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WO 01/94860 PCT/BE01/00087
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Unité de chauffage de fluide caloporteur pour installation de chauffage
ce tr I
L'invention concerne une unité de chauffage de fluide calo-
porteur pour installation de chauffage central.
De manière générale, une installation de chauffage central
comprend un circuit de canalisations dans lequel sont branchés un ou
plusieurs radiateurs ou convecteurs, au moins un dispositif d'expansion et
au moins un poste de chauffage apte à chauffer le fluide caloporteur que
l'on fait circuler dans le circuit.
Le poste de chauffage de l'installation peut notamment étre
une chaudière au charbon, au gaz ou au mazbut, et' il existe également
des postes de chauffage électriques.
Le but dé~ la présente invention est de réaliser une insta!- .
lation de.chauffagé~ central dans laquelle le poste.de chauffage'consisté-
en une ou plûsieurs unités de chaufFage ëlectriques. de structûré simple éf "'
compaçte, èt permettant un fonctionnement ' éfficàce et souple de
l'installâtion. '
La présente invention a pour objet une unité de chauffage
de fluide caloporteur de chauffage central. Cette unité de chauffage
consiste en un réservoir comportant une paroi extérieure tubulaire, une
première paroi d'extrémité et une seconde paroi d'extrérriité, ces parois
délimitant un espace en substance cylindrique. Une première cloison
intérieure tubulaire et une seconde cloison intérieure tubulaire_ en
substance concentriques avec la paroi extérieure tubulaire, sont montëes
dans le réservoir, la seconde cloison intérieure ayant un diamètre plus
petit que celui, de la première cloison tubulaire. Un premier espace
annulaire est situé entre la paroi extérieure tubulaire et la première cloison
intërieure; un second espace annulaire est situé entre la première cloison
intérieure et la seconde cloison intérieure; un canal central est situé à
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l'intérieur de la seconde cloison intérieure. Le second espace annulaire
est en communication avec le canal central à proximité de la première
paroi d'extrémité et en communication avec le premier espace annulaire à
proximité de la seconde paroi d'extrémité. Le réservoir est muni d'un
orifice d'entrée débouchant dans le premier espace annulaire à proximité
de la première paroi d'extrémité et d'un orifice de sortie, dans la seconde
paroi d'extrémité, débouchant du canal central. Au moins un thermoplon-
geur électrique est monté dans le canal central: Au moins une sonde
thermostatique est montée dans le réservoir.
Les éléments constitutifs de l'unité de chauffagé sont de
préférence faits en métal.
En particulier, la paroi extérieure tubulaire, les .première et
seconde parois d'extrémité et la première cloison- intérieure peuvent
notamment être faites en acier.
.. La seconde cloison intérieure peut également être faite en :~
acier. Suivant une autre forme d'exécution, cette secondew cloison inté-.
rieure est faite en cuivre.
Suivant une forme d'exécution préférée, l'unité de chauffage
comporte, dans ledit second espace annulaire, des ëléments'de transfert
de chaleur solidaires de ladite seconde cloison extérieure.
Ces élëments de transfert de chaleur peuvent notamment
consister en deux anneaux espacés l'un de l'autre, solidaires de ladite
seconde cloison intérieure et disposés perpendiculairement à l'axe de
celle-ci, ces deux anneaux étant percés de plusieurs trous et étant
raccordés entre eux au. moyen de plusieurs barres métalliques espacées
l'une de l'autre.
De manière à présenter une grande surface de contact avec
le fluide caloporteur qui les entoure, ces barres métalliques présentent
avantageusement une surface extérieure nervurée. Pour la méme raison,
ces barres métalliques peuvent également porter des ailettes.
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Lesdits éléments de transfert de chaleur sont réalisés en un
matériau ayant une bonne conductibilité. Les deux anneaux entre lesquels
sont montés les barres métalliques peuvent être faits en acier, mais ils
sont avantageusement faits en cuivre. Les barres métalliques elles
mêmes sont de préférence faites en cuivre.
Comme déjà mentionné plus haut, au moins une sonde
thermostatique est montée dans le réservoir. Pour. assurer une plus
grande sécurité de fonctionnement, il peut être souhaitable que deux
sondes thermostatiques soient montées dans le réservoir.
