Brevet FR2185776A1 — publié le 19740104

La présente invention concerne les installations de ventilation ou de chauffage ou de refroidissement de locaux à usage dthabitation ou industriel. Plus particulièrement, elle vise les batteries échange thermique à circulation de fluide, équipées de ventilateurs centrifuges ou hélicoldaux. Elle vise aussi les moyens de dégazage de l'installation, lesquels moyens permettent éventuellement de mieux utiliser le dispositif caractéristique de propulsion des dits ventilateurs. I1 est connu de monter un ventilateur à moteur électrique devant un échangeur dans lequel circule un fluide de réchauffement ou de refroidissement. D'autre part, on utilise, depuis longtemps, la circulation d'un fluide (liquide ou gazeux) pour entrainer par une turbine une roue de ventilation à pales. La présente invention permet d'utiliser à la fois l'une et vautre des dispositions indiquées ci-dessus. Le fluide circulant dans l'échangeur entraine le ventilateur par l'intermédiaire d'une turbine. De ce fait, l'énergie servant à 1 'échange thermique sert aussi à la ventilation. Une économie et plus de commodité résultent de cette nouvelle disposition. Cette dernière permet également avec le seul moteur de circulation du fluide (ou accélérateur) de créer une simple ventilation, ou de chauffer ou de refroidir les locaux en les ventilant. D'autre part, le dispositif, objet de l'invention, permet d'obtenir des batteries d'échanges peu encombrantes et compactes, (aérotherme ou ventilo convecteur), dont le branchement est facile (raccordement unique à des tuyaux de fluide de faible diamètre). Le système de dégazage de l'installation de fluide est efficace et peu encombrant. L'installation et le dispositif, objets de l'invention, sont caractérisés par le circuit de fluide (eau ou autres fluides, chaud ou froid). A la sortie de l'accélérateur de circulation, un dégazage se fait dans une boite spéciale de distribution. Le fluide débarrassé de son air, est ensuite introduit, dans de bonnes conditions, dans une turbine qui entraine la roue de ventilation. A la sortie de l'organe moteur, il circulé dans une tuyauterie munie d'ailettes ou non. La dite tuyauterie est située dans le flux d'air pulsé par le ventilateur, soit dans un plan parallèle à la roue lorsqu'elle est équipée de pales hélicoldales, soit dans le conduit de refoulement, lorsqu'il s'agit d'un ventilateur centrifuge. L'invention pourra être bien comprise grace à la description qui suit d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Les dessins qui illustrent cette description comprennent : Figure 1 - une installation schématique selon l'invention. Figure 2 - une coupe d'une batterie d'échange (aérotherme) par un plan perpendiculaire à l'axe du ventilateur et de la turbine, passant par le milieu du corps de cette dernière (coupe A). Figure 3 - une coupe de la batterie selon MM. Figure 4 - une variante de batterie d'échange (ventilo-eonvecteur) avec ventilateur centrifuge, en coupe par un plan passant par le corps de turbine perpendiculaire à son axe. Figure 5 - une vue extérieure suivant F de la boite de dégazage dans sa position normale. Figure 6 - une coupe de la dite boite redressée de 900, par un plan J perpendiculaire passant par l'orifice d'entrée. Figure 7 - une coupe brisée de la dite boite suivant GG. Figure 8 - une coupe de la dite boite suivant HH. Figure 9 - une coupe de la dite boite suivant K, perpendiculaire passant par l'orifice de sortie. Suivant le schéma t, une pompe de circulation 1 (accélérateur ou eirculateur) aspire dans une chaudière 2. Elle peut aussi aspirer dans une installation 3 de réfrigération (conduits indiqués en traits mixtes). Elle refoule dans la boite de dégazage 4, qui par son étage supérieur, distribue le fluide vers les batteries d'échange 5, 6, 7, etc ... L'un quelconque des conduits 8 d'entrée dans la batterie 6, par exemple, aboutit à la turbine 9. De cette dernière sort une tuyauterie 10 serpentant devant le ventilateur 11, représenté dans sa version hélicofdale. Le rotor de la turbine est en prise directe ou indirecte (par l'intermédiaire d'un embrayage automatique ou non, par exemple) avec la roue de ventilation. Le serpentin d'échange thermique peut être équipé ou non d'ailettes. Un conduit 12 recueille le fluide à la sortie de l'échangeur et l'achemine vers l'étage inférieur de la boite de dégazage 4 qui collecte ces retours. Un tuyau unique 13 permet au fluide de retourner soit à la chaudière 2, soit au