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EP0172086B1 - Appareil de chauffage d'un bâtiment ou local quelconque - Google Patents

Appareil de chauffage d'un bâtiment ou local quelconque Download PDF

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EP0172086B1
EP0172086B1 EP85401511A EP85401511A EP0172086B1 EP 0172086 B1 EP0172086 B1 EP 0172086B1 EP 85401511 A EP85401511 A EP 85401511A EP 85401511 A EP85401511 A EP 85401511A EP 0172086 B1 EP0172086 B1 EP 0172086B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
exchanger
hot
air
heating
Prior art date
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Expired
Application number
EP85401511A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0172086A1 (fr
Inventor
Yves Casier
Philippe Cassagne
Bernard Jean François Dore
Sylvain Jean Alexandre Gicquel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Engie SA
Original Assignee
Gaz de France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gaz de France SA filed Critical Gaz de France SA
Priority to AT85401511T priority Critical patent/ATE38716T1/de
Publication of EP0172086A1 publication Critical patent/EP0172086A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0172086B1 publication Critical patent/EP0172086B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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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
    • F24H6/00—Combined water and air heaters

Definitions

  • the present invention essentially relates to an apparatus for heating a building or any room by blowing hot air into this building or room, as well as the production of domestic hot water.
  • Document DE-A 2 347 175 discloses an air preheater consisting of the combination, in a three-stage assembly, of a generator of hot water produced by a burner and forming the lower stage, a hot water production system constituting the middle stage, and a water-air exchanger which is associated with a fan performing the blowing of hot air and constituting the upper stage of the assembly.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a heating device which makes it possible to achieve substantial energy savings, and ensures a marked improvement in comfort by the fact that heating by hot air and the production of water.
  • domestic hot water can be adjusted as required and perfectly controlled independently of each other, while being produced in one and the same device.
  • the subject of the invention is an appliance for heating any building or local and of the type comprising the assembly, according to a three-stage assembly, of a hot water generator comprising an associated burner a water-combustion product exchanger and constituting the lower stage, a domestic hot water production system constituting the middle stage and a water-air exchanger with which a fan is associated and constituting the upper stage of the assembly, characterized by hot water supply pipes from the water-air exchanger and back to the water-combustion products exchanger, these two pipes connecting the water-combustion products exchanger to the water-air exchanger, and being themselves connected by a circuit allowing the heating of the domestic hot water contained in a tank constituting the middle stage and which is thermally insulated like the lower and upper stages of the assembly, while that the supply line in hot water is provided with a solenoid valve located at the connection of this pipe with the heating circuit to allow communication of said pipe either with said heating circuit or with the water-air exchanger.
  • a hot water generator comprising an associated burner a water-com
  • a heating circuit has been shown at 16 forming, according to the embodiment shown, a coil which communicates at 17 with the supply line 14 and at 18 with the return line 15. More precisely, the supply line 14 is provided with a circulator 19 upstream of a solenoid valve 20 capable of allowing the communication of said pipe 14 either with the heating coil 16 or with the blown water-air exchanger 8.
  • a cold water inlet pipe in the storage tank 2 whose capacity may for example be between 80 and 100 liters of water, and a pipe starting from the water is shown at 22 hot water.
  • a room thermostat 24 preferably located in the most thermally disadvantaged room, controls all or nothing the burner 10.
  • An airstat 25 is mounted at the level of the outlet 9 of the hot air blown into the room.
  • a condensate drainage pipe resulting from the condensation which may occur on the return water of the heating loop constituted by the pipe 18, the exchanger 12, the pipe 14 and the exchanger. water-air 8, in the case where the latter has a sufficient exchange surface.
  • the variant of apparatus shown in FIG. 2 differs only from the embodiment visible in FIG. 1, in that at the level of the hot air generator 3, a buffer tank 27 communicating via a duct 28 with the input 8a of the exchanger 8, and with the line 14 for supplying hot water.
  • a buffer tank 27 communicating via a duct 28 with the input 8a of the exchanger 8, and with the line 14 for supplying hot water.
  • the embodiment of FIG. 2 can be envisaged in the case where the capacity of the exchanger 8, visible in FIG. 1, is too large for a battery whose heating surface is approximately 8.1 m 2 . Therefore, and in accordance with Figure 2, we will use an exchanger or a battery 8 of 10 liters capacity, and a buffer tank such as 27 that can contain 20 liters of water.
  • the burner 10 which is of a conventional design, works all or nothing and is controlled by the room thermostat 24.
  • the aquastat 23 maintains the temperature in the tank 2 between around 55 ° C and 65 ° C.
  • the aquastat controls the start-up of the burner 10 and the circulator 19, as well as the passage of current in the coil of the solenoid valve 20, which has the effect of deflecting the water heated by the exchanger 12 only to the line 16 immersed in the tank 2.
  • the temperature of the water in the tank reaches 65 ° C., the stove is then stopped.
  • the solenoid valve 20 supplies the water heated by the exchanger 12, only to the water-air exchanger 8.
  • the heating is regulated by the thermostat 24 which controls the burner all or nothing, and by the airstat 25 located at the start 9 of the hot air.
  • the thermostat 24 starts the burner. When this temperature is sufficient, the thermostat 24 stops the burner, but the circulator 19 and the fan 6 continue to operate, so that the hot water loop, having a high inertia, cools very slowly ensuring a blowing temperature decreasing.
  • the airstat 25 only intervenes to stop the fan 6 if the blowing temperature reaches a lower and critical threshold, for example around 25 ° C.
  • the temperature of the blown air will oscillate around an average value which is all the more low as the needs of the room to be heated are low.
  • heating at a temperature modulated according to the principles of the present invention provides a very marked improvement in comfort as well as better recovery of solar and internal contributions, and substantial energy savings.
  • the heating device according to the invention can advantageously be associated with passive solar designs, such as for example ventilated greenhouses.

