FR2459438A1

FR2459438A1 - HEAT EXCHANGER FOR HOT WATER HEATING SYSTEMS

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Publication number: FR2459438A1
Application number: FR8013205A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1981-01-09
Also published as: FR2459438B3; CH647065A5; DE2924049A1

Abstract

In the heat exchanger (16), the heat of the heating-boiler waste gases is used for heating the return run water. The heat exchanger is characterized by a housing (17), inside which a number of pipe coils, through which the return run water can flow are arranged laid parallel to one another in the return run pipe (14) and preferably lie transversely to the smoke gas through-flow. The structure of the heat exchanger allows a compact construction and the subsequent installation or removal of a coil, so that it can easily be added and adapted to existing heating installations.

Description

ECHANGEUR DE CHALEUR POUR INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE
A EAU CHAUDE
La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour installations de chauffage à eau chaude, destiné à l'utilisation de la chaleur des gaz de combustion de la chaudière pour le réchauffage de l'eau de la conduite d'arrivée.HEAT EXCHANGER FOR HEATING SYSTEMS
HOT WATER
The present invention relates to a heat exchanger for hot water heating installations, intended for the use of the heat from the combustion gases of the boiler for heating the water in the inlet pipe.

I1 est connu, dans des installations de chauffage à eau chaude, de placer à l'extérieur la conduite d'arrivée contre un conduit d'évacuation de fumées ou de gaz de combustion, afin de réchauffer l'eau d'arrivée par la chaleur du conduit de gaz de combustion. Mais un tel échangeur de chaleur n'est pas capable d'extraire une proportion rentable de chaleur du gaz de combustion. En outre, un tel échangeur de chaleur exige une structure spécialement adaptée à chaque diamètre de conduite d'évacuation de gaz de combustion. It is known, in hot water heating installations, to place the inlet pipe outside against a flue or smoke exhaust pipe, in order to heat the inlet water with heat. of the flue gas pipe. However, such a heat exchanger is not capable of extracting a profitable proportion of heat from the combustion gas. In addition, such a heat exchanger requires a structure specially adapted to each diameter of the flue gas discharge pipe.

La présente invention a donc pour but de fournir un échangeur de chaleur du type défini ci-dessus, qui présente un bon rendement, et qui peut être convenablement installé indépendamment des diamètres des conduits de gaz de combustion reliés aux chaudières de chauffage et être adapté sans difficulté aux installations de chauffage existantes. The present invention therefore aims to provide a heat exchanger of the type defined above, which has good efficiency, and which can be suitably installed independently of the diameters of the combustion gas conduits connected to the heating boilers and be adapted without difficulty with existing heating installations.

A cette fin, un échangeur de chaleur est caractérisé en ce qu'il comprend un bâti propre à être disposé entre la chaudière et la cheminée et formant une section du conduit des gaz de combustion, à l'intérieur duquel bâti sont disposés plusieurs tuyaux hélicoidaux en matériau résistant à la corrosion, propres à la circulation de l'eau d'arrivée, parallèles entre eux, et ayant leurs extrémités raccordées de façon amovible à un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie incorporés au bâti. To this end, a heat exchanger is characterized in that it comprises a frame suitable for being disposed between the boiler and the chimney and forming a section of the flue gas duct, inside which frame are arranged several helical pipes. made of corrosion resistant material, suitable for the circulation of incoming water, parallel to each other, and having their ends removably connected to an inlet manifold and an outlet manifold incorporated in the frame.

Le fait d'installer des tuyaux hélicoidaux à l'intérieur de la conduite de gaz de combustion permet une très bonne utilisation de la chaleur des gaz de combustion. Afin d'obtenir une circulation des gaz de combustion particulièrement bonne autour les tuyaux hélicoidaux, les axes des tuyaux hélicoidaux sont avantageusement disposés transversalement à la direction d'écoulement des gaz de combustion, et plusieurs tuyaux hélicoidaux peuvent être disposés concentriquement. The fact of installing helical pipes inside the flue gas pipe allows a very good use of the heat of the flue gases. In order to obtain a particularly good circulation of combustion gases around the helical pipes, the axes of the helical pipes are advantageously arranged transversely to the direction of flow of the combustion gases, and several helical pipes can be arranged concentrically.

