CA1320937C - Installation de chauffage central avec circuit d'eau a usage sanitaire - Google Patents

Installation de chauffage central avec circuit d'eau a usage sanitaire

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CA1320937C
CA1320937C CA000590600A CA590600A CA1320937C CA 1320937 C CA1320937 C CA 1320937C CA 000590600 A CA000590600 A CA 000590600A CA 590600 A CA590600 A CA 590600A CA 1320937 C CA1320937 C CA 1320937C
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Abstract

Installation de chauffage central munie d'un circuit d'eau chaude à usage domestique, ou eau sanitaire, qui comprend un appareil de chauffage comportant une virole dont la partie intérieure est munie d'un brûleur, notamment d'un brûleur à gaz, et sur laquelle vient s'enrouler ou non un conduit du circuit de chauffage qui traverse ensuite un faisceau d'ailettes situées à la partie supérieure de la virole, sur le trajet des gaz chauds, le circuit de chauffage dans sa traversée du faisceau d'ailettes étant réalisé sous la forme d'une pluralité de tubes aplatis raccordés les uns aux autres par des coudes et le circuit d'eau chaude sanitaire étant réalisé sous la forme d'un tube conformé en épingle ou en serpentin et disposé à l'intérieur desdits tubes aplatis lors de la traversée du faisceau d'ailettes, caractérisée en ce que: les tubes du circuit d'eau chaude sanitaire, disposés en épingle ou en serpentin dans les tubes aplatis du circuit d'eau de chauffage ne sont pas au contact de ces derniers; et les dimensions desdits tubes aplatis et desdits tubes sont choisies de manière que le volume d'eau contenu entre les tubes aplatis et les circonvolutions des tubes en épingle soit aussi réduit que possible.

Description

1320937 ;

Installation de chauffage c~Ltral avec circuit d'eau chaude ~ usa~e sanitaire : , La présente invention est relative à une installation de chauffag2 -~
central munie d'un circuit d'eau chaude à usage domestique ou eau sanitaira et comprenant un appareil de chauffage compartant une ..en~eloppe ou virole, don-t la partie inférieure est munie d'un brûleur, notamment d'un brûleur à gaz et sur laquelle vient s'enrouler ou non un : -conduit dans lequel circule l'eau du circuit de chauffage, ce circuit tra~ersant ensuite un faisceau d'ailettes situées à la partie :~
supérieure de l'enveloppe sur la trajectoire des ~az chauds qui ~ .
s'échappent de cette dernière pour atre dirigés ensuite vers une canduite d'évacuation. :
On connaît des installations de chauffage central de ce type dans lesquelles le circuit d'eau chaude sanitaire comprend un second conduit dans lequel circule l'eau de chauffage, et qui traverse le faisceau d'ailettes en contact thermique intime avec le premier conduit dans lequel circule l'eau de chauffa~e. -~ ~:
' .
Le brevet français ~- l 352 607 décrit une telle installation de ~ .
chauffage dans laquelle la liaison ther~ique intime entre le premier ~ ~ -conduit, dans lequel circule l'eau du circuit de chauffage, et le . ~-second conduit dans lequel circule l'eau du circuit sanitaire, est -obtenye en accolant les deux conduits de façon qu'ils constituent un -~
tube ~ doùble passa~e qui traverse le faisceau d'ailettes, ce tube . ;
~ .
: . :

