation of the pump 5 and the ignition of the burner 3 at a reduced rate - corresponding for example at a gas flow rate of around a third of the maximum flow rate, which circulates hot water in the domestic heating circuit 4, 5, 6, until the temperature of the reserve d water R has again reached the desired value, which automatically results in a new stop of the pump 5 and in a new extinction of the burner 3.
  • the drawing-off water begins by passing through this exchanger before reaching the tank 10 and, given the relatively high temperature of the heating water which passes through the portion 15 of said direct exchanger, the drawing-off water which passes through the portion 16 of said exchanger is itself heated before reaching the tank 10: its introduction into this tank therefore does not substantially cool the water in the reserve R of said tank and the temperature of the water drawn can then remain at a sufficient value throughout the heating, and even beyond the time corresponding to a total distribution of the volume of the reserve R.
  • this installation presents at the same time one of the essential advantages of installations equipped with large hot water tanks, namely the immediate availability of hot water from the start of each drawing, and this without presenting the 'disadvantage of said facilities due to the size and price of such a large balloon.
  • the three-way valve 21 is placed in its position other than that illustrated, for which the assembly 4-5 is connected to the central heating circuit 19, it is this circuit which is heated from the burner 3 anyway.
  • desirable known, provisional priorities that can be automatically assigned to the service of the drawing circuit as needed.
  • the assembly of the auxiliary exchanger E comprising in particular the tank 10 and the plate exchanger 14, can be assembled in a very small volume, for example at the base of the casing 1 of the calorie-generating device.
  • FIG. 2 An example of such an arrangement has been shown in FIG. 2 which has given all satisfaction, for which the balloon 10 has the general shape of a cylinder of revolution with a horizontal axis and is associated in a very small volume, not only with the direct exchanger 14, but also to the pump 5, to the valve 21 and to the various accessories and service pipes of the apparatus.
  • One of said accessories is a flow safety device mounted just upstream of the pump 5, on the water intake section of this pump which receives both the water back from the circuit of heating 19 and that of the primary circuit 6 of the auxiliary exchanger E.

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Abstract

The boiler has a gas burner (3) and a closed circuit (6) for heating a low-volume domestic hot water tank (10). A pump (5) and a tube (4) pass through a combustion chamber (2) to form a main heat exchanger. The water drawn from the tank (10) is replaced with cold water which passes first through a secondary direct heat exchanger (14) in the closed circuit (6). The secondary heat exchanger (14) is mounted after the tank in the hot water re-heating circuit (6) and before it in the replacement circuit (9). The tank (10) has a volume of some 6 litres. The direct heat exchanger is compact in design with plates and can be enclosed within the tank. The system incorporates two temperature sensors (24,26) inside the tank and on the replacement circuit respectively.

Description

L'invention est relative aux appareils générateurs d'eau chaude sanitaire mettant en oeuvre la combustion d'un gaz.The invention relates to domestic hot water generators using the combustion of a gas.

Elle vise plus particulièrement, parmi ces appareils, ceux, dits "mixtes", qui permettent également d'alimenter en eau chaude un circuit de chauffage central et qui comprennent :

  • un circuit d'eau fermé dit de "réchauffage sanitaire" comportant lui-même une pompe de circulation, une tubulure associée à un brûleur à gaz dans une chambre de combustion et formant avec ce brûleur un échangeur principal, et le primaire d'un échangeur thermique auxiliaire,
  • un circuit d'eau de puisage comprenant une arrivée d'eau froide, le secondaire de l'échangeur thermique auxiliaire et une sortie de puisage,
  • et un circuit de chauffage central monté en parallèle sur le tronçon, du circuit fermé, comprenant la pompe et la tubulure, la connexion d'une extrémité dudit circuit de chauffage central avec ledit tronçon étant effectuée par une vanne à trois voies.
It is more particularly aimed, among these appliances, at those known as "mixed", which also make it possible to supply hot water to a central heating circuit and which include:
  • a closed water circuit called "sanitary heating" itself comprising a circulation pump, a pipe associated with a gas burner in a combustion chamber and forming with this burner a main exchanger, and the primary of an exchanger auxiliary thermal,
  • a drawing water circuit comprising a cold water inlet, the secondary of the auxiliary heat exchanger and a drawing outlet,
  • and a central heating circuit mounted in parallel on the section of the closed circuit, comprising the pump and the pipe, the connection of one end of said central heating circuit with said section being effected by a three-way valve.

Avec un tel appareil mixte, l'eau qui circule dans le circuit de chauffage central est également admise à circuler dans le circuit de réchauffage sanitaire et il convient donc que le circuit de puisage soit séparé de ce double circuit, ce qui évite toute pollution de l'eau puisée.With such a mixed appliance, the water which circulates in the central heating circuit is also allowed to circulate in the sanitary heating circuit and it is therefore advisable that the drawing circuit is separated from this double circuit, which avoids any pollution of water drawn.