réfrigérateur 3. Des robinets judicieusement disposés permettent les isolements ou by-pass nécessaires au bon fonctionnement de l'installation. Les figures 2 et 3 montent le ventilateur hélicoïdal dont le moyeu est serré sur l'arbre du rotor 14 de la turbine 9. Le corps 15 de cette dernière est percé convenablement pour l'admission du fluide et sa sortie. La modification de température pendant ce travail d'entrainement est négligeable Les aubes de turbine peuvent être de formes diverses, appropriées au fluide transporteur de calories ou de frigories, et à la vitesse de rotation souhaitée pour la ventilation. Selon la figure 3, la tuyauterie 10 réchauffant ou refroidissant le flux d'air, est disposée selon une nappe verticale, située à proximité du ventilateur 11. Une grille 16 oriente éventuellement le flux d'air à la sortie de la batterie. Selon une des variantes possibles (figure 4), la turbine 9 (corps 15 et rotor 14) entraine un ventilateur centrifuge 17 monté directement en bout de l'arbre de 14. Plusieurs ventilateurs peuvent être assemblés bout à bout sur le meme arbre ; l'un ou plusieurs d'entre eux peuvent être entrainés par un manchon débrayable, limitant ainsi le débit d'air de ventilation. Ce dernier est de toutes façons acheminé dans le conduit 18 (qui peut avoir la forme dtun meuble), vers l'échangeur thermique 19. Ce dernier occupe un certain volume et représente une certaine surface d'échange (avec ou sans ailettes) à l'intérieur du dit conduit et devant une grille 20 d'évacuation, vers les locaux, de l'air climatisé. La pompe 1, déjà nécessaire dans toute installation classique de chauffage pour accélérer la circulation de fluide, permet donc la rotation des ventilateurs. Il a été constaté que la puissance supplémentaire demandée par cet entrainement est peu importante. Pratiquement, des accélérateurs de même dimension que ceux utilisés pour le chauffage classique, conviennent. Il est évident qu'après la mise en vitesse dé la roue, et donc, après l'obtention de du débit/circulation de fluide, l'entretien du mouvement demande peu de ressources d'énergie, 11 ensemble possédant une inertie motrice convenable et souhaitée. Toutefois, les à-coups sont à éviter. C'est pourquoi ltinstallation schématisée figure 1, se complète par une boite de dégazage 4. Cette dernière est placée de préférence dans un placard, au centre du pavillon, à quelques centimètres au-dessus du solzSil s'agit d'une installation de saison individuelle sans étage (la chaudière et l'organe de refroidissement étant au sous-sol). La dite boite de dégazage comprend deux compartiments 21 et 22, séparés par une cloison horizontale 23 parallèle sur la majorité de sa surface, aux deux parois supérieure 24 et inférieure 25 de la dite boite. En vue de dessus, cette dernière se présente sous la forme indiquée en figures 7 et 8. Sur les quatre parois latérales, on trouve successivement : - sur la paroi 26 (en bout), les deux orifices, d'entrée 27 et de sortie 28 de fluide. Le premier communique avec la chambre supérieure 22. Le second, avec la chambre inférieure 21. Cette séparation est obtenue par des cloisonnements judicieux 29, 30, 31, solidaires du fond 26 et de la cloison horizontale 23. - sur la paroi verticale 32, deux séries d'orifices de distribution. L'une correspond à la chambre supérieure 22, donc au refoulement de la pompe d'accélération du circuit. Il s'agit des orifices 33, 33a, 33b, etc L'autre correspond à la chambre inférieure 21, donc au retour des batteries d'échange thermique0 Il s'agit des orifices 34, 34a, 34b, etc ... La première série est de préférence décalée par rapport à la seconde, afin de faciliter le montage des raccords (figure 6). - sur la paroi verticale 35, deux autres séries d'orifices de distribution. La série des trous 36 (36a, 36b, etc ...) correspond à l'étage supérieur 22 de la boite. Ces orifices ont même fonction que les orifices 33 (refoulement vers les batteries). La série des trous 37 (37a, 37b, etc ...) correspond à l'étage inférieur 21. Ces orifices correspondent à ceux repérés 34, 34a, etc - la paroi verticale 38 sert de fond sans orifice, et supporte aussi la cloison horizontale médiane 23. Hormis la séparation des deux compartiments 21 et 22, cette boite est caractérisée par les deux chambres de dégazage 39 et 40, séparées par les cloisons 23, 29 et 30. L'une (39) est sur le circuit vers les batteries d'échange, l'autre (40) sur le circuit de retour. Ces dites chambres possèdent chacune dans leur partie haute un purgeur d'air automatique 41 et 42. Elles ont une forme telle que le dégazage se fasse avec efficacité ; notamment des arrondis et congés sont ménagés autour des orifices et sur les parois, tels que ceux représentés en 43, 44, 45. Des nervures 46 imposent une direction au fluide circulant dans chaque compartiment. Celle qui est la plus près du fond 38 est en deux parties 46a, 46b, avec un passage en son milieu. D'autres formes peuvent être adoptées selon la géométrie d'ensemble de la boite. