Brevet FR2000109A1 — publié le 19690829

La présente invention concerne un système destiné au chauffage d'un bâtiment et, en particulier,un système destiné à faire passer de l'air sur des serpentins échangeurs de chaleur en vue de chauffer l'air et de le répartir dans une pièce ou dans des pièces du bâti-5 ment,dans lequel la source de chaleur et l'alimentation normale an eau chaude potable. De nos jours les maisons et les appartements utilisent normalement un radiateur à eau chaude pour fournir 1'eau de conduite chaude pour la cuisine, la toilette et autres usages domestiques. 10 Généralement, on emploie un appareil entièrement séparé pour chauffer les pièces du bâtiment. En combinant le système d'eau chaude potable et le système de chauffage de l'air on améliore l'utilité et le fonctionnement des deux systèmes et cependant il est possible d'employer les meilleurs matériaux à un moindre prix que des 15 matériaux de qualité inférieure nécessaires pour deux systèmes séparés. En outre, dans l'industrie du bâtiment de nos jours le montage des systèmes normaux de chauffage d'air est difficile et coûteux parcequ1ils négligent d'utiliser les éléments de structure du bâ-20 timent déjà existants. On utilise aujourd'hui de nombreux systèmes de chauffage, comprenant le chauffage d'air forcé au gaz, la chaleur électrique étan-che, la chaleur rayonnante et la chaleur à la vapeur. De nombreux systèmes de chauffage emploient» aussi, le principe de la création 25 d'un transfert de chaleur en utilisant un échangeur de chaleur. Aucun des systèmes actuels, toutefois, n'utilise l'alimentation en eau chaude potable comme source de chaleur et n'utilise les éléments de structure du bâtiment pour construire et monter le système de chauffage. En outre, les systèmes de chauffage qui sont seirbla-30 bles à la présente invention nécessitent un système de clapets pour commander le système. Cette invention relève de 11 hydrotechnique et obtient la méthode la plus efficace de transfert de chaleur à partir du carburant le meilleur marché dont on "peut disposer dans la région particuliè-35 re. Les objectifs et les avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des dessins ci-joints, dans lesquels : La Figure 1 est une représentation schématique montrant une 40 forme préférée typique du système de l'invention incorporée dans un 69 00204 200010" bâtiment comprenant un système d'eau chaude potable; La Figure 2 est une vue perspective partiellement en ec^a représentant la forme préférée de l'appareil échangeur de chale.;: monté dans 1© bâtiment; 5 La Figure 3 est une vue en coupe transversale de l'appareil échangeur de chaleur prise sensiblement sur la ligne 3-3 représentée sur la Figure 2; La Figure 4 est une vue schématique d'une version modifiée système représentant l'appareil échangeur de chaleur monté dans 10 plafond du bâtiment; et La Figure 5 est une vue schématique d'une version modifiée cfo système représentant l'appareil échangeur de chaleur monté dans paroi du bâtiment. En se reportant aux dessins, le système de chauffage, général 15 ment désigné par la référence numérique 10, comprend une conduite en boucle fermée 11 destinée à faire circuler l'eau dans tout le bâtiment. Cette conduite 11 est de préférence constituée par une canalisation ou tuyauterie en cuivre pour éviter 11 oxydation dariî le système. 20 Un chauffe-eau 12, tel qu'on le trouve dans un système norm?L d*eau chaude potable, est relié en série avec la conduite 11 pou" porter l'eau à une température prédéterminée g'environ 60 à 66° C, Le chauffe-eau 12 chauffe l'eau circulant déjà dans le système 10 et chauffe toute eau nouvellement introduite dans le système par 25 une arrivée d'alimentation d"eau 13 qui est reliée à la conduite 11, immédiatement, en amont du chauffe-eau 12. De préférence, le chauffe-eau doit être d'un type à récupération élevée. Tandis que le thermostat du chauffe-eau 12 doit être suffisant pour mettre 1#? chauffe-eau en saarche quand 18 eau de circulation est trop froide 30 ou lorsqu'on ajoute de l'eau fraîche par suite d'une perte d'eau chaude par un robinet d'eau chaude ouvert, différentes autres commandes peuvent être ajoutées au système 10 pour prévenir la chute de température dans l3 eau de retour plus rapidement que le chauffe-eau classique à commande par thermostat. 