FR3055154A3 - Installation de chauffage a conduits radiants - Google Patents

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Abstract

Installation de chauffage à conduits radiants, comprenant un brûleur (2) raccordé à au moins un conduit (5) radiant acheminant un fluide vecteur (9) ; un ventilateur (6) associé au conduit (5) pour faire avancer le fluide (9) ; et un conduit d'évacuation des fumées (11) raccordé au conduit (5), pour l'extraction d'au moins une partie (10) du fluide (9). Elle comprend un dispositif de récupération de chaleur sensible et latente (12) en fermeture dudit conduit d'évacuation (11) et comprenant un corps de rétention (13) raccordé audit conduit (11) moyennant des premières ouvertures d'entrée (14) et de sortie (15) et un circuit de récupération (28) acheminant un fluide secondaire (16) et raccordé audit corps (13). Le fluide (9) et le fluide secondaire (16) déterminent dans le corps (13) un échange thermique adiabatique par contact direct avec refroidissement du fluide (9) et chauffage du fluide secondaire (16).

Description

INSTALLATION DE CHAUFFAGE À CONDUITS RADIANTS
Champ d'application
La présente invention concerne une installation de chauffage à conduits radiants. L'installation en question est destinée avantageusement à être employée dans le milieu industriel ou commercial pour chauffer, en particulier, des bâtiments de grandes dimensions tant pour un chauffage total que pour le chauffage de zones partielles du bâtiment, et fournir avantageusement de l'énergie thermique pour la production d'eau chaude à employer pour le chauffage d'autres locaux. État de la technique Π est connu que depuis des années il existe sur le marché plusieurs installations de chauffage à conduits radiants à placer juste sous le plafond des bâtiments à chauffer, de façon à irradier la chaleur par rayonnement vers les biens ou les personnes sous-jacents, de préférence par des rayonnements thermiques dans le champ de l'infrarouge. Ces installations de type connu comprennent, traditionnellement, des conduits radiants en « boucle ouverte », dénommés dans le jargon du secteur « tubes radiants », lesquels sont connectés à un brûleur, dans lequel on fait brûler un mélange comburant composé d'air et de gaz, générant des produits de combustion qu'à travers un ventilateur placé en aval des conduits radiants sont mis en circulation à dépression, pour être ensuite évacués directement à l'extérieur par le biais d'un conduit de fumées ; le ventilateur peut être avantageusement placé en amont du brûleur en faisant circuler les produits de combustion sous pression dans les conduits radiants. D'autres installations de type connu comprennent, traditionnellement, des conduits radiants en « boucle fermée », dénommés dans le jargon du secteur « bandes radiantes », lesquelles sont connectées à un brûleur, dans lequel on fait brûler un mélange comburant composé d'air et de gaz.
Ce mélange produit un débit de produits de combustion à haute température qui est injecté dans la boucle fermée des conduits radiants.
Ladite boucle de l'installation est fermée par un ventilateur avantageusement placé contre et en amont du brûleur de façon à soumettre toute la boucle à une dépression susceptible de maintenir également l'installation en conditions de sécurité.
Le débit de gaz brûlés produit par le brûleur se mélange dans la boucle fermée avec un débit de produits de la combustion déjà injectés et mis en circulation en le chauffant de sorte à former un fluide vecteur de chauffage qui est mis en circulation en dépression par l'action du ventilateur.
De manière plus détaillée, les brûleurs employés dans ces installations sont traditionnellement équipés d'une chambre de combustion, dans laquelle le mélange comburant, formé par l'air et le gaz, brûle au niveau d'une tête à torche générant un fluide vecteur de fumées qui est mis en circulation à l'intérieur des conduits radiants avec les fumées de circulation déjà précédemment produites. Les fumées de recyclage plus froides se mélangent à celles plus chaudes produites par le brûleur et sont mises en circulation ensembles par le ventilateur qui maintien la boucle entière en dépression.
Par conséquent, le ventilateur met en circulation dans la boucle un débit de fluide vecteur formé en partie par les nouveaux gaz brûlés très chauds produits par le brûleur et en partie par les gaz brûlés de recyclage plus froids qui ont déjà échangé, en partie, leur chaleur avec les conduits radiants pendant leur circulation.
Pour maintenir l'équilibre des masses en jeu, une partie des fumées de circulation est évacuée dans l'environnement à l'extérieur du bâtiment moyennant un conduit d'évacuation spécifique (cheminée) normalement installé en amont du brûleur immédiatement en aval du ventilateur. L'installation ainsi configurée est particulièrement sûre, étant donné que le brûleur, normalement, est situé à l'extérieur du bâtiment à chauffer et les conduits radiants sont, comme il a été évoqué, en dépression afin d'éviter toute possibilité de déperdition des fumées dans l'environnement à chauffer.
Par exemple, du brevet WO 2011036645 est connu l'équipement de ces installations de chauffage à bandes radiantes d'appareils de récupération de la chaleur placés en fermeture de la cheminée pour évacuer, comme dans les chaudières normales, les fumées à des températures plus basses en récupérant une partie de la chaleur latente de condensation. Pour ces appareils de récupération de la chaleur, la nécessité de satisfaire aux exigences minimales de rendement et d'efficacité thermique comporte des investissements qui sont très considérables et peu efficaces en ce qui concerne les coûts totaux (investissement, exploitation et entretien).
