Brevet FR2267533A1 — publié le 19751107

La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur pour la récupé- ration de la chaleur perdue par l'air évacué d'une installation de ventilation ou de conditionnement d'air au profit du réchauffage de l'air neuf introduit dans l'installation travaillant selon le principe des flux croisés circulant en sens opposés dans des canaux parallèles sans communication entre eux, et comportant au moins une entrée et une sortie pour l'air introduit et au moins une entrée et une sortie pour l'air évacué. De tels échangeurs sont connus,par exemple du brevet allemand No. 1.111.221 et des demandes de brevets allemandes publiées No. 2053718 et No. 2 201 559. Dans ces échangeurs les canaux parallèles sont obtenus au moyen de tôles de grandes dimensions pliées en accordéons et soudées par leurs bords de manière à former des poches. Une telle solution exige l'emploi et la manipulation de tôles de très grandes dimensions et par conséquent de machines encombrantes. En outre cette solution se prête très mal à une fabrication sur mesure. On a également proposé d'utiliser des plaques assemblés parallèlement, ce qui permet de faire varier aisément le nombre de canaux, ctest-à-dire la grandeur de l'échangeur de chaleur selon les besoins. De telles solutions ont été proposées par exemple dans le brevet allemand No. 371 614, dans la demande de brevet allemand No. 1 501 586 et dans le brevet autrichien 111 325.Ces solutions font toutefois intervenir de nombreuses pièces auxiliaires telles que cadres, entretoises, pièces de liaison, etc, qui compliquent la construction et rendent le coflt de l'échangeur sensiblement élevé. La présente invention propose une construction modulaire simple et peu coûteuse réalisable à partir d'une ou deux sortes d'éléments juxtaposables à volonté. L'échangeur de chaleur selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il est constitué essentiellement d'éléments modulaires métalliques constitués par des tôles rectangulaires dont deux bords adjacents sont coudés dans un sens par rapport au plan de la tôle, les deux autres bords étant coudés dans l'autre sens, ces tôles étant assemblées entre elles par leurs bords coudés o dans une position telle que chaque tôle occupe une position inversée de 180 par rapport aux tôles adjacentes, de manière à former une succession de poches tournées alternativement dans un sens puis dans l'autre pour former lesdits canaux. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exé cution de l'échangeur de chaleur selon l'invention. La figure 1 est une perspective d'un premier exemple de réalisation de 1' échangeur. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'échangeur. La figure 3 est une vue en élévation d'un élément modulaire selon une première forme d'exécution. La figure4 est une coupe selon IV-IV de la figure 2. La figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 2. La figure 6 est une vue fragmentaire en détail des plaques en coupe. La figure 7 est une vue schématique d'une installation de ventilation ou de climatisation utilisant l'échangeur. Les figures 8A à 8D illustrent des variantes de réalisation. La figure 9 est une vue en élévation d'une installation comportant deux échangeurs montés en série et couplés à un collecteur éliminateur d'eau de condensation. La figure 10 représente une vue en coupe des éléments modulaires selon une deuxième forme d'exécution. Les figures 11 et 12 représentent des détails de la figure 10. La figure 13 représente une vue en coupe des éléments modulaires selon une troisième forme d'exécution. La figure 14 représente une variante de l'exécution représentée à la figure 13. L'échangeur de chaleur illustré sur les figures 1 à 6 comporte un carter extérieur 1 de forme rectangulaire, lequel est pourvu de quatre ouvertures 2, 3,4,5 servant à l'entrée et la sortie de l'air évacué, respectivement introduit. Les ouvertures 2 et 4 sont situées sur deux faces latérales opposées de l'échangeur respectivement dans la partie haute et la partie basse de ces faces, tandis que les ouvertures 3 et 5 sont situées respectivement sur les parties supérieures et inférieures de l'échangeur. L'échangeur est constitué (fig. 2 à 5) par plusieurs éléments modulaires 6 assemblés parallèlement côte à côte de façon à former une poche ouverte sur deux côtés. A cet effet, les éléments 6 comportent chacun le long de deux côtés