Brevet FR2070012A1 — publié le 19710910

L'invention est relative aux dispositifs pour la. transmission de chaleur entre un fluide frimaire et au moins un fluide secondaire,du genre de ceux qui comprennent au moins deux échangeurs de chaleur branchés surun même circuit de fluide primaire et, respectivement, sur deux circuits nermanent et intermittent de fluide secondaire, le fluide secondaire du circuit permanent étant continuellement en mouvement tandis oue le fluide secondaire du circuit intermittent n1 est mis en mouvement-o;;ne par moments, des moyens étant prévus pour diriger ou augmenter le débit de fluide primaire vers l'échangeur branché sur le circuit intermittent lorsque le fluide secondaire de ce circuit est mis en mouvement. L'invention concerne plus particulièrement, parce ciue c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d' intérêt, mais non exclusivement, parmi ces disposit-is pour la transmission de chaleur, ceux a-oPartenant à des installations de chauffage domestioue pour lesquelles, d'une parut, le fluide secondaire du circuit permanent est constitué par l'eau de chauffage des locaux et, d'autre part, le fluide secondaire du circuit intermittent est constitué par l'eau chaude sanitaire distribuée dans lesdits locaux lie fluide primaire, dans de tels installations, neut être constitué par de l'air circulant en circuit fermé et propre à retirer de la chaleur d'un réchauffeur ou d1un accumulateur de chaleur pour la transmettre au fluide secondaire. On sait que dans de tels dispositifs des frites de chaleur non négligeables peuvent se produire vers l'échangeur du circuit intermittent lorsque le fluide secondaire de ce dernier n'est pas en mouvement et,par conséquent, cède peu de chaleur à l'extérieur0 les susdites fuites peuvent provocrer une montée en température de ce fluide stagnant et, éventuellement, l'ébullition ou la montée en pression de ce dernier. L'invention a pour but, surtout, de rendre tels les susdits dispositifs qu'ils répondent mieux aue jusqu'à ce zour aux diverses exigences de la pratique, et notamment tels qu'ils ne présentent plus, ou à un degré moindre, les inconvénients rappelés ci-dessus de l'art antérieur. Un dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins unfluide secondaire, du genre en question, est caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens agencés pour transmettre de la chaleur entre le fluide secondaire du circuit intermittent et le fluide secondaire du circuit permanent. De préférence, lesdits moyens pour transmettre de la chaleur sont constitués d'une part par un ballon-réserve ou analogue monté dans le circuit intermittent de fluide secondaire- à-la-sortie de échangeur de ce- -circuit et, d'autre part, par un serpentin, ou analogue, -monté dais'le circuit permanent de fluide secondaire à l'entrée de l'échangeur de ce circuit-, ledit serpentin traversant le ballon-réserve. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en meme temps- et dont il --sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation préféré de l'invention qui va entre maintenant décrit de façon plus détaillee avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La fig. 1 de ce dessin représente schématiquement en coupe un dispositif pour la transmission de chaleur, établi conformément à l'invention, et divers circuits de fluide. La fig. 2 enfin est une coupe suivant Il-Il fig. 1. En se reportant à la-fig. 1 on voit que le dispositif 1 pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire comprend déux échangeurs de chaleur 2 et 3 branchés sur un meme circuit 4 de fluide primaire. On désigne par fluide primaire le fluide chaud qui, au passage dans les échangeurs 2,3, cède une partie de sa chaleur au fluide secondaire qui traverse lesdits échangeurs, le fluide secondaire étant plus froid que le fluide primaire. L'échangeur de chaleur 2 est branché sur un circuit permanent 5 de fluide secondaire, c'est-à-dire que le fluide secondaire est continuellement en mouvement dans ledit circuit 5. 'échangeur de chaleur 3 est branché sur un circuit intermittent 6 de fluide secondaire, ctest-à-dire que le fluide secondaire ne circule dans ledit circuit 6 qué par moments. Les sens de circulation des fluides primaire et secondaire, dans leurs circuits respectifs, sont indiqués nar des~flèches. Des moyens 7et 22 (fig.2), constitués par exemple par des vannes,-des volets ou par des clapets, sont prévus pour diriger ou augmenter automatiquement le débit du fluide primaire-vers l'échan- geur 3, branché sur le circuit intermittent 6, lorsque le fluide secondaire de ce circuit est mis en mouvement ou lorsque la température de ce fluide secondaire est descendue au-dessous d'une température de consigne, par exemple 600C qui est la température d'u tilisation. Les échangeurs 2 et 3 sont constitués avantageusement par des faisceaux de tubes 8 à ailettes 9, traversés intérieurement