En effet, pendant sa circulation dans la boucle radiante fermée et en dépression, le fluide vecteur se mélange aussi, involontairement, avec l'air provenant de l'environnement extérieur qui entre par les accouplements mécaniques entre les composants qui forment la boucle radiante (courbes, mamelons de raccord, dilatateurs, etc.), comportant une diminution en % de dioxyde de carbone (CO2) dans le fluide vecteur de circulation qui entraîne la diminution de la température de condensation (rosée) des fumées au niveau de leur conduit d'évacuation, ce dernier dérivé à la fin de la boucle radiante, plus précisément entre le ventilateur et le brûleur.
Si l'on veut récupérer une partie de la chaleur latente contenue dans les fumées, une basse température de condensation des fumées implique nécessairement l'emploi dans les appareils de récupération, de grandes surfaces d'échange thermique, ainsi que des basses températures de travail du fluide thermique secondaire auquel est cédée la chaleur récupérée des fumées évacuées, cette dernière chaleur n'étant pas toujours facilement exploitable en raison de sa basse température.
Description de l'invention
Dans ce cadre, le but principal de l'invention est de remédier aux inconvénients de la technique connue et évoquée ci-dessus, en présentant une installation de chauffage à bandes radiantes en mesure d'améliorer en matière de faisabilité technique, économiques et de gestion, la récupération de la chaleur sensible et latente des produits de la combustion qui sont évacués par la cheminée.
Un autre but de la présente invention est de présenter une installation de chauffage à bandes radiantes, dont le fonctionnement soit entièrement sûr.
Les buts de l'invention sont atteints moyennant une installation de chauffage à conduits radiants, laquelle comprend : un brûleur muni d'une chambre de combustion susceptible de générer des produits de combustion à haute température à travers la combustion d'un mélange comprenant au moins un débit d'air et au moins un débit de gaz ; au moins un conduit radiant, qui achemine un fluide vecteur et est raccordé au brûleur pour recevoir à son intérieur les produits de combustion à haute température susceptibles de former au moins en partie le fluide vecteur ; au moins un ventilateur associé au conduit radiant pour faire avancer le fluide vecteur en dépression le long d'un tronçon aspiré de raccordement au brûleur ; un conduit d'évacuation des fumées raccordé au conduit radiant en aval du ventilateur pour extraire au moins une partie du fluide vecteur ; un dispositif de récupération de chaleur sensible et latente situé en fermeture dudit conduit d'évacuation des fumées. Le dispositif de récupération de chaleur sensible et latente comprend : un corps de rétention raccordé au conduit d'évacuation des fumées moyennant une première ouverture d'entrée et une première ouverture de sortie à travers lesquelles il est traversé par ladite partie du fluide vecteur ; un circuit de récupération dans lequel circule un fluide secondaire, notamment froid, à température inférieure à celle du fluide vecteur et est raccordé au corps de rétention moyennant une deuxième ouverture d'entrée et moyennant une deuxième ouverture de sortie. Ladite partie du fluide vecteur et le fluide secondaire déterminent dans le corps de rétention un échange thermique par contact direct avec refroidissement de ladite partie du fluide vecteur et chauffage du fluide secondaire. La deuxième ouverture de sortie est placée essentiellement sur le fond du corps de rétention pour acheminer le fluide secondaire chauffé et la condensation de ladite partie du fluide vecteur.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, ledit au moins un conduit radiant est une boucle fermée à bandes radiantes ; le ventilateur est associé à la boucle fermée définissant en amont le tronçon aspiré de raccordement au brûleur et en aval un tronçon sous pression de raccordement au brûleur ; le conduit d'évacuation des fumées ferme le tronçon sous pression de la boucle fermée, pour extraire ladite partie du fluide vecteur. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le circuit de récupération définit dans un de ses tronçons délimité par une section d'entrée raccordée à la deuxième ouverture de sortie du corps de rétention à une section de sortie raccordée à la deuxième ouverture d'entrée de ce même corps de rétention, un conduit d'échange thermique d'au moins un échangeur ; le circuit de récupération est muni d'une soupape de décharge située à un niveau plus haut de la section de sortie du conduit d'échange thermique.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le conduit d'échange thermique est un réservoir d'accumulation, muni d'un niveau de remplissage maximum situé au même niveau de ladite soupape de décharge.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'échangeur échange la chaleur directement à l'air ou échange la chaleur à un circuit hydraulique d'utilisation moyennant un échangeur.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le réservoir d'accumulation est muni d'un raccordement d'entrée et d'un raccordement de sortie pour un échangeur de chaleur immergé dans le fluide secondaire du réservoir d'accumulation ; l'échangeur est raccordé à un circuit hydraulique d'utilisation parcouru par un fluide thermique comme moyen pour le transfert de chaleur du réservoir d'accumulation à un terminal de cession de chaleur.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, ledit au moins un conduit radiant est une boucle ouverte d'un tube radiant dans lequel le ventilateur est directement raccordé en sortie au conduit des fumées.