adjacents, un rebord 7, 7' coudés à l'équerre dans un sens, tandis que les deux autres côtés adjacents sont pourvus d'un rebord 8' coudé à l'équerre dans le sens opposé. Deux éléments consécutifs sont assemblés en sens inverse, comme illustré aux figures 4 et 5. On obtient ainsi plusieurs circuits d'air évacué et introduit qui se succèdent alternativement sans communication entre eux et absolument étanches.L'assemblage des rebords entre eux stef- fectue en principe par rivetage, mais il est également possible de l'effectuer par collage ou soudage par points quoique cette dernière technique soit peu commode en ltoccurence compte tenu de la profondeur et de l'étroitesse des poches. Par ailleurs, le profil des surfaces d'échange, illustré à la figure 6 comporte une succession de bosses 9 et de dépressions 10, forme qui est particulièrement adaptée pour utiliser de façon optimale la turbulence des deux circuits d'air circulant à contre courant. Cette surface est en outre facilè à obtenir industriellement. Différentes formes d'exécution d'un tel échangeur sont prévues suivant la disposition des ouvertures d'entrée et de sortie de l'air évacué et introduit, ce qui permet de modifier à volonté la forme des courants entrant et sortant, étant bien entendu que plus il y aura de turbulence de l'air, meilleur sera le transfert de la chaleur. Selon une première forme d'exécution, illustrée aux figures 1 et 2, l'entrée d'un courant, évacué ou introduit, est effectuée par la partie supérieure 2 d'une face latérale de l'échangeur, tandis que sa sortie 5 a lieu sur la face inférieure. Inversment l'entrée de l'autre courant se fait par la partie inférieure 4 de la face latérale opposée de l'échangeur et la sortie sur la surface supérieure 3. Selon une deuxième forme d'exécution (fig, 8a) les deux entrées 11, 13 sont situées sur une même face latérale de l'échangeur, tandis que les deux sorties 12, 14 sont situées respectivement sur les faces supérieure et-infé rieure et inversément. Une troisième forme d'exécution (fig. 8b) prévoit 11 entrée 15 et la sortie 16 d'un même fluide sur la meme face latérale de l'échangeur, tandis que l'autre fluide circule de bas en haut ou de haut en bas à travers les ouvertures inférieure 17 et supérieure 18 Dans la quatrième forme d'exécution (fig. 8c) l'entrée des deux fluides se fait par des ouvertures 19, 21 situées sur la meme face latérale de l'échangeur, partie haute et basse, tandis que leur sortie est prévue sur la face opposée et de. telle manière que le fluide qui entre en partie haute ressorte en partie basse et vice-versa. Enfin selon une cinquième forme d'exécution (fig. 8d) l'entrée et la sortie de chaque fluide se fait sur la même face latérale de l'échangeur à travers d'une part, les ouvertures 23, 24, et d'autre part, 25, 26. Les possibilités d'utilisation d'un tel échangeur sont nombreuses, en particulier comme récupérateur de chaleur dans le domaine de la climatisation ou de la ventilation. Une de ces applications est illustrée à la figure 7 dans laquelle on voit schématiquement un échangeur 1 monté dans un système de ventilation.L'air nouveau est introduit par la gaine 30 dans l'échangeur 1 et est transféré à la gaine de distribution 31 après avoir passé dans un poste de filtrage 32 et de ventilation 33, tandis que l'air vicié provenant du local est évacué par la gaine 34 qui le conduit à travers l'échangeur 1 jusqu'à la cheminée de sortie 35, l'échange de chaleur entre les deux courants se faisant comme expliqué précédemment à l'intérieur de l'échangeur 1 Pour augmenter la surface d'échange, il est bien entendu possible de monter plusieurs échangeurs en série, comme illustré à la figure 9 où l'on voit le montage en série de deux échangeurs 36 et 37 reliés par un élément 38. I1 est également possible de prévoir un dispositif collecteur d'eau de condensation 39 en-dessous d'un ou plusieurs échangeurs. I1 est possible d'obtenir un assemblage rapide, éliminant l'opération de rivetage, au moyen des éléments modulaires représentés aux figures 10 à 12. Une simple pression permet d'embofter les éléments entre eux, l'assemblage est donc simple et rapide, ce qui permet de diminuer le prix de revient de ces appareils. Dans cette exécution chaque élément 40, 40' est pourvu de deux types de rebords complémentaires dirigés en sens inverse par rapport au plan de l'élément. Le rebord du premier type illustré