par le fluide secondaire. Le fluide primaire s'écoule à l'extérieur des tubes entre les ailettes, les uelles, d'une manière connue, contribuent à l'augmentation de la surface d'échange entre le fluide pri- maire et les tubes 8. Comme montré sur la fig. 2, les faisceaux de tubes des échangeurs 2 et 3 sont enfermés dans un m8me carter 10 de manière que l' encombrement des deux échangeurs de chaleur 2 et 3 soit réduit au minimum. Une paroi isolante 11 est prévue pour séparer thermique- ment l'un de l'autre les faisceaux des échangeurs 2 et 3. Selon une variante, les échangeurs peuvent être séparés l'un de l'autre et n'avoir de commun que l'utilisation de la m8me source de fluide primaire. Le fluide primaire peut être constitué nar de l'air, auci;nel cas il est mis en mouvement dans le circuit. 4 par un ventilateur ou une soufflante 12. Le fluide primaire passe dans un réchauffeur ou un accumulateur de chaleur 13 pour extraire une certaine quantité de chaleur et se refroidit dans au moins l'un des échangeurs 2 et 7 en transmettant une partie de sa chaleur au ide secondaire. Le fluide secondaire des circuits 5 et 6 peut entre de l'eau servant d'une nart au chauffage de locaux, en abandonnant une par- tie de sa chaleur dans des radiateurs 14 situés dans lesdits locaux et, d'autre part, à la -fourniture d'eau chaude sanitaire dans lesdits locaux où des robinets d'arrêt 15 sont prévus pour le soutirage d'eau chaude. 1\Taturellement, le circuit S est alimenté nar une arrivée d'eau froide 16 oui compense les soutirages en eau chaude. Lorsau'aucun soutirage d'eau chaude du circuit 6 n'a lieu et que la température de consigne est atteinte dans le circuit 6, les moyens 7 et 22 occupent la position représentée en trait plein sur la fig. 2 et dirigent le fluide primaire uniquement sur le faisceau de tubes 8 de l'échangeur 2. Par contre, dès aucun robinet 15 est ouvert et qu'il y a soutirage d'eau ou dès cXue la température dans le circuit 6 est tombée au-dessous de la température de consigne, les moyens 7 et 22 viennent occuper automatiquement la position représentée en trait interrompu sur la fig. 2 de manière que le fluide primaire soit dirigé sur le faisceau de tubes 8 de l'échangeur 3o Eventuellement, la position des moyens 7 et 22, lors d'un soutirage d'eau dans le circuit 6, peut être telle que le fluide primaire soit dirigé simultanément sur les faisceaux de tubes 8 de chaque échangeur 2 et 7. Lorsou'aucun soutirage n'a lieu dans le circuit 6 et que la température de consigne est atteinte dans ce circuit, des fuites de fluide primaire vers l'échangeur 3 peuvent se produire au niveau des moyens 7 et 22 qui occupent la position en trait plein de la fig.2, de telle sorte que le fluide secondaire du circuit 6 est chauffé. De même, des fuites de chialeur de l'échangeur 2 vers l'échangeur 3 peuvent se produire à la sortie 17 (fig.2)du fluide primaire de l'échangeur 2, puisque cette sortie est commune au circuit de fluide primaire de l'échangeur 3. Les moyens 22, volet ou analogue, prévus à la sortie du fluide primaire de l'échangeur 7 et commandés en même temps que les moyens 7 prévus à l'entrée de fluide primaire de l'échangeur 3, contribuent avantageusement à mieux soustraire ledit échangeur 3des effets du circuit de fluide primaire, lorsau'aucun soutirage n'a lieu dans le circuit 6, à température de consigne. Pour éviter que la température du fluide secondaire du circuit intermittent 6 ne devienne trop élevée, conformément à 1' invention, on fait comprendre au dispositif 1 des moyens 18 de transmission de la chaleur entre le fluide secondaire du circuit intermittent 6 et le fluide secondaire du circuit permanent 5. De-préférence, lesdits moyens 18 de transmission de la chaleur sont constitués d'une part par un ballon-réserve ou ballon-tampon 19, monté dans le circuit intermittent 6 à la sortie de l'échangeur 3 et, d'autre part, par un serpentin ou analogue 20, monté dans le circuit permanent 5 de fluide secondaire à l'entrée de l'échangeur 2 de ce circuit, ledit serpentin 20 traversant le ballon-réserve 19. On désigne par serpentin ou analogue un serpentin proprement dit, un faisceau de tubes ou tout dispositif d'échange de chaleur. Le ballon-réserve 19 est ainsi disposé à l'endroit du circuit 6 où le fluide secondaire est le plus chaud, tandis que le serpentin 20 est disposé à l'endroit du circuit permanent 5 où le fluide secondaire est le plus froid. Les échanges thermiques entre les fluides secondaires de chacun des circuits sont donc favorisés par un écart de température maximum. Le ballon 19 constitue une réserve de fluide secondaire chaud Drêt à Btre soutiré, Le voltune de ce ballon et la surface d'échange du serpentin 20 sont calculés, selon les installations de manière telle qu'en aucun cas la température du fluide secondaire du circuit 6 puisse normalement dépasser une température déterminée, par exemple la