35 Différentes conduites dérivées 14 ou robinets sont répartis dans le système 10 dans lesquels on peut prélever de l'eau chaude potable quand on en a besoin. Naturelle^ment, ces conduites déri._ 14 fournissent l'eau chaude nécessaire pour tous les usages dons . ques. 40 Quoique cela ne soit pas essentiel uae soupape ps décharge : 6ÂD ORIGINAL. 69 00204 3 2000109 14a peut être reliée au système de conduite 11 pour purger le système de toute accumulation d'air mais normalement cet air doit s'évacuer naturellement par le robinet d'eau. De façon à faire circuler l'eau dans la conduite 11, une pom-5 pe 15 est reliée à la conduite 11. Une pompe à deux vitesses peut être utilisée pour permettre une circulation lente de l'eau chaude quand il y a peu ou pas de demande de chauffage et pour faire circuler un plus grand volume d'eau quand il y a une demande de chauffage. Un thermostat 15a sensible à la température de l'eau de re-10 tour et relié à la conduite 11,précédant immédiatement l'entrée de l'eau de retour dans le chauffe-eau 12, commande la pompe 15. L'appareil échangeur de chaleur, tel qu'on l'a représenté sur la Figure 2 et généralement désigné par le repère numérique 20, comprend un serpentin échangeur,de chaleur 21 qui est relié en série 15 dans le système 10. Le nombre d'échangeais de chaleur .20 dans le système 10 dépend du débit de chaleur nécessaire pour chauffer le bâtiment. Le serpentin d'échange de chaleur 21 peut aussi être fait de cuivre et monté entre une paire d*éléments de structure normaux parallèles ou solives de plancher 22 près d'un côté d'une 20 pièce du bâtiment. En face du serpentin échangeur de chaleur 21 et également montéeentre les mânes solives 22 de l'autre côté de la pièce se trouve une cloison 23. Dans la cloison 23 est ménagée une ouverture 24 qui agit comme entrée d'air. Le plancher 25 de la pièce et un couvercle formant enceinte 26 constituent une chambre de venti-25 lation 27 entre le serpentin d'échange de chaleur 21 et les parois de la chambre de ventilation 27. Le ventilateur électrique 28 est relié à l'autre côté de la cloison 23 à l'extérieur de la chambre de ventilation 27. Le ventilateur 28 est mis en marche par une commande à thermostat 28a. qui est situfedans la pièce. La sortie 30 du ventilateur est reliée à une ouverture d'entrée 24 de la cloison 23 pour assurer un passage pour l'air entre le ventilateur 28 et la chambre 27. La chambre de ventilation 27 est suffisamment grande de façon à permettre un déplacement d'air lent qui provoque un transfert de chaleur amélioré entre lJair et le serpentin échangeur 35 de chaleur 21 et provoque également moins de perturbation d'air dans la zone à chauffer l'air. La totalité de l'air passant dans la chambre de ventilation 27 doit passer sur le serpentin échangeur de chaleur 21 avant d'entrer dans la zone à chauffer l'air. Des bouches d'écouelement d'air 29 et 30 sont disposées entre 40 les solives et aux extrémités opposées de la pièce sur le plancher 69 00204 2000109 25. La bouche d'écoulement d'air 29 permet à l'air froid d'être aspiré de la pièce par le ventilateur 28 tandis que la bouche 1 d'écoulement d'air 30 permet à l'air chauffé de passer de la chambre de ventilation dans la pièce. Une trappe 31 permet d'avoir 5 accès au ventilateur électrique 28 pour procéder à son entretien. La chambre de ventilation 27 peut être garnie de matériau iso lant 32, fibre de verre par exemple, pour réduire toute perte de chaleur. Pour éliminer la poussière de l'air, un filtre 33 est positionné entre le ventilateur 28 et la bouche d'air 29 pour fil-10 trer la totalité de l'air avant qu'il entre dans la chambre 27. En plus des composants ci-dessus, l'eau chaude du système de chauffage 10 pourrait passer par des échangeurs de chaleur classiques pour chauffer autre chose, eau de piscine par exemple. Toutefois, 1'eau de piscine et 1'eau chaude potable devraient être maintenues 15 séparées. Bien que ce système soit principalement avantageux en tant que système de chauffage et a été ainsi décrit, en utilisant un système séparé et de 1'eau glacée les principes et les avantages de la construction du système de chauffage pourraient être appliqués 20 en vue de constituer un système de refroidissement. Dans une forme modifiée du système de chauffage représenté sur