ÉMETTEUR REVERSIBLE D'AIR CHAUD OU FROID
DESCRIPTION
On décrira ici un émetteur réversible, permettant de souffler à volonté de l'air chaud ou froid et utilisable en particulier pour des applications domestiques de chauffage ou de climatisation.REVERSIBLE HOT OR COLD AIR EMITTER
DESCRIPTION
A reversible transmitter will be described here, making it possible to blow hot or cold air at will and usable in particular for domestic heating or air conditioning applications.
Un avantage essentiel de ces appareils est de fonctionner aussi silencieusement que possible. Cela peut être assuré par une absence totale d'engins mécaniques pour souffler l'air : on a déjà proposé, notamment dans les demandes de brevet de numéros d'enregistrement 97.05835 et 97.05836, encore à publier, des convecteurs exploitant le tirage naturel de l'air, c'est-à-dire sa propriété de se déplacer verticalement à travers le convecteur et de passer devant la source de chaleur ou de froid grâce à sa densité différente de l'air ambiant. De tels convecteurs se présentent sous forme d'une cheminée d'écoulement de l'air, droite et ouverte à ses extrémités, qu'occupe la source. Mais la situation est compliquée quand le convecteur doit être réversible, c'est-à-dire prévu pour réchauffer ou refroidir à volonté, car le tirage naturel est ascendant pour l'air chaud et descendant pour l'air froid, et il convient pourtant que l'air s'écoule dans le même sens dans les deux cas car la forme de la cheminée ne se prête qu'à un écoulement d'air dans un seul sens. La seconde demande citée, qui traite d'un convecteur réversible, prévoit en réalité une cheminée repliée où l'écoulement est successivement ascendant et descendant, une source chaude à l'entrée de la cheminée et une source froide au coude de la cheminée, au sommet de celle-ci et devant une seconde entrée d'air, et un clapet flexible permettant d'ouvrir la portion de sortie de la cheminée à l'écoulement provenant de celles des sources qui est active. Un tirage purement naturel est conservé au prix d'une structure compliquée du convecteur, comprenant en particulier deux sources distinctes et une pièce mobile. L'écoulement de l'air est plus difficile et le volume du convecteur est accru à cause du repli du conduit. An essential advantage of these devices is to operate as quietly as possible. This can be ensured by a total absence of mechanical devices for blowing air: it has already been proposed, in particular in the patent applications for registration numbers 97.05835 and 97.05836, still to be published, convectors exploiting the natural draft of the air, that is to say its property of moving vertically through the convector and passing in front of the heat or cold source thanks to its density different from the ambient air. Such convectors are in the form of an air flow chimney, straight and open at its ends, which the source occupies. But the situation is complicated when the convector must be reversible, that is to say provided to heat or cool at will, because the natural draft is ascending for hot air and descending for cold air, and yet it is suitable that the air flows in the same direction in both cases because the shape of the chimney only lends itself to an air flow in one direction. The second request cited, which deals with a reversible convector, actually provides for a folded chimney where the flow is successively ascending and descending, a hot source at the entrance to the chimney and a cold source at the elbow of the chimney, at the top of it and in front of a second air inlet, and a flexible valve allowing to open the outlet portion of the chimney to the flow coming from those of the sources which is active. A purely natural print is kept at the cost of a complicated structure of the convector, comprising in particular two separate sources and a moving part. The flow of air is more difficult and the volume of the convector is increased due to the bending of the duct.
L'émetteur d'air proposé comme l'invention présente une structure extrêmement simple. I1 comprend une cheminée de tirage ouverte exclusivement en bas pour l'entrée d'air et en haut pour la sortie d'air, un échangeur de chaleur unique disposé dans la cheminée, et au moins un ventilateur axial disposé à travers une section de la cheminée. The air transmitter proposed as the invention has an extremely simple structure. I1 comprises a draft chimney open exclusively at the bottom for the air intake and at the top for the air outlet, a single heat exchanger arranged in the chimney, and at least one axial fan disposed through a section of the fireplace.
