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1320937 ;
Installation de chauffage c~Ltral avec circuit
d'eau chaude ~ usa~e sanitaire
: ,
La présente invention est relative à une installation de chauffag2 -~
central munie d'un circuit d'eau chaude à usage domestique ou eau
sanitaira et comprenant un appareil de chauffage compartant une ..en~eloppe ou virole, don-t la partie inférieure est munie d'un brûleur,
notamment d'un brûleur à gaz et sur laquelle vient s'enrouler ou non un : -
conduit dans lequel circule l'eau du circuit de chauffage, ce circuit
tra~ersant ensuite un faisceau d'ailettes situées à la partie :~
supérieure de l'enveloppe sur la trajectoire des ~az chauds qui ~ .
s'échappent de cette dernière pour atre dirigés ensuite vers une
canduite d'évacuation. :
On connaît des installations de chauffage central de ce type dans
lesquelles le circuit d'eau chaude sanitaire comprend un second conduit
dans lequel circule l'eau de chauffage, et qui traverse le faisceau
d'ailettes en contact thermique intime avec le premier conduit dans
lequel circule l'eau de chauffa~e. -~ ~:
' .
Le brevet français ~- l 352 607 décrit une telle installation de ~ .
chauffage dans laquelle la liaison ther~ique intime entre le premier ~ ~ -conduit, dans lequel circule l'eau du circuit de chauffage, et le . ~-
second conduit dans lequel circule l'eau du circuit sanitaire, est -
obtenye en accolant les deux conduits de façon qu'ils constituent un -~
tube ~ doùble passa~e qui traverse le faisceau d'ailettes, ce tube . ;
~ .
: . :
. . .
2 1320937 ~ ~
présentant une sectlcn draite de for~e appropriée, par exemple :
circulaire ou elliptique. ~
-: ', ,' ..
On connaît é~alement par E~-A-671 097 des installations de chauffage à : ::
double conduit dans lesquelles le contact thermique intime entre les
deux conduits, respectiqement du circuit de l'eau de chauffage et du
circuit de l'eau sanitaire, est obtenu en incorporant l'un des conduits `
dans l'autre, ces deux conduits étant alors réalisés sous la far~e de
deux tubes, éventuellement concentriques, traversant le faisceau :
d'ailettes de l'appareil de chauffage, la surface extérieure du tube
intérieur étant appliquée jointivement contre la surface intérieure du
tube extérieur. `: .
' ':' '' ' '
L'expérience ~ontre que dans les appareils de chauffage du type
lS mentionné ci-dessus, il n'est pas possible d'obtenir un échan~e
thermique parfait ~ntre les deux conduits, car la surface de contact
entre l'eau véhiculée par le conduit de chauffage et le conduit d'eau
sanitaire placé dans le conduit de chauffage est trop limitée. Il en
résulte qu'en cas de non circulation prolongée de l'eau dans l'un des
conduits, sa te~pérature peut dépasser celle de l'edu en mouvement, la
totalité des calories recueillies par l'eau ne circulant pas, n'étant
pas transmise:, à l'eau circulant. Il en découle que, sur ces
installations connues, il est nécessaire de faire circuler l'eau de
chauffage par mise en route de l'accélérateur du circuit de chauffage
pour obtenir un chauffage immédiat de l'eau sanitaire, ce qui oblige à
prévoir un circuit séparé permettant cette circulation, lorsque
l'installation de chauffage central n'est pas en service ~période
d'été).
' ' '`'', '
Pour pallier ces difficultés, on a envisagé - FR A 1 484 821 - de
réaliser un échangeur de chaleur dans lequel le circuit de chauffage, :
dans sa traversée du faisceau d'ailettes, est réalisé sous la forme -:
d'une pluralité de tubes aplatis raccordés les uns aux autres par des
coudes et le circuit d'eau sanitaire est réalisé sous la forme d'un ~.
tube replié en S ou en épingle et disposé à l'intérieur des tubes . .:
aplatis constituant le conduit du circuit de chauffage.
' :. ' '
.
3 ~ 320937
Dans une telle installation connue, les parois rectilignes du tube du
circuit d'eau sanitaire sont plaquées et génbralement soudées contre
les parois correspondantes du tube aplati du circuit d'eau de chauffa~e
dans lequel est positionné le circuit d'eau sanitaire. Cette
disposition présente un inconvénient grave : en effet, le cantact
physique entre les deux tubes peut conduire à l'ébullition de l'eau
sanitaire car dans ce cas, on réalise un contact thermique direct entre
le ~az chaud traversant le faisceau d'ailettes et les deux tubes
constituent les circuits d'eau sanitaire et de chauffa~e.
