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" Aérotherme à récupération ".-
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La présente invention est relative à un appareil de chauffage de locaux, du type dit "aérotherme".
Les aérothermes connus actuellement sont constituée par un échangeur de chaleur tubulaire dont les tubes sont parcourue intérieurement par de la vapeur d'eau, plus rarement par de la vapeur d'huile ou d'un autre fluide, et sont balayés extérieurement par un courant d'air produit par un ventilateur., Cet air chaud est envoyé dans les locaux à chauffer. L'échan- geur de chaleur est constitué ordinairement par une série de tubes, éventuellement en épingles à cheveux, garnis extérieu- rement d'ailettes, montés entre un collecteur d'arrivée rece- vant la vapeur fraîche et un collecteur de départ qui évacue un mélange de,vapeur et de produits de condensation, c'est-à- dire d'eau dans le cas, envisagé ici à titre d'exemple, où l'aérotherme est alimenté en vapeur d'eau.
Ce mélange de vapeur et d'eau condensée passe dans un purgeur, et l'eau qui sort de oelui-ci est mélangée à de l'eau froide dans une bâche avant d'être renvoyée à la chaudière. Ces appareils connus présentent divers inconvénients : - La chaleur contenue dans le fluide primaire est mal utilisée : on n'utilise que la chaleur de vaporisation.
L'eau, qui sort de l'éohangeur est à une tempéra- ture trop élevée (pratiquement, à la température de la vapeur entrante, de 183 par exemple pour de la vapeur d'eau à 10 kg. par cm2). La température de l'eau reprise de la bâche par les pompes d'alimentation de la chaudière est de ce fait, elle .ussi, trop élevée, ce qui provoque de la cavitation
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dans les pompes et diminue leur longévité.
- On est obligé d'utiliser des organes mécaniques thermostatiques et autres (purgeurs) pour éviter le retour de vapeur dans la bâche.
- La température du flux d'air qui sort de l'appareil change d'une région à l'autre du plan vertical de symétrie des tubes échangeurs échelonnés le long des collecteurs :le flux d'air est nettement plus froid en bas de l'appareil qu'en haut. Ceci est gênant puisque l'appareil, étant ordinairement disposé sous une toiture, peut échauffer exagérément cette dernière, tandis qu'un violent courant d'air relativement froid peut naître dans la zone ''occupation.
L'appareil suivant l'invention remédie à tous ces inconvénients. Il comprend essentiellement, disposés l'un à la suite de l'autre dans le sens de l'écoulement du fluide chauffant, une première batterie de tubes échangeurs alimentés par de la vapeur du fluide sous pression, et une seconde batte- rie de tubes échangeurs alimentés nar le liquide surpressé résultant de la condensation de la vapeur du même fluide dans la première batterie.
Les deux échangeurs sont avantageusement groupés dans un même ensemble placé devant un ventilateur commun, et suivant une disposition particulièrement intéressante, les tubes échangeurs de la batterie alimentée par la vapeur sont placés en dessous des tubes échangeurs alimentés par le condensat surpressé.
L'invention est illustrée à titre d'exemple au moyen des dessins joints au présent mémoire, dans lesquels :
Figure 1 est une vue en perspective, schématique, de l'échangeur de chaleur d'un aérotherme classique, pour aider à la compréhension des phénomènes.
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Figure 2 est une vue en perspective, schématique, de l'échangeur de chaleur d'un aérotherme suivant l'invention, dans une forme de réalisation préférée.
Sur l'une et l'autre figures, on a omis de repré- senter le carter de l'appareil et le ventilateur qui provoque le déplacement de l'air, ces éléments n'étant pas nécessaires à la compréhension de l'invention. Il suffit de savoir que l'air ambiant est envoyé contre les tubes,par exemple dans la direction de la floche fo.