. . .
2 1320937 ~ ~

présentant une sectlcn draite de for~e appropriée, par exemple :
circulaire ou elliptique. ~
-: ', ,' ..
On connaît é~alement par E~-A-671 097 des installations de chauffage à : ::
double conduit dans lesquelles le contact thermique intime entre les deux conduits, respectiqement du circuit de l'eau de chauffage et du circuit de l'eau sanitaire, est obtenu en incorporant l'un des conduits `
dans l'autre, ces deux conduits étant alors réalisés sous la far~e de deux tubes, éventuellement concentriques, traversant le faisceau :
d'ailettes de l'appareil de chauffage, la surface extérieure du tube intérieur étant appliquée jointivement contre la surface intérieure du tube extérieur. `: .
' ':' '' ' ' L'expérience ~ontre que dans les appareils de chauffage du type lS mentionné ci-dessus, il n'est pas possible d'obtenir un échan~e thermique parfait ~ntre les deux conduits, car la surface de contact entre l'eau véhiculée par le conduit de chauffage et le conduit d'eau sanitaire placé dans le conduit de chauffage est trop limitée. Il en résulte qu'en cas de non circulation prolongée de l'eau dans l'un des conduits, sa te~pérature peut dépasser celle de l'edu en mouvement, la totalité des calories recueillies par l'eau ne circulant pas, n'étant pas transmise:, à l'eau circulant. Il en découle que, sur ces installations connues, il est nécessaire de faire circuler l'eau de chauffage par mise en route de l'accélérateur du circuit de chauffage pour obtenir un chauffage immédiat de l'eau sanitaire, ce qui oblige à
prévoir un circuit séparé permettant cette circulation, lorsque l'installation de chauffage central n'est pas en service ~période d'été).
' ' '`'', ' Pour pallier ces difficultés, on a envisagé - FR A 1 484 821 - de réaliser un échangeur de chaleur dans lequel le circuit de chauffage, :
dans sa traversée du faisceau d'ailettes, est réalisé sous la forme -:
d'une pluralité de tubes aplatis raccordés les uns aux autres par des coudes et le circuit d'eau sanitaire est réalisé sous la forme d'un ~.
tube replié en S ou en épingle et disposé à l'intérieur des tubes . .:
aplatis constituant le conduit du circuit de chauffage.

' :. ' ' .
3 ~ 320937 Dans une telle installation connue, les parois rectilignes du tube du circuit d'eau sanitaire sont plaquées et génbralement soudées contre les parois correspondantes du tube aplati du circuit d'eau de chauffa~e dans lequel est positionné le circuit d'eau sanitaire. Cette disposition présente un inconvénient grave : en effet, le cantact physique entre les deux tubes peut conduire à l'ébullition de l'eau sanitaire car dans ce cas, on réalise un contact thermique direct entre le ~az chaud traversant le faisceau d'ailettes et les deux tubes constituent les circuits d'eau sanitaire et de chauffa~e.
La présente invention se propose d'apporter une installation perfectionnée ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
~ ,:
Elle a donc pour o~jet une installation de chauffage central munie d'un circuit d'eau chaude à usage domestique, ou eau sanitaire, qui comprend -un appareil de chauffa~e comportant une virole dont 1~ partie intérieure est munie d'un brûleur, notam~ent d'un brûleur à gaz, et sur -:
laquelle vient s'enrouler ou non un conduit du circuit de chauffa~e qui ~. .
traverse ensuite un faisceau d'ailettes situées à la partie supérieure ~ :
de la virole, sur le trajet des gaz chauds, le circuit de chauffage ~
dans sa traversée du faisceau d'ailettes étant réalisé sous la forme .~:
d'une pluralité de tubes aplatis raccordés les uns aux autres par des .~.
coudes et le circuit d'eau chaude sanitaire étant réalisé sous la forme d'un tube conformé en épingle ou en serpentin et disposé à l'intérieur :~
desdits tubes aplatis lors de la traversée du faisceau d'ailettes, . .
caractérisée sn ce que : . .

- les tubes du circuit d'eau chaude sanitaire, disposés en épingle ou en serpentin dans les tubes aplatis du circuit d'eau de chauffage ne : -sont pas au contact de ces derniers et .: .

- les dimensions desdits tubes aplatis et desdits tubes sont choisies de mani~re que le volume d'eau contenu entre les tubes aplatis et les :
circonvolutions des tubes en épingle soit aussi réduit que possible. ::

:
. '.' . ' - - .

~ 4 132~937 :~ -Selon une caractéris-tique de cette invention, an prévoit à chaque extrémité des tubes aplatis extérieurement au faiscaau d'ailettes, un e~bout qui est brasé ou soude sur ladite extrémité de façon à
l'obturer, cet embout présentant la forme d'une plaque munie d'une première ouverture pour le raccordement du tube coudé, assurant la ; .
liaison entre les serpentins ou épingles du conduit d'eau sanitaire et .- -d'une seconde ouverture pour le raccordement du tube coudé qui assure la liaison entre deux tubes aplatis consécutifs. .:

Selon une autre caractéristique de cette invention et en vue .
d'accroitre encore les échanges thermiques entre le circuit de l'eau de chauffage et celui de l'eau sanitaire, lors de leur traversae du faisceau d'ailettes, on prévoit une surface de transmission thermique : ..
entre les circonvolutions du tube enroulé en épingle ou en spirale, à
l'intériaur das tubes aplatis.
:-. ' .
Selon l'invention, ladite surface de transmission thermique est :: .
réalisée sous la forme d'une plaque métallique comportant des parties partiellemant cylindriques épousant la forme du tube conformé en ...
épingle, sur lequel elles viennent s'engager, raccordées par des parties planei verticales. :

D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront . .
de la description faite ci-après en réi`érence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère . .:
limitatlf. Sur les dessins : ~ .

