La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur pour la récupération de la chaleur perdue, par l'air évacué d'une installation de ventilation ou de conditionnement d'air au profit du réchauffage de l'air neuf introduit dans l'installation.
La crise de l'énergie récemment mise en évidence par celle du pétrole a conduit les chercheurs à trouver des moyens permettant de diminuer d'une manière sensible le gaspillage de l'énergie calorifique, en diminuant les pertes de chaleur inutiles. Dans le domaine de la ventilation ou de la climatisation, on connaît déjà des installations utilisant le principe de l'échangeur de chaleur pour récupérer la chaleur entre le circuit d'air extrait et le circuit d'air soufflé. Une de ces installations comprend une roue tournant sur elle-même, cette roue étant constituée par un grand nombre de canaux fins au travers desquels circule l'air, ce qui crée un flux d'air laminaire. La moitié de la masse de la roue est traversée par l'air extrait tandis que l'autre moitié est traversée simultanément par l'air soufflé, ces deux circulations se faisant en sens inverse.
Ainsi, les canaux sont alternativement balayés par les deux circuits d'air et de cette manière seule la très mince partie du matériau constituant les parois de chaque canal, est en contact avec le flux d'air, en conséquence il en résulte une très faible résistance aux échanges de chaleur entre les deux circuits.
D'autres installations utilisent en outre des matières absorbantes pour éliminer les bactéries ou les poussières véhiculées par l'air.
Les dispositifs connus présentent tous l'inconvénient d'être d'un prix de revient élevé, car ils nécessitent l'emploi de moteurs, de parties mécaniques, de matières absorbantes ou de fluides caloporteurs. Ces dispositifs de par leur constitution nécessitent en outre un entretien suivi.
On a déjà proposé de travailler en flux croisés et de séparer les flux l'un de l'autre au moyen de plaques de verre formant des voies de passage alternées pour l'air frais et l'air vicié. Toutefois,
I'échangeur obtenu est lourd et le rendement relativement modeste.
La présente invention vise à améliorer le rendement d'un échangeur de chaleur à flux séparés susceptible d'être réalisé avec des moyens simples, peu coûteux et relativement légers.
A cet effet, I'échangeur de chaleur selon la présente invention est caractérisé par le fait qu'il se compose d'éléments modulaires métalliques pourvus de rebords, assemblés deux à deux parallèlement en forme de poche, ces éléments délimitant des circuits d'air évacué et introduit qui se succèdent alternativement sans communication entre eux et dont les sens de circulation sont opposés.
Un tel appareil offre d'intéressantes et multiples possibilités d'utilisation dans l'industrie en choisissant d'une manière judicieuse le matériau constituant les éléments modulaires.
Plusieurs exemples de réalisation de la présente invention seront décrits ci-après en référence au dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est une perspective d'un premier exemple de réalisation de l'échangeur.
La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale de l'échangeur.
La fig. 3 est une vue en élévation d'un élément modulaire.
La fig. 4 est une coupe selon IV-IV de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe selon V-V de la fig. 2.
La fig. 6 est une vue fragmentaire en détail des plaques en coupe.
La fig. 7 est une vue schématique d'une installation de ventilation ou de climatisation utilisant l'échangeur.
Les fig. 8A à 8D illustrent des variantes de réalisation de l'échangeur.
La fig. 9 est une vue en élévation d'une installation comportant deux échangeurs montés en série et couplés à un collecteur éliminateur d'eau de condensation.
L'échangeur de chaleur illustré sur les fig. 1 à 6 comporte un carter extérieur 1 de forme rectangulaire, lequel est pourvu de quatre ouvertures 2, 3, 4, 5 servant à l'entrée et la sortie de l'air évacué respectivement introduit. Les ouvertures 2 et 4 sont situées sur deux faces latérales opposées de l'échangeur respectivement dans la partie haute et la partie basse de ces faces, tandis que les ouvertures 3 et 5 sont situées respectivement sur les parties supérieures et inférieures de l'échangeur.
L'échangeur est constitué (fig. 2 à 5) par plusieurs éléments modulaires 6 assemblés parallèlement côte à côte de façon à former une poche ouverte sur deux côtés. A cet effet, les éléments 6 comportent chacun, le long de deux côtés adjacents, un rebord 7, 7' coudé à l'équerre dans un sens, tandis que les deux autres côtés adjacents sont pourvus d'un rebord 8' coudé à l'équerre dans le sens opposé. Deux éléments consécutifs sont assemblés en sens inverse, comme illustré aux fig. 4 et 5. On obtient ainsi plusieurs circuits d'air évacué et introduit qui se succèdent alternativement sans communication entre eux et absolument étanches.