La présente invention se propose d'apporter une installation
perfectionnée ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
~ ,:
Elle a donc pour o~jet une installation de chauffage central munie d'un
circuit d'eau chaude à usage domestique, ou eau sanitaire, qui comprend -
un appareil de chauffa~e comportant une virole dont 1~ partie
intérieure est munie d'un brûleur, notam~ent d'un brûleur à gaz, et sur -:
laquelle vient s'enrouler ou non un conduit du circuit de chauffa~e qui ~. .
traverse ensuite un faisceau d'ailettes situées à la partie supérieure ~ :
de la virole, sur le trajet des gaz chauds, le circuit de chauffage ~
dans sa traversée du faisceau d'ailettes étant réalisé sous la forme .~:
d'une pluralité de tubes aplatis raccordés les uns aux autres par des .~.
coudes et le circuit d'eau chaude sanitaire étant réalisé sous la forme
d'un tube conformé en épingle ou en serpentin et disposé à l'intérieur :~
desdits tubes aplatis lors de la traversée du faisceau d'ailettes, . .
caractérisée sn ce que : . .
- les tubes du circuit d'eau chaude sanitaire, disposés en épingle ou
en serpentin dans les tubes aplatis du circuit d'eau de chauffage ne : -
sont pas au contact de ces derniers et .: .
- les dimensions desdits tubes aplatis et desdits tubes sont choisies
de mani~re que le volume d'eau contenu entre les tubes aplatis et les :
circonvolutions des tubes en épingle soit aussi réduit que possible. ::
:
. '.' . '
- - .
~ 4 132~937 :~ -
Selon une caractéris-tique de cette invention, an prévoit à chaque
extrémité des tubes aplatis extérieurement au faiscaau d'ailettes, un
e~bout qui est brasé ou soude sur ladite extrémité de façon à
l'obturer, cet embout présentant la forme d'une plaque munie d'une
première ouverture pour le raccordement du tube coudé, assurant la ; .
liaison entre les serpentins ou épingles du conduit d'eau sanitaire et .- -
d'une seconde ouverture pour le raccordement du tube coudé qui assure
la liaison entre deux tubes aplatis consécutifs. .:
Selon une autre caractéristique de cette invention et en vue .
d'accroitre encore les échanges thermiques entre le circuit de l'eau de
chauffage et celui de l'eau sanitaire, lors de leur traversae du
faisceau d'ailettes, on prévoit une surface de transmission thermique : ..
entre les circonvolutions du tube enroulé en épingle ou en spirale, à
l'intériaur das tubes aplatis.
:-. ' .
Selon l'invention, ladite surface de transmission thermique est :: .
réalisée sous la forme d'une plaque métallique comportant des parties
partiellemant cylindriques épousant la forme du tube conformé en ...
épingle, sur lequel elles viennent s'engager, raccordées par des
parties planei verticales. :
D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront . .
de la description faite ci-après en réi`érence aux dessins annexés qui
en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère . .:
limitatlf. Sur les dessins : ~ .
La figure 1 est une vue partielle en élévation latérale et coupe
verticale partielle représentant la disposition relative du conduit
d'eau de chauffage et du conduit d'eau sanitaire, lors de leur : -~ ~ .
traversée du faisceau d'allettes placées à la partie supérieure de la
virole de l'appareil de chauffage; : .
La figure 2 est une vue en plan de la figure 1 ;
'
1320937
Les figures 3 et 4 sont respectivement des vues en elévation latérale
et frontale d'un embout prévu selon l'invention pour obturer chaque
extrémité des conduits de l'installation, à leur sartie du faisGeau
d'ailettes ;
S .::
La figure 5 est une vue en plan d'une ailette faisant partie du .~ .
faisceau d'ailettes de l'appareil de chauffage ;
La figure 6 est une vue en coupe verticale d'un exemple de réalisation ~ :
d'une surface assurant une transmission calorifique améliorée entre
l'eau de chauffa~e contenue dans les tubes aplatis et le conduit en
épingle de l'eau sanitaire et
La fizure 7 est une vue en coupe verticale mantrant la disposition de
la surface de transmission calorifique illustree par la fi~ure 6, dans .~
le conduit d'eau de chauffage. -
:'-.~''-~ .'~ ',
Les figures 8 à 11 illustrent une variante de l'invention en élbvation ..
latérale, en plan, en bout et en coupe selon ~I-XI et :;
La figure 12 est une vue schématique similaire à la fi~ure 1, . ; :
illustrant une autre variante de réalisation de la présente invention.