Dans les modes de réalisation habituels des appareils du genre en question, tout puisage d'eau chaude, déclenché par l'ouverture d'un robinet connecté à l'extrémité aval de la sortie de puisage, se traduit par les opérations suivantes : excitation de la pompe, allumage du brûleur, chauffage de l'eau qui circule dans le circuit de réchauffage sanitaire et transfert des calories de cette eau à l'eau du circuit de puisage, dans l'échangeur auxiliaire.In the usual embodiments of devices of the kind in question, any drawing of hot water, triggered by the opening of a tap connected to the downstream end of the drawing outlet, results in the following operations: excitation of the pump, ignition of the burner, heating of the water circulating in the circuit sanitary reheating and transfer of the calories of this water to the water of the drawing-off circuit, in the auxiliary exchanger.

Ce processus n'est pas instantané de sorte que l'eau puisée n'est pas chaude dès le début : l'usager doit d'abord faire couler un débit d'eau non négligeable avant que celle-ci ne devienne véritablement chaude.This process is not instantaneous so that the water drawn is not hot from the start: the user must first run a significant flow of water before it becomes truly hot.

Cet inconvénient est important pour les puisages n'exigeant qu'un faible débit d'eau chaude : il est même courant que, pour de tels puisages, l'usager se contente en définitive de l'eau froide ou tiède soutirée lors des premières secondes de son puisage, ce qui réduit l'intérêt de l'installation.This drawback is important for draws requiring only a small flow of hot water: it is even common that, for such draws, the user is satisfied ultimately with cold or lukewarm water withdrawn during the first seconds of its drawing, which reduces the interest of the installation.

Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été proposé de faire comprendre à l'échangeur thermique auxiliaire un ballon de capacité limitée rempli d'eau sanitaire à puiser, la température de cette eau étant maintenue à une valeur correspondant au puisage désiré, par exemple de l'ordre de 60 degrés, ledit ballon étant traversé par un tronçon du circuit de réchauffage sanitaire.To remedy this drawback, it has already been proposed to make the auxiliary heat exchanger understand a balloon of limited capacity filled with sanitary water to be drawn, the temperature of this water being maintained at a value corresponding to the desired drawing, for example of the order of 60 degrees, said tank being traversed by a section of the domestic heating circuit.

Une telle solution est avantageuse en ce que l'eau puisée, provenant du ballon, est rapidement disponible à la température relativement haute désirée pour celle-ci.Such a solution is advantageous in that the water drawn from the flask is readily available at the relatively high temperature desired for it.

Mais cette solution présente l'inconvénient suivant : la température de l'eau puisée diminue fortement après distribution de la totalité du volume contenu dans le ballon au début du puisage, de sorte que la capacité de ce ballon doit être relativement importante, et typiquement supérieure à 10 litres, pour satisfaire à la majorité desdits puisages.However, this solution has the following drawback: the temperature of the drawn water drops sharply after distribution of the entire volume contained in the tank at the start of the drawing, so that the capacity of this tank must be relatively large, and typically higher. to 10 liters, to satisfy the majority of said drawdowns.

Pour remédier encore à cet inconvénient, et donc pouvoir réduire la capacité du ballon à un volume inférieur à 10 litres, il a été proposé de faire comprendre à l'échangeur thermique auxiliaire, en plus du ballon et en série avec lui, un échangeur direct comprenant deux tronçons appartenant respectivement au circuit de réchauffage sanitaire et au circuit de puisage, tronçons mis en contact thermique mutuel à contre-courant.To further remedy this drawback, and therefore be able to reduce the capacity of the tank to a volume of less than 10 liters, it has been proposed to make the auxiliary heat exchanger understand, in addition to the tank and in series with it, a direct exchanger comprising two sections belonging respectively to the domestic heating circuit and to the drawing circuit, sections brought into mutual thermal contact against the current.

Cette solution améliorée n'est pas dénuée d'intérêt.This improved solution is not without interest.

Mais, dans les modes de réalisation qui ont été proposés pour celle-ci, l'échangeur direct était placé,

  • d'une part, dans le circuit de réchauffage sanitaire, en amont du ballon,
  • et, d'autre part, dans le circuit de puisage, en aval de ce ballon.
However, in the embodiments which have been proposed for this, the direct exchanger was placed,
  • on the one hand, in the sanitary heating circuit, upstream of the tank,
  • and, on the other hand, in the drawing circuit, downstream of this balloon.

Une telle construction présente un certain nombre d'inconvénients, et en particulier les suivants :

