Brevet FR2250079A1 — publié le 19750530

la présente invention concerne un système de chauffage central du genre comportant une canalisation unique connectée par ses deux extrémités à la chaudière et desservant séquentiellement un ensemble de radiateurs échelonnés sur son parcours. Un tel système est parfois connu sous le nom de monotube. Dans la présente description, le mot chaudière désigne tout appareil élévateur de la température d'un fluide caloporteur, généralement un liquide et notamment de 11 eau. De même, le mot radiateur vise tout appareil échangeur de chaleur avec le milieu ambiant, cet appareil étant alimenté par le fluide caloporteur. On connaît déjà divers systèmes de chauffage central à canalisation unique. Un premier groupe de ceux-ci comprend des radiateurs en série, dans lesquels la totalité du débit du fluide caloporteur traverse chaque radiateur avant d'alimenter le suivant. Ces systèmes permettent des installations simples, mais ils présentent le grave inconvénient suivant : on ne peut régler l'émission de chaleur d'un radiateur sans-perturber l'ensemble et à la limite on ne peut pas arrêter la circulation dans un seul radiateur, puisqu'on l'arrêterait par le fait même dans tous les autres.Un autre inconvénient est que, pour un débit donné, la chute de température du fluide, d'un radiateur au suivant, est importante et entrain une diminution progressive de la puissance calorifique par unité de surface entre le radiateur de départ et celui qui est alimenté en dernier. les systèmes de chauffage à canalisation unique à radiateurs en circuit dérivé constituent un deuxième groupe du genre précité, d'un fonctionnement plus souple que précédemment. Dans ce système, une partie du fluide caloporteur circule dans une portion de circuit direct voisine de chaque radiateur dont l'entrée et la sortie sont connectées en dérivation aux extrémités de la portion de circuit direct. la fraction du débit du fluide ainsi admise dans chaque radiateur est alors facilement réglée, et peut être complètement arrêtée si on le désire On exécute la dérivation, dans les systèmes connus, par des moyens variés. la réalisation la plus simple consiste à brancher chacun des deux tubes de dérivation par un raccord à trois voies avec interposition d'un robinet de réglage sur le tube d'entrée. D'autres .réalisation utilisent un raccord combiné pour l'entrée et la sortie d'alimentation du radiateur avec un robinet de réglage ; d'autres encore emploient un robinet à quatre voies groupant l'ensemble des raccordements nécessaires, ou bien font usage d'un raccord spécial à quatre voies qui comporte en outre une dérivation réglable par robinet. Si les inconvénients des systèmes à canalisation unique avec radiateurs en série ont été pratiquement surmontés, par contre les diverses solutions du deuxième groupe s'éloignent de la simplicité de montage du premier, et entraient à leur tour de nouveaux inconvénients. En effet, dans le cas où l'on utilise des pièces industrialisées, de multiples opérations de montage doivent être effectuées sur le chantier, ce qui accroît les frais de main-d'oeuvre et augmente le risque d'une variation du débit dérivé d'un montage à l'autre. Dans les cas où l'on introduit dans le circuit des éléments combinés spécialisés, ceux-ci provoquent parfois des perturbations par pertes de charge. leur fabrication est généralement onéreuse, et,néanmoins, ils n'éliminent pas l'inconvénient de nombreux raccordements de tuyauterie, ni l'exigence de coudes ou autres éléments d'adaptation. Ces complications entraient un encombrement parfois excessif et exigent, en outre, un temps de montage important. la présente invention a pnur but de fournir un système de chauffage à canalisation unique à radiateurs en circuit dérivé conservant les avantages de simplicité de la connexion en série, utilisant des éléments fabriqués de façon économique et assemblés en usine, et procurant une amélioration de fonctionnement qui facilite le calcul des projets. Suivant l'invention, le système de chauffage central est du genre comprenant une canalisation unique qui est connectée par ses deux extrémités à une chaudière d'où elle reçoit-un fluide caloporteur et qui dessert un ensemble de radiateurs échelonnés sur son parcours, chaque radiateur étant raccordé en dérivation, par son entrée et par sa sortie,sur ladite canalisation unique. Ce système est caractérisé en ce que l'un au moins des radiateurs comporte à son entrée un dispositif répartiteur de débit pourvu d'un robinet de réglage et à sa sortie un dispositif adducteur vers la canalisation unique du fluide caloporteur ayant traversé le radiateur, ces deux dispositifs répartiteur et adducteur étant reliés par un tube de