En se référant aux dessins et notamment aux fi~ures 1 et 2, on voit que
l'appareil de chauffage objet de cette invention comporte un premier . .~.
conduit lO pour le chauffage de l'eau du circuit du chauffage central :~ ;
et un second conduit 12 pour le chauffage de l'eau à usage domestique
ou eau sanitaire. Afin d'améliorer la transmission thermique, les deux - .~-
conduits ont un échange thermique intime dans la partie supérieure de
l'appareil de chauffage où est positionné le faisceau d'ailettes 18 :
~par'cie représentée aux figures 1 et 2).
, .
Selon ~l'invention, dans cette partie sup~érieure de l'appareil de
chauffage, le ;conduit 10' du circuit dans lequel circule l'eau de
chauffage se présente sous la farme d'une pluralité de tubes aplatis ~. :
tels que 10', qui pr~sentent chacun u~ne section droite de forme ovale, .. ~
.~ -
', ~ ' .
. ,'.~ :..
: ~ , ` : ~ .'
6 1 3 2 0 9 3~
ou sensiblement ovale, dont le grand a~e est disposé verticalement.
Co~me on le décrira en détail ci-après, les différents tubes aplatis
10' disposés parallèlement sont raccordés à leurs extrémités par des
tubes coudés tels que 14.
Le conduit d'eau sanitaire 12 est constitué d'un tube de préférence de
section droite circulaire et il est disposé à l'intérieur des tubes
aplatis tels que 10' qu'il traverse en prenant la configuratian d'une
épingle ou d'un serpentin de façon à augmenter considérablement la
surface d'échange thermique, entre l'eau du chauffage qui circule dans
les tubes aplatis 10' et l'eau sanitaire contenue dans le tube en
configuration d'épingle 12', dans sa traversée du tube aplati. Comme on
le voit clairement sur la figure 1, chaque tube 10' constituant une
portion du circuit de l'eau de chauffage dans sa traversée du faisceau
d'ailettes 18, reçoit une partie en configuration d'épingle 12' du
conduit d'eau sanitaire. Le positionnement de la section de tube en
configuration d'épingle 12' dans le tube aplati 10' cons~ituant le
conduit de l'eau de chauffage, est réalisé de manière qu'il n'e~iste
aucun contact entre les parois des tubes 12' et 10'. En outre, la
section du tube en configuration d'épingle 12' est choisie de manièra
que le volume d'eau contenu entre le tube aplati 10' et l'épingle ou
3erpentin 12' soit aussi réduit que possible de manière que l'eau
clrculant dans le circuit sanitaire 12 prenne toutes les calorie~ de
l'eau de chauffage, sans qu'il soit nécessaire de mettre en service
l'accél~rateur du circuit de chauffage, l'absence de contact entre les
parois des tubes 10' et 12' empêchant toute ébullition de l'eau
sanitaire circulant dans ie tube 12'.
L'obturation des extrémités des tubes aplatis 10' est réalisée selon
l'invention a l'aide d'embouts 20 en forme de plaques ~fi~ure 3 et 4),
qui comportent une ouverture 22 pour le raccordement des tubes coudés
16 qui assurent la liaison entre deux serpentins ou épingles 12'
consécutlfs et une seconde ouverture 24 pour le raccordement des tubes
coudés 14 assurant la liaison entre deux tubes aplatis 10' consécutifs
Les plaques d'embouts 20 sont de préférence brasées sur les extrémités
des tubes 10'.
; ~:
7 1320937
La figure 5 illustre un exemple de réalisation d'une ailette 18. Celle-
ci comporte une série d'ouvertures telles que 26 dont la forme
correspond à la section droite des tubes aplatis 10', ces ailettes
étant successivement enfilées sur le réseau de tubes parallèles 10' sur
lesquels elles sont brasées de façon connue tvoir la figure 2).
Afin d'améliorer encore les échanges thermiques entre les deux fluides
(eau de chauffage - eau sanitaire), lors de leur traversée du faisceau
d'ailettes 18, on peut prévoir des surfaces supplémentaires d'échange
28 reliant entre elles les circonvolutions du tube conformé en épingle
ou serpentin 12' incorpcré dans chaque tube aplati 10'.
