EP0298790B1 - Installation de chauffage par rayonnement thermique - Google Patents

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EP0298790B1
EP0298790B1 EP88401385A EP88401385A EP0298790B1 EP 0298790 B1 EP0298790 B1 EP 0298790B1 EP 88401385 A EP88401385 A EP 88401385A EP 88401385 A EP88401385 A EP 88401385A EP 0298790 B1 EP0298790 B1 EP 0298790B1
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conduit
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plate
pierced
air intake
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Claude Michel Céré
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TRIATHERM
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TRIATHERM
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D5/00—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems
    • F24D5/06—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems operating without discharge of hot air into the space or area to be heated
    • F24D5/08—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems operating without discharge of hot air into the space or area to be heated with hot air led through radiators

Definitions

  • the invention relates to a heating installation by thermal radiation, of the type comprising a network of metal conduits arranged above the ground in a room, these conduits being heated from the inside by a circulation of hot gases, up to a temperature sufficient for their surface to emit infrared radiation.
  • the invention relates more particularly to an improvement making it possible to better control the circulation of hot gases in the duct (s), in particular during the period following the start-up of the installation, in order to improve its combustion efficiency for all regimes Operating.
  • a heating system by infrared radiation of a known type more particularly suitable for heating large spaces (workshops, public places, etc.) comprises one or more branches of conduit, distributed so as to form a network installed high up in the room to be heated. All the branches are connected to converge towards a fan-extractor and gas burners are connected to the conduits, generally regularly spaced from each other, to cause the combustion of an air-gas mixture inside these conduits.
  • the hot gases thus circulate in the conduits under the effect of a slight depression maintained by the fan-extractor. They communicate their heat to the walls of the ducts before being evacuated at a lower temperature. The walls of the conduits are thus raised to a temperature sufficient to emit infrared radiation.
  • valves with adjustable positioning in certain points of the branches, so as to locally create pressure drops. These valves are adjusted once and for all and are adjusted according to the characteristics of the network in steady state, that is to say when the ducts are hot. It was found that in transient mode (that is to say during the start-up period), the predetermined positions of these valves were not optimal. The presence of such valves is therefore rather harmful in transient conditions.
  • dilution air is admitted into the conduits, through the ends of the branches; which are left partially or fully open, again thanks to the presence of valves adjusted once and for all.
  • this dilution air essential in transient regime, during the temperature rise of the installation becomes superfluous and rather harmful in established regime.
  • the settings constitute a compromise and the installation does not operate under the best conditions in steady state, because of the presence of an excess of dilution air, which results in a poor yield of l 'installation.
  • the invention mainly aims to solve this problem, by using particularly simple means.
  • the invention therefore relates to a radiant heating installation, of the type comprising at least one branch of a duct connected to a fan-extractor and one end of which is provided with a dilution air intake arranged to introduce air into said duct and at least one gas burner connected to said duct to cause the combustion of an air-gas mixture capable of raising the temperature of the duct and causing the surface of the latter to emit thermal radiation , characterized in that said dilution air intake constitutes means for regulating the vacuum in said duct and is equipped for this purpose with a movable shutter valve, arranged to vary the air flow admitted by said dilution air intake, in order to stabilize said depression.
  • the regulation means in question comprise a return means such as a spring, urging said valve towards its position for closing said air intake.
  • the depression is greater upstream of the burners, during the cold pre-sweep period preceding ignition and during the rise in temperature as a result of pressure losses created in steady state, by the hot combustion gases when the burners pass successive. Consequently, by making the passage section of the air intake decrease as the temperature rises, the value of the vacuum, stabilized at a value, is stabilized. optimal, by choosing, according to the example, the stiffness of the spring used and its precompression. It thus succeeds in completely eliminating, if necessary, the flow of dilution air injected into the branches in steady state.
  • the same means can be easily adapted to achieve balancing between the branches (in steady state) by providing residual air passages, of adjusted sections, at the air intakes of dilution, these passages allowing respective respective air flows to flow when the valves are in their maximum obturation position corresponding to an established operating regime.
  • the installation 11 consists of several branches 12, 13, 14, 15 of duct 16 and a fan-extractor 17.