Un autre but de la présente invention est de présenter un système de chauffage à conduits radiants, dont le fonctionnement est totalement efficace.
Le but de la présente invention est obtenu moyennant un système de chauffage à conduits radiants, lequel comprend deux ou plusieurs desdites installations de chauffage telles que définies ci-dessus, dans lequel les circuits de récupération de chaque installation de chauffage sont munis : d'un premier collecteur commun raccordé aux deuxièmes ouvertures de sortie des corps de rétention de chaque installation de chauffage à conduits radiants pour recevoir le fluide secondaire chauffé et les condensations desdites parties des fluides vecteurs ; et d'un deuxième collecteur commun raccordé aux deuxièmes ouvertures d'entrée des corps de rétention de chaque installation de chauffage à conduits radiants pour redistribuer aux installations de chauffage à conduits radiants le fluide secondaire.
Brève description des dessins
Les caractéristiques techniques de l'invention, selon la tâche et les but proposés, apparaîtront clairement dans la suite et les avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de certaines formes de réalisation, selon l'invention, décrite à titre d'exemple et sans que cela soit limitatif, dans les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique de l'installation de chauffage à conduits radiants en boucle fermée dans laquelle a été prévue l'application d'un dispositif de récupération de chaleur sensible et latente fumées/eau à échange direct adiabatique sur un conduit prévu d'évacuation des fumées, faisant l'objet de la présente invention ; la figure 2 présente un autre mode de réalisation de l'installation de la figure 1 dans lequel a été prévue la réutilisation du fluide secondaire, dans un circuit de récupération muni d'un conduit spécifique d'échange thermique et soupape de décharge. la figure 3 présente un autre mode de réalisation de l'installation de la figure 2 dans lequel le conduit d'échange thermique est constitué d'un échangeur susceptible d'échanger la chaleur directement en l'air à travers un ventilateur, et/ou échanger la chaleur avec un circuit hydraulique. la figure 4 présente un autre mode de réalisation de l'installation de la figure 1 dans lequel a été prévu la réutilisation du fluide secondaire, dans un réservoir d'accumulation muni d'un niveau maximum de remplissage, susceptible d'échanger la chaleur avec un circuit hydraulique muni à son tour d'un terminal pour échanger la chaleur directement dans l'air à travers un ventilateur. la figure 5 présente un autre mode de réalisation de l'installation de la figure 4 dans lequel le circuit hydraulique est doté, au choix, d'un terminal pour échanger la chaleur avec un circuit hydraulique d'utilisation. la figure 6 présente un autre mode de réalisation de l'installation de la figure 4 dans lequel le circuit hydraulique est doté tant d'un terminal pour échanger la chaleur directement dans l'air à travers un ventilateur que d'un terminal pour échanger la chaleur avec un circuit hydraulique d'utilisation. la figure 7 présente un autre mode de réalisation de l'installation de la figure 4 dans lequel le conduit radiant est une boucle ouverte d'un tube radiant, la figure 8 présente un autre mode de réalisation de l'installation de la figure 1 comprenant deux ou plusieurs installations dans lequel les circuits de récupération de chaque installation sont raccordés en parallèle et munis d'un premier collecteur commun pour recevoir le fluide secondaire chauffé et les condensations des parties des fluides vecteurs ; et d'un deuxième collecteur commun pour redistribuer de nouveau auxdites installations le fluide secondaire.
Description détaillée d'un exemple de réalisation préférée En référence aux dessins annexes on a indiqué dans son ensemble par 1 une installation de chauffage à bandes radiantes conforme à une forme de réalisation préférentielle de l'invention.
Elle est destinée à être employée, principalement, à la climatisation des locaux moyennant rayonnement dans l'environnement industriel et commercial. L'installation de chauffage 1 faisant l'objet de l'invention comprend un brûleur 2 muni d'une chambre de combustion 8 susceptible de générer des produits de combustion à haute température à travers la combustion d'un mélange comprenant au moins un débit d'air A et au moins un débit de gaz G. D'une manière plus détaillée, le brûleur 2 pourra être de type mono-étagé, bi-étagé ou modulant susceptible de brûler tant du combustible gazeux que du combustible liquide. L'installation comprend en outre au moins un conduit radiant 5 qui définit la boucle fermée d'une bande radiante ou la boucle ouverte d'un tube radiant comme mieux décrit ci-après. En tout cas, le conduit radiant 5 est apte à acheminer un fluide vecteur 9 et est raccordé au brûleur 2 pour recevoir à son intérieur les produits de combustion à haute température susceptibles de former au moins en partie ledit fluide vecteur 9. L'installation comprend en outre, de façon en soi connue, un ventilateur 6 associé au conduit radiant 5 pour faire avancer le fluide vecteur 9 en dépression le long d'un tronçon aspiré 5’ de raccordement au brûleur 2. L'installation comprend en outre, au moins un conduit d'évacuation des fumées 11, lequel est raccordé au conduit radiant 5 en aval du ventilateur 6 pour extraire au moins une partie 10 du fluide vecteur 9.