Ce ventilateur est au repos dans le cas, plus fréquent dans nos contrées, d'un chauffage et reste donc silencieux, sans introduire de pertes de charge excessives. I1 présente aussi l'avantage de n'être que peu bruyant quand il doit être mis en marche pour rafraîchir l'air, car une faible puissance, et donc une faible vitesse du ventilateur, suffit pour rétablir l'ascendance de l'écoulement avec de l'air froid. This fan is at rest in the case, more frequent in our countries, of a heating and therefore remains silent, without introducing excessive pressure drops. It also has the advantage of being only slightly noisy when it has to be switched on to cool the air, because a low power, and therefore a low fan speed, is sufficient to restore the flow direction with cold air.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront explicités au commentaire du dessin qui représente une réalisation possible de l'invention ; la figure 1 est une vue générale de l'émetteur d'air et la figure 2 illustre le circuit d'échange de chaleur. These characteristics and advantages, as well as others, will be explained in the commentary to the drawing which represents a possible embodiment of the invention; Figure 1 is a general view of the air emitter and Figure 2 illustrates the heat exchange circuit.
L'émetteur d'air est presque entièrement enveloppé dans sa cheminée 1, qui est composée de parois généralement verticales délimitant une ouverture inférieure 2 destinée à l'entrée de l'air à échauffer ou refroidir, et une ouverture supérieure 3 par laquelle l'air se diffuse dans l'atmosphère dont la température doit être modifiée. L'appareil est généralement mural, l'ouverture inférieure 2 étant à quelques centimètres du sol, et la cheminée 1 comprend en conséquence une face arrière 4 parfaitement plane et accrochée au mur et de laquelle s'élève un déflecteur cambré 21 qui surplombe l'ouverture supérieure 3 et dévie l'air sortant pour le diriger à l'opposé du mur. The air emitter is almost entirely wrapped in its chimney 1, which is composed of generally vertical walls delimiting a lower opening 2 intended for the entry of the air to be heated or cooled, and an upper opening 3 through which the air diffuses into the atmosphere, the temperature of which must be changed. The device is generally wall-mounted, the lower opening 2 being a few centimeters from the ground, and the chimney 1 consequently comprises a rear face 4 perfectly flat and hung on the wall and from which rises a curved deflector 21 which overhangs upper opening 3 and deflects outgoing air to direct it away from the wall.
La cheminée 1 comprend encore deux faces latérales 5 et 6 relativement étroites afin de limiter sa profondeur et une face avant 7 saillant par le bas de façon que l'ouverture inférieure 2 ait une superficie plus grande que l'ouverture supérieure 3. Les ouvertures 2 et 3 peuvent être complètement ouvertes ou au contraire voilées par une grille ou des ailettes de guidage de l'air. L'appareil comprend encore deux éléments essentiels, tous deux placés dans la cheminée 1 : un échangeur de chaleur 8 pouvant consister en une série de tubes 9 emplis de fluide chaud ou froid selon le besoin, qui s'étendent sensiblement d'une face latérale 5 à l'autre 6 et occupent toute une section de la cheminée 1, hormis les jeux qui les séparent. Les tubes 9 ont une section oblongue, dont la dimension verticale est beaucoup plus grande afin d'accroître la durée de contact thermique avec l'air ascendant tout en réduisant les pertes de charge grâce à leur finesse en direction horizontale. Les tubes 9 sont, dans cet exemple, plats et composés de deux faces planes et parallèles jointes par des arrondis. Ils sont reliés à un conduit de circulation 10 par des collecteurs de distribution 11 et de récupération 12, représentés à la figure 2 et adjacents aux faces latérales 5 et 6, et le conduit 10 passe par une source 13 extérieure à l'appareil et qui est composée selon le cas d'une combustion, d'une résistance électrique de chauffage, de glace, etc. et éventuellement d'une pompe créant une circulation dans l'échangeur 8.The chimney 1 also comprises two relatively narrow side faces 5 and 6 in order to limit its depth and a front face 7 projecting from below so that the lower opening 2 has a larger area than the upper opening 3. The openings 2 and 3 may be completely open or, on the contrary, veiled by a grid or air guide fins. The apparatus further comprises two essential elements, both placed in the chimney 1: a heat exchanger 8 which may consist of a series of tubes 9 filled with hot or cold fluid as required, which extend substantially from one side face 5 to the other 6 and occupy a whole section of the chimney 1, except for the games which separate them. The tubes 9 have an oblong section, the vertical dimension of which is much greater in order to increase the duration of thermal contact with the ascending air while reducing the pressure losses thanks to their fineness in the horizontal direction. The tubes 9 are, in this example, flat and composed of two flat and parallel faces joined by rounded edges. They are connected to a circulation conduit 10 by distribution 11 and recovery 12 collectors, shown in FIG. 2 and adjacent to the lateral faces 5 and 6, and the conduit 10 passes through a source 13 external to the apparatus and which is composed according to the case of a combustion, an electrical resistance of heating, ice, etc. and possibly a pump creating a circulation in the exchanger 8.
