EP0040209A1 - Wärmeaustauscher-abstrahlkörper für wärmekalorien - Google Patents

Description

RECUPERATEUR - DISSIPATEUR DE CALORIES

L'invention est relative à un dispositif simple et perfectionné de recupération maximale de cglories avec régulation thermique, automatique, produites dans une cheminée ou une chaudiere oύ se trouve le dispositif , lequel peut en outre etre utilisé en tant que climatiseur durant la saison d'éte.

L'invention proposee permet d'obtenir un fluide ou de l'air à témpérature élevee pour assurer le chauffage total ou additif d'une habitation ou d'un local en général quelque soit son mode de chauffage anterieur, ainsi que la production d'eau chaude, le dispositif assurant son autoregulation thermique.

On a déjà proposé divers appareils repondant au souci de récupérer les calories dégagees par. une cheminée à feu ouvert par exem ple; les possibilités d'échanges thérmiques, donc de récuperation des calories ne sont pas utilisées au maximum. L'autorégulation est inexistante. La finalité du dispositif (production fluide ou air chaud allant dans un reseau de chauffage) ne pouvant etre supprimee ou court-circuitée pontuellement (printemps-été par exemple) lorsqué non désirée.

On connait ainsi un appareil constitué de deux parallélépipedes en acier l'un supportant les böches, l'autre à la place de la plaque de cheminée, où circule à l'intérieur de chacun d'eux un Serpentin, le procédé a commé inconvenient de se detériorer facilement, de ne pas etre en contact direct avec la source de chaleur (d'oü une grande inertie). Par ailleurs le dispositif est inesthétique, coύteux, il n'assure pas la production d'eau chaude directe. II n'est prévu aucune régulation pour tempérer ou dévier la chaleur véhiculée dans les locaux chauffes.

On connait un dispositif ou un récuperateur est realisé par une grille porte-bύches, où passe le fluide, la régulation etant assurée par une plaque en verre avec une gaine d'arrivée d'air frais réglable arrivant au niveau de la grille; il ressort que sa realisation et sa pose restent complexes, donc coüteuses, qu'il n'est pas prévu de production d' eau sanitaire directe, quand à la régulation thermique des locaux eile est peu fiable et manuelle.

On connait aussi un systeme avec grille foyere et grille similaire placée au fond de la cheminee, dans lesquelles se trouvént une äme centrale reliee à l'exterieur par des ailettes, le tout étant realise en tube rond de faςon à obtenir un volume annulairé du fluide. Cet appareil présente les inconvénients suivants : esthétique non satisfaisante, pas de production d'eau sanitäire directe, la regulation thermique est inexistante. II est impossible de connaϊtre le tra jet realisé par le fluide dans 1' appareil, par contre il est cértain que le fluide stagne à de nombreux endroits du dispositif d'oύ surchauffe, d'oü ris que d'encrassement et détérioration de 1' appareil.

L'invention permet de remédier aux inconvénients ci-dessus énoncés et a pour but de fournir un moyen économique et sur de chauffage total ou d'appoint de locaux sans détruire l'esthétique dans le cas d'une chéminée à feu ouvért. Sa concéption permet en effet d'obtenir un rendement calorifique maximum (contact direct avec la braise et les flam mes suivant ie modele), de plus le fluide ne pouvant stagner, il ne pourra y avoir ni encrassernent, ni détérioration. Le noyau tubulaire central parcourant la totalité de 1' appareil, on obtiendra une production d'eau chaude sanitäire directe et rapide. L'eau ne pouvant stagner, l'inertie de production du chauffage ou d'eau sanitäire sera réduite au minimum. Sa concéption simple permet un prix de revient peu élevé et un fonctionnement fiable.

Le fait que le fluide ait un trajet forcé, supprime la création de poche d'air, donc évite la présénce d'un purgeur avec tous les inconvénients s'y rattachant.

Le dispositif assure lui-meme sa thermorégulation avec constitution d'une réserve à chaleur importante en sous-sol par exemple, ce thermorégulateur permet de dissocier les deux fonctions de la cheminée ä féu ouvert, ä savoir: agrément et chauffagé, donc d'assurer une utilisation à tout moment au cours d'uné annéé én éliminant les inconvénients qui pourraient en résulter (chauffage non désiré en été par exemple).

Sa conception en tubes carrés assure une esthétique correcte, cela ajouté au fait qu'il est. équipé d'une fagon standardisée de chenets massifs en fönte ou acier, augmentant ainsi la quantité totale de chaleur absorbée. II va de soi que le dispositif peut fonctionner avec un fluide quelconque ou avec de l'air, dans ce dernier cas, 1' appareil constitué de un, deux ou trois modules sera préférablement adopté.