  • le tronçon, de l'échangeur direct, qui appartient au circuit de réchauffage sanitaire, reçoit directement l'eau très chaude sortant de l'échangeur principal, ce qui risque de l'entartrer, surtout s'il s'agit d'un dispositif de construction compacte,
  • lors d'un puisage, l'eau sanitaire qui circule dans cet échangeur direct après avoir été préchauffée en traversant le ballon risque d'être surchauffée et donc de brûler l'usager,
  • l'eau qui parvient au ballon en provenance de l'échangeur principal commence toujours par céder des calories dans l'échangeur direct, même lors des périodes où cet échangeur n'est pas utile, savoir en dehors des périodes de puisage et au début de chaque puisage,
  • l'eau froide en provenance de l'extérieur est toujours directement introduite dans le ballon sans préchauffage, ce qui peut engendrer dans ce ballon des "trains froids" indésirables.
Such a construction has a number of drawbacks, and in particular the following:
  • the section of the direct exchanger, which belongs to the domestic heating circuit, directly receives very hot water leaving the main exchanger, which risks scaling it up, especially if it is a device compact construction,
  • during a drawing, the sanitary water which circulates in this direct exchanger after having been preheated by crossing the tank risks being overheated and therefore burning the user,
  • the water that reaches the tank from the main exchanger always starts by giving up calories in the direct exchanger, even during periods when this exchanger is not useful, i.e. outside of the drawing-off periods and at the start of each drawing,
  • cold water from outside is always directly introduced into the balloon without preheating, which can cause undesirable "cold trains" in this balloon.

L'invention a pour but, entre autres, d'écarter ces derniers inconvénients.The invention aims, among other things, to overcome these latter drawbacks.

A cet effet, les dispositifs générateurs d'eau chaude sanitaire du genre en question selon l'invention comprennent encore, pour assurer l'échange thermique entre le circuit de réchauffage sanitaire et le circuit de puisage, un ballon de capacité réduite en série avec un échangeur direct à contre-courant et ils sont essentiellement caractérisés en ce que l'échangeur direct est monté en aval par rapport au ballon sur le circuit de réchauffage sanitaire et en amont par rapport au ballon sur le circuit de puisage.To this end, the domestic hot water generators of the type in question according to the invention also include, to ensure the heat exchange between the domestic heating circuit and the drawing circuit, a reduced capacity tank in series with a direct counter-current exchanger and they are essentially characterized in that the direct exchanger is mounted downstream relative to the tank on the domestic and upstream heating with respect to the tank on the drawing circuit.

Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :

  • le volume du ballon est de l'ordre de 6 litres,
  • l'échangeur direct à contre-courant est d'un type compact à plaques,
  • l'échangeur direct à contre-courant est noyé à l'intérieur du ballon,
  • le dispositif générateur comprend un débitmètre monté sur le circuit de puisage, une sonde de température disposée à l'intérieur du ballon et des moyens asservis aux franchissements vers le bas d'un seuil de consigne par la température d'eau détectée par cette sonde de façon à mettre en route le brûleur à son allure maximale ou à une allure réduite selon qu'un seuil de consigne est alors dépassé ou non par le débit d'eau détecté par le débitmètre,
  • le dispositif générateur selon l'alinéa précédent comprend une seconde sonde de température disposée sur le circuit de puisage à la sortie de l'échangeur direct et associée aux moyens d'asservissement ci-dessus de façon à exploiter en outre, pour la mise en route du brûleur, les franchissements vers le bas d'un second seuil de consigne par les températures d'eau qu'elle détecte.
In preferred embodiments, use is also made of one and / or the other of the following arrangements:
  • the volume of the flask is around 6 liters,
  • the direct counter-current exchanger is of a compact plate type,
  • the direct counter-current exchanger is embedded inside the tank,
  • the generating device comprises a flow meter mounted on the drawing circuit, a temperature probe placed inside the tank and means slaved to crossing a set point downwards by the water temperature detected by this so as to start the burner at its maximum rate or at a reduced rate depending on whether a set point is then exceeded or not by the water flow detected by the flow meter,
  • the generator device according to the preceding paragraph comprises a second temperature sensor disposed on the drawing circuit at the outlet of the direct exchanger and associated with the above servo means so as to further use, for start-up of the burner, the crossing down of a second set point by the water temperatures it detects.

L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.The invention includes, apart from these main provisions, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be more explicitly discussed below.

Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative.In the following, we will describe a mode of preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawing of course in a non-limiting manner.

La figure 1, de ce dessin, représente schématiquement un appareil mixte de chauffage d'eau conforme à l'invention utilisable à la fois pour le puisage d'eau chaude sanitaire et pour l'alimentation d'un circuit fermé de chauffage central, ainsi que l'installation associée à cet appareil.FIG. 1, of this drawing, schematically represents a mixed water heating device according to the invention usable both for drawing domestic hot water and for supplying a closed central heating circuit, as well as the installation associated with this device.

La figure 2 est une vue en perspective d'une portion d'un tel appareil.Figure 2 is a perspective view of a portion of such an apparatus.

