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APPAREIL ECHANGEUR DE CHALEUR, SPECIALEMENT POUR INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE
CENTRAL ET DISTRIBUTION D'EAU CHAUDE COMBINES DANS LES MAISONS A APPARTEMENTS
MULTIPLES.
Dans les bâtiments à appartements multiples, le chauffage dépend soit d'une ou de plusieurs chaudières distribuant le fluide chauffante vapeur ou eau chaude, aux divers appartements simultanément, soit d'une chaudière distincte pour chaque appartement. La première solution nécessite un réglage distinct assez difficile à obtenir suivant les conditions de chaque appartement, tandis que la deuxième solution, généralement plus coûteuse d'installation et nécessitant un service d'entretien individuel, est rendue difficile dans le cas de chauffage utilisant le mazout,
les huiles lourdes ou le charbon
La présente invention obvie à ces inconvénients en prévoyant pour chaque appartement d'immeubles particuliers un appareil échangeur de chaleur susceptible d'assurer simultanément le chauffage central individuel à eau chaude et la distribution individuelle d'eau chaude en partant d'une chaufferie centrale, qui fournit le fluide chauffant au groupe échamgeur.
Cet appareil échangeur comprend essentiellement un réservoir disposé dans l'appartement à desservir, aux radiateurs duquel il est relié par une canalisation d'arrivée et une canalisation de retour, et deux serpentins à spirales concentriques montés dans le dit réservoir de façon à réaliser un système d'échange à contre-courant, le serpentin extérieur, disposé à la partie inférieure du réservoir, étant raccordé aux canalisations de la chaufferie centrale,tandis que le serpentin intérieur, disposé sur la hauteur du réservoir est reliée à la canalisation distributrice d'eau chaude et à la canalisation d'eau froide de l'appartement,
de telle sorte que l'action des deux serpentins se traduit par des échanges à contre-courant provoquant des anneaux ascendants et descendants d'eau chaude
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'appareil échan- geur, on laisse subsister à la partie supérieure du réservoir un certain volune pour l'expansion en prévoyant un dispositif spécial pour évacuer automa.- tiquement l'air et limiter l'évaporation. o
Enfin, l'appareil proposé permet la distribution d'eau chaude à
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deux températures, soit de l'eau très chaude et de l'eau mitigée, en injectant de manière réglable de l'eau froide dans une canalisation à eau mitigée spécialement raccordée à la canalisation d'eau chaude, elle-même pourvue d'un organe de retenue pour l'eau froide.
Le dessin annexé au présent mémoire représente schématiquement, à titre d'exemple, un appareil échangeur conforme à l'invention. Dans ce dessin
Figures 1 et 2 donnent chacune une coupe verticale au travers de l'appareil avec vue des deux serpentins et indication des courants d'eau chaude et d'eau froide, respectivement lors du fonctionnement de l'installation de chauffage central à eau chaude (Fig. 1) et lors du fonctionnement de l'installation de distribution d'ea.u chaude (Fig. 2) .
Figure 3 donne une vue extérieure de l'appareil échangeur de chaleur équipé de manière à permettre la suppression du vase d'expansion habituel.
Figure 4 est une vue schématique d'une variante de l'appareil échangeur des Fig. 1 et 2, en vue de permettre la distribution d'eau chaude à deux températures.
Dans la forme d'exécution représentée au dessin, l'appareil échan- geur comprend essentiellement un réservoir métallique 1, destiné à contenir-, de l'eau dont le volume dépend de l'importance de l'appartement à desservir; ce réservoir possède deux tubulures la et 1b, dont la première est destinée au départ de l'eau chaude vers le radiateur et la seconde au retour de l'eau des radiateurs vers l'appareil échangeur. La circulation entre les tubulures 1a et 1b peut s'effectuer par gravité ou par pompe.
A l'intérieur du réservoir 1 sont montés deux serpentins concen- triques 2 et 3 en vue de réaliser un système d'échanges à contre-courant.
Le serpentin extérieur 2, disposé à la partie inférieure du réservoir.1 est raccordé en 2a à la canalisation d'arrivée et en 2b à la canalisation de retour de la chaufferie centrale. Le serpentin intérieur 3, qui se prolonge au-dessus du serpentin 2, sur presque toute la hauteur du réservoir 1, assure la distribution d'eau chaude de l'appartement. Dans ce but, il est raccordé à une canalisation d'eau froide en 3a et à la tuyauterie de distribution d'eau chaude en 3b. Le réservoir 1 et les radiateurs de l'installation de chauffage sont remplis d'eau grâce à une tuyauterie d'amenée spéciale commandée par un robinet 4.
