CA2599814C - Chaudiere avec les elements de chauffage dans une chambre adjacente et un echangeur helicoidal pour l'eau domestique - Google Patents
Chaudiere avec les elements de chauffage dans une chambre adjacente et un echangeur helicoidal pour l'eau domestique Download PDFInfo
- Publication number
- CA2599814C CA2599814C CA2599814A CA2599814A CA2599814C CA 2599814 C CA2599814 C CA 2599814C CA 2599814 A CA2599814 A CA 2599814A CA 2599814 A CA2599814 A CA 2599814A CA 2599814 C CA2599814 C CA 2599814C
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- heating
- water
- heating body
- eau
- boiler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 79
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 62
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000008236 heating water Substances 0.000 claims description 27
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 235000021183 entrée Nutrition 0.000 abstract 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 241000277275 Oncorhynchus mykiss Species 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
- F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
-
- 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
- F24H9/0005—Details for water heaters
- F24H9/001—Guiding means
- F24H9/0015—Guiding means in water channels
-
- 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
- F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Abstract
L'invention vise une chaudière pour alimenter en eau de chauffage un système de chauffage d'un bâtiment et pour simultanément produire de l'eau chaude domestique. Cette chaudière comprend un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage, ainsi qu'une anti-chambre annexée au corps de chauffe. Cette anti-chambre est en communication avec le corps de chauffe et contient des moyens pour chauffer l'eau de chauffage. La chaudière comprend en outre un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique. Cet échangeur est composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans les serpentins.
Description
CHAUDIERE AVEC ANTI-CHAMBRE ET ÉCHANGEUR HÉLICOIDAL
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière qui permet d'alimenter un système de chauffage à l'eau chaude d'un bâtiment tout en simultanément produisant de l'eau chaude domestique au sein d'une même unité.
Plus précisément, l'invention a pour objet une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal qui permet d'effectuer les tâches ci-dessus évoquées.
BREVE DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Présentement, les systèmes de chauffage à l'eau chaude sont alimentés par des chaudières électriques, à l'huile ou au gaz. La diffusion de la chaleur à
l'intérieur du bâtiment destiné à être ainsi chauffé peut être effectué avec plusieurs types d'équipements ventilo-convecteur (fan-coils), radiateur de fonte, tube à ailettes ou tubulure à plancher chauffant. La circulation de l'eau chaude à l'intérieur du bâtiment est en circuit fermé à l'aide d'une pompe circulatrice, d'où la mention de chaudière plutôt que de chauffe-eau , ce dernier système, par définition, chauffant de l'eau à usage externe et non pour un circuit fermé.
Parfois, en plus d'être la source d'énergie pour le chauffage du bâtiment, les chaudières fournissent la puissance nécessaire pour la production d'eau chaude domestique soit par l'utilisation de chauffe-eau indirect comme celui commercialisé sous la marque OPTIMIZER/TURBOMAX, soit par l'ajout d'un serpentin de type tankless à l'intérieur de la chaudière.
La combinaison chaudière et chauffe-eau indirect est intéressante puisqu'elle permet de produire de grande quantité d'eau chaude et ainsi répondre à des besoins résidentiels, commerciaux et institutionnels. Pour ce type de
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière qui permet d'alimenter un système de chauffage à l'eau chaude d'un bâtiment tout en simultanément produisant de l'eau chaude domestique au sein d'une même unité.
Plus précisément, l'invention a pour objet une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal qui permet d'effectuer les tâches ci-dessus évoquées.
BREVE DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Présentement, les systèmes de chauffage à l'eau chaude sont alimentés par des chaudières électriques, à l'huile ou au gaz. La diffusion de la chaleur à
l'intérieur du bâtiment destiné à être ainsi chauffé peut être effectué avec plusieurs types d'équipements ventilo-convecteur (fan-coils), radiateur de fonte, tube à ailettes ou tubulure à plancher chauffant. La circulation de l'eau chaude à l'intérieur du bâtiment est en circuit fermé à l'aide d'une pompe circulatrice, d'où la mention de chaudière plutôt que de chauffe-eau , ce dernier système, par définition, chauffant de l'eau à usage externe et non pour un circuit fermé.
Parfois, en plus d'être la source d'énergie pour le chauffage du bâtiment, les chaudières fournissent la puissance nécessaire pour la production d'eau chaude domestique soit par l'utilisation de chauffe-eau indirect comme celui commercialisé sous la marque OPTIMIZER/TURBOMAX, soit par l'ajout d'un serpentin de type tankless à l'intérieur de la chaudière.