Suivant une forme d'exécution particulière, cette sonde ou
ces sondes thermostatiques sont montées dans le second espace
annulaire.
Suivant une forme d'exécution préféréé, le premier espace
annulaire est mis en communication avec le second espace annulaire .
grâce à plusieurs ouvertures réparties sur le pourtour de ladite premièrev
cloisôri intérieure', àproximité de la seconde paroi d'extrémitë~. '..
L'expression "à proximïté de la seconde paroi d'éxtrémité"
signifie ici ~ que la distance entre ces ouvertures et la seconde paroi
d'extrémitë est nettement plus petite (par exerüple, au moins quatre fois
2~ plus petite) que la distance de ces ouvertures et la première paroi ..
d'extrémité.
De manière avantageuse, un anneau peut étre monté dans
le premier espace annulaire, entre la paroi extërieure tubulaire et la
première cloison intérieure. Cet anneau qui (dans le sens axial) est percé
de plusieurs trous répartis le long de son pourtour, est situé à un niveau
intermédiaire entre l'orifice d'entrée du réservoir et les ouvertures qui sont
ménagées dans ladite première cloison intermédiaire.
La mise en communication du second espace annulaire
avec le canal central, est avantageusement assurée par le fait qu'un
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espacé est ménagé entre la seconde cloison intérieure et la première
paroi d'extrémité.
Suivant une forme d'exécution particulière, l'orifiice d'entrée
du réservoir est ménagé dans la paroi extérieure tubulaire, à proximité de
la première paroi d'extrémité. Cet orifice débouche ainsi radialement dans
le premier espace annulaire.
Le réservoir est de préférence muni de moyens permettant
de le fixer sur un support.
Suivant une forme d'exécution avantageuse, deux thermo-
plongeurs électriques sont montés dans le canal central de l'unité de
çhauffage.
Lors du fonctionnement de l'installation de.chauffage~central
dans laquelle est branchée l'unité de chauffage, un seul de ces thermo-
plongeurs ou lés deux thermoplongeurs peuvent étre mis en fonction- "
nement, suivant les circonstances ét les besoins:
La présente invention a également pour objet une instal-
w lation de chauffage central à fluide caloporteur, comportant un circuit de.
canalisations dans lequel sont branchés un ou plusieurs radiateurs ou
convecteurs, au moins une pompe de circulation, au moins un dispositif
d'expansion et au moins une unité de chauffage, cette installation compor-
tant au moins un thermostat d'ambiance. Dans le circuit de cette instal-
lation est branchée au moins une unité de chauffage suivant l'invention,
l'installation comportant, en outre, un poste de commande automatisé
apte à recevoir les signaux du ou des thermostats d'ambiance et de la ou
des sondes thermoplastiques de la ou des unités de chauffage, et à
commander ta mise en fonctionnement et l'arrêt de fonctionnement de la
ou des pompes de circulation et du ou des thermoplongeurs de la ou des
unités de chauffage.
L'installation de chauffage suivant l'invention peut éventuel-
lament comprendre deux ou plusieurs unités de chauffage suivant
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l'invention, ces unités de chauffage étant alors branchées en parallèle
dans le circuit.
Le fluide caloporteur qui circule dans l'installation est de
préférence de l'huile et, plus particulièrement une huile minérale spécia-
5 lement conçue pour le transfert de calories.
La ou les unités de chauffage branchées dans le circuit sont
de préférence aptes à chauffer le fluide caloporteur à une température
supérieure à 100°C.
L'installation peut notamment être réglée de telle manière
que la température du fluide caloporteur (en particulier, l'huile) soit
limitée
à une température comprise entre 105° et 110°C, à la sortie de
la. ou des
unités de chauffage.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressorti-
ront de la description d'une unité de chauffage suivant l'invention, donnée
à titre d'exemple non limitatif, référence étant faite aux dessins annexés;
dans lesquels
la Fïg. 1 est une vue en coupe axiale de l'unité de. chàûffage;
la Fig. 2 est une coupe transversale de l'unité de chauffage
suivant la ligrie II-II de la Fig. 1; et
, la Fig. 3 est une coupe transversale de l'unité de chauffage
suivant la ligne III-III de la Fig. 1. ,
L'unité de chauffage consiste en un réservoir comportant
une paroi extërieure tubulaire 1, une première paroi d'extrémité 2 et une
seconde paroi d'extrémité 3.