Sur les deux figures, aussi, on a désigné par 1 le collecteur d'amenée de la vapeur qui s'y introduit par le branchement l', et par 4 le collecteur final de l'appareil relié par un branchement de sortie 4' à la bâche d'alimenta- tion de la chaudière,
A la figure 1, le collecteur d'entrée 1 qui reçoit . ! la vapeur et le collecteur de sortie 4 qui assure l'évacuation du condensat sont reliés par des tubes en épingles à cheveux
14 qui portent extérieurement des ailettes 5. L'ensemble ainsi constitué est désigné ici et dans les revendications sous le nom de "batterie".
A la figure 2 qui représente une forme de réalisation préférée de l'invention, on aperçoit deux de ces batteries, en quelque sorte imbriquées de façon à présenter l'ensemble de leurs tubes en épingles à cheveux au courant d'air déplacé par un ventilateur commun dans la direction de la flèche fo.
Cette disposition est réalisée en plaçant d'un côté de l'appa- reil ( à droite sur la figure 2) les collecteurs de départ 1 et de retour '41 de la première batterie, alimentée en vapeur à haute pression, et de l'autre côté de l'appareil (c'est-à- dire à gauche sur la figure 2) les collecteurs de départ 3 et de retour 4 de la batterie alimentée en condensat surpressé.
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Le passage de la première batterie à la seconde, c'est-à-dire le passage du condensat recueilli dans la première batterie, au collecteur de départ de la seconde batterie se fait par un tuyau transversal 6.
Suivant la disposition! avantageuse dont il a déjà été question, les échangeurs en épingles à oheveux sont superposés, celui de la batterie alimentée par la vapeur comprenant les tubes 12 étant placé- en dessous de celui qu'alimente le condensat (tubes 34).
En fonctionnement, la vapeur d'eau sous pression de 10 kg par cm2 par exemple pénétrant par le branchement 1' du collecteur 1 se distribue dans celui-ci et se répartit dans les tuaes 12 en suivant les fièches f1, f'1. Elle se oondense dans ces tubes et cède à l'air extérieur sa chaleur de vaporisation. Du collecteur 1 au oolleoteur 2 qui recueille le condensât, la température n'a pas ohangé. Elle est restée de 183 et la pression de 10 kg par cm2 s'eet maintenue. L'eau surpressée du collecteur 2 qui possède ces caractéristiques est envoyée alors par le tuyau 6 dans le collecteur de départ 3 de l'échangeur récupérateur dont les tubes en épingles à cheveux 34 s'établissent entre le collecteur 3 et le collec- teur de retour 4.
Dans cette batterie récupératrice, le con- densat surpressé se détend et se refroidit. Il est évacué par le branchement 4' à une température de l'ordre de 80 par exemple et sous une pression supérieure à la pression atmosphé- rique de la quantité strictement nécessaire à vaincre les pertes de charge de la canalisation de retour jusqu'à la bâche de la chaudière. Dans cette bâche, la température tombe encore de 20 environ, de sorte que c'est de l'eau à 60 que reprendra la pompe. Tout danger de cavitation est ainsi évité.
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Cette façon d'utiliser les différentes formes de chaleur contenues dans la vapeur provoque un renversement du gradient des températures dans le plan vertical de la sortie de l'air.
Ceci signifie qu'à la sortie de l'aérotherme, on dispose d'un flux d'air dont la température la plus élevée se situe à la partie inférieure du flux et inversément. C'est donc le flux d'air le plus chaud qui entre en contact avec la zone d'occupation et qui lui cède le plus de chaleur.
Cette disposition, très favorable au rendement, est encore renforcée par le fait que la partie supérieure de ce flux à température moins élevée empêche la conveotion natu- relle de se manifester, ce qui maintient le flux le plus chaud dans la zone d'occupation pendant un temps beaucoup plue long.
Cette augmentation de l'efficacité calorifique se double d'une plus grande portée du jet d'air chaud. En effet, ce flux ne pouvant monter immédiatement vers la toiture utilise l'énergie interne ainsi épargnée pour pénétrer plus avant dans la zone à chauffer. Il augmente ainsi l'efficacité totale de l'appareil ,en d'autres mots, il améliore le rende- ment global de l'aérotherme.