Le raccordement amovible des tuyaux hélicoidaux avec des collecteurs d'entrée et de sortie ménagés dans le bâti de l'échangeur de chaleur permet d'installer un nombre de tuyaux hélicoidaux correspondant aux caractéristiques de l'installation de chauffage, et aussi de choisir le nombre de tuyaux hélicoidaux montés en parallèle en fonction de la résistance à la circulation totale et/ou de la température des gaz de combustion pour chaque type de chaudière. Ceci peut s'effectuer directement sur les lieux d'installation, de sorte que le spécialiste de chauffage n'a pas besoin de faire fabriquer d'avance l'échangeur de chaleur selon des calculs inhérents aux caractéristiques de la chaudière.The removable connection of the helical pipes with inlet and outlet manifolds arranged in the frame of the heat exchanger makes it possible to install a number of helical pipes corresponding to the characteristics of the heating installation, and also to choose the number helical pipes mounted in parallel depending on the resistance to total circulation and / or the temperature of the combustion gases for each type of boiler. This can be done directly at the installation site, so that the heating specialist does not need to have the heat exchanger manufactured in advance according to calculations inherent to the characteristics of the boiler.

Grâce au retrait d'une paroi latérale entre du bâti, l'intérieur de celui-ci est facilement accessible, de sorte que, en cas de besoin, des tuyaux hélicoidaux peuvent être retirés individuellement in situ. En cas de retrait d'un tuyau, le point de raccordement-fileté au collecteur d'entrée ou de sortie peut être obturé sans difficulté par un tampon de fermeture. Si nécessaire, on peut également retirer tous les tuyaux et utiliser alors le bâti seul comme section de conduite de gaz de combus- tion.Thanks to the removal of a side wall between the frame, the interior thereof is easily accessible, so that, if necessary, helical pipes can be removed individually in situ. If a pipe is removed, the connection point-threaded to the inlet or outlet manifold can be closed without difficulty by a closing pad. If necessary, all hoses can also be removed and the frame can then be used alone as the combustion gas line section.

En enlevant l'une. des parois du bâti de l'échangeur de chaleur, les tuyaux hélicoidaux sont aussi facilement accessibles pour le nettoyage des résidus des gaz de combustion. Mais l'expérience a montré qu'un auto-nettoyage de ces tuyaux hélicoidaux s'effectue grâce à la condensation d'eau sur les tuyaux, au moins pendant une certaine durée de fonctionnement. L'eau de condensation formée peut s'écouler, en entraidant les dépôts de suie vers le bac collecteur prévu dans le bâti. By removing one. from the walls of the heat exchanger frame, the helical pipes are also easily accessible for cleaning residues of combustion gases. However, experience has shown that self-cleaning of these helical pipes is effected by the condensation of water on the pipes, at least during a certain period of operation. The condensed water formed can flow, helping the soot deposits to the collecting tank provided in the frame.

La formation d'eau de condensation n'endommage en aucun cas les tuyaux hélicoidaux réalisés en- un matériau résistant à la corrosion. On peut même favoriser volontairement une formation d'eau de condensation, afin d'y piéger les substances nocives issues des gaz de combustion avant leur entrée dans la cheminée.The formation of condensation does not in any way damage the helical pipes made of a corrosion-resistant material. We can even voluntarily favor the formation of condensation water, in order to trap harmful substances from the combustion gases before entering the chimney.