D'une façon connue en soi, l'appareil de chauffage considéré comprend, intégrés à l'intérieur d'une même enveloppe 1 :

  • un générateur de calories comportant lui-même, dans une chambre de combustion 2, un brûleur à gaz 3 et une tubulure 4 exposée aux flammes et/ou aux gaz chauds engendrés par le brûleur, tubulure destinée à être parcourue par l'eau à chauffer et constituant avec le brûleur un échangeur principal de calories,
  • une pompe de circulation 5 raccordée à la tubulure 4,
  • un tronçon de conduite 6 formant avec la tubulure 4 et la pompe 5 un circuit fermé, dit de réchauffage sanitaire, ledit tronçon 6 constituant le primaire d'un échangeur de chaleur auxiliaire E,
  • et un circuit de puisage comprenant, entre son arrivée d'eau froide 7 et une sortie d'eau chaude 8, un tronçon 9 constituant le secondaire de l'échangeur de chaleur auxiliaire E.
In a manner known per se, the heating appliance considered comprises, integrated inside the same envelope 1:
  • a calorie generator itself comprising, in a combustion chamber 2, a gas burner 3 and a pipe 4 exposed to the flames and / or to the hot gases generated by the burner, pipe intended to be traversed by the water to be heated and constituting with the burner a main heat exchanger,
  • a circulation pump 5 connected to the pipe 4,
  • a section of pipe 6 forming with the tubing 4 and the pump 5 a closed circuit, called sanitary heating, said section 6 constituting the primary of an auxiliary heat exchanger E,
  • and a drawing circuit comprising, between its cold water inlet 7 and a hot water outlet 8, a section 9 constituting the secondary of the auxiliary heat exchanger E.

L'invention vise essentiellement ledit échangeur de chaleur auxiliaire E.The invention relates essentially to said auxiliary heat exchanger E.

Cet échangeur E comprend ici :

  • d'une part, un petit ballon 10 propre à contenir une réserve d'eau chaude sanitaire de volume réduit immédiatement disponible pour le puisage, ledit ballon étant traversé par une boucle 11 faisant partie du tronçon 6 et son volume intérieur, qui fait partie du tronçon 9, étant raccordé en un point bas 12 à l'arrivée d'eau froide 7, et en un point haut 13 au départ de l'eau chaude 8,
  • et d'autre part, un échangeur thermique 14, dit échangeur direct ci-après, présentant une forte capacité volumique d'échange thermique, ledit échangeur étant de préférence du type à plaques et constitué par deux portions de canalisation 15 et 16 faisant partie respectivement des deux tronçons 6 et 9 et mises en contact thermique mutuel à contre-courant.
This exchanger E here includes:
  • on the one hand, a small tank 10 suitable for containing a reserve of domestic hot water of reduced volume immediately available for drawing, said balloon being crossed by a loop 11 forming part of the section 6 and its internal volume, which forms part of the section 9, being connected at a low point 12 at the cold water inlet 7, and at a high point 13 at the start of hot water 8,
  • and on the other hand, a heat exchanger 14, called direct exchanger below, having a high volume heat exchange capacity, said exchanger preferably being of the plate type and constituted by two portions of pipe 15 and 16 forming part respectively of the two sections 6 and 9 and brought into mutual thermal contact against the current.

Le ballon 10 et l'échangeur direct 14 sont montés en série de la façon suivante.The tank 10 and the direct exchanger 14 are connected in series as follows.

En premier lieu, les deux portions 11 et 15 du tronçon 6 du circuit de réchauffage sanitaire 4, 5, 6 sont traversées dans cet ordre par l'eau entraînée par la pompe 5.Firstly, the two portions 11 and 15 of the section 6 of the sanitary heating circuit 4, 5, 6 are traversed in this order by the water entrained by the pump 5.

En second lieu, pour ce qui est du tronçon 9 du circuit de puisage, ses deux portions constituées respectivement par le tronçon 16 et par le volume intérieur au ballon 10 sont traversés dans cet ordre par l'eau de puisage.Secondly, with regard to the section 9 of the drawing circuit, its two portions constituted respectively by the section 16 and by the volume inside the tank 10 are crossed in this order by the drawing water.

En d'autres termes, lorsque le brûleur 3 est allumé, l'eau très chaude sortant de l'échangeur principal 4 et circulant dans le circuit de réchauffage sanitaire traverse en premier lieu la boucle 11 de réchauffage de son ballon 10 avant de traverser l'échangeur direct 14.In other words, when the burner 3 is lit, the very hot water leaving the main exchanger 4 and circulating in the sanitary heating circuit first crosses the loop 11 for heating its tank 10 before passing through the direct exchanger 14.

Quant à l'eau froide introduite dans l'appareil, elle commence toujours par traverser l'échangeur direct 14 avant de pénétrer dans le ballon 10.As for the cold water introduced into the device, it always begins by passing through the direct exchanger 14 before entering the tank 10.

Ces ordres de circulation présentent certains avantages explicités ci-après.These circulation orders have certain advantages which are explained below.

On voit encore sur la figure 1 plusieurs organes ou ensembles extérieurs à l'enveloppe 1 et raccordés aux circuits décrits ci-dessus.We also see in Figure 1 several bodies or assemblies outside the envelope 1 and connected to the circuits described above.

