Dans des installations de ventilation et de conditionnement d'air on aspire de l'air frais à l'extérieur, par une gaine d'entrée venant d'une prise d'air, et on refoule cet air vicié après sa circulation dans les locaux, par une gaine de sortie conduisant à une cheminée.
En période hivernale, l'air frais doit être chauffé et pour économiser l'énergie, on a proposé d'utiliser à cet effet de la chaleur récupérée de l'air vicié.
Ainsi dans un dispositif connu, des échangeurs de chaleur respectivement installés dans la gaine de sortie et dans la gaine d'entrée sont incorporés dans un circuit bouclé parcouru par un fluide de transfert soutirant de la chaleur à l'air vicié et la restituant à l'air frais. Comme fluide de transfert, on utilise généralement de l'eau circulant à contre-courant de l'air dans des batteries d'échange de chaleur à tubes et lamelles installées dans les gaines.
Lorsque l'air aspiré est à une température inférieure à O"C, il peut y avoir des risques de gel et c'est pourquoi on ajoute à l'eau un produit antigel, le plus souvent du glycol.
Une telle adjonction a toutefois des inconvénients. D'une part pour atteindre la même capacité d'échange de chaleur, non seulement les batteries doivent avoir de plus grandes dimensions mais le débit de liquide tenu en circulation doit aussi être plus élevé, ce qui augmente la puissance requise pour I'entraînement de la pompe. D'autre part, du fait des risques de corrosion, le choix des matériaux utilisés est plus restreint. Enfin, la fourniture de l'antigel et son renouvellement éventuel renchérissent aussi le dispositif.
Ainsi l'adjonction habituelle d'un antigel augmente notablement les investissements nécessaires pour le dispositif de récupération, alors même que les grands froids peuvent être de durée très limitée sous nos climats.
L'invention vise à fournir un dispositif de récupération de la chaleur dans lequel on puisse utiliser de l'eau sans adjonction d'antigel comme fluide de transfert et qui puisse néanmoins fonctionner dans des conditions de rendement optima même lorsque la température de l'air extérieur tombe très en-dessous de O"C.
Le dispositif selon l'invention comprenant des échangeurs de chaleur froid et chaud installés respectivement dans la gaine d'entrée et dans la gaine de sortie et qui sont incorporés dans un circuit bouclé parcouru par un liquide de transfert est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de chauffage auxiliaires permettant de réchauffer le liquide de transfert à partir d'une source de chaleur autre que celle constituée par l'air vicié passant dans la gaine de sortie, en vue d'éviter par un appoint de chaleur que la température minimum du liquide de transfert tombe en-dessous d'une température limite déterminée lorsque la température de l'air frais pénétrant dans la gaine d'entrée s'abaisse.
Une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention est décrite ci-après à titre d'exempIe, en regard du dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est le schéma d'un dispositif connu, les fig. 2, 3 et 4 étant des diagrammes de températures concernant ce dispositif.
La fig. 5 est le schéma d'un dispositif conforme à l'invention, les fig. 6 et 7 étant des diagrammes comparables à celui de la fig. 4 concernant, le premier, le dispositif de la fig. 5, et le second, une variante de ce dispositif.
Le dispositif connu représenté à la fig. 1 comprend deux
échangeurs de chaleur 1 et 2 installés respectivement dans une gaine d'entrée 3 et dans une gaine de sortie 4 d'une installation
de ventilation. Ces échangeurs sont incorporés dans un circuit bouclé formé par des conduites C1 et C2, dans lequel un liquide de transfert constitué par un mélange d'eau et de glycol
est amené à circuler par une pompe P1. Les échangeurs de
chaleur sont formés chacun de plusieurs batteries de tubes à ailettes et sont agencés pour fonctionner à contre-courant, dans des conditions de rendement favorables, les températures étant par exemple celles indiquées sur les diagrammes des fig. 2 à 4, qui concernent le fonctionnement du dispositif pour différentes températures de l'air frais aspiré, alors que la température de l'air vicié reste constante.
Dans ces diagrammes, les lignes en traits mixtes indiquent la température de l'air et les lignes en traits continus, celles du liquide. Les deux lignes supérieures concernent l'échangeur chaud et les deux lignes inférieures, l'échangeur froid.
Selon que l'air frais est admis à plus 8, 0, ou moins 15 C, on obtient les diagrammes des fig. 2, 3 ou 4. On voit que dans le dernier cas, la température minimum du liquide de transfert est inférieure à OoC, ce qui nécessite l'addition à l'eau de glycol ou d'un autre produit antigel.