De manière plus détaillée comme connu et comme mieux décrit par la suite, les produits de la combustion réalisent entièrement le fluide vecteur dans le cas de boucle ouverte du conduit radiant 5 d’une installation à tubes radiants alors qu'ils s'insèrent dans un fluide vecteur circulant dans la boucle fermée du conduit radiant en cas d'une installation à bandes radiantes.
Avantageusement, dans le cas d'une boucle fermée à bandes radiantes (par exemple simplifiée sur les figures 1,2, 3,4, 5,6), ledit ventilateur 6 est inséré dans la boucle fermée sur une position qui définit en amont le tronçon aspiré 5 ’ de raccordement au brûleur 2 et en aval un tronçon sous pression 5” qui le raccorde au brûleur 2.
Normalement, en cas de boucle fermée d'une installation à bandes radiantes, le conduit 5 a la forme en U avec un tronçon terminal de raccordement distancé du brûleur 2. La boucle est ensuite fermée grâce au tronçon sous pression 5”.
Le conduit d'évacuation des fumées 11 ferme le tronçon sous pression 5” de la boucle fermée 5, pour extraire une partie 10 du fluide vecteur 9, essentiellement égale à celle qui est réinjectée avec les fumées chaudes produites par la combustion.
Différemment, dans le cas d'installations à tubes radiants (comme représenté, par exemple, sur la figure 7) le conduit 5 définit, comme évoqué ci-dessus, une boucle ouverte d'un tube radiant dans lequel le ventilateur 6 est directement raccordé en sortie au conduit des fumées 11. En particulier, dans le cas d'installations à tubes radiants, la partie 10 de fluide vecteur 9, extraite par le conduit d'évacuation des fumées 11, correspond essentiellement au débit entier du fluide vecteur 9 qui a traversé le conduit radiant 5.
Selon l'idée à la base de la présente invention, l'installation comprend un dispositif de récupération de chaleur sensible et latente 12 situé en fermeture du conduit d'évacuation des fumées 11. En outre selon l'invention, l'installation 1 comprend un corps de rétention 13 raccordé au conduit d'évacuation des fumées 11, moyennant une première ouverture d'entrée 14 et une première ouverture de sortie 15 à travers lesquelles il est traversé par la partie 10 de fluide vecteur 9. Π a été prévu un circuit de récupération 28 dans lequel circule un fluide secondaire 16 à température inférieure à celle du fluide vecteur 9 et est raccordé au corps de rétention 13 moyennant une deuxième ouverture d'entrée 17 et moyennant une deuxième ouverture de sortie 18. La partie 10 de fluide vecteur 9 (constitué de fumées de combustion) et le fluide secondaire 16 déterminent de cette manière à l'intérieur du corps de rétention 13 un échange thermique adiabatique par contact direct avec refroidissement de la partie 10 de fluide vecteur 9 et chauffage du fluide secondaire 16.
Avantageusement, dans le corps échangeur 13 il est possible de récupérer la partie 10 de fluide vecteur 9, moyennant le fluide secondaire 16, tant la chaleur sensible que la chaleur latente, étant bien connu qu'en refroidissant les fumées de combustion il est possible de récupérer la chaleur sensible et en condensant aussi la vapeur d'eau contenue dans les fumées il est possible de récupérer la chaleur latente.
Le différent comportement de la condensation des fumées sera mieux compris en examinant, à titre d'exemple la réaction de combustion du méthane CH4 suivante : CH4 + 2 02 + 7,52 N2 + e/100 * (2 02 + 7,52 N2) — —--»C02 + 2 H20 + 7,52 N2 + e/100 * (2 02 + 7,52 N2) où : « e » représente l'excès d'air en pour cent.
Dans la combustion stoechiométrique (e = 0) on a en conséquence : 1 m3 (CH4) + 9,52 m3 (air)------1 m3 (C02) + 2 m3 (H20) + 7,52 m3 (N2).
Par conséquent : 1 Nm3 (CH4) produit 2 Nm3 (H20).
Le poids moléculaire de l'eau étant égal à 2+16=18, on a : 2000/22,4 = 89,3 moles ; 89,3 moles. 18 = 1607 g d'eau, que la combustion libère sous forme de vapeur surchauffée.
La condensation de 1607 g de vapeur restitue : 1,607 kg vapeur/Nm3(CH4) * 2,51 MJ/kg vapeur = 4,04 MJ/Nm3 (CH4)
Cette quantité représente un pourcentage de 4,04/35,9 = 11,2 % de la puissance calorifique inférieure du méthane, qui se traduit, pratiquement, en une égale augmentation du rendement.
La condensation n'est jamais totale, mais peut atteindre des pourcentages plutôt élevés, par rapport aux caractéristiques du générateur et à ses conditions de fonctionnement (excès d'air et température de l'eau de retour qui subordonnent la température de condensation des fumées ou mieux dénommée « Température de Rosée »).
La Température de Rosée est la température au-dessous de laquelle commence la condensation de la vapeur d'eau contenue dans un mélange de gaz de combustion. Cette température est importante pour favoriser la condensation à l'intérieur des appareils de récupération de chaleur des fumées de combustion. La littérature technique contient des graphiques qui, en fonction du type de gaz employé, permettent de calculer la température de rosée en fonction des caractéristiques de la combustion (teneur en CO2). Par exemple, dans le cas de combustion du méthane CH4, pour un % de dioxyde de carbone CO2 dans les fumées égal à 8 %, on a une température de rosée de 50 °C environ ; en revanche, si le % de dioxyde de carbone CO2 dans les fumées est égal à 4 %, la température de rosée baisse à 37 °C environ.