Les tuyaux hélicoidanx présentent l'avantage supplémentaire qu'ils se laissent tirer ou presser coaxialement à leurs axes, en vue de l'obtention de différentes longueurs. Ainsi, de mêmes tuyaux héli coidaux peuvent être utilisés pour des batiks ayant une section rectangulaire convenable et des largeurs différentes. Helical hoses have the additional advantage that they can be pulled or pressed coaxially to their axes, in order to obtain different lengths. Thus, the same helical coiled pipes can be used for batiks having a suitable rectangular section and different widths.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation et des dessins annexés correspondants, dans lesquels - la Fig. 1 montre schématiquement une installation de chauffage à eau chaude équipée d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention - la Fig. 2 est une vue de côte de l'échangeur de chaleur, paroi latérale enlevée, à une plus grande échelle que la Fig. 1 ; et - la Fig. 3 est une vue de dessus de l'échangeur de chaleur. The present invention will be better understood on reading the following description of an exemplary embodiment and the corresponding appended drawings, in which - FIG. 1 schematically shows a hot water heating installation equipped with a heat exchanger according to the invention - FIG. 2 is a side view of the heat exchanger, side wall removed, on a larger scale than FIG. 1; and - Fig. 3 is a top view of the heat exchanger.

Le schéma d'une installation de chauffage à eau chaude de la
Fig. 1 montre une chaudière de chauffage 10 avec un brûleur à fuel incorporé 11, la conduite de départ de l'eau chaude 12, qui dessert un bloc d'éléments de chauffage 13, et la conduite d'arrivée de chauffage 14, dans laquelle a été montée une pompe à circulation 15. Le long de la conduite d'arrivée 14 est introduit un échangeur de chaleur 16, dont le bâti rectangulaire 1 7 est inséré dans le conduit d'évacuation des fumées 18 émanant de la chaudière 10, de façon telle que cet échangeur constitue une section du conduit de fumées conduisant à une cheminée 19.Dans le conduit de fumées est également monté, derrière l'échangeur de chaleur 16, selon la direction d'évacuation des fumées, un dispositif de ventilation 20 comportant un clapet d'obturation 21 du conduit de fumées, et un clapet d'échappement 22, ces deux clapets étant actionnés par moteur. Ce dispositif de ventilation ne scra pas plus amplement décrit, car il n'appartient pas- au cadre de la présente invention.The diagram of a hot water heating installation of the
Fig. 1 shows a heating boiler 10 with an incorporated fuel burner 11, the hot water start pipe 12, which serves a block of heating elements 13, and the heating arrival pipe 14, in which a A circulation pump 15 has been mounted. Along the inlet pipe 14, a heat exchanger 16 is introduced, the rectangular frame 1 7 of which is inserted into the flue exhaust pipe 18 emanating from the boiler 10, so such that this exchanger constitutes a section of the flue leading to a chimney 19. In the flue is also mounted, behind the heat exchanger 16, in the direction of discharge of the fumes, a ventilation device 20 comprising a shut-off valve 21 of the flue pipe, and an exhaust valve 22, these two valves being actuated by a motor. This ventilation device will not be described more fully, because it does not belong to the framework of the present invention.

Comme montré sur les Figs. 2 et 3, plusieurs tuyaux hélicoidaux 25, 26, 27 et 28 sont disposés. l'intérieur du bâti 17 présentant un chassis porteur, aux deux faces latérales duquel sont raccordées des tubulures 23 et 24 reliées au conduit d'évacuation de fumées 18. Selon l'exemple de réalisation illustré, quatre tuyaux hélicoidaux sont répartis par paires en deux groupes de deux tuyaux hélicoidaux. Ainsi, chacun des tuyaux hélicoidaux 26 et 28 est respectivement disposé concentriquencent à l'intérieur d'un autre tuyau hélicoidal 25, 27.Les deux groupes de tuyaux hélicoidaux se trouvent, l'un derrière l'autre dans le bâti 17, les axes des tuyaux hélicoidaux étant disposés perpendi culaire@@ent à la direction d'évacuation des fumées indiquée par une flèche 29. As shown in Figs. 2 and 3, several helical pipes 25, 26, 27 and 28 are arranged. the inside of the frame 17 having a supporting frame, to the two lateral faces of which are connected pipes 23 and 24 connected to the smoke evacuation duct 18. According to the illustrated embodiment, four helical pipes are distributed in pairs in two groups of two helical pipes. Thus, each of the helical pipes 26 and 28 is respectively arranged concentrically inside another helical pipe 25, 27. The two groups of helical pipes are, one behind the other in the frame 17, the axes helical pipes being arranged perpendicular @@ ent to the direction of smoke evacuation indicated by an arrow 29.