Le dispositif selon l'invention représenté à la fig. 5 comporte aussi des échangeurs chaud 11 et frois 12 installés dans les gaines de sortie et d'entrée et qui sont branchés dans un circuit bouclé formé par des conduites C11 et C12, dans lequel un liquide de transfert est amené à circuler par une pompe P 11.
Les échangeurs sont également formés chacun de plusieurs batteries successives agencées pour travailler à contre-courant, l'échangeur froid 12 comportant par exemple les trois batteries successives 12a, 12b et 12c, dans le sens de circulation de l'air frais.
Une conduite d'alimentation en eau chaude A permet d'amener dans le circuit du liquide de transfert de l'eau chaude à 80-90 C, en provenance d'une chaudière S qui est par exemple la chaudière du chauffage de l'immeuble.
La conduite A est équipée d'une vanne de réglage motorisée
V dont l'ouverture est commandée par un thermostat T installé sur le circuit de transfert à la sortie de l'échangeur froid 12.
Une conduite de retour R munie d'un clapet de retenue permet aussi le retour de l'eau vers la chaudière. Le thermostat
T est réglé de manière à ouvrir la vanne V lorsque la température de l'eau à la sortie de l'échangeur froid 12 tombe à une valeur limite déterminée voisine de plus 1 à plus 20C pour introduire alors dans le circuit de transfert, avant la batterie amont 12a, la quantité d'eau chaude nécessaire pour que la température de l'eau ne tombe pas en-dessous de cette valeur limite. Une quantité égale d'eau revient alors à la source S par la conduite R.
On a représenté dans le diagramme de la fig. 6 l'effet de cette introduction d'eau chaude dans le circuit de transfert, ce diagramme de la fig. 6 étant établi pour les mêmes conditions générales que le diagramme de la fig. 4 qui concerne le dispositif connu. Grâce à l'élévation de la température de l'eau indiquée en d T, due à cet appoint de chaleur, le dispositif représenté qui est par ailleurs calculé pour fonctionner avec des rendements optima lorsque l'eau n'est réchauffée que par l'échangeur chaud, peut aussi fonctionner sans risque de gel lorsque la température de l'air aspiré tombe bien en dessous de 0. Le liquide de transfert peut donc être de l'eau, sans antigel, avec tous les avantages pratiques et économiques que cela comporte.
La chaudière S qui est déjà prévue pour le chauffage peut facilement fournir l'appoint de chaleur nécessaire qui se retrouve par la suite dans l'air chaud.
Dans une variante, l'appoint de chaleur pourrait aussi être fourni par un échangeur ou toute autre source de chaleur disposée sur le tuyau M, sans mélange de liquide.
L'injection d'eau provenant du chauffage est toutefois une disposition particulièrement bon marché car la tuyauterie d'alimentation et de retour peut être de petite section et que cette solution ne nécessite aucun échangeur ou source de chaleur supplémentaire.
Dans une autre variante, l'apport de chaleur pourrait aussi être fourni en un autre point du circuit des transferts par exemple par injection d'eau chaude ou échangeur supplémentaire, à l'amont de l'entrée de l'eau dans l'échangeur froid.
Cette disposition correspondant au diagramme de la fig. 7 réalise un appoint de chaleur entre les deux échangeurs, ce qui entraîne l'élévation de la température de l'eau indiquée en d T1. Une plus grande quantité de chaleur d'appoint est alors nécessaire.
In ventilation and air conditioning installations, fresh air is drawn in from the outside, through an inlet duct from an air intake, and this stale air is discharged after its circulation in the premises. , by an outlet duct leading to a chimney.
In winter, the fresh air must be heated and to save energy, it has been proposed to use for this purpose heat recovered from the stale air.
Thus in a known device, heat exchangers respectively installed in the outlet duct and in the inlet duct are incorporated in a looped circuit traversed by a transfer fluid withdrawing heat from the stale air and returning it to the air. 'fresh air. As transfer fluid, water is generally used circulating in counter-current to the air in heat exchange coils with tubes and lamellae installed in the ducts.
When the air sucked in is at a temperature below 0 ° C., there may be a risk of freezing and this is why an antifreeze product, most often glycol, is added to the water.
However, such an addition has drawbacks. On the one hand to achieve the same heat exchange capacity, not only the batteries must have larger dimensions but the flow of liquid kept in circulation must also be higher, which increases the power required for the drive of the unit. the pump. On the other hand, because of the risk of corrosion, the choice of materials used is more restricted. Finally, the supply of antifreeze and its possible renewal also make the device more expensive.
Thus, the usual addition of an antifreeze significantly increases the investments required for the recovery device, even though extreme cold can be of very limited duration in our climates.