Par ailleurs, le profil des surfaces d'échange, illustré à la fig. 6 comporte une succession de bosses 9 et de dépressions 10, forme qui est particulièrement adaptée pour utiliser de façon optimale la turbulence des deux circuits d'air circulant à contre-courant. Cette surface est en outre facile à obtenir industriellement.
Différentes formes d'exécution d'un tel échangeur sont prévues suivant la disposition des ouvertures d'entrée et de sortie de l'air évacué et introduit, ce qui permet de modifier à volonté la forme des courants entrant et sortant, étant bien entendu que plus il y aura de turbulence de l'air, meilleur sera le transfert de la chaleur.
Selon une première forme d'exécution, illustrée aux fig. I et 2,
L'entrée d'un courant, évacué ou introduit, est effectuée par la partie supérieure 2 d'une face latérale de l'échangeur, tandis que sa sortie 5 a lieu sur la face inférieure. Inversement l'entrée de l'autre courant se fait par la partie inférieure 4 de la face latérale opposée de l'échangeur et la sortie sur la surface supérieure 3.
Selon une deuxième forme d'exécution (fig. 8a) les deux entrées 11, 13 sont situées sur une même face latérale de l'échangeur, tandis que les deux sorties 12, 14 sont situées respectivement sur les faces supérieure et inférieure et inversement.
Une troisième forme d'exécution (fig. 8b) prévoit l'entrée 15 de la sortie 16 d'un même fluide sur la même face latérale de l'échangeur, tandis que l'autre fluide circule de bas en haut ou de haut en bas à travers les ouvertures inférieure 17 et supérieure 18.
Dans la quatrième forme d'exécution (fig. 8c) L'entrée des deux fluides se fait par des ouvertures 19, 21 situées sur la même face latérale de l'échangeur, partie haute et basse, tandis que leur sortie est prévue sur la face opposée et de telle manière que le fluide qui entre en partie haute ressorte en partie basse et vice versa.
Enfin selon une cinquième forme d'exécution (fig. 8d) L'entrée et la sortie de chaque fluide se fait sur la même face latérale de l'échangeur à travers d'une part, les ouvertures 23, 24, et d'autre part, 25, 26.
Les possibilités d'utilisation d'un tel échangeur sont nombreuses, en particulier comme récupérateur de chaleur dans le domaine de la climatisation ou de la ventilation. Une de ces applications est illustrée à la fig. 7 dans laquelle on voit schématiquement un échangeur 1 monté dans un système de ventilation.
L'air nouveau est introduit par la gaine 30 dans l'échangeur 1 et est transféré à la gaine de distribution 31 après avoir passé dans un poste de filtrage 32 et de ventilation 33, tandis que l'air vicié provenant du local est évacué par la gaine 34 qui le conduit à travers l'échangeur 1 jusqu'à la cheminée de sortie 35, L'échange de chaleur entre les deux courants se faisant, comme expliqué précédemment à l'intérieur de l'échangeur 1.
Pour augmenter la surface d'échange, il est bien entendu possible de monter plusieurs échangeurs en série, comme illustré à la fig. 9 où l'on voit le montage en série de deux échangeurs 36 et 37 reliés par un élément 38. Il est également possible de prévoir un dispositif collecteur d'eau de condensation 39 en dessous d'un ou plusieurs échangeurs.
The present invention relates to a heat exchanger for recovering waste heat, by the air discharged from a ventilation or air conditioning installation for the benefit of reheating the new air introduced into the installation.
The energy crisis recently highlighted by the oil crisis has led researchers to find ways to significantly reduce the waste of heat energy, by reducing unnecessary heat loss. In the field of ventilation or air conditioning, installations are already known using the principle of the heat exchanger to recover the heat between the extracted air circuit and the blown air circuit. One of these installations comprises a wheel rotating on itself, this wheel being constituted by a large number of fine channels through which the air circulates, which creates a laminar air flow. Half of the mass of the wheel is crossed by the extracted air while the other half is crossed simultaneously by the blown air, these two circulations going in the opposite direction.
Thus, the channels are alternately swept by the two air circuits and in this way only the very thin part of the material constituting the walls of each channel is in contact with the air flow, consequently a very low resistance to heat exchange between the two circuits.
Other installations also use absorbent materials to eliminate bacteria or dust carried by the air.
The known devices all have the drawback of having a high cost price, because they require the use of motors, mechanical parts, absorbent materials or heat transfer fluids. These devices, by virtue of their constitution, also require follow-up maintenance.
It has already been proposed to work in crossed flows and to separate the flows from one another by means of glass plates forming alternate passageways for the fresh air and the stale air. However,
The exchanger obtained is heavy and the yield relatively modest.