Plus précisément, en référence à la forme de réalisation représentée sur la figure 1 : la partie 10 de fluide vecteur 9 entre par une première ouverture d'entrée 14 dans le corps de rétention 13 à une température comprise moyennement entre 130 °C / 180 °C, et a une composition moyenne de dioxyde de carbone CO2 variable entre 4 % / 8 %. avec le CO2 à 5 %, par exemple, dans le cas d'une combustion avec Méthane CH4 la Température de rosée des fumées est de 42,5 °C. - par conséquent, si on veut obtenir la condensation de la vapeur d'eau contenue dans la partie 10 de fluide vecteur 9, la température du fluide secondaire 16, qui entre dans le corps de rétention 13 par la deuxième ouverture d'entrée 17 et ici se rencontre directement avec la partie 10 de fluide vecteur 9, devra obligatoirement être inférieure à cette valeur de la Température de rosée ; avantageusement, plus la température du fluide secondaire 16 est inférieure à la valeur de Température de rosée, plus grande sera la partie de condensation de la vapeur d'eau de la partie 10 de fluide vecteur 9 qui est récoltée dans le fluide 16’. selon le principe de l'échange thermique adiabatique : • la partie 10 de fluide vecteur 9 entrant en contact direct avec le fluide 16, qui a une température considérablement plus basse, cède une partie de sa chaleur non seulement par contact direct mais aussi par effet de l'évaporation d'une partie du fluide secondaire 16 ; on obtient ainsi une baisse de la température de la partie 10 de fluide vecteur 9 et, en tout cas, une augmentation de son humidité spécifique et de son humidité relative. • avantageusement, pendant le procédé d'échange thermique adiabatique dans le corps de rétention 13 le fluide secondaire 16 se réchauffe et entraîne avec lui la condensation de la vapeur d'eau de la partie 10 de fluide vecteur 9 qui est englobée dans le fluide secondaire 16’.
Toujours selon la présente invention, la deuxième ouverture de sortie 18 est située essentiellement sur le fond du corps de rétention 13 pour acheminer le fluide secondaire 16’chauffé et la condensation de la partie 10 de fluide vecteur 9.
Conformément à une forme de réalisation préférentielle de l'invention représentée sur la figure 2, le circuit de récupération 28 comprend un conduit d'échange thermique 40 apte à céder la chaleur à travers le refroidissement du fluide secondaire 16’ qui le traverse d'une section d'entrée 41 raccordée à la deuxième ouverture de sortie du corps de rétention 13 à une section de sortie 42 raccordée à la deuxième ouverture d'entrée 17 du même corps de rétention 13.
Avantageusement le circuit de récupération 28 est muni d'une soupape de décharge 23 située dans le tronçon en aval de la deuxième ouverture de sortie 18 du corps de rétention 13 et située à un niveau plus haut que la section de sortie 42 du conduit d'échange thermique 40. Le but de la soupape est de maintenir dans le circuit de récupération 28 toujours le même volume de fluide secondaire 16 en évitant que la condensation de la partie 10 de fluide vecteur 9 générée dans le corps de contention 13 et acheminée dans le fluide secondaire 16’, ne s'accumule dans le circuit de récupération 28, en particulier dans le corps de rétention 13 en compromettant le fonctionnement de l'installation.
Avantageusement le circuit de récupération 28 est muni d'une pompe 27 située dans le tronçon compris entre la soupape de décharge 23 et la section d'entrée 41 du conduit d'échange thermique 40 et située à un niveau plus bas que cette dernière section d'entrée 41. Pour le bon fonctionnement de la pompe 27 et, en conséquence, de toute l'installation, le volume du circuit de récupération 28, compris entre la soupape de décharge 23 et la pompe 27 doit être en mesure de garantir un volume de fluide secondaire 16’ pouvant empêcher, pendant le fonctionnement normale, la cavitation de la pompe 27.