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation ci-dessus décrits. Elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles, pourvu qu'elles ne sortent pas du cadre des revendications. C'-est ainsi que le matériau qui constitue les boites de dégazage ainsi que celui des ventilateurs et turbines peuvent etre très différents suivant le mode de construction (métaux moulés, emboutis, soudés, forgés, ou matières plastiques injectées, etc ...). De même, le fluide est de préférence de l'eau ; mais un autre liquide peut être adopté. Les ventilateurs et leurs batteries marchent aussi bien avec des gaz circulant dans la turbine et le serpentin d'échange thermique. L'application préférentielle des dispositifs, objets de l'invention, porte sur des installations de ventilation, le chauffage et le refroidissement des locaux à usage d'habitation.ou industriel. - REVEDDICtTIONS 1.- installation d'échange thermique à circulation forcée de fluide réchauffé ou refroidi, avec ventilateurs pulsant i'air au travers d'échangeurs thermiques dans des locaux d'habitation ou industriels, laquelle installation est caractérIsée par le fait que la circulation forcée du fluide d'échange thermique entraine le rotor d'une turbine, lequel rotor porte la roue du ventilateur, lequel échangeur thermique est alimenté par le dit fluide à la sortie de la turbine et est monté dans le flux d'air sortant du ventilateur. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le moyen d'accélérer la circulation du fluide de transport thermique et de faire tourner le rotor de turbine du ventilateur, est constitué par l'unique pompe (ou accélérateur) de circulation montée sur le conduit sortant de la chaudière (ou réfrigérateur). 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le dégazage nécessaire du circuit commun à l'échange thermique et à la propulsion du ventilateur, est constitué par une boite de dégazage à deux compartiments l'un correspondant aux départs vers les échangeurs, et l'autre correspondant aux retours. 4.- Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les deux compartiments de la boite de dégazage sont séparés par une cloison horizontale parallèle aux deux grandes faces de la dite boite, le compartiment supérieur recevant le fluide de la pompe d'accélération (départ) et distribuant le dit fluide par une pluralité de conduits vers les échangeurs, le compartiment inférieur recevant et centralisant le fluide en retour des différents échangeurs et canalisant le dit fluide dans un conduit unique de retour vers la chaudière (ou l'organe de production de froid). 5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les orifices d'entrée et de sortie de la dite boite sont situés l'un à côté de l'autre et sont séparés par des cloisonnements appropriés solidaires de la cloison horizontale de séparation des compartiments, lesquels cloisonnements constituent deux chambres de dégazage (une sur le départ, l'autre sur le retour). 60- Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait que chacune des deux chambres de dégazage respectivement en liaison avec le compartiment inférieur (retour) et le compartiment supérieur de la dite boite, communique avec un purgeur d'air automatique, monté sur la face supérieure de la dite boite 70- Installation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les faces internes des parois possèdent des nervures et congés orientant convenablement la circulation du fluide dans chacun des compartiments 8.- Installation selon les revendications 1 et 2, prises séparément caractérisée par le fait que entre le retour de turbine et l'arbre de roue de ventilateur, existe un embrayage manoeuvracle à volonté. 9.- Installation selon les revendications 1 à 7, prises ensemble, ou la revendica-ion 8 caractérisée par le fait que le ventilateur grainé par la turbine de propulsion, mue elle-meme par le fluide dégazé, refoule l'air sur une batterie d'échange thermique, montée dans le conduit de refoulement vers le locals