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Description

  • La présente invention a essentiellement pour objet un appareil permettant le chauffage d'un bâtiment ou d'un local quelconque par soufflage d'air chaud dans ce bâtiment ou ce local, ainsi que la production d'eau chaude sanitaire.
  • On connaît d'après le document DE-A 2 347175 un préchauffeur d'air constitué par la réunion, suivant un ensemble à trois étages, d'un générateur d'eau chaude produite par un brûleur et formant l'étage inférieur, d'un système de production d'eau chaude constituant l'étage milieu, et d'un échangeur eau-air auquel est associé un ventilateur réalisant le soufflage d'air chaud et constituant l'étage supérieur de l'ensemble.
  • Toutefois, un tel appareil est sujet à des déperditions de calories et à des pertes de charge et ne permet pas de produire efficacement, avec une régulation qui lui soit propre, de l'air chaud et de l'eau chaude sanitaire, de sorte que l'efficacité et le rendement d'un tel appareil demeurent faibles et sa consommation d'énergie importante.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un appareil de chauffage qui permet de réaliser des économies d'énergie substantielles, et assure une nette amélioration du confort par le fait que le chauffage par air chaud et la production d'eau chaude sanitaire peuvent être modulés en fonction des besoins et parfaitement contrôlés indépendamment l'un de l'autre, tout en étant réalisés dans un seul et même appareil.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de chauffage d'un bâtiment ou d'un local quelconque et du type comprenant la réunion, suivant un ensemble à trois étages, d'un générateur d'eau chaude comportant un brûleur associé à un échangeur eau-produits de combustion et constituant l'étage inférieur, d'un système de production d'eau chaude sanitaire constituant l'étage milieu et d'un échangeur eau-air auquel est associé un ventilateur et constituant l'étage supérieur de l'ensemble, caractérisé par des conduites d'alimentation en eau chaude de l'échangeur eau-air et de retour vers l'échangeur eau-produits de combustion, ces deux conduites reliant l'échangeur eau-produits de combustion à l'échangeur eau-air, et étant elles-mêmes reliées par un circuit permettant le réchauffage de l'eau chaude sanitaire contenue dans un réservoir constituant l'étage milieu et qui est thermiquement isolé tout comme les étages inférieur et supérieur de l'ensemble, tandis que la conduite d'alimentation en eau chaude est munie d'une électrovanne située au niveau du raccordement de cette conduite avec le circuit de réchauffage pour permettre la communication de ladite conduite soit avec ledit circuit de réchauffage soit avec l'échangeur eau-air.
  • Dans un forme d'exécution préférée l'appareil de l'invention est encore caractérisé en ce que l'échangeur eau-air est associé à un ballon-tampon communiquant d'une part avec l'entrée de cet échangeur et, d'autre part, avec la conduite d'alimentation en eau chaude.
  • Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels:
    • La figure 1 est une vue schématique en élévation et coupe verticale d'un appareil de chauffage conforme aux principes de l'invention, et
    • La figure 2 est une vue schématique en élévation et coupe verticale d'un autre mode de réalisation d'appareil de chauffage selon l'invention.
      Suivant l'exemple de réalisation montré sur la figure 1, un appareil de chauffage conforme à la présente invention réunit dans un seul et même appareil, et suivant une configuration en étages, un générateur d'eau chaude 1 formant l'étage inférieur de l'appareil, un réservoir d'eau chaude sanitaire 2 constituant l'étage milieu, et un générateur d'air chaud 3 constituant l'étage supérieur de l'appareil, ces trois étages étant isolés thermiquement comme on l'a montré en 4 et étant enfermés dans un caisson formant enveloppe 5.
    • Le générateur d'air chaud 3 est constitué par un ventileur 6 soufflant l'air repris en 7 dans le local au travers d'un échangeur à eau chaude 8 à forte inertie thermique et d'une contenance de 30 litres d'eau par exemple. L'air chauffé est soufflé dans le local par la sortie 9 sur la côté du caisson 5 par exemple.
    • Le générateur d'eau chaude 1 formant l'étage inférieur de l'appareil comprend essentiellement un brûleur 10 à air soufflé par exemple, ce brûleur étant solidaire de parois transversales 11 et étant dirigé de telle façon que les produits de combustion passent au travers d'un échangeur 12 eau-produits de combustion. L'échangeur 12 peut avoir par exemple une contenance de 30 litres d'eau.
    Cet échangeur 12 est relié à l'échangeur 8 par
  • une conduite 14 d'alimentation en eau chaude ainsi que par une conduite de retour 15.
  • On a montré en 16 un circuit de réchauffage formant, suivant l'exemple de réalisation représenté, un serpentin qui communique en 17 avec la conduite d'alimentation 14 et en 18 avec la conduite de retour 15. Plus précisément, la conduite d'alimentation 14 est pourvue d'un circulateur 19 en amont d'une électrovanne 20 susceptible de permettre la communication de ladite conduite 14 soit avec le serpentin de réchauffage 16, soit avec l'échangeur eau-air soufflé 8.
  • On a montré en 21 un conduit d'arrivée d'eau froide dans le réservoir de stockage 2 dont la contenance peut être par exemple comprise entre 80 et 100 litres d'eau, et on a montré en 22 un conduit de départ de l'eau chaude sanitaire.