Si l'air est échauffé par l'échangeur 8, il s'élève grâce à sa densité moindre et sort sans autre précaution de la cheminée 1 : l'émetteur d'air fonctionne en convecteur. Si au contraire il est refroidi, il tend à retomber, ce qui nécessite de mettre en marche l'autre élément compris dans la cheminée 1. Il s'agit d'une batterie de ventilateurs 14 axiaux, c'est-à-dire qui comprennent une hélice 15 formée de pales obliques 16 autour d'un moyeu 17 et d'un boîtier 18 renfermant un moteur qui meut le moyeu 17 : l'écoulement produit est dans l'axe de rotation du moyeu 17. Comme ici ces axes sont verticaux, l'air froid est aspiré vers le haut et sort aussi du convecteur par l'ouverture supérieure. Une grille de support 19 soutient les ventilateurs 14, qui sont mis en marche par un dispositif 20 commandé par l'utilisateur quand une source froide est employée. If the air is heated by the exchanger 8, it rises thanks to its lower density and leaves without further precaution the chimney 1: the air emitter operates as a convector. If on the contrary it is cooled, it tends to fall back down, which necessitates switching on the other element included in the chimney 1. It is a battery of axial fans 14, that is to say which comprise a propeller 15 formed of oblique blades 16 around a hub 17 and a housing 18 containing a motor which moves the hub 17: the flow produced is in the axis of rotation of the hub 17. As here these axes are vertical, cold air is drawn upwards and also leaves the convector through the upper opening. A support grid 19 supports the fans 14, which are started by a device 20 controlled by the user when a cold source is used.
L'échangeur de chaleur 8 est avantageusement au bas de la cheminée 1, dont la section a une superficie plus grande et où l'échange de chaleur peut donc être plus important, mais les ventilateurs 14 sont avantageusement près du sommet de la cheminée, où la section est plus petite et où la ventilation est donc plus facile. Les ventilateurs 14 ne sont utilisés qu'à faible vitesse, c' est-à-dire au-dessous de leurs possibilités, car cela suffit à assurer l'écoulement souhaité sans produire trop de bruit.The heat exchanger 8 is advantageously at the bottom of the chimney 1, the cross section of which has a larger surface area and where the heat exchange can therefore be greater, but the fans 14 are advantageously near the top of the chimney, where the section is smaller and therefore ventilation is easier. The fans 14 are used only at low speed, that is to say below their possibilities, because this is sufficient to ensure the desired flow without producing too much noise.
Quoiqu'un échangeur de chaleur 8 commun à l'échauffement et au refroidissement soit préféré, il serait possible d'utiliser des échangeurs adjacents associés respectivement aux deux sources. Although a heat exchanger 8 common to heating and cooling is preferred, it would be possible to use adjacent exchangers associated respectively with the two sources.