Il s'agit :

  • d'une source d'eau froide sous pression 17 raccordée à l'arrivée d'eau froide 7,
  • d'un robinet de puisage 18 raccordé à la sortie d'eau chaude 8,
  • et d'un tronçon de circuit de chauffage central 19 comprenant des radiateurs 20 et monté en parallèle sur l'ensemble constitué par la tubulure 4 et par la pompe 5, l'une des connexions dudit tronçon 19 avec cet ensemble étant réalisée au moyen d'une vanne à trois voies et deux positions 21 permettant de relier sélectivement ledit ensemble soit au tronçon 6 de réchauffage sanitaire, soit audit tronçon 19 de chauffage central.
It's about :
  • a source of cold water under pressure 17 connected to the cold water inlet 7,
  • a draw-off tap 18 connected to the hot water outlet 8,
  • and of a section of central heating circuit 19 comprising radiators 20 and mounted in parallel on the assembly constituted by the pipe 4 and by the pump 5, one of the connections of said section 19 with this assembly being produced by means of 'a three-way valve and two positions 21 for selectively connecting said assembly either to section 6 of domestic heating, or to said section 19 of central heating.

On voit en outre sur la figure 1 une soupape de sécurité 22 reliée à la sortie d'eau chaude 8, un débitmètre 23 monté sur l'arrivée d'eau froide 7 et une sonde de température 24 montée dans le ballon 10.FIG. 1 also shows a safety valve 22 connected to the hot water outlet 8, a flow meter 23 mounted on the cold water inlet 7 and a temperature probe 24 mounted in the tank 10.

Le débitmètre 23 et la sonde 24 sont associés respectivement à des moyens (non représentés) permettant d'asservir la puissance calorifique engendrée par la chaudière 2-3-4 aux paramètres (débits et températures) qu'ils détectent.The flow meter 23 and the probe 24 are respectively associated with means (not shown) making it possible to control the calorific power generated by the boiler 2-3-4 to the parameters (flow rates and temperatures) that they detect.

Un mode d'action avantageux de ces moyens est le suivant : le franchissement vers le bas d'un seuil de consigne donné T par la température d'eau détectée par la sonde 24 se traduit par une mise en route du brûleur 3 à son allure maximale ou à une allure réduite (correspondant par exemple à une puissance calorifique de l'ordre du tiers de la puissance maximale) selon que le débit d'eau détecté par le débitmètre 23 dépasse ou non un seuil de consigne donné D.An advantageous mode of action of these means is as follows: crossing a given set point T downwards by the water temperature detected by the probe 24 results in the burner 3 starting up at its rate maximum or at a reduced rate (corresponding for example to a calorific power of the order of a third of the maximum power) depending on whether the water flow detected by the flow meter 23 or not exceeds a given setpoint D.

Le fonctionnement de l'installation est le suivant.The operation of the installation is as follows.

On suppose dans un premier temps que la vanne à trois voies 21 est disposée de la manière représentée sur la figure 1, pour laquelle il n'existe aucune demande de chauffage central.It is first assumed that the three-way valve 21 is arranged in the manner shown in FIG. 1, for which there is no request for central heating.

Initialement, le robinet de puisage 18 est fermé, le brûleur 3 est éteint et la pompe 5 est arrêtée.Initially, the draw-off valve 18 is closed, the burner 3 is turned off and the pump 5 is stopped.

Cet état initial suppose que la réserve d'eau R contenue dans le ballon 10 est portée à une température suffisante, par exemple de l'ordre de 60°, pour répondre aux besoins de puisage d'eau chaude sanitaire.This initial state assumes that the water reserve R contained in the tank 10 is brought to a sufficient temperature, for example of the order of 60 °, to meet the needs for drawing domestic hot water.

Si, dans ces conditions, ladite température, détectée en 24, passe au-dessous du seuil de consigne prédéterminé T, ce passage déclenche automatiquement l'excitation de la pompe 5 et l'allumage du brûleur 3 à une allure réduite -correspondant par exemple à un débit de gaz de l'ordre du tiers du débit maximum-, ce qui fait circuler de l'eau chaude dans le circuit de réchauffage sanitaire 4, 5, 6, et ce jusqu'à ce que la température de la réserve d'eau R ait à nouveau atteint la valeur désirée, ce qui se traduit automatiquement par un nouvel arrêt de la pompe 5 et par une nouvelle extinction du brûleur 3.If, under these conditions, said temperature, detected at 24, falls below the predetermined setpoint T, this passage automatically triggers the excitation of the pump 5 and the ignition of the burner 3 at a reduced rate - corresponding for example at a gas flow rate of around a third of the maximum flow rate, which circulates hot water in the domestic heating circuit 4, 5, 6, until the temperature of the reserve d water R has again reached the desired value, which automatically results in a new stop of the pump 5 and in a new extinction of the burner 3.

Si un usager désire puiser de l'eau chaude sanitaire, il lui suffit d'ouvrir le robinet 18.If a user wishes to draw domestic hot water, they need only open tap 18.

Cette ouverture n'a aucune conséquence tant que la température d'eau détectée par la sonde 24 demeure supérieure au seuil de consigne T : l'eau chaude provenant de la réserve R est alors puisée et est remplacée au fur et à mesure par de l'eau froide de sorte que la température de cette réserve décroît progressivement.This opening has no consequence as long as the water temperature detected by the probe 24 remains above the set point T: the hot water coming from the reserve R is then drawn and is gradually replaced by l cold water so that the temperature of this reserve gradually decreases.