Si l'on suppose que le fluide chauffant produit par la chaufferie centrale de l'immeuble à appartements est de la vapeur, celle-ci pénètre en 2a dans le serpentin 2, abandonne ses calories par condensation à l'eau contenue dans le réservoir 1, tandis que l'eau condensée retourne à la chaudière de la chaufferie centrale par 2b. Le réchauffement ainsi obtenu se traduit dans le réservoir 1 par des mouvements de convection assimilables à des anneaux. Ainsi, un anneau ascendant d'eau chaude se dirige suivant les flèches X au-dessus du serpentin 2, tandis que deux anneaux descendants s'élèvent suivant les flèches Y à l'intérieur et l'extérieur de l'anneau ascen- dant susdit et amènent à la partie inférieure du réservoir 1 l'eau des couches supérieures devenue comparativement plus dense.
Dans le cas où l'installation de chauffage central fonctionne par gravité, une circulation partant de la s'établit progressivement vers 2b en passant par les radiateurs. En cas d'emploi de pompe de circulation, cette pompe est montée soit sur la tuyauterie vers les radiateurs, soit sur la tuyauterie de retour des radiateurs vers l'appareil échangeur.
L'intervention de l'appareil échangeur pour assurer le chauffage de l'appartement s'explique ainsi aisément; il en est de même de son intervention dans la distribution d'eau chaude. C'est ainsi que l'eau froide pénètre dans le serpentin 3 en 3a, descend par le tube 3c jusqu'à la partie inférieure du serpentin pour parcourir ensuite, de bas en haut les différentes spires de ce dernier avant de ressortir chaude en 3b pour être distribuée
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(Fig.2)
Ce réchauffement s'effectue ainsi instantanément par simple passage dans le serpentin et par échange de calories avec l'eau chaude contenue dans le réservoir 1. Cet échange rapide de calories provoque immédiatement dans l'appareil une rupture d'équilibre thermique dans le réservoir 1 donnant lieu également à des mouvements de convection en forme d'anneaux.
Ainsi, un anneau descendant d'eau chaude (flèche Y) progressivement refroidie se forme tout en long et à l'intérieur du serpentin 3, tandis que montent à l'intérieur et à l'extérieur de cet anneau (flèches X) deux anneaux ascendants qui amènent à la partie supérieure l'eau chaude qui n'a pas été refroidie par le passage de l'eau froide en réchauffement Dès que le puisage de l'eau chaude est terminé l'équilibre se rétablit progressivement, c'est-à-dire que le réchauffement de l'eau contenue dans le réservoir 1 commence à s'effectuer comme indiqué en
Fig.1.
La circulation créée autour du serpentin 1 par le passage de l'eau froide en réchauffement est d'autant plus active que la puissance demandée à cet échangeur est élevée. D'autre part, 19 échange des calories s'effectue, comme il a été dit précédemment, à contre-courante Il en résulte que la dis- position et la forme des deux serpentins réalisent les conditions nécessai- res pour en obtenir le coefficient d'échange le plus favorable.
Comme dans les installations de chauffage habituelles, l'appareil échangeur ci-dessus décrit peut être associé à un vase d'expansion, lequel, dans ce cas particulier, sera placé au plafond de l'appartement, avec une tuyauterie de retour vers le groupe échangeur fixée sur plinthe entre le plancher et le plafond de l'étage inférieur.
Mais, cette disposition est encombrante et nuit à l'esthétique de l'habitationo L'appareil échangeur conforme à l'invention permet d'éviter ces défauts par la suppression du vase d'expansion visible avec ses tuyauteries, de même que celle de la tuyauterie de départ, qui suit le plafond pour alimenter les radiateurs
Dans ce but (Fig. 3), le réservoir 1 est muni à sa partie supérieu- re d'un hublot vitré 5, qui est utilisé comme indicateur du niveau N-N' qui correspond à une hauteur h du réservoir 1, qui dépassera celle du radiateur le plus élevé, de façon à prévoir à la partie supérieure du réservoir un certain volume libre pour l'expansion représentant approximativement 5% de la capacité totale de l'installation de chauffage.