La combinaison chaudière et chauffe-eau indirect est intéressante puisqu'elle permet de produire de grande quantité d'eau chaude et ainsi répondre à des besoins résidentiels, commerciaux et institutionnels. Pour ce type de
2 système, la chaudière agit comme source d'énergie et le chauffe-eau indirect comme échangeur de chaleur.
Deux types de chauffe-eau indirect existent sur le marché. Dans le premier, le serpentin d'échange contient de l'eau de chauffage et le réservoir contient l'eau domestique. Dans le deuxième, le serpentin contient l'eau domestique, et le réservoir contient l'eau de chauffage. C'est le cas du système OPTIMIZER ci-dessus mentionné. Toutefois, ce type d'installation nécessite l'achat de deux équipements distincts.
Le deuxième des deux types ci-dessus mentionnés, consistant à ajouter un serpentin de type tankless à l'intérieur de la chaudière, est intéressant dans la mesure où il répond au besoin résidentiel à faible débit, mais il a de la difficulté à répondre à des demandes à débits plus élevé comme le remplissage d'un bain. Effectivement, ce type de système a peu de masse thermique et le serpentin, par sa forme et sa disposition, est incapable de soutirer 100% de l'énergie contenu dans la masse thermique de la chaudière.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière pour alimenter en eau de chauffage un système de chauffage d'un bâtiment et pour simultanément produire de l'eau chaude domestique. Cette chaudière est caractérisée en ce qu'elle comprend:
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et
Deux types de chauffe-eau indirect existent sur le marché. Dans le premier, le serpentin d'échange contient de l'eau de chauffage et le réservoir contient l'eau domestique. Dans le deuxième, le serpentin contient l'eau domestique, et le réservoir contient l'eau de chauffage. C'est le cas du système OPTIMIZER ci-dessus mentionné. Toutefois, ce type d'installation nécessite l'achat de deux équipements distincts.
Le deuxième des deux types ci-dessus mentionnés, consistant à ajouter un serpentin de type tankless à l'intérieur de la chaudière, est intéressant dans la mesure où il répond au besoin résidentiel à faible débit, mais il a de la difficulté à répondre à des demandes à débits plus élevé comme le remplissage d'un bain. Effectivement, ce type de système a peu de masse thermique et le serpentin, par sa forme et sa disposition, est incapable de soutirer 100% de l'énergie contenu dans la masse thermique de la chaudière.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet une chaudière pour alimenter en eau de chauffage un système de chauffage d'un bâtiment et pour simultanément produire de l'eau chaude domestique. Cette chaudière est caractérisée en ce qu'elle comprend:
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et
3 - un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique, cet échangeur étant composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans les serpentins.
De préférence :
- les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ii) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans le corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de l'eau de chauffage autour des serpentins ;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et - l'anti-chambre est disposée dans une partie inférieure du corps de chauffe pour profiter d'une convection naturelle au sein dudit corps de chauffe.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Tel qu'indiqué ci-dessus, l'invention a donc pour objet une chaudière qui permet à la fois le chauffage d'un bâtiment et la production d'eau chaude domestique instantanée à débit élevé à l'intérieur d'un seul appareil.
Cette chaudière comprend un corps de chauffe qui est pourvu d'une anti-chambre et est rempli d'eau de chauffage à basse pression. Un circuit à
basse pression pourvu d'une pompe circulatrice permet d'alimenter des équipements de diffusion d'un bâtiment en circulant l'eau de chauffage entre le corps de chauffe et les équipements de diffusion du bâtiment qui peuvent être constitués d'un ventilo-convecteur (fan-coils), un radiateur de fonte, un tube à ailettes ou une tubulure à plancher chauffant. La production d'eau chaude domestique est assurée par le transfert d'énergie entre l'eau de
De préférence :
- les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ii) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans le corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de l'eau de chauffage autour des serpentins ;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et - l'anti-chambre est disposée dans une partie inférieure du corps de chauffe pour profiter d'une convection naturelle au sein dudit corps de chauffe.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Tel qu'indiqué ci-dessus, l'invention a donc pour objet une chaudière qui permet à la fois le chauffage d'un bâtiment et la production d'eau chaude domestique instantanée à débit élevé à l'intérieur d'un seul appareil.
Cette chaudière comprend un corps de chauffe qui est pourvu d'une anti-chambre et est rempli d'eau de chauffage à basse pression. Un circuit à
basse pression pourvu d'une pompe circulatrice permet d'alimenter des équipements de diffusion d'un bâtiment en circulant l'eau de chauffage entre le corps de chauffe et les équipements de diffusion du bâtiment qui peuvent être constitués d'un ventilo-convecteur (fan-coils), un radiateur de fonte, un tube à ailettes ou une tubulure à plancher chauffant. La production d'eau chaude domestique est assurée par le transfert d'énergie entre l'eau de
4 chauffage du corps de chauffe et un échangeur de chaleur composé de plusieurs serpentins de cuivre de forme hélicoïdale disposés de façon à
soutirer 100% de l'énergie du corps de chauffe. Des moyens de chauffage, également appelés ci-après source d'énergie sont installés à l'intérieur de l'anti-chambre du corps de chauffe. Ces moyens de chauffe sont choisis pour avoir la puissance nécessaire pour répondre à la demande d'eau chauffage et d'eau domestique.