Sur la partie supérieure du bâti 17 sont disposés un collecteur d'entrée er et ',,,u collecteur de sortie 31, qui s'étendent sur la longueur totale du ~~~~ I et presentent chacun une ouverture de raccordement 14a ou 14b 4b reliée à la conduite d'arrivée 14 de l'installation de chauffage à ean chaude. A l'intérieur du bâti, les extrémités des tuyaux hélicoidanx 25 à 28 sont raccordés à ces deux collecteurs 30 et'31 par l'intermédiaire de raccords de tuyaux filetés classiques du commerce. On the upper part of the frame 17 are arranged an inlet manifold er and ',,, u outlet manifold 31, which extend over the total length of the ~~~~ I and each have a connection opening 14a or 14b 4b connected to the inlet pipe 14 of the hot ean heating installation. Inside the frame, the ends of the helical pipes 25 to 28 are connected to these two collectors 30 and '31 by means of conventional commercial threaded pipe fittings.

Par exemple l'une des estrémités 25a du tuyau 25 est raccordée au collecteur d'entrée 30 et l'autre extrémité 25b du tuyau 25 au collecteur de sortie 31 du bâti 17.For example, one of the ends 25a of the pipe 25 is connected to the inlet manifold 30 and the other end 25b of the pipe 25 to the outlet manifold 31 of the frame 17.

Au-dessous des tuyaux hélicoidaux 25 à 28 et à l'intérieur du bâti 17 de l'échangeur de chaleur 16 est disposé un bac collecteur 32 destine à l'veau de condensation qui se forme sur les- tuyaux hélicoidaux. Below the helical pipes 25 to 28 and inside the frame 17 of the heat exchanger 16 is disposed a collecting tank 32 intended for the calf of condensation which forms on the helical pipes.

Le bac collecteur 32 débonche sur un conduit d'évacuation vers l'extérieur 33.The collecting tank 32 opens onto an outside discharge pipe 33.

L'échangeur de chaleur 16 peut être réalisé avec des dimensions quelconques et un nombre quelconque de tuyaux hélicoidaux, pour un court de fabrication relativement faible. Grâce à la grande capacité d'adaptation de cet échangeur de chaleur, déjà mentionnée, il est pra tiquement possible d'équiper ultérieurement, avec un tel échangeur de chaleur, n'importe quelle installation de chauffage à eau chaude, dans laquelle la chaudière n'est pas placée tout contre la cheminée, sans que cela nécessite de travaux de construction supplémentaires. The heat exchanger 16 can be made with any size and any number of helical pipes, for a relatively short manufacturing short. Thanks to the great adaptability of this heat exchanger, already mentioned, it is practically possible to retrofit, with such a heat exchanger, any hot water heating installation, in which the boiler does not is not placed directly against the chimney, without the need for additional construction work.

Un échangeur de chaleur conforme a l'invention peut être pourvu, sur plusieurs de ses parois extérieures, ou même sur toutes ses parois extérieures, d'ouvertures de raccordement ou de tubulures de raccordement 23 et 24, qui sont sélectionnées de sorte que l'une ou l'autre soit utilisée comme raccordement, pendant que les autres sont fermées par des couvercles convenables. De telles ouvertures de raccordement sont représentées sur les Figs. 2 et 3 par des lignes en trait interrompu.De cette.façon, il est même possible d'installer l'échangeur de chaleur dans un espace étroit entre la chaudière et un mur, la sortie des gaz de combustion s'effectuant sur une paroi latérale, qui par exemple, sera perpendiculaire à la paroi du bâti sur laquelle se trouve l'entrée des fumées ou gaz de combustion. Une chicane en tôle peut être également introduite entre les tuyaux héli coidaux dans le bâti d'ouverture aisée. A heat exchanger according to the invention can be provided, on several of its external walls, or even on all its external walls, with connection openings or connection pipes 23 and 24, which are selected so that the one or the other is used as a connection, while the others are closed with suitable covers. Such connection openings are shown in Figs. 2 and 3 by dashed lines. In this way, it is even possible to install the heat exchanger in a narrow space between the boiler and a wall, the outlet of the combustion gases being effected on a wall side, which for example, will be perpendicular to the wall of the frame on which is located the inlet of smoke or combustion gases. A sheet metal baffle can also be introduced between the helical coils in the easy opening frame.