L'appareil ainsi concu et conforme ä l'invention fonctionne suivant le principe des échangeurs de chaleur. La formule de base est la suivante :

Q = k SΔt dans laquelle : Q = chaleur totale transferee k = coefficient de transmission

S = surface d'échange Δt = difference de température entre la source de chaleur et le fluide.

Dans ledit appareil, k étant détermine par la matiére utiliseé lors de la fabrication, il n'est possible de jouer que sur les deux autres facteurs. Ceci explique le choix du tube de section carree qui, à section égale, présente plus de surface d'échange qu'un tube cylindrique et la recherche d'une difference de température maximale entre le fluide et la source de chaleur.

Cette différence maximale est obtenue par la circulation forcéé du fluide dans 1' appareil ainsi que son renouvellement continu par du fluide à plus basse température.

Le dispositif suivant l'invention se caractérisé en ce que le module de base est horizontal et sert de grille porte-büches. Suivant la place disponible et la puissance de chauffe désirée, ce module pourra varier de dimensions, de matiere, de forme ou de positions. II pourra etre vertical, incliné, placé sous le foyer ou au-dessus, se composera de un ou plusieurs modules de base. L'assemblage dé deux ou trois modules de basé en équerre, ou en forme de C ainsi que d' autres variantes, n' altere en rien l'idée de l'invention.

Le dispositif conforme ä l'invention comprend : un module de base cor.stitué de plusieurs tubes carrés réunis à leurs extrémités par un tube carre support perpendiculaire à eux de plus grosse section. L'ensemble formant grille foyere. Le module de base est relié en amont ä un régulateur thermique, l'ensemble étant relié à un circuit de chauffage central.

Le dispositif de l'invention se caractérise en ce que les tubes carrés support possedent un noyau central plein ou creux pourvu d'ailettes radiales formant un réseau de chicanes à la maniere d'un serpentin obligeant le fluide propulsé par un accélérateur à circuler dans chaque tube, sans pouvoir stagner, supprimant la création de poche d'air évitant l'inconvénient d'une purge.

Dans le cas d'une cheminée, le module de base pourra etre completé d'un deuxieme module identique vertical ou incliné contre le fond de la cheminee, voire d'un troisieme module horizontal ou incliné et perpendiculaire äu second place à la partie supérieure du foyer. Dans le cas du modele à trois modules, on obtiendra la combinaison des quatre moyens de chauffage à savoir : conduction, radiation, convection et réverberation.

Suivant une autre caractéristiqué dé l'invention, un sérpéntin de préférence en cuivre sera installé à l'intérieur du module, son trajet étant identique à célui du fluide. Ledit Serpentin sera traversé par de l'eau sanitäire avec pour objet, soit la production d'eau chaude sanitäire, soit le refroidissement du fluide du chauffage des locaux si le Serpentin en cuivre est relié au thermo-régulateur, le Serpentin faisant 1' objet d'une Variante de l'invention.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le snns de circulation est réversible tant pour le fluide chauffage que pour le fluide eau sanitäire.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, la batterie de conduits tubulairés est en tube de section carrée, et est positionnée de faςon que l'une de leur diagonale soit parallele à l'axe du tube carré support.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, un therme régulateur est placé en amont du récupérateur de préférence au sous-sol. II est constitué d'un caisson métallique ouvért dans lequel se trouve un Serpentin ou radiateur avec un ventilatéur équipé d'un thermodétecteur. Une vanne thermostatique placée en amont permet la misé hors circuit du thermo-régulateur si le fluide est à une température basse et inversement si le fluide est à une température trop élevéé perméttant ainsi le refroidissement du fluide avant son retour au récupérateur jouant ainsi le röle de dissipateur de chaleur et en meme temps de chauffage intermittent du sous-sol. Ce local jouant alors le röle de räservoir dé caloriés.

Suivant une autré caractéristiqué dé l'invéntion, le régulateur pourra en été, par Inversion du sens du ventilatéur ét en court-circuitant les radiateurs de l'installation à l'aide d'uné vanné thérmostatiqué én aval du récupérateur, ne pas chauffer l'habitation et évacuer les calories non désirées a l'éxtérieur (par un soupirail par exemple), permettant dans le cas d'une cheminéé à feu ouvert son utilisation à une saison ou à un moment donne pour l'agrément uniquémént.

Suivant uné autre caractéristique de l'invention, le régulateur équipé facultativement d'un réfrigérant peut fonctionner comme climatiseur à cétte meme saison. Les figures annexées represéntent, à titre d'ex emple non limitatif, des exemple de realisation de l'objet de l'invention.

La figure 1 est une vue de côté d'un module de base dans sa position horizontale, la figure 2 est une coupe suivant a - a, la figure 3 est une coupe suivant b - b, la- figure 4 est une perspective du noyau 6 ou 7 contenu dans les tubes carres 2 ou 3, les figures 5 et 6 sont des variantes composées de deux ou trois modules de base, la figure 7 est une coupe partielle d'une Variante de l'invention (celle contenant le Serpentin 10), la figure 8 est une coupe suivant c - c de ladité Variante, la figure 9 est une perspective du Serpentin 10, et la figure 10 est une representation du dispositif incorporé dans une Installation.