C'est seulement lorsque ladite température passe au-dessous du seuil de consigne T que l'excitation de la pompe 5 est déclenchée, ainsi qu'un allumage du brûleur 3 à un régime qui dépend du débit de puisage, la puissance calorifique engendrée par le brûleur étant maximum ou au contraire réduite selon que le seuil D est alors dépassé ou non par ledit débit du puisage.It is only when said temperature drops below the set point T that the excitation of the pump 5 is triggered, as well as an ignition of the burner 3 at a speed which depends on the draw-off rate, the calorific power generated by the burner being maximum or on the contrary reduced depending on whether the threshold D is then exceeded or not by said flow rate of the drawing off.

Ledit allumage, ainsi que la circulation de l'eau chaude dans le circuit de réchauffage sanitaire, sont alors maintenus pendant toute la durée du puisage considéré.Said ignition, as well as the circulation of hot water in the domestic heating circuit, are then maintained for the duration of the relevant drawdown.

C'est alors qu'intervient l'échangeur direct 14. En effet, l'eau de puisage commence par traverser cet échangeur avant de parvenir au ballon 10 et, vu la température relativement élevée de l'eau de réchauffage qui traverse la portion 15 dudit échangeur direct, l'eau de puisage qui traverse la portion 16 dudit échangeur est elle-même chauffée avant de parvenir dans le ballon 10 : son introduction dans ce ballon ne refroidit donc pas substantiellement l'eau de la réserve R dudit ballon et la température de l'eau puisée peut alors demeurer à une valeur suffisante pendant tout le chauffage, et même au-delà de la durée correspondant à une distribution totale du volume de la réserve R.This is where the direct exchanger 14 comes into effect. In fact, the drawing-off water begins by passing through this exchanger before reaching the tank 10 and, given the relatively high temperature of the heating water which passes through the portion 15 of said direct exchanger, the drawing-off water which passes through the portion 16 of said exchanger is itself heated before reaching the tank 10: its introduction into this tank therefore does not substantially cool the water in the reserve R of said tank and the temperature of the water drawn can then remain at a sufficient value throughout the heating, and even beyond the time corresponding to a total distribution of the volume of the reserve R.

En d'autres termes, cette installation présente à la fois l'un des avantages essentiels des installations équipées de gros ballons d'eau chaude, savoir la disponibilité immédiate de l'eau chaude dès le début de chaque puisage, et ce sans présenter l'inconvénient desdites installations dû à l'encombrement et au prix d'un tel gros ballon.In other words, this installation presents at the same time one of the essential advantages of installations equipped with large hot water tanks, namely the immediate availability of hot water from the start of each drawing, and this without presenting the 'disadvantage of said facilities due to the size and price of such a large balloon.

En outre, du fait de l'ordre judicieux adopté pour les branchements en série du ballon 10 et de l'échangeur direct 14, on observe les avantages suivants :

  • l'eau de réchauffage qui circule dans le primaire 15 dudit échangeur 14 ne pénètre dans ce primaire qu'après avoir traversé la boucle 11 de réchauffage du ballon 10 et n'est donc jamais portée à une température très élevée, ce qui est à éviter en raison des risques d'entartrage dudit primaire 15,
  • les calories destinées au réchauffage du circuit sanitaire et provenant de l'échangeur principal 4, sont, dans tous les cas, distribuées en premier lieu au ballon 10, puisque la boucle 11 est traversée par cette eau avant le primaire 15, ce qui permet d'éviter toute dispersion inutile de calories dans ledit primaire, en particulier au cours des périodes pour lesquelles l'échangeur auxiliaire 14 n'est pas exploité, comme c'est le cas en dehors des puisages ou tout à fait au début de chaque puisage,
  • du fait que l'eau froide sanitaire provenant du réseau extérieur 17 pénètre dans le ballon 10 seulement après avoir traversé l'échangeur direct 14, le débit de cette eau qui pénètre effectivement dans le ballon est en général déjà préchauffé, ce qui évite au maximum l'introduction de "trains froids" d'eau dans le ballon, préjudiciables bien entendu à la tenue en température de la réserve d'eau R y contenue,
  • ladite localisation de l'échangeur direct en amont du ballon sur le circuit sanitaire écarte en outre les risques de surchauffe de l'eau puisée qui pouvaient être observés lorsque cette localisation était combinée avec un montage de l'échangeur direct en amont du ballon sur le circuit de réchauffage sanitaire.
In addition, due to the judicious order adopted for the series connections of the tank 10 and the direct exchanger 14, the following advantages are observed:
  • the heating water which circulates in the primary 15 of said exchanger 14 does not enter this primary until it has passed through the balloon heating loop 11 and is therefore never brought to a very high temperature, which is to be avoided because of the risks of scaling of said primary 15,
  • the calories intended for the heating of the sanitary circuit and coming from the main exchanger 4, are, in all cases, distributed firstly to the tank 10, since the loop 11 is crossed by this water before the primary 15, which allows d '' avoid any unnecessary dispersion of calories in said primary, in particular during the periods for which the auxiliary exchanger 14 is not operated, as is the case outside the drawdowns or quite at the start of each drawdown,
  • the fact that the domestic cold water from the external network 17 enters the tank 10 only after passing through the direct exchanger 14, the flow of this water which actually enters the tank is generally already preheated, which avoids as much as possible the introduction of "cold trains" of water into the balloon, which are of course detrimental to the temperature resistance of the water reserve R contained therein,
  • said location of the direct exchanger upstream of the tank on the sanitary circuit further eliminates the risks of overheating of the drawn water which could be observed when this location was combined with mounting of the direct exchanger upstream of the tank on the domestic heating circuit.