La figure 1 est une vue partielle en élévation latérale et coupe verticale partielle représentant la disposition relative du conduit d'eau de chauffage et du conduit d'eau sanitaire, lors de leur : -~ ~ .
traversée du faisceau d'allettes placées à la partie supérieure de la virole de l'appareil de chauffage; : .

La figure 2 est une vue en plan de la figure 1 ;

' Les figures 3 et 4 sont respectivement des vues en elévation latérale et frontale d'un embout prévu selon l'invention pour obturer chaque extrémité des conduits de l'installation, à leur sartie du faisGeau d'ailettes ;
S .::
La figure 5 est une vue en plan d'une ailette faisant partie du .~ .
faisceau d'ailettes de l'appareil de chauffage ;

La figure 6 est une vue en coupe verticale d'un exemple de réalisation ~ :
d'une surface assurant une transmission calorifique améliorée entre l'eau de chauffa~e contenue dans les tubes aplatis et le conduit en épingle de l'eau sanitaire et La fizure 7 est une vue en coupe verticale mantrant la disposition de la surface de transmission calorifique illustree par la fi~ure 6, dans .~
le conduit d'eau de chauffage. -:'-.~''-~ .'~ ', Les figures 8 à 11 illustrent une variante de l'invention en élbvation ..
latérale, en plan, en bout et en coupe selon ~I-XI et :;

La figure 12 est une vue schématique similaire à la fi~ure 1, . ; :
illustrant une autre variante de réalisation de la présente invention.

En se référant aux dessins et notamment aux fi~ures 1 et 2, on voit que l'appareil de chauffage objet de cette invention comporte un premier . .~.
conduit lO pour le chauffage de l'eau du circuit du chauffage central :~ ;
et un second conduit 12 pour le chauffage de l'eau à usage domestique ou eau sanitaire. Afin d'améliorer la transmission thermique, les deux - .~-conduits ont un échange thermique intime dans la partie supérieure de l'appareil de chauffage où est positionné le faisceau d'ailettes 18 :
~par'cie représentée aux figures 1 et 2).
, .
Selon ~l'invention, dans cette partie sup~érieure de l'appareil de chauffage, le ;conduit 10' du circuit dans lequel circule l'eau de chauffage se présente sous la farme d'une pluralité de tubes aplatis ~. :
tels que 10', qui pr~sentent chacun u~ne section droite de forme ovale, .. ~

.~ -', ~ ' .
. ,'.~ :..
: ~ , ` : ~ .' 6 1 3 2 0 9 3~

ou sensiblement ovale, dont le grand a~e est disposé verticalement.
Co~me on le décrira en détail ci-après, les différents tubes aplatis 10' disposés parallèlement sont raccordés à leurs extrémités par des tubes coudés tels que 14.
Le conduit d'eau sanitaire 12 est constitué d'un tube de préférence de section droite circulaire et il est disposé à l'intérieur des tubes aplatis tels que 10' qu'il traverse en prenant la configuratian d'une épingle ou d'un serpentin de façon à augmenter considérablement la surface d'échange thermique, entre l'eau du chauffage qui circule dans les tubes aplatis 10' et l'eau sanitaire contenue dans le tube en configuration d'épingle 12', dans sa traversée du tube aplati. Comme on le voit clairement sur la figure 1, chaque tube 10' constituant une portion du circuit de l'eau de chauffage dans sa traversée du faisceau d'ailettes 18, reçoit une partie en configuration d'épingle 12' du conduit d'eau sanitaire. Le positionnement de la section de tube en configuration d'épingle 12' dans le tube aplati 10' cons~ituant le conduit de l'eau de chauffage, est réalisé de manière qu'il n'e~iste aucun contact entre les parois des tubes 12' et 10'. En outre, la section du tube en configuration d'épingle 12' est choisie de manièra que le volume d'eau contenu entre le tube aplati 10' et l'épingle ou 3erpentin 12' soit aussi réduit que possible de manière que l'eau clrculant dans le circuit sanitaire 12 prenne toutes les calorie~ de l'eau de chauffage, sans qu'il soit nécessaire de mettre en service l'accél~rateur du circuit de chauffage, l'absence de contact entre les parois des tubes 10' et 12' empêchant toute ébullition de l'eau sanitaire circulant dans ie tube 12'.