Dans l'exemple illustré par les figures 6 et 7, cette surface d'échange
supplémentaire se présente saus la forme d`une plaque compartant des
parties partiellement c~lindriques 30 qui viennent s'engager sur les
différentes portians du tube 12' enroulé en épingle, ces parties ~0
étant raccardées par des parties planes verticales 32. La figure 7
représente la disposition relative du tube 12' enroulé en épingle, muni
de la plaqùe 28, et du tube aplati 10' dans lequel est disposée
l'épingle 12'. La plaque 28 peut être éventuellement brasée sur le tube
12'
;
On voit que, grâce à l'invention, on obtient une surface d'échange ~ -
maximale entre les deux conduits 10' et 12' et par conséquent un
échange thermique parfait entre les circuits d'eau de chauffage et
d'eau sanitaire.
Dans la variante représentée sur les figures 8 à 11, le tube 12' -
disposé en épingle ou en serpentin? est réalisé selon une structure
monobloc avec la plaque 28, l'ensemble tube et plaque étant embouti ~ :
sous la forme de deux demi-coquilles ~4, 34' qui sont raccordées par
leur plan de ~oint 36, et solidarisées par un procédé de soudure sans
métal d'apport, par exemple par pression, ultrasons ou autres.
: ,. :,.
Dans la variante de réalisation de l'invention illustrée par la figure ~ -
1~, le tube 12', disposé en épingle ou en serpentin, dans lequel ~
`' ": '~. , ':
:,: .':' .:,.
. 8 1320937
: ,
circule l'eau sanitaire, présente une configuration légèrement cintrée
dans ses parties qui sont situées au voisinage des parois du tube 10'
dan~ lequel circule l'eau de chauffage et ce tube 12' est muni d'une
pluralité de bagues 38 en matière plastique résistant à la chaleur et à
l'humidité, par exemple en silicone, ces bagues étant enfilées sur le
tube 12' à intervalles réguliers comme le montre la figure 12. Cette
dispasition particulière présente un double avantage : elle permet tout
d'abord d'éviter tout contact des tubes 12' avec le tube constituant le
conduit 10' dans lequel circule l'eau de chauffage et d'autre part
elle élimine les vibrations d'origine hydraulique qui se produisent
dans ce type d'installation lorsque l'eau sanitaire circule dans le
serpentin selon lequel est configurée la conduite d'eau sanitaire.
: ,... .
La lecture de la description qui précède montre que l'invention apporte
une installation de chauffage assurant un échange thermique parfait
entre les circuits incorporés d'eau de chauffage et d'eau sanitaire,
grâce à une surface de contact thermique importante obtenue sans
contact physique des circuits, par la disposition relative des deux
conduits, par la configuration en épingle du tube de conduit de
circulation de l'eau sanitaire traversant le tube aplati du conduit de ~.
l'eau de chauffage, par le faible volume de l'eau contenue entre chaque .tube aplati et le tube disposé en épingle qu'il contient et de :
préférence grâce à la disposition des bagues en matière plastique
enfilées sur le tube constituant le circuit d'eau sanitaire qui
maintiennent ce dernier à l'écart du tube constituant le circuit d'eau
de chauffage en ~liminant toute source de vibrations d'origine
hydraulique. :~
Grâce à ces caractéristiques originales, en cas de non circulation :.
- prolongée de l'eau dans l'un des conduits ~par exempls dans le conduit
de l'eau de chauffage en période d'été), sa température ne peut pas
dépasser celle de l'eau en mouvement, étant donné qu'une quantité .-~
maximale des :calorles recueillies par l'eau ne circulant pas, est
trans~se à l'eau eD oirculation.
,' ~. : ' .
~"', :.~,
:: .
. .
9 1320~37
Par ailleurs, il est touJours possible d'obtenir la puissance totale
développée par l'appareil de chauffa~e dans l'un des conduits lorsque ~ .
la circulation de l'eau est arrêtée dans l'autre conduit. Enfin, -
l'invention permet, par une circulation de l'eau dans les deux
circuits, de répartir la puissance totale de l'appareil entre les deux :
circuits en fonction des débits d'eau chaude désirés, tout en évitant
. .
toute ébullition de l'eau chaude sanitaire. L'invention permet en outre
de réaliser une économie de matière importante (matériau de brasage~
par rapport aux solutions connues mettant en oeuvre des tubes accolés. ~:
"' ''
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux ~-
exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus mais qu'elle
en englobe toutes les variantes.
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