Avantageusement, conformément à la forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 2, lorsque la pompe 27 est arrêtée, à la suite de l'arrêt de l'installation, il n'y a pas de circulation de fluide secondaire 16 dans le circuit de récupération 28 et tout le volume du fluide secondaire 16 noie et stationne uniquement dans la partie de circuit de récupération 28 qui est situé au-dessous du niveau de la soupape de décharge 23 y compris le conduit d'échange thermique 40. Par conséquent, dans cette phase d'arrêt de l'installation, le corps de rétention 13 y compris la partie du circuit de récupération 28 située au-dessus du niveau de la soupape de décharge 23, se trouvent sans fluide secondaire 16 à l'intérieur ; de préférence, le corps de rétention 13, y compris la partie du circuit de récupération 28 située au-dessus du niveau de la soupape de décharge 23 peuvent être ainsi situés même à l'extérieur du local en évitant ainsi à l'installation les problèmes liés à l'éventuel givrage du fluide secondaire 16 qui pourraient se produire si le corps de rétention 13, y compris la partie de circuit de récupération 28 située au-dessus du niveau de la soupape de décharge 23 seraient installés à l'extérieur. En effet, à la suite de l'échange thermique direct adiabatique entre la partie 10 de fluide vecteur 9 et le fluide secondaire 16 dans le corps de rétention 13, il n'est pas possible d'utiliser dans le fluide secondaire 16 des composés antigel, tels que glycol ou substances similaires, ces dernières pouvant être inopportunément entraînées dans l'atmosphère par le fluide vecteur 10’ sous forme de particules de vapeur d'eau ; de préférence la partie du circuit de récupération 28 situées au-dessous du niveau de la soupape de décharge 23 y compris le conduit d'échange thermique 40, qui dans la phase d'arrêt de l'installation est noyée par le fluide secondaire 16, doit être située dans l'environnement ou, en tout cas, mise en fonction avec des actions telles à éviter des problèmes de givrage du fluide secondaire 16 qui y stationne pendant la phase d'arrêt de l'installation, ledit fluide secondaire 16 comme déjà évoqué ci-dessus ne peut pas contenir des composés antigel.
Conformément à une forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 3, le conduit d'échange thermique 40 ferme un terminal de cession de la chaleur 43 susceptible de céder la chaleur pour chauffer un débit d'air 37 prélevé en amont du terminal de cession de la chaleur 43 par un ventilateur qui dirige le débit d'air 37 en premier sur le conduit d'échange thermique 40 et ensuite dans l'environnement à chauffer. De préférence, la température moyenne du débit d'air 37 à chauffer et prélevée en amont du terminal de cession de la chaleur 43 est inférieure à la température moyenne du fluide secondaire 16’ qui s'écoule dans le conduit d'échange thermique 40.
Avantageusement, le terminal de cession de la chaleur 43 est susceptible de céder la chaleur à un circuit hydraulique d'utilisation 31 à travers un échangeur 34 qui reçoit la chaleur d'un fluide intermédiaire 44, chauffé, à son tour, par le conduit d'échange thermique 40 ; ce dernier conduit est immergé dans le fluide intermédiaire 44 tout comme l'échangeur 34. Conformément à une forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 4, le circuit de récupération 28 comprend un réservoir d'accumulation 20 apte à céder la chaleur à travers le refroidissement du fluide secondaire 16’ qui le traverse d'une section d'entrée 41 raccordée à la deuxième ouverture de sortie 18 du corps de rétention 13 à une section de sortie 42 raccordée à la deuxième ouverture d'entrée 17 du même corps de rétention 13. Par étroite analogie avec ce qui a été déjà décrit pour la forme de réalisation préférentielle de la présente invention, représentées sur la figure 3, avantageusement le réservoir d'accumulation 20 est équipé d'une soupape de décharge 23 située entre la section d'entrée 41 et la section de sortie 42 du circuit de récupération 28 ; cette soupape de décharge 23 détermine dans le réservoir d'accumulation 20 un niveau maximum de remplissage 25 à un niveau tel à garantir que le fluide secondaire 16’ présent dans le réservoir d'accumulation 20 garantit une bonne et efficace action de la pompe 27, plus précisément faire circuler dans le circuit de récupération 28 le fluide secondaire 16 de la section de sortie 42 du réservoir d'accumulation 20 à la deuxième ouverture d'entrée 17 du corps de rétention 13. Avantageusement, le but de la soupape de décharge 33 est d'éviter que la condensation de la partie 10 de fluide vecteur 9 générée dans le corps de rétention et acheminée dans le réservoir d'accumulation 20 par le fluide secondaire 16’, ne s'accumule dans le circuit de récupération 28 en particulier dans le corps de rétention 13 en compromettant le fonctionnement de l'installation.
Avantageusement, la soupape de décharge 23 détermine un niveau maximum de remplissage 25 à un niveau tel à garantir que le fluide secondaire 16’ présent dans le réservoir d'accumulation 20 puisse céder la chaleur de façon efficace à un échangeur de chaleur 34 présent dans le réservoir d'accumulation.
Conformément à une forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 4, le réservoir d'accumulation 20 est également muni d'un raccordement en entrée 29 et d'un raccordement de sortie 30 pour un échangeur de chaleur 34 immergé dans le fluide secondaire 16’ du réservoir d'accumulation 20. L'échangeur de chaleur 34 est raccordé à un circuit hydraulique d'utilisation 31 qui est parcouru par un fluide thermique 32 en tant que moyen pour le transfert de la chaleur récupérée du réservoir d'accumulation 20 au terminal de cession de chaleur 33, muni, à son tour, d'un échangeur de chaleur 35 hydrauliquement raccordé au circuit hydraulique d'utilisation 31.
Avantageusement, le terminal de cession de chaleur 33 est susceptible de céder la chaleur pour chauffer un débit d'air 37 prélevé en amont du terminal de cession de chaleur 33 par un ventilateur qui dirige le flux d'air 37 en premier sur l'échangeur de chaleur 35 parcouru par le fluide thermique 32, et diriger ensuite le débit d'air 37 dans l'environnement à chauffer. De préférence, la température moyenne du débit d'air 37 à chauffer prélevée en amont du terminal de cession de la chaleur 33 est inférieure à la température moyenne du fluide thermique 32 qui s'écoule dans l'échangeur de chaleur 35.