  • Un aquastat 23 dont la fonction sera expliquée
  • plus loin à propos du fonctionnement, est monté sur le réservoir 2. Un thermostat d'ambiance 24, situé de préférence dans le local le plus défavorisé thermiquement, commande en tout ou rien le brûleur 10. Un airstat 25 est monté au niveau de la sortie 9 de l'air chaud soufflé dans le local. Enfin, on a montré en 26 une canalisation d'évacuation des condensats résultant de la condensation pouvant se produire sur l'eau de retour de la boucle de chauffage constituée par la conduite 18, l'échangeur 12, la conduite 14 et l'échangeur eau-air 8, dans le cas où ce dernier présente une surface d'échange suffisante.
  • La variante d'appareil représentée sur la figure 2 diffère seulement de la réalisation visible sur la figure 1, par le fait qu'au niveau du générateur d'air chaud 3, on prévoit un ballon-tampon 27 communiquant par un conduit 28 avec l'entrée 8a de l'échangeur 8, et avec la conduite 14 d'alimentation en eau chaude. Pour désigner les éléments communs avec ceux de la figure 1, on a bien entendu utilisé les mêmes repères. La réalisation de la figure 2 peut être envisagée dans le cas où la capacité de l'échangeur 8, visible sur la figure 1, est trop importante pour une batterie dont la surface de chauffe est d'environ 8,1 m2. Dès lors, et conformément à la figure 2, on utilisera un échangeur ou une batterie 8 de 10 litres de contenance, et un ballon-tampon tel que 27 pouvant contenir 20 litres d'eau.
  • Enfin, on notera que, tant en ce qui concerne la réalisation visible sur la figure 1 que celle visible sur la figure 2, on peut prévoir un aquastat de sécurité 29 monté sur la conduite 14 immédiatement en aval de l'échangeur 12 eau-produits de combustion dont la contenance est par exemple de 20 litres dans les deux cas.
  • On décrira maintenant le fonctionnement et-les avantages de l'appareil selon l'invention en se reportant à l'appareil de base visible sur la figure 1.
  • Comme cela est connu en soi, le brûleur 10, qui est d'une conception classique, fonctionne en tout ou rien et est commandé par le thermostat d'ambiance 24.
  • On décrira tout d'abord comment s'effectue le réchauffage de l'eau chaude stockée dans le réservoir 2, ce réchauffage étant prioritaire par rapport au réchauffage de l'air soufflé au travers de l'échangeur 8.
  • L'aquastat 23 maintient la température dans le réservoir 2 entre environ 55°C et 65°C. Lorsque la température de stockage atteint 55°C, l'aquastat commande la mise en route du brûleur 10 et du circulateur 19, ainsi que le passage du courant dans la bobine de l'électrovanne 20, ce qui a pour effet de faire dévier l'eau chauffée par l'échangeur 12 uniquement vers la conduite 16 plongée dans le réservoir 2. Lorsque la température de l'eau dans le réservoir atteint 65°C, le réchaud fage est alors interrompu.
  • Comme on l'a dit précédemment, il y a priorité sur l'eau chaude sanitaire, de sorte qu'il ne peut y avoir chauffage de l'air que si la température de l'eau stockée est supérieure à 55°C. Dans ce cas, l'électrovanne 20 assure l'alimentation en eau chauffée par l'échangeur 12, uniquement vers l'échangeur eau-air 8.
  • La régulation du chauffage s'effectue par le thermostat 24 qui commande en tout ou rien le brûleur, et par l'airstat 25 situé au départ 9 de l'air chaud.
  • Plus précisément, si la température de la pièce thermostatée est insuffisante, le thermostat 24 met en route le brûleur. Lorsque cette température est suffisante, le thermostat 24 arrête le brûleur, mais le circulateur 19 et le ventilateur 6 continuent de fonctionner, de sorte que la boucle d'eau chaude, présentant une inertie élevée, se refroidit très lentement en assurant une température de soufflage décroissante. L'airstat 25 n'intervient pour arrêter le ventilateur 6 que si la température de soufflage atteint un seuil inférieur et critique, par exemple voisin de 25°C.
  • Mais on insistera ici sur le fait que grâce à la présente invention, on évitera les inconvénients que l'on trouve sur les générateurs à air chaud classiques et qui sont régulés en tout ou rien sur le débit d'air soufflé.
  • En effet, grâce à la présente invention, on n'effectue une régulation en tout ou rien que sur le brûleur, et cette régulation se traduit par une action modulante sur la température de sortie 9 de l'air chaud soufflé en raison de l'inertie de l'ordre de 50 litres de la boucle d'eau chaude. En d'autres termes, la température de l'air soufflé est modulée en fonction des besoins, le débit de l'air soufflé restant constant et ne s'annulant que dans le cas où la température de soufflage atteint un seuil critique.
  • On comprend donc que la température de l'air soufflé oscillera autour d'une valeur moyenne d'autant plus faible que les besoins du local à chauffer sont faibles.
  • Par opposition aux régulations classiques en tout ou rien sur le débit d'air soufflé, le chauffage à température modulée selon les principes de la présente invention, procure une amélioration très nette du confort ainsi qu'une meilleure récupération des apports solaires et internes, et une économie d'énergie substantielle. Enfin, on notera que l'appareil de chauffage selon l'invention peut avantageusement être associé à des conceptions solaires passives, telles que par exemple des serres ventilées.