Puisque le corps de chauffe est toujours rempli d'eau de chauffage en circuit fermée, il n'y a pas de corrosion à l'intérieur de ce corps de chauffe.
Effectivement, après quelques heures, l'oxygène contenu dans l'eau de chauffage au démarrage est purgée et cette eau non-oxygéné demeure dans le système année après année sans corroder le corps de chauffe, ceci assurant ainsi une longue durée de vie de l'appareil.
Les entrées et sorties en eau de chauffage dans le corps de chauffe de la chaudière sont pourvus d'injecteurs tels que ceux faisant l'objet du brevet canadien no. 2.038.520. Cela permet une diffusion uniforme de l'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe lorsque la pompe circulatrice est en fonction, provoquant une turbulence de l'eau de chauffage autour des serpentins, les injecteurs favorisent l'échange thermique tout en éliminant les zones stagnantes ou passages froids d'eau de chauffage qui normalement s'accumulerait.
La présence d'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe permet de conserver l'efficacité de l'appareil au cours du temps contrairement aux chauffe-eau traditionnel ou aux chaudières utilisé comme booster . En effet, l'eau de chauffage ne contient pas de sédiments et calcaire contrairement à l'eau domestique. Ainsi, il n'y a pas de dépôt de tartre sur les parois externe de l'échangeur et les surfaces chaudes de la source d'énergie (éléments électriques, brûleur, échangeurs à gaz) contrairement aux systèmes traditionnels. Puisque le tartre agit comme isolant et ralenti le processus de transfert de chaleur, l'efficacité du système selon l'invention devrait donc être supérieur aux systèmes traditionnels aux cours du temps.
Tel que précédemment mentionné, l'échangeur permettant le transfert d'énergie pour la production d'eau chaude domestique est composé de
soutirer 100% de l'énergie du corps de chauffe. Des moyens de chauffage, également appelés ci-après source d'énergie sont installés à l'intérieur de l'anti-chambre du corps de chauffe. Ces moyens de chauffe sont choisis pour avoir la puissance nécessaire pour répondre à la demande d'eau chauffage et d'eau domestique.
Puisque le corps de chauffe est toujours rempli d'eau de chauffage en circuit fermée, il n'y a pas de corrosion à l'intérieur de ce corps de chauffe.
Effectivement, après quelques heures, l'oxygène contenu dans l'eau de chauffage au démarrage est purgée et cette eau non-oxygéné demeure dans le système année après année sans corroder le corps de chauffe, ceci assurant ainsi une longue durée de vie de l'appareil.
Les entrées et sorties en eau de chauffage dans le corps de chauffe de la chaudière sont pourvus d'injecteurs tels que ceux faisant l'objet du brevet canadien no. 2.038.520. Cela permet une diffusion uniforme de l'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe lorsque la pompe circulatrice est en fonction, provoquant une turbulence de l'eau de chauffage autour des serpentins, les injecteurs favorisent l'échange thermique tout en éliminant les zones stagnantes ou passages froids d'eau de chauffage qui normalement s'accumulerait.
La présence d'eau de chauffage à l'intérieur du corps de chauffe permet de conserver l'efficacité de l'appareil au cours du temps contrairement aux chauffe-eau traditionnel ou aux chaudières utilisé comme booster . En effet, l'eau de chauffage ne contient pas de sédiments et calcaire contrairement à l'eau domestique. Ainsi, il n'y a pas de dépôt de tartre sur les parois externe de l'échangeur et les surfaces chaudes de la source d'énergie (éléments électriques, brûleur, échangeurs à gaz) contrairement aux systèmes traditionnels. Puisque le tartre agit comme isolant et ralenti le processus de transfert de chaleur, l'efficacité du système selon l'invention devrait donc être supérieur aux systèmes traditionnels aux cours du temps.
Tel que précédemment mentionné, l'échangeur permettant le transfert d'énergie pour la production d'eau chaude domestique est composé de
5 plusieurs serpentins de cuivre. Ceci permet d'éviter tout problème de corrosion avec l'eau domestique, car le cuivre a une durée de vie de plus de 50 ans.