figure 11 est formé par une première pliure 41 courbée à l'équerre par rapport au plan de l'élément 40, l'extrémité 42 de cette première pliure 41 est elle-meme pliée à l'équerre vers l'intérieur et de ce fait est approximativement parallèle au plan de l'élément 40. Cette deuxième pliure 42 est pourvue d'une languette longitudinale 43 qui fait saillie vers l'intérieur de la pliure et dont le bord libre 44 est dirigé dans le sens opposé à l'extrémité libre 45 du rebord. Le rebord du 2ème type, illustré figure 12, est formé par un repli longitudinal en forme de U 46 dont l'ouverture 47 est dirigée vers l'extérieur. Les jambes 48, 49 du U sont approximativement parallèles au plan de l'élément 40' et la profondeur du U est approximativement égale à la largeur de la deuxième pliure 42 du rebord du ler type. D'autre part, l'extrémité 50 de la jambe extrime 49 du repli en forme de U 46 est également recourbée en U vers l'intérieur de façon à former un crochet. Le rebord du ler type d'un élément est prévu pour s'enficher dans le rebord du 2ème type d'un élément adjacent, la deuxième pliure 42 pourvue dé la languette 43 venant s'engager entre les jambes du U 46 du rebord du deuxième type, l'agrafage des deux rebords étant assuré par la coopération de l'extré- mité libre 44 de la languette 43 et de l'extrémité 50 formant crochet de la jambe 49 du U. Les éléments modulaires sont assemblés deux à deux par agrafage de leurs rebords et l'agrafe est munie d'une garniture d'étanchéité pour constituer l'échangeur de chaleur. La garniture d'étanchéité est constituée par une colle ou matière similaire introduite sous forme liquide ou piteuse dans l'agrafe. Chaque élément modulaire est muni d'un nombre approprié de rebords d'un' type donné. Dans le cas le plus courant, chaque élément est muni de deux rebords adjacents du premier type et de deux rebords du deuxième type, les éléments adjacents étant orientés convenablement pour présenter les deux rebords complémentaires en face des rebords du premier et deuxième type dudit élément. Par contre, dans le cas de l'exécution de l'échangeur illustrée à la figure 8b, par exemple, on peut utiliser des éléments modulaires ayant trois côtés munis, par exemple, du premier type de rebord tandis que le 4ème grand côté est muni du deuxième type de rebord, l'élément adjacent étant pourvu des rebords complémentaires c'est-à-dire de trois rebords du deuxième type et d'un rebord du premier type. Selon une troisième forme d'exécution représentée aux figures 13 et 14 les éléments modulaires 51a, 51b, 51c sont pourvus de deux types de rebords dirigés en sens inverse par rapport au plan de l'élément. Le rebord du premier type est formé par une première pliure longitudinale 52a, 52b formant un angle obtus avec le plan de l'élément 51a, 51b, l'extrémité de cette première pliure étant elle-même pourvue d'une deuxième pliure 53a, 53b parallèle au plan de l'élément. Le rebord du deuxième type est également formé par une première pliure longitudinale 54b, 54c formant un angle obtus avec le le plan de l'élément, cette pliure 54b, 54c se terminant par un repli en forme de U 55b, 55c parallèle au plan de l'élément 51b, 51c et d'une profondeur suffisante pour recevoir la deuxième pliure longitudinale 53a, 53b du rebord du premier type d'un élément adjacent. Cette exécution permet d'effectuer aisément une soudure électrique par point. Lors de l'assemblage, les rebords du premier type d'un premier élément sont enfilés dans les rebords du deuxième type d'un élément adjacent et les rebords ainsi juxtaposés sont assemblés par une soudure par point 56a,. respectivement 56b. Afin de parfaire l'étanchéité des poches ainsi formées l'intérieur du repli en forme de U 54b, 54c est ensuite rempli de colle ou d'un matériau similaire. Comme dans l'exécution précédente les éléments peuvent être soit tous identiques et de chaque type, soit de deux types, les uns étant munis de trois rebords du permier typ et d'un rebord du deuxième type et les autres étant munis d'un rebord du premier type et de trois rebords du deuxième type. Dans la vairante représentée à la figure 14 les tôles présentent une al ternance de creux et de bossagesde forme tronconique 57 et 58, les creux d'une tôle s'appuyant sur les bossages de la tole adjacente. Ces points d'appui permettent d'utiliser des tôles moins rigides et par conséquent plus minces, plus légères, moins conteuses et assurant un meilleur échange thermique. Ils créent une turbulence supplémentaire et augmentent la surface d'échange thermique. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur pour la récupération de la chaleur perdue par l'air évacué d'une installation de ventilation ou de conditionnement d'air au profit du réchauffage de l'air neuf introduit dans l'installation travaillant selon le principe des flux croisés circulant en sens opposé dans des canaux parallèles sans communication entre eux, et comportant au moins une entrée et une sortie pour l'air introduit et au moins une entrée et une sortie pour l'air évacué, caractérisé par le fait qu'il est constitué essentiellement d'éléments modulaires métalliques constitués par des tales rectangulaires dont deux bords adjacents sont coudés dans un sens par rapport au plan de la tôle, les deux autres bords étant coudés dans l'autre sens, ces tôles étant assemblées entre elles par leurs bords coudés dans une position telle que chaque tôle occupe une position inversée de 1800 par rapport aux toles adjacentes de manière à former une succession de poches tournées alternativement dans un sens puis dans l'autre pour former lesdits canaux. 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que tous les éléments modulaires sont identiques et présentent un même type de rebord. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément modulaire est pourvu de deux types de rebords; le ou les rebords du premier type d'un premier élément coopérant avec les rebords du deuxième type de l'élément adjacent. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les rebords du premier-type sont formés par une première pliure longitudinale (52a) formant un angle obtus avec le plan de l'élément et une deuxième pliure longitudinale (53a) approximativement parallèle au plan de l'élément et que les rebords du deuxième type sont formés par une première pliure longitudinale (54b) formant un angle obtus avec le plan de l'élément et qui se termine par un repli en forme de U (55b) approximativement parallèle au plan de l'élément ce repli étant d'une profondeur suffisante pour recevoir la deuxième pliure longitudinale (53a) du rebord du premier type d'un élément adjacent. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments modulaires (40, 40') sont assemblés deux à deux'par agrafage de leurs rebords et que l'agrafage est munie d'une garniture d'étanchéité. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rebord du premier type est formé par une première pliure.(41) à l'équerre dont l'extrémité (42) est elle même repliée à l'équerre vers l'intérieur, cette deuxième pliure (42) étant pourvue d'une languette longitudinale (43) faisant saillie vers l'intérieur de la pliure et dont l'extrémité libre (44) est dirigée dans le sens opposé à l'extrémité libre (45) du rebord et que le rebord du deuxième type est constitué par un repli longitudinal en forme de U (49 dont l'ouverture (47) est dirigé vers l'extérieur, les jambes du U (48,49) étant approximativement parallèles au plan de l'élément, la profondeur du U étant approximativement égale à la largeur de la deuxième pliure (42) du rebord du premier type et l'extrémité (50) de la jambe extrême du U étant elIe-meme recourbée en U vers l'intérieur, la deuxième pliure (42) pourvue de la languette (43) d'un rebord du premier type d'un premier élément étant prévue pour s'emboiter entre les jambes du U (46) du repli longitudinal d'un rebord du deuxième type d'un deuxième élément adjacent de façon à ce que la languette (43) soit retenue par l'extrémité recourbée en U (50) du repli en forme de U du rebord du deuxième type. 7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que chaque élément modulaire est pourvu de deux rebords adjacents du premier type tandis que les deux autres rebords adjacents sont du deuxième type. 8. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que chaque élément est pourvu sur un de ses grands côtés d'un rebord du premier respectivement du deuxième type tandis que les trois autres rebords sont du deuxième, respectivement du premier type. 9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 11 étanchéité du joint entre les tôles est assurée par de la colle. 10. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les tôles présentent une alternance de creux et de bosses par lesquelles les tôles s'appuient les unes contres les autres.