The present invention aims to improve the efficiency of a separate flow heat exchanger capable of being produced with simple, inexpensive and relatively light means.
To this end, the heat exchanger according to the present invention is characterized by the fact that it is made up of modular metal elements provided with flanges, assembled two by two in parallel in the form of a pocket, these elements delimiting air circuits. evacuated and introduced which follow one another alternately without communication between them and whose directions of circulation are opposite.
Such a device offers interesting and multiple possibilities of use in industry by judiciously choosing the material constituting the modular elements.
Several exemplary embodiments of the present invention will be described below with reference to the appended drawing in which:
Fig. 1 is a perspective of a first embodiment of the exchanger.
Fig. 2 is a view in longitudinal section of the exchanger.
Fig. 3 is an elevational view of a modular element.
Fig. 4 is a section along IV-IV of FIG. 2.
Fig. 5 is a section along V-V of FIG. 2.
Fig. 6 is a fragmentary detail view of the plates in section.
Fig. 7 is a schematic view of a ventilation or air conditioning installation using the exchanger.
Figs. 8A to 8D illustrate alternative embodiments of the exchanger.
Fig. 9 is an elevational view of an installation comprising two exchangers mounted in series and coupled to a condensate water eliminator.
The heat exchanger shown in fig. 1 to 6 comprises an outer casing 1 of rectangular shape, which is provided with four openings 2, 3, 4, 5 serving for the inlet and outlet of the exhaust air respectively introduced. The openings 2 and 4 are located on two opposite side faces of the exchanger respectively in the upper part and the lower part of these faces, while the openings 3 and 5 are located respectively on the upper and lower parts of the exchanger.
The exchanger is formed (Fig. 2 to 5) by several modular elements 6 assembled in parallel side by side so as to form a pocket open on two sides. For this purpose, the elements 6 each comprise, along two adjacent sides, a rim 7, 7 'angled at right angles in one direction, while the other two adjacent sides are provided with a rim 8' angled at the right angle. square in the opposite direction. Two consecutive elements are assembled in reverse order, as illustrated in fig. 4 and 5. Several circuits of exhausted and introduced air are thus obtained which follow one another alternately without communication between them and which are absolutely sealed.
Furthermore, the profile of the exchange surfaces, illustrated in FIG. 6 comprises a succession of bumps 9 and depressions 10, a shape which is particularly suitable for optimally using the turbulence of the two air circuits flowing against the current. This surface is also easy to obtain industrially.
Different embodiments of such an exchanger are provided depending on the arrangement of the inlet and outlet openings of the evacuated and introduced air, which makes it possible to modify the shape of the incoming and outgoing streams at will, it being understood that the more turbulence in the air, the better the heat transfer will be.
According to a first embodiment, illustrated in FIGS. I and 2,
The entry of a current, discharged or introduced, is effected by the upper part 2 of a side face of the exchanger, while its outlet 5 takes place on the lower face. Conversely, the entry of the other stream is via the lower part 4 of the opposite side face of the exchanger and the exit on the upper surface 3.
According to a second embodiment (FIG. 8a) the two inlets 11, 13 are located on the same lateral face of the exchanger, while the two outlets 12, 14 are located respectively on the upper and lower faces and vice versa.
A third embodiment (fig. 8b) provides for the inlet 15 of the outlet 16 of the same fluid on the same side face of the exchanger, while the other fluid flows from bottom to top or from top to top. bottom through the lower 17 and upper 18 openings.
In the fourth embodiment (fig. 8c) The entry of the two fluids is through openings 19, 21 located on the same side face of the exchanger, upper and lower part, while their exit is provided on the opposite face and in such a way that the fluid which enters in the upper part comes out in the lower part and vice versa.
Finally according to a fifth embodiment (fig. 8d) The entry and exit of each fluid is made on the same side face of the exchanger through, on the one hand, the openings 23, 24, and on the other hand. part, 25, 26.
The possibilities of using such an exchanger are numerous, in particular as a heat recuperator in the field of air conditioning or ventilation. One of these applications is illustrated in fig. 7 in which we see schematically an exchanger 1 mounted in a ventilation system.
The new air is introduced through the duct 30 into the exchanger 1 and is transferred to the distribution duct 31 after having passed through a filtering 32 and ventilation 33 station, while the stale air coming from the room is evacuated by the sheath 34 which leads it through the exchanger 1 to the outlet chimney 35, the heat exchange between the two streams taking place, as explained previously inside the exchanger 1.
To increase the heat exchange surface, it is of course possible to mount several heat exchangers in series, as illustrated in FIG. 9 which shows the series connection of two exchangers 36 and 37 connected by an element 38. It is also possible to provide a device for collecting condensation water 39 below one or more exchangers.