L'échangeur de chaleur a avantageusement une forme et une disposition permettant de soutirer le maximum d'énergie de la masse thermique du corps de chauffe. Tel que déjà mentionné, cet échangeur est composé de plusieurs serpentins hélicoïdaux qui sont avantageusement disposés de façon compacte et circulaire pour permettre de soutirer l'énergie dans l'ensemble du cylindre du corps de chauffe. Avantageusement aussi l'échangeur s'étend sur toute la hauteur du corps de chauffe et est pourvu d'une entrée d'eau froide domestique qui est située dans la partie inférieure du corps de chauffe et une sortie d'eau chaude domestique de l'échangeur qui est situé dans la partie supérieure du corps de chauffe.
La forme hélicoïdale du serpentin de cuivre a l'avantage de favoriser la turbulence de l'eau domestique à l'intérieur du serpentin de cuivre. Ceci augmente l'échange thermique entre l'eau de chauffage et l'eau domestique et diminue l'accumulation de tartre à l'intérieur du serpentin. La forme hélicoïdale du serpentin permet aussi une contraction en dilatation du matériel de manière radiale ce qui réduit également l'accumulation de tartre.
Tel que précédemment mentionné, la source d'énergie requise pour fournir la puissance nécessaire pour répondre à la demande de chauffage est présente dans l'anti-chambre du corps de chauffe. Cette anti-chambre est un annexe au corps de chauffe qui communique l'énergie via les ouvertures du cylindre du corps de chauffe. Cette anti-chambre se situe en fait dans la
L'échangeur de chaleur a avantageusement une forme et une disposition permettant de soutirer le maximum d'énergie de la masse thermique du corps de chauffe. Tel que déjà mentionné, cet échangeur est composé de plusieurs serpentins hélicoïdaux qui sont avantageusement disposés de façon compacte et circulaire pour permettre de soutirer l'énergie dans l'ensemble du cylindre du corps de chauffe. Avantageusement aussi l'échangeur s'étend sur toute la hauteur du corps de chauffe et est pourvu d'une entrée d'eau froide domestique qui est située dans la partie inférieure du corps de chauffe et une sortie d'eau chaude domestique de l'échangeur qui est situé dans la partie supérieure du corps de chauffe.
La forme hélicoïdale du serpentin de cuivre a l'avantage de favoriser la turbulence de l'eau domestique à l'intérieur du serpentin de cuivre. Ceci augmente l'échange thermique entre l'eau de chauffage et l'eau domestique et diminue l'accumulation de tartre à l'intérieur du serpentin. La forme hélicoïdale du serpentin permet aussi une contraction en dilatation du matériel de manière radiale ce qui réduit également l'accumulation de tartre.
Tel que précédemment mentionné, la source d'énergie requise pour fournir la puissance nécessaire pour répondre à la demande de chauffage est présente dans l'anti-chambre du corps de chauffe. Cette anti-chambre est un annexe au corps de chauffe qui communique l'énergie via les ouvertures du cylindre du corps de chauffe. Cette anti-chambre se situe en fait dans la
6 partie inférieure du corps de chauffe. En positionnant la source d'énergie dans l'anti-chambre, on peut disposer l'échangeur d'eau domestique composé de plusieurs serpentins dans l'ensemble du volume du corps de chauffe, et non l'isoler dans la partie supérieure du corps de chauffe. Cette disposition favorise l'échange thermique à 100% de la masse thermique, contrairement aux chaudières ayant un tankless qui ne permettent pas de soutirer le maximum d'énergie de la chaudière, car le tankless se situe seulement dans la partie supérieure de celle-ci.
En pratique, l'énergie de l'anti-chambre est transmise au corps de chauffe par des ouvertures lorsque la pompe circulatrice est en fonction, ou par convection naturelle. Ceci crée une turbulence et assure une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe.
Le fait que l'anti-chambre soit positionnée sur le côté inférieur du corps de chauffe permet, lorsque la pompe circulatrice est à l'arrêt, d'assurer une convection naturelle à l'intérieur du corps de chauffe, à même titre qu'une plinthe chauffante sous une fenêtre. Cette convection naturelle assure une température plus uniforme entre le bas et le haut du corps de chauffe lorsque la pompe est à l'arrêt et que la source d'énergie est en fonction, contrairement au chauffe-eau traditionnel. De plus, la source d'énergie peut être de plusieurs types: électrique, à l'huile, au gaz ou solaire.