les Figures 4 et 5, l'appareil échangeur de chaleur 20 peut être placé soit dans le plafond soit dans le mur du bâtiment. Les éléments de structure existants, par exemple les solives du pla-25 fond et les montants des parois utilisés dans la construction du bâtiment sont de nouveau utilisés pour la formation de la chambre de ventilation et pour le montage de l'appareil échangeur de chaleur. Tandis que le serpentin d'échange de chaleur 21 a été décrit 30 comme seul et unique enroulement en série,il est évident qu'il pourrait comprendre deux ou plusieurs enroulements parallèles l'un à l'autre ou même une conduite en parallèle pour réduire l'écoulement par un seul serpentin mais encore en série avec le système entier. 35 Le dispositif fonctionne de la manière suivante : l'eau qui a été chauffée par le chauffe-eau 12 est continuellement entraînés en circulation dans la conduite en boucle fermée 11 par la pompe 15. La totalité de cette eau chaude passe par ce serpentin échangeur de chaleur 21 étant donné qu'ils sont reliés en série avec la con-40 duite 11. Quand la chaleur est nécessaire dans une pièce, le 69 00204 2000109 thermostat 28a met en marche le ventilateur électrique 28 qui aspire l'air froid de la pièce par la bouche 29 et le force à passer par la chambre de ventilation 27 et complètement dans le serpentin d'échange de chaleur 21 qui chauffe l'air. Lsair chauffé 5 passe ensuite par la bouche 30 dans la pièce. Quand la pièce est suffisamment chauffée, le thermostat arrête le ventilateur 28 et l'écoulement d'air chaud dans la pièce cesse. L'eau chaude continue à s'écouler par le serpentin échangeur de chaleur 21, mais étant donné que l'eau dans la conduite 11 ne dépasse jamais 66° C, à la 10 différence d'un système de chauffage à la vapeur ou rayonnant, la température de la pièce n!est pas modifiée quand on arrête les ventilateurs. Ceci est également vrai pendant les mois d'été quand on ne désire pas chauffer la pièce. De la description qui précède, il apparaît facilement que ce 15 système est simple du point de vue fonctionnement et du point de vue construction, réduisant par là le prix de revient du montage et du fonctionnement du dispositif. Le prix de revient est en outre réduit parceque certains permis requis pour la plupart des systèmes de chauffage ne sont pas nécessaires. 20 Du fait que le système fonctionne a une température relative ment basse, entre 60 et 66° C, la poussière de l'air ne charbonne pas comme cela se produit dans certains systèmes, ce qui fait de ce système un système sensiblement propre. Non seulement ce système élimine effectivement les clapets 25 coûteux normalement nécessaires dans un système de chauffage à écoulement de fluide, il élimine encore les conduits comme ceux que l'on utilise dans un système de chauffage à air forcé. Etant donné qu'il n'y â pas de conduits, le bruit de la "précipitation d'air" d'un système de chauffage à air forcé est pratiquement inexistant. 30 La présente invention étant complètement décrite, il doit être entendu qu'elle nè doit pas être limitée au détails indiqués ici, mais qu'elle englobe tout le champ d'application des revendications ci-jointes. 69 00204 « 2000109 REVENDICATIONS 1. Un système de commande de température de bâtiment. et d'esa potable comportant un moyen de conduction en boucle fermée pour l'eau, un iooyea pour faire circuler l'eau dans ledit moy®n de con-fe'5---5 tion, un moyen relié dans ledit moyen de conduction pour maintenir l'eau à une température prédéterminée, au moins une conduite déri ^ dudit moyen de conduction en boucle pour prélever sélectivement de l'eau potable du système, une conduite d'alimentation d'eau pour remplacer lseau prélevée, reliée audit moyen de conduction en bou- 10 ele, au moins un serpentin d'échange de chaleur relié en série dan-ledit moyen de conduction en boucle, et un moyen de circulation d'air associé audit serpentin d'échange de chaleur pour faire pas^c. l'air sur ledit serpentin dans la zone dans laquelle la fcempératu:; doit être cotmaandée. 15 2. Un système selon la revendication 1, dans lequel ledit mc^c . destiné à faire circuler continuellement l'eau comprend une pompe •• vitesse variable. 