  • the branches are of unequal lengths depending on the geometry and dimensions of the room to heat. They are connected together to converge on the extractor fan 17.
  • Each branch has a number of gas burners: B1, B2, for branch 12, B3 to B7 for branch 13, B8 to B10 for branch 14 and B11 for branch 15.
  • Each burner of a well known type is connected to the duct of the corresponding branch and communicates with the interior of this duct to inject therein and cause the combustion of an air-gas mixture.
  • the products of combustion circulate in the different branches towards the fan-extractor 17 by raising the temperature of the walls of the conduits, thus causing infrared radiation.
  • the cooled gases are rejected by the extractor fan 17.
  • the gas burners can for example be of the type described in European patent n ° 0070360.
  • the end of each branch opposite the extractor fan is arranged so as to form an outlet dilution air: D1 for branch 12, D2 for branch 13, D3 for branch 14 and D4 for branch 15.
  • D1 for branch 12 D2 for branch 13, D3 for branch 14 and D4 for branch 15.
  • D1 outlet dilution air
  • each dilution air intake is equipped with a movable shutter valve 20, actuated by means of regulating the vacuum in the duct 16.
  • these regulating means comprise a return means, such as a spring 21, urging the valve 20 towards its closed position of the air intake.
  • said air intake is materialized by a plate 22 pierced with orifices 23, 24 and attached to the end of the corresponding conduit 16, while the valve 20 comprises a movable plate 26 capable of moving inside of the conduit 16 opposite the internal face of the plate 22 and perpendicular to a plane thereof.
  • a sound-absorbing covering 28 is fixed to the movable plate 26, and interposed between the latter and the internal face of the pierced plate 22.
  • the latter also comprises a central hole through which a screw 30 passes, the threaded end of which opens out to the outside the duct.
  • An adjustment means as shown here a butterfly nut 32 is engaged on the threaded portion of the screw, which protrudes beyond the plate 22.
  • the nut bears on this plate and allows the adjustment of the spring 21.
  • the latter is mounted in the duct around the screw 30 and is thus capable of being compressed between the plate 26 and a washer forming a stop 34, bearing on the shoulder of the screw head. It appears with obviousness that the arrangement which has just been described allows an adjustment of the biasing force of the spring 21.
  • the adjustment of the force of the spring 21 in the position of maximum closure of the grip air can be done both by choosing an appropriate spring stiffness and by acting on the wing nut 32.
  • the settings depend on the length of the branch and the number of burners connected to it.
  • At least some air intakes are designed to provide residual air passages, of adjustable sections.
  • Such a passage is suitable for allowing a small flow of air, when the valve is in its position of maximum closure of the air intake, as shown in FIG. 2.
  • this passage of residual air is obtained by means of three screws 36 engaged through tapped holes in the plate 22. By adjusting these screws, the rest position of the movable valve can be adjusted.
  • a shutter valve D5 of the same type as that described with reference to FIGS. 2 and 3, is connected in bypass in the vicinity and in upstream of the extractor fan 17.

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Description

  • L'invention se rapporte à une installation de chauffage par rayonnement thermique, du type comportant un réseau de conduits métalliques agencés au-dessus du sol dans un local, ces conduits étant chauffés de l'intérieur par une circulation de gaz chauds, jusqu'à une température suffisante pour que leur surface émette un rayonnement infra-rouge. L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement permettant de mieux contrôler la circulation des gaz chauds dans le ou les conduits, notamment pendant la période qui suit la mise en route de l'installation, afin d'améliorer son rendement de combustion pour tous les régimes de fonctionnement.