Conformément à une forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 5, le terminal de cession de la chaleur 33 est susceptible de céder la chaleur pour chauffer un débit d'eau 36 qui entre par la partie basse 39 du terminal de cession de la chaleur 33 et sort chauffé par la partie haute 38 du terminal de cession de la chaleur 33, ledit chauffage dû à la chaleur cédée par l'échangeur 35 parcouru par le fluide thermique 32. De préférence, la température moyenne du débit d'eau 36 à chauffer et présent dans le terminal de cession de la chaleur 33 est inférieure à la température moyenne du fluide thermique 32 qui s'écoule dans l'échangeur de chaleur 35.
Avantageusement, dans le terminai de cession de la chaleur 33, outre l'échangeur de chaleur 35 alimenté par le circuit 31 et parcouru par le fluide thermique 32, peuvent interagir aussi d'autres circuits thermiques tels que, circuits thermiques alimentés par des panneaux solaires, circuits thermiques alimentés par des chaudières d'appoint, circuit thermiques alimentés par des pompes de chaleur et/ou circuits thermiques alimentés par des systèmes de cogénération.
Conformément à une forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 6 et sur la base de ce qui a été décrit ci-dessus et représenté par les formes de réalisation de la figure 4 et de la figure 5, le terminai de cession de la chaleur 33 est susceptible de céder la chaleur pour chauffer en même temps, tant un débit d'air 37 prélevé en amont du terminal de cession de la chaleur 33 par un ventilateur qui dirige le débit d'air 37 vers l'échangeur de chaleur 35 parcouru par le fluide thermique 32’et ensuite dans l'environnement à chauffer, que pour chauffer un débit d'eau 36 qui entre par la partie basse 39 du terminal de cession de la chaleur 33 et sort chauffé par la partie haute 38 du terminal de cession de la chaleur 33, ledit chauffage dû à la chaleur cédée par l'échangeur 35 parcouru par le fluide thermique 32”.
Conformément à une forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 7 le conduit radiant 5 est une boucle ouverte d'un tube radiant. Ledit conduit radiant 5 est raccordé au brûleur 2 pour recevoir à son intérieur les produits de combustion à haute température susceptibles de former le fluide vecteur 9. Dans le cas, l'installation comprend en outre un ventilateur 6 associé au conduit radiant 5 pour faire avancer le fluide vecteur 9 en dépression le long d'un tronçon aspiré 5’ de raccordement au brûleur 2 ; ledit ventilateur 6 étant directement raccordé en sortie à un conduit de fumées 11. Ledit conduit des fumées 11, raccordé au conduit radiant 5 en aval du ventilateur 6 est parcouru par la partie 10 du fluide vecteur 9. Avantageusement, l'installation comprend aussi un ventilateur 6 associé au conduit radiant 5, ledit ventilateur 6 situé en amont du brûleur 2 et y étant directement raccordé pour faire avancer le fluide vecteur 9 sous pression le long d'un tronçon sous pression 5’ de raccordement au brûleur 2 ; ledit tronçon 5’ étant directement raccordé en sortie à un conduit de fumées 11. Ledit conduit des fumées 11, raccordé au conduit radiant 5 en aval du ventilateur 6 est parcouru par la partie 10 du fluide vecteur 9. Avantageusement, si le conduit radiant 5 est une boucle ouverte d'un tube radiant, l'installation est susceptible de comprendre toutes les différentes formes de réalisation préférentielles de la présente invention représentées sur les figures 1, 2, 3, 4, 5 et 6 et décrites en détail ci-dessus.