L'obturation des extrémités des tubes aplatis 10' est réalisée selon l'invention a l'aide d'embouts 20 en forme de plaques ~fi~ure 3 et 4), qui comportent une ouverture 22 pour le raccordement des tubes coudés 16 qui assurent la liaison entre deux serpentins ou épingles 12' consécutlfs et une seconde ouverture 24 pour le raccordement des tubes coudés 14 assurant la liaison entre deux tubes aplatis 10' consécutifs Les plaques d'embouts 20 sont de préférence brasées sur les extrémités des tubes 10'.

; ~:

La figure 5 illustre un exemple de réalisation d'une ailette 18. Celle-ci comporte une série d'ouvertures telles que 26 dont la forme correspond à la section droite des tubes aplatis 10', ces ailettes étant successivement enfilées sur le réseau de tubes parallèles 10' sur lesquels elles sont brasées de façon connue tvoir la figure 2).

Afin d'améliorer encore les échanges thermiques entre les deux fluides (eau de chauffage - eau sanitaire), lors de leur traversée du faisceau d'ailettes 18, on peut prévoir des surfaces supplémentaires d'échange 28 reliant entre elles les circonvolutions du tube conformé en épingle ou serpentin 12' incorpcré dans chaque tube aplati 10'.

Dans l'exemple illustré par les figures 6 et 7, cette surface d'échange supplémentaire se présente saus la forme d`une plaque compartant des parties partiellement c~lindriques 30 qui viennent s'engager sur les différentes portians du tube 12' enroulé en épingle, ces parties ~0 étant raccardées par des parties planes verticales 32. La figure 7 représente la disposition relative du tube 12' enroulé en épingle, muni de la plaqùe 28, et du tube aplati 10' dans lequel est disposée l'épingle 12'. La plaque 28 peut être éventuellement brasée sur le tube 12' ;

On voit que, grâce à l'invention, on obtient une surface d'échange ~ -maximale entre les deux conduits 10' et 12' et par conséquent un échange thermique parfait entre les circuits d'eau de chauffage et d'eau sanitaire.

Dans la variante représentée sur les figures 8 à 11, le tube 12' -disposé en épingle ou en serpentin? est réalisé selon une structure monobloc avec la plaque 28, l'ensemble tube et plaque étant embouti ~ :
sous la forme de deux demi-coquilles ~4, 34' qui sont raccordées par leur plan de ~oint 36, et solidarisées par un procédé de soudure sans métal d'apport, par exemple par pression, ultrasons ou autres.
: ,. :,.
Dans la variante de réalisation de l'invention illustrée par la figure ~ -1~, le tube 12', disposé en épingle ou en serpentin, dans lequel ~
`' ": '~. , ':
:,: .':' .:,.

. 8 1320937 : , circule l'eau sanitaire, présente une configuration légèrement cintrée dans ses parties qui sont situées au voisinage des parois du tube 10' dan~ lequel circule l'eau de chauffage et ce tube 12' est muni d'une pluralité de bagues 38 en matière plastique résistant à la chaleur et à
l'humidité, par exemple en silicone, ces bagues étant enfilées sur le tube 12' à intervalles réguliers comme le montre la figure 12. Cette dispasition particulière présente un double avantage : elle permet tout d'abord d'éviter tout contact des tubes 12' avec le tube constituant le conduit 10' dans lequel circule l'eau de chauffage et d'autre part elle élimine les vibrations d'origine hydraulique qui se produisent dans ce type d'installation lorsque l'eau sanitaire circule dans le serpentin selon lequel est configurée la conduite d'eau sanitaire.
: ,... .
La lecture de la description qui précède montre que l'invention apporte une installation de chauffage assurant un échange thermique parfait entre les circuits incorporés d'eau de chauffage et d'eau sanitaire, grâce à une surface de contact thermique importante obtenue sans contact physique des circuits, par la disposition relative des deux conduits, par la configuration en épingle du tube de conduit de circulation de l'eau sanitaire traversant le tube aplati du conduit de ~.
l'eau de chauffage, par le faible volume de l'eau contenue entre chaque .tube aplati et le tube disposé en épingle qu'il contient et de :
préférence grâce à la disposition des bagues en matière plastique enfilées sur le tube constituant le circuit d'eau sanitaire qui maintiennent ce dernier à l'écart du tube constituant le circuit d'eau de chauffage en ~liminant toute source de vibrations d'origine hydraulique. :~

Grâce à ces caractéristiques originales, en cas de non circulation :.
- prolongée de l'eau dans l'un des conduits ~par exempls dans le conduit de l'eau de chauffage en période d'été), sa température ne peut pas dépasser celle de l'eau en mouvement, étant donné qu'une quantité .-~
maximale des :calorles recueillies par l'eau ne circulant pas, est trans~se à l'eau eD oirculation.