Dans une cheminée à foyer ouvert est installe le présent dispositif conforme à l'invention, comprenant un module de base constitue d'une batterie de tubes 1 de section carréé et positionnéé de teile sorte que l'une de leurs diagonales soit parallele à l'axe des tubes carrés support 2 et 3, l'ensemble formant grille fόyere, le tout étant relié ä un systemé dé chauffage par les raccords filetés 4 et 5. Les tubes support 2 et 3 possédent un noyau 6 ét 7 pléin ou créux pourvu d'ailettes massives radiales 8 formant un réseau de chicanes, déteπninant ainsi un circuit 9 en forme de Serpentin.

Sur fes figures 5 et 6 sont représentées déux variantes possiblés d'accouplément de deux ou trois modules de base reliés entre eux par un dé leurs tubes carres support.

Sur les figures 7, 8 et 9 est representee une autre Variante de l'invention, à savoir l'installation d'un Serpentin en cuivre 10 servant à produiré de l'eau chaude sanitairé.

La figure 10 représente l'apparéil équipe d'une pompe 11 envoyant le fluide dans le tuyau 12 lequel alimente les radiateurs 13. Le fluide revient par le circuit 14. Un thermo-régulateur 15 est placé en amont de l'apparéil. II est constitue d'un Serpentin 16 et d'un ventilateur 17 equipé d'un thermo-détecteur. Une vanne thermostatique 18 permet la mise hors circuit du thermo-régulateur 15. Le fluide ainsi réfrigéré réintegre le tuyau 14 de retour au récuperateur. Le circuit peut comporter un vase d'éxpansion 19.

L'invention s'applique essentiellement au chauffage avec régulation de locaux, ainsi qu'à la fabrication industrielle de chaudieres. Elle n'est pas limitée aux exemples de réalisation decrits, mais peut faire 1' objet de variantes et de modifications qui apparaitront à 1'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de récupération maximale de calories placé dans un foyer d'une cheminée à feu ouvert ou dans le foyer d'une chau diere et relié à une Installation de chauffage à radiateurs avec ou sans production d'eau chaude sanitäire, dont le vecteur de calories peut etre un fluide ou de l'air permettant le chauffage d'une habitation ou d'un local, en général avec Systeme de régulation thermique automatique assurant une température constante dans lés locaux tout en supprimant le surplus de calories produites par l'évacuation extérieuré ou le stockage en soussol, ou local annexe, jouant le röle de réservoir à chaleur, ce meme regulateur combiné à un Systeme de réfrigération permettant de climatiser les locaux en eté, ce dispositif étant constitue d'un module de base, à savoir d'au moins une batterié de tubes reliés à leurs extrémités par deux tubes support perpendiculaires à eux de plus grosse section, l'ensémblé formant grille foyere, et étant parcouru par un fluide ou de l'air, ensemblé relié én amont à un régulateur thermiqué constitue d'un Serpentin, d'un thermo-détecteur et d'un ventilateur.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la batterié dés tubés de section carrée ou re-ctangulaire, ést positionnee de sorte que l'une des diagonales dés tubes soit parallele à l'axe du tube carré support.

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tubes support sont équipés d'un noyau central plein ou créux en contact avec l'extérieur par l'extrémité des tubes support et par l'extrémité des ailettes, ét que chaque noyau céntral est pourvu d'ailettes massives radiales formant un réseau de chicanes.

4. Dispositif selon les revéndications 1 ét 3, caractérisé en ce que le fluide décrit une trajectoire dirigée en forme de Serpentin.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble du module est parcouru dans sa totalité par un noyau tubulairé dont le trajet est identique à celui du fluide.

6. Dispositif selon lés révendications 1, 4 et 5, caractérise én ce que ledit Serpentin sert de générateur d'eau chaude sanitäire ou de refroidisseur du récupérateur et de l'installation en général dans la mesure oü celui-ci comporte sur son trajet et en amont du récupérateur le thermo-régulateur.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en amont du récupérateur, branché soit sur le circuit chauf fage, soit sur le circuit eau sanitäire, le thermo-régulateur ajuste automatiquémént la température du fluide, le thermo-régulateur étant constitué d'un Serpentin ou tout appareil permettant de disperser lés calories à partir d'une limite programmée.

8. Dispositif selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que le thermo-régulateur se trouve hors circuit lors de températuré faible du fluide et inversement.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le thermo-regulateur équipé d'un réfrigérateur péut jouer le rόle de climatiseur.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé én ce que le sens de circulation du fluide est réversiblé.