Si la vanne à trois voies 21 est mise dans sa position autre que celle illustrée, pour laquelle l'ensemble 4-5 est relié au circuit 19 de chauffage central, c'est ce circuit qui est réchauffé à partir du brûleur 3 de toute manière désirable connue, des priorités provisoires pouvant être attribuées automatiquement à la desserte du circuit de puisage en fonction des besoins.If the three-way valve 21 is placed in its position other than that illustrated, for which the assembly 4-5 is connected to the central heating circuit 19, it is this circuit which is heated from the burner 3 anyway. desirable known, provisional priorities that can be automatically assigned to the service of the drawing circuit as needed.

L'ensemble de l'échangeur auxiliaire E, comprenant en particulier le ballon 10 et l'échangeur à plaques 14, peut être rassemblé dans un très faible volume, par exemple à la base du carter 1 de l'appareil générateur de calories.The assembly of the auxiliary exchanger E, comprising in particular the tank 10 and the plate exchanger 14, can be assembled in a very small volume, for example at the base of the casing 1 of the calorie-generating device.

On a montré sur la figure 2 un exemple d'un tel aménagement ayant donné toute satisfaction, pour lequel le ballon 10 présente la forme générale d'un cylindre de révolution d'axe horizontal et est associé dans un très petit volume, non seulement à l'échangeur direct 14, mais également à la pompe 5, à la vanne 21 et aux différents accessoires et tuyauteries de desserte de l'appareil.An example of such an arrangement has been shown in FIG. 2 which has given all satisfaction, for which the balloon 10 has the general shape of a cylinder of revolution with a horizontal axis and is associated in a very small volume, not only with the direct exchanger 14, but also to the pump 5, to the valve 21 and to the various accessories and service pipes of the apparatus.

L'un desdits accessoires, visible en 25, est un dispositif de sécurité de débit monté juste en amont de la pompe 5, sur le tronçon d'admission en eau de cette pompe qui reçoit à la fois l'eau en retour du circuit de chauffage 19 et celle du circuit primaire 6 de l'échangeur auxiliaire E.One of said accessories, visible at 25, is a flow safety device mounted just upstream of the pump 5, on the water intake section of this pump which receives both the water back from the circuit of heating 19 and that of the primary circuit 6 of the auxiliary exchanger E.

On voit en outre sur la figure 2 les différentes extrémités de tuyauteries A, B, C et D qui sont à raccorder respectivement :

  • A avec le réseau extérieur d'eau froide 17,
  • B avec les robinets de puisage 18,
  • C avec la portion de départ du circuit de chauffage 19,
  • D avec la portion de retour dudit circuit 19.
We also see in Figure 2 the different ends of pipes A, B, C and D which are to be connected respectively:
  • A with the outside cold water network 17,
  • B with the taps 18,
  • C with the starting portion of the heating circuit 19,
  • D with the return portion of said circuit 19.

Ces quatre extrémités A, B, C et D sont alignées selon une même droite horizontale, au-dessus d'un emplacement destiné à recevoir une barrette de raccordement appropriée (non représentée) elle-même portée par le carter 1.These four ends A, B, C and D are aligned along the same horizontal straight line, above a location intended to receive an appropriate connection bar (not shown) itself carried by the casing 1.

En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un appareil générateur d'eau chaude sanitaire dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède.As a result of which, and whatever the embodiment adopted, there is finally a device for generating domestic hot water, the constitution, operation and advantages of which result sufficiently from the above.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment :

  • celles où l'échangeur direct relativement compact 14 serait immergé dans le ballon 10,
  • et celles où la sonde de température 24 placée à l'intérieur du ballon 12 serait secondée par une autre sonde de température 26 placée sur le circuit de puisage à la sortie de l'échangeur 14, en un emplacement, dudit circuit de puisage, susceptible à la fois d'être réchauffé en permanence par les calories provenant du ballon et d'être refroidi très peu de temps après le début de chaque puisage : cette sonde 26 est associée aux moyens d'asservissement décrits ci-dessus de façon à déclencher un réchauffage dès qu'un second seuil de consigne T' est franchi vers le bas par la température de l'eau détectée par elle, ce qui permet de réduire le temps de réponse de l'installation dû à l'inertie thermique de la réserve d'eau R contenue dans le ballon ; dans un tel cas il peut être avantageux d'asservir entre eux les deux seuils de consigne T et T' de façon telle que le réglage de l'un des deux entraîne automatiquement le réglage corrélatif de l'autre.
As goes without saying, and as it already follows from the above, the invention is in no way limited to those of its modes of application and embodiments which have been more especially envisaged; on the contrary, it embraces all variants, in particular:
  • those where the relatively compact direct exchanger 14 would be immersed in the balloon 10,
  • and those where the temperature probe 24 placed inside the tank 12 would be seconded by another temperature probe 26 placed on the drawing-off circuit at the outlet of the exchanger 14, at a location, in said drawing circuit, capable both of being continuously heated by the calories coming from the tank and of being cooled very shortly after the start of each drawing: this probe 26 is associated with the control means described above so as to trigger a reheating as soon as a second set point threshold T 'is crossed downwards by the temperature of the water detected by it, which makes it possible to reduce the response time of the installation due to the thermal inertia of the water reserve R contained in the tank; in such a case, it may be advantageous to slave the two setpoint thresholds T and T 'together so that the adjustment of one of the two automatically results in the correlative adjustment of the other.

Claims (6)

Appareil générateur d'eau chaude sanitaire d'un type "mixte" mettant en oeuvre la combustion d'un gaz et comprenant un circuit d'eau fermé (6) dit de "réchauffage sanitaire" comportant lui-même une pompe de circulation (5), une tubulure (4) associée à un brûleur à gaz (3) dans une chambre de combustion (2) et formant avec ce brûleur un échangeur principal, et le primaire d'un échangeur thermique auxiliaire (E) ; un circuit d'eau de puisage (9) comprenant une arrivée d'eau froide (7), le secondaire de l'échangeur thermique auxiliaire et une sortie de puisage (8), l'échangeur thermique auxiliaire comprenant un ballon de capacité réduite (10) en série avec un échangeur direct à contre-courant (14) ; et un circuit de chauffage central (19) monté en parallèle sur le tronçon, du circuit fermé (6), comprenant la pompe (5) et la tubulure (4), la connexion d'une extrémité dudit circuit de chauffage central avec ledit tronçon étant effectuée par une vanne à trois voies (21), caractérisé en ce que l'échangeur direct (14) est monté en aval par rapport au ballon (10) sur le circuit de réchauffage sanitaire (6) et en amont par rapport au ballon sur le circuit de puisage (9).Domestic hot water generator of a "mixed" type using the combustion of a gas and comprising a closed water circuit (6) called "domestic heating" itself comprising a circulation pump (5 ), a pipe (4) associated with a gas burner (3) in a combustion chamber (2) and forming with this burner a main exchanger, and the primary of an auxiliary heat exchanger (E); a draw-off water circuit (9) comprising a cold water inlet (7), the secondary of the auxiliary heat exchanger and a draw-off outlet (8), the auxiliary heat exchanger comprising a tank of reduced capacity ( 10) in series with a direct counter-current exchanger (14); and a central heating circuit (19) mounted in parallel on the section, of the closed circuit (6), comprising the pump (5) and the pipe (4), the connection of one end of said central heating circuit with said section being carried out by a three-way valve (21), characterized in that the direct exchanger (14) is mounted downstream with respect to the tank (10) on the domestic heating circuit (6) and upstream with respect to the tank on the drawing circuit (9). Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du ballon (10) est de l'ordre de 6 litres.Apparatus according to claim 1, characterized in that the volume of the flask (10) is of the order of 6 liters. Appareil selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'échangeur direct à contre-courant (14) est d'un type compact à plaques.Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the direct counter-current exchanger (14) is of a compact plate type. Appareil selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'échangeur direct à contre-courant (14) est noyé à l'intérieur du ballon (10).Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the direct counter-current exchanger (14) is embedded inside the tank (10). Appareil selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde de température (24) disposée à l'intérieur du ballon (10) et des moyens asservis aux franchissements vers le bas d'un seuil de consigne (T) par la température d'eau détectée par cette sonde (24) de façon à mettre en route le brûleur (3) à son allure maximale ou à une allure réduite selon qu'un seuil de consigne (D) est alors dépassé ou non par le débit d'eau détecté par le débitmètre.Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a probe temperature (24) disposed inside the tank (10) and means slaved to the crossing down of a set point (T) by the water temperature detected by this probe (24) so as to set en route the burner (3) at its maximum rate or at a reduced rate depending on whether a set point (D) is then exceeded or not by the water flow detected by the flow meter. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde sonde de température (26) disposée sur le circuit de puisage à la sortie de l'échangeur direct (14) et associée aux moyens d'asservissement ci-dessus de façon à exploiter en outre, pour la mise en route du brûleur (3), les franchissements vers le bas d'un second seuil de consigne (T') par les températures d'eau qu'elle détecte.Apparatus according to claim 5, characterized in that it comprises a second temperature probe (26) arranged on the drawing-off circuit at the outlet of the direct exchanger (14) and associated with the above control means so to further use, for starting the burner (3), the crossing down of a second set point (T ') by the water temperatures it detects.
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