La chaudière selon l'invention peut être accompagnée d'une voie de contournement permettant de circuler l'eau de chauffage entre le haut et le bas de la chaudière. Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique et que l'eau de chauffage est stagnante (aucune voie de contournement), environ 70% de l'énergie du réservoir est transmis à l'eau domestique avant que les éléments se mettent en marche, car les aquastats des éléments sont situés dans la partie supérieure de la chaudière et que l'eau à l'entrée (bas du réservoir) est plus froide qu'à la sortie (haut du réservoir). Il en est de même dans un chauffe-eau électrique traditionnel. Selon l'invention, pour
En pratique, l'énergie de l'anti-chambre est transmise au corps de chauffe par des ouvertures lorsque la pompe circulatrice est en fonction, ou par convection naturelle. Ceci crée une turbulence et assure une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe.
Le fait que l'anti-chambre soit positionnée sur le côté inférieur du corps de chauffe permet, lorsque la pompe circulatrice est à l'arrêt, d'assurer une convection naturelle à l'intérieur du corps de chauffe, à même titre qu'une plinthe chauffante sous une fenêtre. Cette convection naturelle assure une température plus uniforme entre le bas et le haut du corps de chauffe lorsque la pompe est à l'arrêt et que la source d'énergie est en fonction, contrairement au chauffe-eau traditionnel. De plus, la source d'énergie peut être de plusieurs types: électrique, à l'huile, au gaz ou solaire.
La chaudière selon l'invention peut être accompagnée d'une voie de contournement permettant de circuler l'eau de chauffage entre le haut et le bas de la chaudière. Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique et que l'eau de chauffage est stagnante (aucune voie de contournement), environ 70% de l'énergie du réservoir est transmis à l'eau domestique avant que les éléments se mettent en marche, car les aquastats des éléments sont situés dans la partie supérieure de la chaudière et que l'eau à l'entrée (bas du réservoir) est plus froide qu'à la sortie (haut du réservoir). Il en est de même dans un chauffe-eau électrique traditionnel. Selon l'invention, pour
7 améliorer le temps de réaction et augmenter la production d'eau chaude domestique, un aquastat peut être situé dans la partie inférieure du réservoir.
Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique, cet aquastat met en marche la pompe de la voie de contournement pour déplacer l'eau du bas du réservoir vers le haut du réservoir et mettre en marche les éléments électrique plus rapidement et ainsi permettre l'augmentation de la production d'eau chaude domestique.
Il convient de mentionner qu'en pratique, le corps de chauffe de la chaudière selon l'invention, pourrait servir pour un autre usage, à savoir emmagasiner de l'énergie pour le libérer lorsque les coûts de l'énergie varient selon la période de la journée. L'énergie pourrait être emmagasinée par de l'eau ou tout autre matériel à changement de phase.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non limitative qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en perspective ouverte d'une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal selon un mode de réalisation préféré de l'invention;
les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues ouvertes de dessus, de face et de côté de la chaudière illustrée sur la figure 1;
les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celles des figures 2 et 4, dans lesquels les éléments structuraux de base de la chaudière sont identifiés à
l'aide de numéros; et la figure 7 est une schéma illustrant la façon dont la chaudière illustrée sur les figures 1 à 6, peut être installée et utilisée dans un bâtiment.
Lorsqu'il y a une demande d'eau chaude domestique, cet aquastat met en marche la pompe de la voie de contournement pour déplacer l'eau du bas du réservoir vers le haut du réservoir et mettre en marche les éléments électrique plus rapidement et ainsi permettre l'augmentation de la production d'eau chaude domestique.
Il convient de mentionner qu'en pratique, le corps de chauffe de la chaudière selon l'invention, pourrait servir pour un autre usage, à savoir emmagasiner de l'énergie pour le libérer lorsque les coûts de l'énergie varient selon la période de la journée. L'énergie pourrait être emmagasinée par de l'eau ou tout autre matériel à changement de phase.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non limitative qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en perspective ouverte d'une chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal selon un mode de réalisation préféré de l'invention;
les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues ouvertes de dessus, de face et de côté de la chaudière illustrée sur la figure 1;
les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celles des figures 2 et 4, dans lesquels les éléments structuraux de base de la chaudière sont identifiés à
l'aide de numéros; et la figure 7 est une schéma illustrant la façon dont la chaudière illustrée sur les figures 1 à 6, peut être installée et utilisée dans un bâtiment.
8 PCT/CA2006/000539 DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ
La chaudière selon le mode de réalisation préféré de l'invention illustré dans les dessins annexés comprend un corps de chauffe fait d'un cylindre fini en acier (1), d'une tête inférieure en acier (3) et d'une tête supérieure en acier (2). L'eau de chauffage (25) se trouve dans le corps de chauffe. Le volume du corps de chauffe peut varier de 10 à 100 gallons impériaux. Le corps de chauffe est, en pratique, capable d'opérer jusqu'à des pressions de 150 psi.