L'ensemble de l'échangeur de chaleur peut être décomposé en plusieurs échangeurs de chaleur individuels, chacun contenant une partie des tuyaux hélicoidaux ou même un seul. Ces échangeurs individuels sont disposés l'un derrière l'autre suivant la direction d'échappement des gaz de combustion, pendant que les tuyaux hélicoidaux des bâtis individuels peuvent être disposées parallèlement entre eux. The entire heat exchanger can be broken down into several individual heat exchangers, each containing part of the helical pipes or even just one. These individual exchangers are arranged one behind the other in the direction of exhaust of the combustion gases, while the helical pipes of the individual frames can be arranged parallel to one another.

Dans ce type d'échangeur de chaleur, il est également possible de diviser le flux des gaz de combustion à l'intérieur de l'échangeur de chaleur et, par exemple, d'extraire les gaz de combustion par deux ou plusieurs sorties. Le bâti d'échangeur de chaleur ou les batiks individuels d'échangeur de chaleur peuvent être conçus pour différentes dimensions en fonction d'un standard déterminé. L'installation ultérieure de tels échangeurs de chaleur est donc possible, pratiquement po1Lr.toutes les chaudières de chauffage, parce qu'ils sont réalisés de façon très diverse en ce qui concerne le raccordement aussi bien au conduit de gaz de combustion qu'au circuit d'eau, In this type of heat exchanger, it is also possible to divide the flow of combustion gases inside the heat exchanger and, for example, to extract the combustion gases by two or more outlets. The heat exchanger frame or the individual heat exchanger batiks can be designed for different dimensions according to a determined standard. Subsequent installation of such heat exchangers is therefore possible, practically for all heating boilers, because they are produced in very different ways with regard to connection both to the combustion gas duct and to the circuit. of water,

Claims

1 - Heat exchanger for hot water heating installations intended for the use of the heat from the combustion gases of the boiler for heating the water in the inlet pipe (14), characterized in that it comprises a frame (17) suitable for being disposed between the boiler (10) and the chimney (19) and forming a section of the combustion gas duct (18), inside which frame are arranged several helical pipes (25 to 28) of corrosion-resistant material, suitable for the circulation of incoming water, parallel to each other, and having their ends (for example 25a, 25b) connected in a removable manner to an inlet manifold and to a manifold outlet (30, 31) incorporated into the frame.

2 - Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the axes of the helical pipes (25 to 28) are arranged transversely to the direction of the flow of combustion gas (29).

3 - Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that several helical pipes (25, 26; 27, 28) are arranged concentrically.

4 - Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a collecting tank (32) with evacuation co-nduit (33) disposed in the frame (17), au- below the heli coidåux pipes (25 to 28).

5 - Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the side walls of the frame (17) is completely removable.

6 - Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ends (25a, 25b) of the various helical pipes (25 to 28) are each connected, by removable connection elements, with the manifold entry or exit formed in one of the walls of the frame.

7 - Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that several groups of concentric helical pipes are placed inside the frame (17), one of them deflects the other in the direction of flow of combustion gases (29).

8 - Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one inlet and at least one outlet of the combustion gases of the frame are formed in the side walls of said frame forming an angle, by example of 90 ".

9 - Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that all the faces of the frame has openings capable of being closed, for the inlet and outlet of the combustion gases.