  • Une installation de chauffage par rayonnement infra-rouge d'un type connu, plus particulièrement adapté au chauffage des locaux de grand volume (ateliers, lieux publics, etc...) comporte une ou plusieurs branches de conduit, réparties de façon à former un réseau installé en hauteur dans le local à chauffer. Toutes les branches sont connectées pour converger vers un ventilateur-extracteur et des brûleurs à gaz sont raccordés aux conduits, généralement régulièrement espacés les uns des autres, pour provoquer la combustion d'un mélange air-gaz à l'intérieur même de ces conduits. Les gaz chauds circulent ainsi dans les conduits sous l'effet d'une légère dépression entretenue par le ventilateur-extracteur. Ils communiquent leur chaleur aux parois des conduits avant d'être évacués à une température plus basse. Les parois des conduits sont ainsi élevés à une température suffisante pour émettre un rayonnement infra-rouge. Etant donné la multiplicité de formes possibles de tels réseaux en fonction de la géométrie et des dimensions du local à chauffer, des réglages longs et délicats sont généralement nécessaires. Notamment, si plusieurs branches sont connectées en parallèle, il faut pouvoir équilibrer la valeur de la dépression dans ces différentes branches puisque la circulation des gaz chauds est conditionnée par cette dépression. On a proposé pour cela d'insérer des clapets à positionnement réglable en certains poins des branches, de façon à créer localement des pertes de charge. Ces clapets sont ajustés une fois pour toutes et sont réglés en fonction des caractéristiques du réseau en régime établi, c'est-à-dire lorsque les conduits sont chauds. On a constaté qu'en régime transitoire (c'est-à-dire pendant la période de mise en route), les positions prédéterminées de ces clapets n'étaient pas optimales. La présence de tels clapets est donc plutôt nuisible en régime transitoire.
  • Par ailleurs, dans de telles installations, de l'air de dilution est admis dans les conduits, par les extrémités des branches; lesquelles sont laissées partiellement ou totalement ouvertes, là encore grâce à la présence de clapets réglés une fois pour toutes. En fait, on sait que cet air de dilution, indispensable en régime transitoire, pendant la montée en température de l'installation devient superflu et plutôt nuisible en régime établi. Il en résulte que les réglages constituent un compromis et que l'installation ne fonctionne pas dans les meilleures conditions en régime établi, à cause de la présence d'un excès d'air de dilution, ce qui se traduit par un rendement médiocre de l'installation. L'invention vise principalement à résoudre ce problème, par mise en oeuvre de moyens particulièrement simples.
  • Dans cet esprit, l'invention concerne donc une installation de chauffage par rayonnement, du type comportant au moins une branche d'un conduit reliée à un ventilateur-extracteur et dont une extrémité est munie d'une prise d'air de dilution agencée pour introduire de l'air dans ledit conduit et au moins un brûleur à gaz connecté audit conduit pour y provoquer la combustion d'un mélange air-gaz propre à élever la température du conduit et à amener la surface de ce dernier à émettre un rayonnement thermique, caractérisé en ce que ladite prise d'air de dilution constitue des moyens de régulation de la dépression dans ledit conduit et est équipée à cet effet d'un clapet d'obturation mobile, agencé pour faire varier le débit d'air admis par ladite prise d'air de dilution, afin de stabiliser ladite dépression.
  • Selon une caractéristique avantageuse et particulièrement simple, les moyens de régulation en question comportent un moyen de rappel tel qu'un ressort, sollicitant ledit clapet vers sa position d'obturation de ladite prise d'air.
  • En effet, en l'absence de clapet ainsi associé à des moyens de régulation, c'est-à-dire en l'absence de la correction progressive qui fait l'objet de l'invention, la dépression est plus importante en amont des brûleurs, pendant la période de prébalayage à froid qui précède l'allumage et pendant la montée en température par suite des pertes de charge crées en régime établi, par les gaz de combustion chauds au passage des brûleurs successifs. Par conséquent, en faisant en sorte que la section de passage de la prise d'air diminue au fur et à mesure de la montée de la température, on stabilise la valeur de la dépression, établie à une valeur optimale, en choisissant, selon l'exemple, la raideur du ressort utilisé et sa précompression. On parvient ainsi à éliminer totalement, si nécessaire, le débit d'air de dilution injecté dans les branches en régime permanent. Selon une autre particularité avantageuse de l'invention, les mêmes moyens peuvent être aisément adaptés pour réaliser un équilibrage entre les branches (en régime permanent) en ménageant des passages d'air résiduel, de sections ajustées, au niveau des prises d'air de dilution, ces passages laissant écouler des flux d'air différents respectifs lorsque les clapets sont dans leur position d'obturation maximum correspondant à un régime de fonctionnement établi.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'une installation conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé dans lequel:
    • ― la figure 1 est un schéma de principe d'une installation de chauffage à laquelle s'applique l'invention;
    • ― la figure 2 est une vue de détail montrant l'équipement d'une extrémité de l'une des branches de l'installation de la figure 1, selon une coupe II-II de la figure 3; et
    • ― la figure 3 est une vue selon la flèche III de la figure 2.