Il dispose de connections (4) et (5) pour l'entrée et la sortie de l'eau de chauffage via des injecteurs. Ces injecteurs sont avantageusement de structure et d'opération similaire à ceux décrits dans le brevet canadien no. 2.038.520.
Le cylindre (1) du corps de chauffe dispose de plusieurs autres ouvertures dans lesquelles des éléments sont connectés. En plus de l'ouverture dans laquelle est connecté l'injecteur inférieur (4), le cylindre comprend une première autre ouverture (6) dans laquelle est connectée une sonde de température. Cette ouverture est dans le tiers inférieur du réservoir. Une deuxième autre ouverture sert à la connexion d'un puits pour des aquastats de contrôle (7). Une troisième autre ouverture permet l'insertion d'un puit de limitation des hautes températures (8) et une quatrième pour une bride de connexion entre un échangeur et le corps de chauffe. La partie inférieure du cylindre présente en outre des ouvertures permettant la circulation de l'eau entre une anti-chambre adjacente qui sera décrite plus en détail ci-après et le cylindre du corps de chauffe.
La tête inférieure (3) ne contient aucune ouverture. La tête supérieure (2) contient toutefois quelques ouvertures dans lesquelles sont installées un purgeur d'air (12), un manomètre thermomètre (11) et une valve de sûreté
(10) en plus de l'injecteur supérieur (5) et de la bride de connexion entre l'échangeur et la tête supérieure (13).
La chaudière selon le mode de réalisation préféré de l'invention illustré dans les dessins annexés comprend un corps de chauffe fait d'un cylindre fini en acier (1), d'une tête inférieure en acier (3) et d'une tête supérieure en acier (2). L'eau de chauffage (25) se trouve dans le corps de chauffe. Le volume du corps de chauffe peut varier de 10 à 100 gallons impériaux. Le corps de chauffe est, en pratique, capable d'opérer jusqu'à des pressions de 150 psi.
Il dispose de connections (4) et (5) pour l'entrée et la sortie de l'eau de chauffage via des injecteurs. Ces injecteurs sont avantageusement de structure et d'opération similaire à ceux décrits dans le brevet canadien no. 2.038.520.
Le cylindre (1) du corps de chauffe dispose de plusieurs autres ouvertures dans lesquelles des éléments sont connectés. En plus de l'ouverture dans laquelle est connecté l'injecteur inférieur (4), le cylindre comprend une première autre ouverture (6) dans laquelle est connectée une sonde de température. Cette ouverture est dans le tiers inférieur du réservoir. Une deuxième autre ouverture sert à la connexion d'un puits pour des aquastats de contrôle (7). Une troisième autre ouverture permet l'insertion d'un puit de limitation des hautes températures (8) et une quatrième pour une bride de connexion entre un échangeur et le corps de chauffe. La partie inférieure du cylindre présente en outre des ouvertures permettant la circulation de l'eau entre une anti-chambre adjacente qui sera décrite plus en détail ci-après et le cylindre du corps de chauffe.
La tête inférieure (3) ne contient aucune ouverture. La tête supérieure (2) contient toutefois quelques ouvertures dans lesquelles sont installées un purgeur d'air (12), un manomètre thermomètre (11) et une valve de sûreté
(10) en plus de l'injecteur supérieur (5) et de la bride de connexion entre l'échangeur et la tête supérieure (13).
9 L'anti-chambre adjacente au corps de chauffe est composée d'un cylindre (15) soudé au corps de chauffe, d'une tête inférieure (17) formée ou plate et d'une tête supérieure (16) formée ou plate. La tête inférieure ne contient aucune ouverture. La tête supérieure contient toutefois des ouvertures pour l'insertion d'éléments électriques (18) ou brûleur à l'huile ou au gaz ou sonde de température (19).
Un échangeur de chaleur pour chauffer de l'eau domestique est monté dans le corps de chauffe. Cet échangeur est composé de plusieurs serpentins de cuivre hélicoïdales (20) assemblés à l'intérieur du corps de chauffe de façon compacte, tel que décrit dans le brevet canadien précité no. 2.038.520.
L'échangeur est assemblé pour que les serpentins (20) s'entrecroisent. Tous les serpentins sont réunis à l'entrée et à la sortie via une seule connexion (13) (14) pour l'eau domestique. Le nombre de serpentins peut varier entre 3 et 10 selon le volume du réservoir et la pression maximale d'opération est de 150 psi.
Avantageusement, l'extérieur du corps de chauffe est bien isolé à l'aide de laine ou de mousse isolante (22). Le tout peut être recouvert d'un cabinet d'acier (23) peinturé à l'époxy.
Des essais ont été effectués sur un prototype de la chaudière ci-dessus décrite dans un système d'installation tel que schématisé sur la Figure 7.