The invention aims to provide a heat recovery device in which water can be used without the addition of antifreeze as the transfer fluid and which can nevertheless operate under conditions of optimum efficiency even when the air temperature. exterior falls far below O "C.
The device according to the invention comprising cold and hot heat exchangers installed respectively in the inlet duct and in the outlet duct and which are incorporated in a looped circuit through which a transfer liquid passes is characterized in that it comprises auxiliary heating means making it possible to heat the transfer liquid from a heat source other than that constituted by the stale air passing through the outlet duct, with a view to avoiding by adding heat that the minimum temperature transfer liquid falls below a determined limit temperature when the temperature of the fresh air entering the inlet duct drops.
One embodiment of the device that is the subject of the invention is described below by way of example, with reference to the appended drawing in which:
Fig. 1 is the diagram of a known device, FIGS. 2, 3 and 4 being temperature diagrams relating to this device.
Fig. 5 is the diagram of a device according to the invention, FIGS. 6 and 7 being diagrams comparable to that of FIG. 4 concerning, the first, the device of FIG. 5, and the second, a variant of this device.
The known device shown in FIG. 1 includes two
heat exchangers 1 and 2 installed respectively in an inlet duct 3 and in an outlet duct 4 of an installation
ventilation. These exchangers are incorporated in a looped circuit formed by pipes C1 and C2, in which a transfer liquid consisting of a mixture of water and glycol
is caused to circulate by a pump P1. Exchangers
heat are each formed from several batteries of finned tubes and are arranged to operate against the current, under favorable performance conditions, the temperatures being for example those indicated in the diagrams of FIGS. 2 to 4, which relate to the operation of the device for different temperatures of the fresh air drawn in, while the temperature of the stale air remains constant.
In these diagrams, the dashed lines indicate the air temperature and the solid lines indicate the liquid temperature. The two upper lines concern the hot exchanger and the two lower lines concern the cold exchanger.
Depending on whether the fresh air is admitted at plus 8, 0, or minus 15 C, the diagrams in fig. 2, 3 or 4. It can be seen that in the latter case, the minimum temperature of the transfer liquid is below OoC, which necessitates the addition to the water of glycol or of another antifreeze product.
The device according to the invention shown in FIG. 5 also comprises hot 11 and cold exchangers 12 installed in the outlet and inlet ducts and which are connected in a looped circuit formed by pipes C11 and C12, in which a transfer liquid is circulated by a pump P 11.
The exchangers are also each formed of several successive batteries arranged to work against the current, the cold exchanger 12 comprising for example the three successive batteries 12a, 12b and 12c, in the direction of circulation of the fresh air.
A hot water supply pipe A makes it possible to bring hot water transfer liquid at 80-90 C into the circuit, coming from a boiler S which is for example the boiler for heating the building .
Line A is fitted with a motorized control valve
V, the opening of which is controlled by a thermostat T installed on the transfer circuit at the outlet of the cold exchanger 12.
A return line R fitted with a check valve also allows water to return to the boiler. The thermostat
T is set so as to open the valve V when the temperature of the water at the outlet of the cold exchanger 12 falls to a determined limit value close to plus 1 to plus 20C to then introduce into the transfer circuit, before the upstream coil 12a, the quantity of hot water necessary so that the water temperature does not fall below this limit value. An equal quantity of water then returns to the source S through line R.
There is shown in the diagram of FIG. 6 the effect of this introduction of hot water into the transfer circuit, this diagram of FIG. 6 being established for the same general conditions as the diagram of FIG. 4 which relates to the known device. Thanks to the rise in the temperature of the water indicated in d T, due to this additional heat, the device shown which is moreover calculated to operate with optimum yields when the water is only reheated by the hot exchanger, can also operate without risk of freezing when the temperature of the intake air falls well below 0. The transfer liquid can therefore be water, without antifreeze, with all the practical and economic advantages that this entails .
The S boiler, which is already provided for heating, can easily provide the necessary additional heat which is subsequently found in the hot air.
In a variant, the additional heat could also be supplied by an exchanger or any other heat source placed on the pipe M, without mixing liquid.
The injection of water from the heating is however a particularly inexpensive arrangement because the supply and return piping can be of small cross section and this solution does not require any exchanger or additional heat source.
In another variant, the heat input could also be provided at another point in the transfer circuit, for example by injection of hot water or an additional exchanger, upstream of the water entering the exchanger. cold.
This arrangement corresponding to the diagram of FIG. 7 provides additional heat between the two exchangers, which causes the temperature of the water indicated in d T1 to rise. A greater amount of additional heat is then necessary.