Dans ces conditions, on remplit d'eau l'installation de chauffage central de l'appartement à desservir par une manoeuvre appropriée du robinet 4, l'eau monte progressivement dans le réservoir 1 et les radiateurs, tandis que l'air contenu dans l'installation est expulsée par les purgeurs des radiateurs ou par le trop plein de l'expansiono Dès que le niveau de l'eau atteint le niveau N N' dams le réservoir 1, on ferme hermétiquement le robinet 4
Par suite lorsque l'installation de chauffage est mise en marche l'expansion se fait librement dans la partie supérieure libre du réservoir 1.
Enfin, pour assurer à la fois 1'écoulement libre du trop-plein de l'expansion, l'évacuation de l'air et en même temps réduire autant que possible les pertes d'eau par évaporation, l'appareil échangeur est pourvu d'un dispositif spécial comprenant (Fig. 3) une petite tuyauterie cintrée 6 dont les deux branches verticales ouvertes plongent respectivement, l'une 6a dans l'eau de réservoir 1 en dessous du niveau N N', et l'autre 6b audessus d'un petit collecteur 7 disposé extérieurement au réservoir 1.
Ce collecteur est chargé d'évacuer vers l'égout par une tuyauterie appropriée 8 le trop-plein de l'eau d'expansion, de même que l'eau d'expansion du serpentin 3, par l'intermédiaire d'une soupape de sureté. Ainsi le dispositif décrit permet une évacuation libre, et en outre l'extrémité noyée 6a réduit l'évaporation.
Il faut remarquer que la tuyauterie cintrée est percée à sa partie supérieure d'un petit orifice 6c, qui a pour but d'évacuer automatiquement
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lair susceptible de s'accumuler à la partie supérieure libre du réservoir 1.
Dans une installation ainsi réalisée, la circulation dans l'installation de chauffage s'effectue au moyen d'une pompe avec tuyauterie de raccordement sur plinthe ou entre plancher et plafonda Au point le plus bas de la tuyauterie de retour, on peut avantageusement raccorder une petite tuyauterie de vidange descendant en cave en vue de permettre à chaque usager de vider son installation complètement en cas d'absence pendant la période d'hiver.
L'appareil échangeur conforme à l'invention permet encore une distribution d'eau chaude à deux températures. En effet si de l'eau très chaude est nécessaire dans un appartement moderne pour les besoins-de la cuisine et l'usage de la lessiveuse automatique, par contre la distribution d'eau trop chaude aux lavabos et à la baignoire représente parfois un danger., surtout pour les enfants Il y a donc grand intérêt à fournir à volonté de l'eau mitigée et de l'eau très chaude.
Dans ce but, il suffit de faire dériver de la tuyauterie d'eau chaude 9 du serpentin 3 (Fig. 4) une tuyauterie spéciale 10 destinée à distribuer l'eau mitigée dans laquelle débouche une tuyauterie 11 connectée à la tuyauterie 12 amenant l'eau froide=au serpentin. Dans ces conditions, il est possible d'injecter dans la tuyauterie 10 de l'eau froide dont la quantité réglée par le robinet 13 déterminera le degré de température de l'eau mitigée. La température de l'eau chaude sera déterminée à son tour par le robinet 14 intercalé dans la tuyauterie d'eau chaude 9.
Celle-ci est d'ailleurs pourvue d'un organe de retenue, clapet ou autre, 15, en vue d'éviter l'injection d'eau dans cette même tuyauterie 90
Le débit total d'eau chaude est proportionné à la puissance de l'appareil, il est déterminé par l'intermédiaire du robinet 16, qui commande l'arrivée d'eau froide dans le serpentin 3 par la tuyauterie 12. Ce robinet est donc réglé pour un débit total exprimé en litres-minute, égal par exemple à 20 litres-minute.
REVENDICATIONS
1. Appareil échangeur de chaleur, spécialement pour installation de chauffage central et distribution d'eau chaude combinés dans les maisons à appartements multiples, lequel comprend essentiellement un réservoir susceptible d'être alimenté en eau de manière réglable et relié aux radiateurs de l'appartement qu'il doit desservir par des canalisations d'arrivée et de retour, et deux serpentins à spirales concentriques montés dans le dit réservoir de manière à réaliser un système d'échange à contre-courant, le serpentin extérieur disposé à la partie inférieure du réservoir étant raccordé aux canalisations d'amenée et de retour de la chaufferie centrale, tandis que le serpentin intérieur, disposé sur la hauteur du réservoir,
est relié à la caa- xalisation distributrice d'eau chaude et à la canalisation d'eau froide de l'appartement, de telle sorte que l'action des deux serpentins se traduit par des échanges à contre-courant provoquant la formation d'aaneaux ascendants et descendants d'eau chaude.