Dans ce schéma :
- la ligne 31 illustre la conduite d'alimentation en eau froide domestique de la chaudière ;
- la ligne 33 illustre la conduite d'alimentation en eau chaude domestique en provenance de la chaudière ; cette conduite est reliée à la conduite 31 via un clapet antiretour 35 et une valve de mélange thermostatique 37, ce qui permet de produire de l'eau chaude domestique mélangée ; et - la ligne 39 illustre le circuit de chauffage primaire, qui est constitué de conduits d'alimentation en eau de chauffage associées à des pompes 41, et qui comprend en outre un vase d'expansion 43.
Dans ce même schéma :
5 - les éléments numérotés 45 sont des valves de maintenance ;
- les éléments numérotés 47 sont des clapets antiretour ;
- l'élément numéroté 49 est un dispositif antiretour ; et - l'élément numéroté 51 est un indicateur de pression.
Les essais qui ont été effectués avec cette installation se sont avérés
Un échangeur de chaleur pour chauffer de l'eau domestique est monté dans le corps de chauffe. Cet échangeur est composé de plusieurs serpentins de cuivre hélicoïdales (20) assemblés à l'intérieur du corps de chauffe de façon compacte, tel que décrit dans le brevet canadien précité no. 2.038.520.
L'échangeur est assemblé pour que les serpentins (20) s'entrecroisent. Tous les serpentins sont réunis à l'entrée et à la sortie via une seule connexion (13) (14) pour l'eau domestique. Le nombre de serpentins peut varier entre 3 et 10 selon le volume du réservoir et la pression maximale d'opération est de 150 psi.
Avantageusement, l'extérieur du corps de chauffe est bien isolé à l'aide de laine ou de mousse isolante (22). Le tout peut être recouvert d'un cabinet d'acier (23) peinturé à l'époxy.
Des essais ont été effectués sur un prototype de la chaudière ci-dessus décrite dans un système d'installation tel que schématisé sur la Figure 7.
Dans ce schéma :
- la ligne 31 illustre la conduite d'alimentation en eau froide domestique de la chaudière ;
- la ligne 33 illustre la conduite d'alimentation en eau chaude domestique en provenance de la chaudière ; cette conduite est reliée à la conduite 31 via un clapet antiretour 35 et une valve de mélange thermostatique 37, ce qui permet de produire de l'eau chaude domestique mélangée ; et - la ligne 39 illustre le circuit de chauffage primaire, qui est constitué de conduits d'alimentation en eau de chauffage associées à des pompes 41, et qui comprend en outre un vase d'expansion 43.
Dans ce même schéma :
5 - les éléments numérotés 45 sont des valves de maintenance ;
- les éléments numérotés 47 sont des clapets antiretour ;
- l'élément numéroté 49 est un dispositif antiretour ; et - l'élément numéroté 51 est un indicateur de pression.
Les essais qui ont été effectués avec cette installation se sont avérés
10 extrêmement intéressants et ont démontrés la grande efficacité de la chaudière selon l'invention.
Il va de soi que des modifications pourraient être apportées à ce mode de réalisation préférentiel sans sortir du cadre de la présente invention.
Il va de soi que des modifications pourraient être apportées à ce mode de réalisation préférentiel sans sortir du cadre de la présente invention.
Claims (4)
1. Une chaudière pour alimenter en eau de chauffage un système de chauffage d'un bâtiment et pour simultanément produire de l'eau chaude domestique, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et - un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique, ledit échangeur étant composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à
permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans les serpentins.
- un corps de chauffe pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau de chauffage;
- une anti-chambre annexée au corps de chauffe, cette anti-chambre étant en communication avec le corps de chauffe et contenant des moyens pour chauffer l'eau de chauffage; et - un échangeur de chaleur pourvu d'une entrée et d'une sortie pour l'eau domestique, ledit échangeur étant composé de plusieurs serpentins de forme hélicoïdale disposés dans le corps de chauffe de façon à
permettre un transfert d'énergie entre l'eau de chauffage se trouvant dans le corps de chauffe et l'eau domestique circulant dans les serpentins.
2. La chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que :
- les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ii) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans ledit corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de ladite eau de chauffage autour des serpentins ;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et - l'anti-chambre est disposée dans une partie inférieure du corps de chauffe pour profiter d'une convection naturelle au sein dudit corps de chauffe.