Une première cloison intérieure tubulaire 4, concentrique
avec la paroi extérieure 1, est montée dans le réservoir. Une seconde
cloison intérieure tubulaire 5, également concentrique avec la paroi exté-
rieure 1, est montée à l'intérieur de la première cloison 4.
Un premier espace annulaire 6 est ainsi situé entre la paroi
extérieure 1 et la première cloison intérieure 4 et un second espace 4 et la
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seconde cloison intérieure 5. Un canal central 8 est situé à l'intérieur de la
seconde cloison intérieure tubulaire 5.
On remarquera que la première paroi d'extrémité 2 est en
fait formée, pour l'essentiel, par un anneau 9 soudé entre les éléments
tubulaires qui forment respectivement la paroi extérieure 1 et la première
cloison intérieure 4 et par un anneau 10 soudé entre les éléments tubu-
laires qui forment respectivement la première cloison intérieure 4 et la
seconde cloison intérieure 5.
De manière analogue, la seconde paroi d'extrémité est
formée, pour l'essentiel, par un anneau 11 soudé entre les éléments
tubulaires~qui forment respectivement la paroi extérieure 1 et la première
cloison intérieure 4 et par un anneau 12 soudé entre les éléments
tubulaires qui forment respectivement la première cloison 4 et la seconde
cloison intérieure 5.
Le réservoir est muni d'un orifice' d'entré: qui . consiste en
une tubulure 13 soudée à la paroi extérieure 1 .ét. débouchant dans le
premier espace ~~annulaire 6, à . proximité '. de la première paroi
d'extrémité 2.
Le réservoir est également muni d'un orifice de sortie qui
débouche du canal central 8 et qui consiste en une tubulure 14 soudée
dans !'anneau 12 (qui est un élément constitutif de la seconde paroi
d'extrémitë 3).
La seconde cloison intérieure 5 porte extérieurement trois
anneaux 15,16, 17, dont le diamètre extërieure est égal (ou légèrement
inférieur) au diamètre intérieur de la première cloison intérieure 4.
L'anneau 15, qui est situé le plus près de la seconde paroi d'extrémité 3,
est relié à l'anneau 12 par deux doigts-de-gant 18. Deux sondes
thermostatiques 19 passant par des orifices ménagés à cet effet dans
l'anneau 12, et par lesdits doigts-de-gant 18, sont montées dans (e
second espace annulaire 7. Les connecteurs et fils électriques qui
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permettent de raccorder ces sondes thermostatiques 19 à un poste de
commande ne sont pas représentés.
Les deux autres anneaux 16 et 17 sont espacés l'un de
l'autre et reliés entre eux au moyen de douze barres de cuivre 20
régulièrement espacées furie de l'autre. Les anneaux 16 et 17 sont
chacun percés de douze trous 21 qui sont angulairement décalés par
rapport aux barres 20, comme on peut le voir à la Fig. 3.
Douze trous 22 sont ménagés dans la première cloison
intérieure 4, à proximité de la seconde paroi d'extrémité 3. Ces trous 22
qui sont régulièrement répartis sur le pourtour de la première .cloison
' intérieure tubulaire 4, mettent en communication le premier espace
annulaire 6 avec le second espace annulaire 7.
Un anneau 23 percé de huit trous 24 est monté entre la
paroi extérieure 1 et la première cloison intérieûre 4, à un niveau
- intermédiaire entre la tubulure d'entrée 13 et' les trous 22 qui sont ' .
ménagés dans ta première cloison intérieure 4. Lors du fonctionnement de w
l'unité de chaufFagé, cet ar<neau 23 percé de trous~~24 régularise le flüx de
fluide caloporteur qui entre par la tubulure. 13 et qui monte vers les
trous 22.
On notera qu'un espace est ménagë entre la seconde
cloison intérieure 5 et la première paroi d'extrémité 2, ce qui met le
second espace annulaire 7 en communication avec le canal central 8.