température d'ébullition du t7.ide souEs la pression at mosphérioue. On prévoit av-,ntageuserient -un régulateur 21 cossnndé par la température du fluide secondaire contenu dans le ballon 19 et propre à couper l'arrivée du fluide primaire vers les échangeurs 2 et 7 lorsque la température du fluide du ballon 19 atteint une limite de sécurité prédéterminée. de régulateur est placé de préférence sur le ballon-réserve 19-ou à la sortie de l'échangeur 3 par leauel il est alimenté. Pour couper l'arrivée du flllioe primaire il suffit, par exemple, de commander l'arrêt du ventilateur 12 mettant en mouvement ledit fluide dans le circuit 4o On notera que cet arr8t du fluide primaire dans ledit circuit 4 ne provooue pas un refroidissement sensible du fluide secondaire du circuit permanent 5 car un tel arrêt se produit lorsque la température du fluide secondaire du ballon 19 atteint une valeur relativement élevée pour laquelle les échanges de chaleur sont importants entre ce fluide secondaire et celui du circuit 5 et compensent la réduction de l'apport de chaleur du fluide primaire dans 1' échangeur 2. L'équilibre qui tend à s'établir permet rapidement la reprise du fonctionnement général. Une circulation naturelle s'établit entre le ballon 19 et les tubes 8 de l'échangeur 7 qui contribue à uniformiser la température du fluide secondaire dans le circuit 6. Le dispositif selon l'inve:ftion présente les avantages sui- vants. D'une part, la température du fluide secondaire dans le circuit 6 est maintenue au-dessous d'une valeur limite prédéterminée, d'autre part, la chaleur extraite du fluide du circuit 6 est utilisée pour chauffer le fluide secondaire du circuit 5 et n'est donc pas perdue. Un tel dispositif est particulièrement avantageux dans le cas d'une installation de chauffage domestique qui comprend un accumulateur de chaleur 13 chargé par chauffage électriaue, la nuit, en dehors des heures où la consommation d'énergie électrique est importante et où ladite énergie électrique est plus chère. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se-llmite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués-; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire, comprenant au moins deux échangeurs de chaleur branchés sur un meme circuit de fluide primaire et, respectivement, sur deux circuits permanent et intermittent de fluide secondaire, le fluide secondaire du circuit permanent étant continuellement en mouvement tandis que le fluide secondaire du circuit intermittent n'est mis en mouvement que par moments, des moyens étant prévus pour diriger ou augmenter le débit de fluide primaire vers 1' échangeur branché sur le circuit intermittent lorsque le fluidé secondaire de ce circuit est mis en mouvement, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens agencés pour transmettre de la chaleur entre le fluide secondaire du circuit intermittent et le fluide secondaire du circuit permanent. 2o Dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens agencés pour transmettre de la chaleur sont constitués, d'une part, par un ballon-réserve ou analogue, disposé dans le circuit internittent de fluide secondaire à la sortie de l'échangeur et, d'autre part, par un serpentin ou analogue disposé dans le circuit permanent de fluide secondaire, à l'entrée de l'échangeur. 3. Dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le fluide primaire est constitué par de l'air et que le fluide secondaire est constitué par de l'eau. 4. Dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, d'une part, l'air circule en circuit fermé, de manière à extraire de la chaleur d'un réchauffeur pour la transmettre à liteau, aue, d'autre part, le circuit permanent d'eau est constitué par le circuit de chauffage de locaux et, qu'enfin, le circuit intermittent d'eau est constitué par le circuit de dis tri union d'eau chaude sanitaire dans lesdits locaux. 5. Dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire selon la revendication 2 ou selon les revendications 2 et 3 ou selon les revendications 2 et 4, caractérisé par le fait ;u.'i7 comprend un régulateur commandé par la temnéraiftre du fluide secondaire contenu dans le ballon réserve ou analogue et propre à couper l'arrivée du fluide primaire vers les échangeurs des circuits permanent et intermittent lorsque la température du fluide secondaire dans ledit ballon-réserve atteint une limite de sécurité prédéterminée. 6o Dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le réchauffeur est constitué par un accumulateur électrique de chaleur propre à etre chargé en dehors des heures où la consommation d'énergie électrique est importante. 7. Application d'us dispositif pour la transmission de chaleur entre un fluide primaire et au moins un fluide secondaire selon la revendication 4 ou selon la revendication 4 et l'une quelconque des revendications 5 et 6, à une installation de chauffage domestioue.