- les entrées et sorties en eau de chauffage du corps de chauffe sont pourvues d'injecteurs conçus pour (i) injecter une partie de l'eau de chauffer dans l'anti-chambre dans le but d'y créer une turbulence et assurer une transmission de chaleur de l'anti-chambre vers le corps de chauffe, (ii) assurer une diffusion uniforme de l'eau de chauffage dans ledit corps de chauffe et (iii) provoquer une turbulence de ladite eau de chauffage autour des serpentins ;
- l'échangeur s'étend sur la quasi-totalité de la hauteur du corps de chauffe pour soutirer un maximum d'énergie par transfert de chaleur; et - l'anti-chambre est disposée dans une partie inférieure du corps de chauffe pour profiter d'une convection naturelle au sein dudit corps de chauffe.
3. La chaudière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens pour chauffer l'eau de chauffage sont de type électrique, à l'huile, au gaz ou solaire.
4. La chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une sonde de température située dans le bas du corps de chauffe pour démarrer une pompe circulant l'eau de chauffage entre le base et le haut du corps de chauffe lorsque cela s'avère nécessaire.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA2599814A CA2599814C (fr) | 2005-04-07 | 2006-04-06 | Chaudiere avec les elements de chauffage dans une chambre adjacente et un echangeur helicoidal pour l'eau domestique |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002503056A CA2503056A1 (fr) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Chaudiere avec anti-chambre et echangeur helicoidal |
| CA2,503,056 | 2005-04-07 | ||
| CA2599814A CA2599814C (fr) | 2005-04-07 | 2006-04-06 | Chaudiere avec les elements de chauffage dans une chambre adjacente et un echangeur helicoidal pour l'eau domestique |
| PCT/CA2006/000539 WO2006105668A1 (fr) | 2005-04-07 | 2006-04-06 | Chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2599814A1 CA2599814A1 (fr) | 2006-10-12 |
| CA2599814C true CA2599814C (fr) | 2011-01-18 |
Family
ID=38686971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2599814A Active CA2599814C (fr) | 2005-04-07 | 2006-04-06 | Chaudiere avec les elements de chauffage dans une chambre adjacente et un echangeur helicoidal pour l'eau domestique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2599814C (fr) |
-
2006
- 2006-04-06 CA CA2599814A patent/CA2599814C/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2599814A1 (fr) | 2006-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2006105668A1 (fr) | Chaudière avec anti-chambre et échangeur hélicoïdal | |
| EP1965164B1 (fr) | Dispositif d'échange de chaleur entre des fluides appartenant à deux circuits | |
| FR2995979A1 (fr) | Installation de chauffe-eau sanitaire a fonction de chauffage | |
| EP1947394B1 (fr) | Installation de chauffage domestique et/ou de production d'eau chaude sanitaire | |
| FR2939874A1 (fr) | Dispositif thermodynamique avec ballon d'eau chaude multi-energies mulit-sources | |
| CA1130673A (fr) | Accumulateur hydro-thermique a labyrinthe | |
| CA2599814C (fr) | Chaudiere avec les elements de chauffage dans une chambre adjacente et un echangeur helicoidal pour l'eau domestique | |
| FR2896306A1 (fr) | Installation de chauffage domestique et/ou de production d'eau chaude sanitaire | |
| EP3472394B1 (fr) | Procédé et dispositif pour économiser l'énergie calorifique et l'eau dans une installation sanitaire | |
| FR3086997A1 (fr) | Dispositif combine de chauffage simultane de l'eau sanitaire et de l'eau de chauffage d'un local | |
| FR2939875A1 (fr) | Installation de chauffe-eau amelioree | |
| EP4127569B1 (fr) | Murs et plafonds chauffants-rafraichissants | |
| EP2770288B1 (fr) | Système de stockage et de déstockage d'énergie thermique contenue dans un fluide | |
| EP1176369B1 (fr) | Ensemble d'alimentation entre un générateur portant un fluide à une température de base et au moins deux circuits d'utilisation de ce fluide à des températures différentes | |
| FR2685456A3 (en) | Heating apparatus for heating volumes (areas) and preparing domestic water | |
| FR2725011A1 (fr) | Ensemble d'equipements pour installation combinee de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire | |
| EP2189737A2 (fr) | Condenseur perfectionné | |
| EP1865273A1 (fr) | Méthode de chauffage et chaudière basés sur le principe de friction de fluide | |
| FR2921716A1 (fr) | Ballon de distribution. | |
| FR2898963A1 (fr) | Dispositif accessoire universel pour optimiser le rendement d'un radiateur a fluide caloporteur pour le chauffage d'interieur d'un batiment | |
| BE895560A (fr) | Perfectionnements apportes a un foyer | |
| BE881808A (fr) | Recuperateur de chaleur dans les cheminees | |
| CA2494788A1 (fr) | Fournaise a fluide pour caloriferes a l'eau | |
| FR3111415A1 (fr) | Système de recuperation de chaleur | |
| FR2715462A1 (fr) | Sous-station pour installation combinée de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire à partir d'une chaufferie. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request |