  • En se reportant au dessin, l'installation 11 se compose de plusieurs branches 12, 13, 14, 15 de conduit 16 et d'un ventilateur-extracteur 17. Les branches sont de longueurs inégales dépendant de la géométrie et des dimensions du local à chauffer. Elles sont connectées entre elles pour converger vers le ventilateur-extracteur 17. Chaque branche comporte un certain nombre de brûleurs à gaz: B1, B2, pour la branche 12, B3 à B7 pour la branche 13, B8 à B10 pour la branche 14 et B11 pour la branche 15. Chaque brûleur d'un type bien connu est connecté au conduit de la branche correspondante et communique avec l'intérieur de ce conduit pour y injecter et provoquer la combustion d'un mélange air-gaz. Les produits de combustion circulent dans les différentes branches vers le ventilateur-extracteur 17 en élevant la température des parois des conduits, provoquant ainsi un rayonnement infra-rouge. Les gaz refroidis sont rejetés par le ventilateur-extracteur 17. Les brûleurs à gaz peuvent par exemple être du type décrit dans le brevet européen n° 0070360. L'extrémité de chaque branche opposée au ventilateur-extracteur est agencée de façon à former une prise d'air de dilution: D1 pour la branche 12, D2 pour la branche 13, D3 pour la branche 14 et D4 pour la branche 15. L'une des ces prises d'air de dilution, par exemple D1, est représentée sur les figures 2 et 3.
  • Selon l'invention, chaque prise d'air de dilution est équipée d'un clapet d'obturation mobile 20, actionné par des moyens de régulation de la dépression dans le conduit 16. Selon le mode de réalisation particulièrement simple et efficace représenté, ces moyens de régulation comportent un moyen de rappel, tel qu'un ressort 21, sollicitant le clapet 20 vers sa position d'obturation de la prise d'air. Plus précisément, ladite prise d'air est matérialisée par une plaque 22 percée d'orifices 23, 24 et rapportée à l'extrémité du conduit 16 correspondant, tandis que le clapet 20 comprend une plaque mobile 26 apte à se déplacer à l'intérieur du conduit 16 en regard de la face interne de la plaque 22 et perpendiculairement à un plan de celle-ci. Un revêtement insonorisant 28 est fixé à la plaque mobile 26, et intercalé entre celle-ci et la face interne de la plaque percée 22. Celle-ci comporte en outre un trou central traversé par une vis 30 dont l'extrémité filetée débouche à l'extérieur du conduit. Un moyen de réglage, tel que représenté ici un écrou papillon 32 est engagé sur la portion filetée de la vis, qui fait saillie au-delà de la plaque 22. L'écrou prend appui sur cette plaque et permet le réglage du ressort 21. Celui-ci est monté dans le conduit autour de la vis 30 et est ainsi susceptible d'être comprimé entre la plaque 26 et une rondelle formant butée 34, prenant appui sur l'épaulement de la tête de vis. Il apparaît avec évidence que l'agencement qui vient d'être décrit permet un réglage de la force de sollicitation du ressort 21. Il est à noter que le réglage de la force du ressort 21 en position d'obturation maximum de la prise d'air peut se faire à la fois en choisissant une raideur de ressort appropriée et en agissant sur l'écrou papillon 32. Les réglages dépendent de la longueur de la branche et du nombre de brûleurs qui y sont raccordés.
  • De plus, certaines prises d'air au moins, si nécessaire, sont conçues de façon à ménager des passages d'air résiduel, de sections ajustables. Un tel passage est propre à permettre un faible écoulement d'air, lorsque le clapet est dans sa position d'obturation maximum de la prise d'air, comme cela est représenté sur la figure 2. Dans l'exemple, ce passage d'air résiduel est obtenu au moyen de trois vis 36 engagées au travers de trous taraudés de la plaque 22. En réglant ces vis, on peut ajuster la position de repos du clapet mobile.