Claims (2)

1. Appareil de chauffage d'un bâtiment ou d'un local quelconque et du type comprenant la réunion, suivant un ensemble à trois étages, d'un générateur d'eau chaude (1) comportant un brûleur (10) associé à un échangeur (12) eau-produits de combustion et constituant l'étage inférieur, d'un système de production d'eau chaude sanitaire (2, 16) constituant l'étage milieu et d'un échangeur eau-air (8) auquel est associé un ventilateur (6) et constituant l'étage supérieur de l'ensemble, caractérisé par des conduites d'alimentation en eau chaude (14) de l'échangeur eau-air (8) et de retour (15) vers l'échangeur eau-produits de combustion (12), ces deux conduites reliant l'échangeur eau-produits de combustion (12) à l'échangeur eau-Air (8), et étant elles-mêmes reliées par un circuit (16) permettant le réchauffage de l'eau chaude sanitaire contenue dans un réservoir (2) constituant l'étage milieu et qui est thermiquement isolé tout comme les étages inférieur et supérieur de l'ensemble, tandis que la conduite d'alimentation en eau chaude (14) est munie d'une électrovanne (20) située au niveau du raccordement de cette conduite avec le circuit de réchauffage (16) pour permettre la communication de ladite conduite soit avec ledit circuit de réchauffage soit avec l'échangeur eau-air (8).
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur eau-air (8) est associé à un ballon-tampon (27) communiquant d'une part avec l'entrée (8a) de cet échangeur et, d'autre part, avec la conduite (14) d'alimentation en eau chaude.
EP85401511A 1984-07-25 1985-07-22 Appareil de chauffage d'un bâtiment ou local quelconque Expired EP0172086B1 (fr)

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FR8411818 1984-07-25
FR8411818A FR2568355B1 (fr) 1984-07-25 1984-07-25 Procede de chauffage d'un batiment ou local quelconque et appareil comportant application de ce procede

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EP0172086A1 EP0172086A1 (fr) 1986-02-19
EP0172086B1 true EP0172086B1 (fr) 1988-11-17

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EP (1) EP0172086B1 (fr)
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CA (1) CA1260901A (fr)
DE (2) DE3566296D1 (fr)
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