Deux thermoplongeurs électriques 25 sont situés dans le
canal central 8. Ces thermoplongeurs 25 sont fixés dans une embase 26
qui est vissée dans l'anneau 10, un pont 27 assurant l'étanchéité du
montage.
Des connecteurs 28 permettent de raccorder les thermo-
plongeurs 25 à des câbles d'alimentation électrique.
Des épaulements 29, 30 sont destinés à la fixation de l'unité
de chauffage sur un support approprié.
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Lors du fonctionnement de l'unité de chauffage, un thermo-
plongueur 25 ou les deux thermoplongeurs 25 sont mis en fonction-
nement. Pendant ce temps, le fluide caloporteur circule dans (unité de
chauffage en entrant par l'entrée 13, en remontant dans le premier
espace annulaire 6, en pénétrant par les trous 22 dans le second espace
annulaire 7, en descendant dans le second espace annulaire 7 et en
remontant dans le canal central 8 jusqu'à la sortie 14.
Lors de sa traversée du canal central 8, le fluide caloporteur
est en contact direct avec des thermoplongeurs 25 qui le portent à la
température souhaitée. Toutefois,.grâce à la conductibilité thermique des
cloisons intérieures 4 et 5, le fluide caloporteur est déjà préchauffé au
cours de son passage dans le premier espace annulaire 6 et ensuite
surtout au cours de son passage dans le second espace annulaire 7 dans
lequel il entre en contact non seulement . avec La .seconde cloison
intermédiaire ~ 5 mâis également avec les éléments de- transfert de
chaleur 16, 17 et 20.
Une unité de chauffage telle que dëcrite est destinée ~à étre
branchée dans le circuit de canalisations d'une installation de chauffage
central. Dans le circuit de canalisations d'une telle installation sont
généralement branchés plusieurs-, radiateurs, au moins une unité de
chauffage, au moins une pompe de circulation et au moins,un dispositif
d'expansion. L'installation comprend, en outreï au moins un thermostat
d'ambiance et un poste de commande automatisé apte à recevoir les
signaux du ou des thermostats d'ambiance et des sondes thermostatiques
de l'unité de chauffage (ou des unités de chauffage), et à commander la
mise en fonctionnement et l'arrêt de fonctionnement de la pompe de
circulation (ou des pompes de circulation) et du ou des thermoplongeurs
de l'unité de chauffage (ou des unités de chauffage).
La capacité de chauffage d'une unité de chauffage dépend
ëvidemment de la puissance du ou des thermoplongeurs montés dans
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l'unité. Le choix de thermoplongeurs de puissance appropriés permet de
répondre à une capacité de chauffage souhaitée.
II peut être souhaitable de brancher deux ou plusieurs unités
de chauffage, en parallèle, dans le circuit d'une installation de chauffage
central. II est en outre avantageux que deux thermoplongeurs soient
montés dans chaque unité de chauffage.
Le poste de commande de l'installation peut alors être
programmé pour que, en fonction du besoin de chauffage, un ou deux
thermoplongeurs d'une ou plusieurs unités de chauffage soient mis en
fonctionnement. Le poste de commande est ëgalement programmé pour
que la ou les unités de chauffage ne puissent fonctionner que lorsque la
ou ies pompes de circulation fonctionnent.
Les unités de chauffage suivant l'inventio.n sont très peu
encombrantes, sont de construction très simple, et permettent une grande
souplèsse de fonctionnement de finstallatiorï dans laquelle elles sont
branchées.
Le fluide caloporteur qu'on fait circuler dans l'installation est
de préfërence de l'huile minérale pour transfert de calories. Ceci permet
notamment de chauffer le fluide caloporteur à une température supérieure
à 100°C, et cela ~ reste possible, sans problème, même à haute
altitude,
dans les régions montagneuses.
Une unité de chauffage suivant !invention est un appareil
compact qui contient seulement un faible volume de fluide caloporteur et
qui, de ce fait, a une faible inertie thermique.
Si les radiateurs ou convecteurs montés dans l'installation
sont du type à grande surface de rayonnement et faible volume interne,
l'installation dans son ensemble aura une faible inertie thermique, ce qui
constitue un réel avantage.