3. Un système selon la revendication 2, dans lequel ladite pompe à vitesse variable est mise en marche par une commande à thc~- 20 mostat, sensible à la température de l'eau de retour dans ledit moyen de conduction, ladite commande à thermostat augmentant la vitesse de ladite pompe quand il est nécessaire de maintenir une température d'eau élevée dans ledit moyen de conduction. 4. Un système selon les revendications 1,. 2 ou 3, dans lequel 25 ledit moyen pour ïnaintenir l'eau à une température prédéterminée est un chauffe-eau classique commandé par thermostat que l'on trouve normalement dans les systèmes d'eau chaude potable. 5. Un système selon les revendications 1, 2, 3 ou 4 dans lequtu. ledit moyen de circulation d'air est un ventilateur électrique raLs 30 en marche par une commande à thermostat, sensible à la température ... l'air dans la zone dans laquelle la température doit être commandée* 6. Un système selon n'importe laquelle des revendications précédentes, dans lequel ladite conduite d'alimentation en eau est reliée audit moyen de conduction en boucle en un point situé en 35 amont, du moyen de chauffage. 7. Un système selon n'importe laquelle des revendications précédentes, destiné à un bâtiment ayant des paires d'éléments de structure classiques disposées de façon espacée et parallèle, éléments tels que des solives ou des montants, et nécessaires à la 40 construction du bâtiment, comprenant au moins wa. appareil échanger*: BAD ORIG'NAL 69 00204 2000109 de chaleur relié en série audit moyen de conduction en boucle fermée, ledit appareil échangeur de chaleur comportant ledit serpentin d'échange de chaleur et ledit moyen de circulation d'air, ledit serpentin ayant une entrée et une sortie pour faire circuler un 5 fluide dans ledit serpentin, des moyens formant enceinte sur les deux côtés desdits éléments de structure espacés, lesdits moyens formant enceinte et lesdits éléments de structure constituant une chambre de ventilation, lesdits moyens serpentin et de circulation d'air étant montés en relation d'écoulement d'air en série dans la-10 dite chambre pour que ledit moyen de circulation d'air fasse passer l'air sur ledit serpentin d'échange de chaleur et un moyen pour renvoyer l'air venant du bâtiment en traversant ledit appareil échangeur de chaleur, dans le bâtiment. 8. Un système selon la revendication 7, dans lequel ledit 15 moyen pour renvoyer l'air venant du bâtiment, en traversant ledit appareil échangeur de chaleur, dans le bâtiment, comporte une paire de bouches d'écoulement d'air positionnées dans ledit moyen formant enceinte. 9. Un système selon les revendications 7 ou 8, dans lequel 20 ladite chambre est revêtue de matière isolante pour réduire la perte de chaleur. 10. Un appareil d'échange de chaleur à utiliser avec un système de chauffage de zones dans un bâtiment, le bâtiment ayant des paires d'éléments de structure classiques disposées de façon espacée et 25 parallèle, éléments tels que des solives ou montants,' et nécessaires à la construction du bâtiment, ledit appareil échangeur de chaleur comportant un serpentin d'échange de chaleur et un moyen de circulation d'air, ledit serpentin ayant une entrée et une sortie pour faire circuler le fluide dans ledit serpentin, des moyens formant 30 enceinte des deux côtés desdits éléments de structure espacés, lesdits moyens formant enceinte et lesdits éléments de structure constituant une chambre de ventilation , ledit serpentin et ledit moyen de circulation d'air étant montés en relation d1écoulement d'air en série dans ladite chambre de ventilation pour que ledit 35 moyen de circulation d'air fasse passer l'air sur ledit serpentin d'échange de chaleur, et un moyen pour renvoyer l'air venant du bâtiment, en traversant ledit appareil échangeur de chaleur, dans le bâtiment. 11. Un appareil selon la revendication 10, dans lequel ledit 40 moyen pour renvoyer l'air venant du bâtiment, en traversant ledit 69 00204 2000109 appareil échangeur de chaleur, dans le bâtiment, comporte une paire de bouches d'écoulement d'air positionnées dans lesdits moyens formant enceinte. 12. Un appareil selon la revendication 10 ou 11, dans lequel 5 ladite chambre de ventilation est revêtue de matière isolante pour réduire la perte de chaleur. 13. Un système de commande de température de bâtiment et d'eau potable construit et adapté pour fonctionner comme on l'a décrit ici en se référant aux dessins ci-joints.