Conformément à une forme de réalisation préférentielle de la présente invention représentée sur la figure 8, l'installation 1 est un système de chauffage à conduits radiants, lequel comprend deux ou plusieurs installations de chauffage à conduits radiants, chaque installation conforme aux différentes formes de réalisation de la présente invention représentées sur les figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 et décrites en détail ci-dessus. Avantageusement, l'installation 1 est caractérisé en ce que les circuits de récupération 28 de chaque installation sont pourvus d'un premier collecteur 45 commun auquel sont hydrauliquement raccordées les deuxièmes ouvertures de sortie 18 des corps de rétention 13 de chaque installation de chauffage à conduits radiants, ledit premier collecteur 45 commun apte à recevoir le fluide secondaire 16’ chauffé et les condensats des parties 10 des fluides vecteurs 9 ; avantageusement l'installation 1 est caractérisée en ce que les circuits de récupération 28 de chaque installation sont munis d'un deuxième collecteur 46 commun hydrauliquement raccordé aux deuxièmes ouvertures d'entrée 17 des corps de rétention 13 de chaque installation pour redistribuer auxdites chacune des installations de chauffage à conduits radiants, le fluide secondaire 16 refroidi.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS 1) Installation de chauffage à conduits radiants, comprenant : - un brûleur (2) muni d'une chambre de combustion (8) susceptible de générer des produits de combustion à haute température à travers la combustion d'un mélange comprenant au moins un débit d'air (A) et au moins un débit de gaz (G) ; - au moins un conduit radiant (5) qui achemine un fluide vecteur (9) et est raccordé audit brûleur (2) pour recevoir à son intérieur lesdits produits de combustion à haute température susceptibles de former au moins en partie ledit fluide vecteur (9) ; - au moins un ventilateur (6) associé audit conduit radiant (5) pour faire avancer ledit fluide vecteur (9) en dépression le long d'un tronçon aspiré (5’) de raccordement audit brûleur (2) ; - un conduit d'évacuation des fumées (11) raccordé au conduit radiant (5) en aval dudit ventilateur (6) pour extraire au moins une partie (10) dudit fluide vecteur (9) ; caractérisée en ce que ladite installation comprend un dispositif de récupération de chaleur sensible et latente (12) situé en fermeture dudit conduit d'évacuation des fumées (11) et comprenant : - un corps de rétention (13) raccordé audit conduit d'évacuation des fumées (11), moyennant une première ouverture d'entrée (14) et une première ouverture de sortie (15) à travers lesquelles il est traversé par ladite partie (10) dudit fluide vecteur (9) ; - un circuit de récupération (28) dans lequel circule un fluide secondaire (16) à température inférieure à celle dudit fluide vecteur (9) et est raccordé audit corps de rétention (13) moyennant une deuxième ouverture d'entrée ( 17) et moyennant une deuxième ouverture de sortie (18) ; ladite partie (10) dudit fluide vecteur (9) et ledit fluide secondaire (16) déterminant dans ledit corps de rétention (13) un échange thermique par contact direct avec refroidissement de ladite partie (10) dudit fluide vecteur (9) et chauffage dudit fluide secondaire (16) ; ladite deuxième ouverture de sortie (18) étant placée essentiellement sur le fond dudit corps de rétention (13) pour acheminer le fluide secondaire (16) chauffé et la condensation de ladite partie (10) dudit fluide vecteur (9).
  2. 2) Installation de chauffage à conduits radiants, selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un conduit radiant (5) est une boucle fermée à bandes radiantes ; ledit ventilateur (6) étant associé à ladite boucle fermée définissant en amont ledit tronçon aspiré (5’) de raccordement audit brûleur (2) et en aval un tronçon sous pression (5”) de raccordement audit brûleur (2) ; ledit conduit d'évacuation des fumées (11) fermant le tronçon sous pression (5”) de ladite boucle fermée, pour extraire ladite partie (10) dudit fluide vecteur (9).
  3. 3) Installation de chauffage à conduits radiants, selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit circuit de récupération (28) définit dans un de ses tronçons délimité par une section d'entrée (41 ) raccordée à la deuxième ouverture de sortie ( 18) du corps de rétention (13) à une section de sortie (42) raccordée à la deuxième ouverture d'entrée (17) de ce même corps de rétention (13), un conduit d'échange thermique (40) d'au moins un échangeur (43) ; ledit circuit de récupération (28) étant muni d'une soupape de décharge (23) située à un niveau plus haut de la section de sortie (42) dudit conduit d'échange thermique (40).
  4. 4) Installation de chauffage à conduits radiants, selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit conduit d'échange thermique (40) est un réservoir d'accumulation (20), muni d'un niveau de remplissage maximum (25) situé au même niveau de ladite soupape de décharge (23).
  5. 5) Installation de chauffage à conduits radiants, selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit échangeur (43) échange la chaleur directement à l'air ou échange la chaleur à un circuit hydraulique d'utilisation(31) moyennant un échangeur (34).
  6. 6) Installation de chauffage à conduits radiants, selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit réservoir d'accumulation (20) est muni d'un raccordement d'entrée (29) et d'un raccordement de sortie (30) pour un échangeur de chaleur (34) immergé dans le fluide secondaire (16) du réservoir d'accumulation (20) ; ledit échangeur (34) étant raccordé à un circuit hydraulique d'utilisation (31) parcouru par un fluide thermique (32) comme moyen pour le transfert de chaleur du réservoir d'accumulation (20) à un terminal de cession de chaleur (33).
  7. 7) Installation de chauffage à conduits radiants, selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4, 5 et 6, caractérisée en ce que ledit au moins un conduit (5) radiant est une boucle ouverte d'un tube radiant dans lequel le ventilateur (6) est directement raccordé en sortie audit conduit des fumées (11).
  8. 8) Système de chauffage à conduits radiants, lequel comprend deux ou plusieurs installations de chauffage à conduits radiants selon une ou plusieurs des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les circuits de récupération (28) de chaque installation de chauffage sont munis : d'un premier collecteur (45) commun raccordé aux deuxièmes ouvertures de sortie (18) des corps de rétention (13) de chaque installation de chauffage à conduits radiants pour recevoir le fluide secondaire (16) chauffé et les condensations desdites parties (10) desdits fluides vecteurs (9) ; et d'un deuxième collecteur (46) commun raccordé aux deuxièmes ouvertures d'entrée (17) des corps de rétention (13) de chaque installation de chauffage à conduits radiants pour redistribuer auxdites installations de chauffage à conduits radiants ledit fluide secondaire (16).
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