  • Il est à noter que les orifices 23, 24 pratiqués dans la plaque 22 sont répartis symétriquement par rapport à son centre traversé par la vis 30. Ceci assure un équilibrage des forces qui s'exercent sur le clapet. Ce dernier se déplace donc en étant toujours parallèle à la plaque 22. Enfin, comme représenté sur la figure 1, un clapet d'obturation D5 du même type que celui décrit en référence aux figures 2 et 3, est connecté en dérivation au voisinage et en amont du ventilateur-extracteur 17.
  • Le fonctionnement est le suivant:
  • En l'absence de produits de combustion pendant la période de prébalayage, seul de l'air froid circule dans le réseau. Pour chaque branche, la dépression est alors maximum et à tendance à attirer vers l'intérieur du conduit le clapet mobile, cette action s'exerçant contre la force du ressort 21 correspondant. Les orifices 23, 24 sont alors complètement dégagés. Puis, l'allumage des brûleurs et la montée progressive en température augmentent le volume de fluide en circulation. Ceci se traduit par une diminution de la dépression laquelle est immédiatement compensée par l'action du ressort sur la clapet mobile. On observe ainsi une fermeture progressive de la prise d'air de dilution de telle sorte que la dépression dans la branche correspondante conserve une valeur pratiquement constante pendant toute la période transitoire. En régime établi, la prise d'air est totalement ou presque totalement fermée, ce qui se traduit par une augmentation sensible du rendement de combustion.

Claims (8)

1. Installation de chauffage par rayonnement, du type comportant au moins une branche d'un conduit (16) reliée à un ventilateur-extracteur (17) et dont une extrémité est munie d'une prise d'air de dilution (D1) agencée pour introduire de l'air dans ledit conduit et au moins un brûleur à gaz connecté audit conduit pour y provoquer la combustion d'un mélange air-gaz propre à élever la température du conduit et à amener la surface de ce dernier à émettre un rayonnement thermique, caractérisé en ce que ladite prise d'air de dilution (D1) constitue des moyens de régulation de la dépression dans ledit conduit et est équipée à cet effet d'un clapet d'obturation (20) mobile, agencé pour faire varier le débit d'air admis par ladite prise d'air de dilution, afin de stabiliser ladite dépression.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de régulation comportent un moyen de rappel tel qu'un ressort (21), sollicitant ledit clapet (20) vers sa position d'obturation de ladite prise d'air.
3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit ressort (21) est associé à un agencement de réglage de sa force de sollicitation.
4. Installation selon l'une des revendications précédentes, comportant plusieurs branches de conduit (12, 15) précitées, comprenant chacune une prise d'air de dilution, caractérisée en ce qu'au moins certaines desdites prises d'air sont munies de clapets d'obturation (D1, D2,...) précités et en ce que des passages d'air résiduel sont ménagés dans au moins certaines extrémités de branches pour réaliser un équilibrage des branches entre elles, en régime de fonctionnement établi.
5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou chaque prise d'air de dilution est matérialisée par une plaque (22) percée d'orifices (23, 24), rapportée à l'extrémité du conduit (16) correspondant, en ce que ledit clapet comprend une plaque mobile (26) apte à se déplacer à l'intérieur dudit conduit (16) en regard de la face interne de ladite plaque percée, cette dernière étant traversée en son centre par une vis (30) ou analogue, dont une extrémité débouche à l'extérieur dudit conduit et est munie d'un écrou de réglage (32) et en ce qu'un ressort (21) est monté dans ledit conduit autour de ladite vis entre ladite plaque mobile et une butée (34) solidaire de ladite vis.
6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un revêtement insonorisant (28) est fixé à ladite plaque mobile (26) et intercalé entre celle-ci et la face interne de ladite plaque percée (22).
7. Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les orifices (23, 24) de ladite plaque percée (22) sont répartis symétriquement par rapport à son centre traversé par ladite vis.
8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte un clapet d'obturation (D5) précité connecté en dérivation au voisinage et en amont dudit ventilateur-extracteur (17).
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