,' ~. : ' .
~"', :.~, :: .
. .

9 1320~37 Par ailleurs, il est touJours possible d'obtenir la puissance totale développée par l'appareil de chauffa~e dans l'un des conduits lorsque ~ .
la circulation de l'eau est arrêtée dans l'autre conduit. Enfin, -l'invention permet, par une circulation de l'eau dans les deux circuits, de répartir la puissance totale de l'appareil entre les deux :
circuits en fonction des débits d'eau chaude désirés, tout en évitant . .
toute ébullition de l'eau chaude sanitaire. L'invention permet en outre de réaliser une économie de matière importante (matériau de brasage~
par rapport aux solutions connues mettant en oeuvre des tubes accolés. ~:
"' '' Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux ~-exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes.

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Claims (9)

1. Installation de chauffage central munie d'un circuit d'eau chaude à usage domestique, ou eau sanitaire, qui comprend un appareil de chauffage comportant une virole dont la partie intérieure est munie d'un brûleur, et sur laquelle vient s'enrouler ou non un conduit du circuit de chauffage qui traverse ensuite un faisceau d'ailettes situées à la partie supérieure de la virole, sur le trajet des gaz chauds, le circuit de chauffage dans sa traversée du faisceau d'ailettes étant réalisé sous la forme d'une pluralité de tubes aplatis raccordés les uns aux autres par des coudes et le circuit d'eau chaude sanitaire étant réalisé sous la forme d'un tube conforme an épingle ou en serpentin et disposé à l'intérieur desdits tubes aplatis lors de la traversée du faisceau d'ailettes, caractérisée en ce que:
- les tubes du circuit d'eau chaude sanitaire, disposes en épingle ou en serpentin dans les tubes aplatis du circuit d'eau de chauffage ne sont pas au contact de ces derniers et - les dimensions desdits tubes aplatis et desdits tubes sont choisies de manière que le volume d'eau contenu entre les tubes aplatis et les circonvolutions des tubes en épingle soit aussi réduit que possible.
2. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on prévoit à chaque extrémité des tubes aplatis extérieurement au faisceau d'ailettes, un embout qui est brasé ou soudé sur ladite extrémité de façon à l'obturer, cet embout présentant la forme d'une plaque munie d'une première ouverture pour le raccordement du tube coudé, assurant la liaison entre les serpentins ou épingles du conduit d'eau sanitaire et d'une seconde ouverture pour le raccordement du tube coudé qui assure la liaison entre deux tubes aplatis consécutifs.
3. Installation de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, en vue d'accroître encore les échanges thermiques entre le circuit de l'eau de chauffage et celui de l'eau sanitaire, lors de leur traversée du faisceau d'ailettes, on prévoit une surface de transmission thermique entre les circonvolutions du tube disposé en épingle ou en serpentin, à l'intérieur des tubes aplatis.
4. Installation de chauffage selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite surface de transmission thermique est réalisée sous la forme d'une plaque métallique comportant des parties partiellement cylindriques épousant la forme du tube conforme en épingle, sur lequel elles viennent s'engager, raccordées par des parties planes verticales.
5. Installation de chauffage selon la revendication 4, caractérisée en ce que la plaque métallique est brasée sur le tube.
6. Installation de chauffage selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le tube disposé en épingle ou en serpentin, est réalisé selon une structura monobloc avec la plaque, l'ensemble tube et plaque étant embouti sous la forme de deux demi-coquilles qui sont raccordées par leur plan de joint et solidarisées par un procédé de soudure sans apport de métal, notamment sous pression, ultrasons ou autres.
7. Installation de chauffage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tube, disposé en épingle ou en serpentin, dans lequel circule l'eau sanitaire, présente une configuration légèrement cintrée dans ses parties qui sont situées au voisinage des parois du tube dans lequel circule l'eau de chauffage et ce tube est muni d'une pluralité de bagues en matière plastique résistant à la chaleur et l'humidité, ces bagues étant enfilées sur le tube intervalles réguliers.
8. Installation de chauffage selon la revendication 7, caractérisée en ce que la matière plastique est du silicone.
9. Installation de chauffage selon la revendication 1, 2, 4, 5 ou 7, caractérisée en ce que le brûleur est un brûleur gaz.
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