circuit direct faisant partie à la fois de la canalisation unique et du radiateur. Dans ces conditions, la pose des radiateurs est grandement facilitée et la répartition des calories entre le circuit direct et le circuit. dérivé est favorisée dans toutes les conditions de marche comme on le verra plus loin. En outre, on peut assurer l'alignement optimal de la canalisation unique et une diminution des pertes de charge. Dans le - cas où l'un au moins des radiateurs comporte une succession d'éléments tubulaires l'invention prévoit avantageusement que le dispositif répartiteur fasse communiquer l'entrée du radiateur avec le premier élément tubulaire, des moyens d'obturation empêchant le passage direct du fluide - caloporteur vers le second élément. De préférence, le tube de circuit direct est logé 4anus la partie basse du radiateur, est fixé au dispositif répartiteur et aboutit au dispositif adducteur. L'invention prévoit également que le tube de circuit direct soit de préférence réalise en une matière plastique permettant un échange de chaleur déterminé entre le circuit direct et le circuit dérivé du radiateur. Ceci permet le maintien hors gel du radiateur, même si le circuit dérivé est fermé pour le radiateur considéré. Selon une réalisation intéressante, le dispositif répartiteur comprend une chambre destinée à être raccordée à la canalisation unique, qui communique avec le premier élément tubulaire du radiateur par l'intermédiaire du robinet de réglage, cette chambre entourant au moins partiellement le tube de circuit direct et comportant des moyens de fixation pour celui-ci. De préférence, le robinet de réglage du dispositif répartiteur comporte un boisseau rotatif creux, du genre cloche, taillé en biseau et pénétrant dans la veine de circuit direct du fluide caloporteur, ce boisseau présentant une lumière de communication avec les éléments du radiateur appartenant au circuit dérivé. De son côté, le dispositif adducteur, placé à la partie aval du radiateur, relativement au sens d'écoulement du fluide caloporteur dans le circuit direct comporte de préférence un raccord tubulaire destiné à être fixé sur la canalisation unique et qui porte des moyens de fixation pour le tube de circuit direct, des ouvertures de communication étant prévues entre le circuit dérivé et l'extrémité du tube de circuit direct. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description qui va suivre de diverses réalisations particulières de l'invention, données à titre d'exemples non limitatifs. Aux dessins annexés - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de chauffage suivant l'invention - la figure 2 est une coupe axiale partielle en elévation d'un radiateur suivant l'invention dont le dispositif répartiteur est ouvert et auquel fait suite la partie antérieure d'un second radiateur dont le dispositif répartiteur est représenté fermé ; - la figure 3 est une représentation agrandie de la partie inférieure de la figure 2, detaillant les dispositifs répartiteur et adducteur - la figure 4 est la vue en bout du dispositif adducteur selon IV-IV de la figure 3; la la figure 5 est une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation du robinet du dispositif répartiteur. En référence à la figure 1, l-e système de chauffage central suivant l'invention comporte une boucle de canalisation unique sectionnée 1, connectée par ses deux extrémités à une chaudière 2 et desservant séquentiellement un ensemble de radiateurs 3a, 3b, duc... interposés sur son parcours. Sur la canalisation I est disposée une pompe de circulation 4. Chaque radiateur 3 comprend, faisant corps avec lui, à l'entrée un dispositif répartiteur 5 pourvu d'un robinet de réglage 7 et à la sortie un dispositif adducteur 8. Les dispositifs 5 et 8 sont reliés par un tube de circuit direct 9 appartenant au radiateur 3 et dont les extrémités 10 et 11 sont fixées respectivement aux dispositifs 5 et 8 considérés. le tube de circuit direct 9 est disposé de préférence à la partie basse du radiateur et il est logé dans un conduit tubulaire 12 de celui-ci. les dispositifs 5 et 8 servent également à raccorder le radiateur 3 aux éléments de la conduite sectionnée 1. Dans la réalisation préférée de l'invention, décrite en référence aux figures 2 et 3, les radiateurs 3 fonctionnent à l'eau chaude. Ils sont constitués par l'assemblage côte à côte d'éléments 13 au moyen de manchons filetés 14 connus dans la technique sous le terme "nipples't. Les manchons 14 sont vissés à l'intérieur de bossages 15 taraudés, de section généralement circulaire, situés 1' un à la partie supérieure, 1' autre à la -partie inférieure, de chaque face latérale d'un élément t3. L'assemblage d'un certain nombre d'éléments 13 par leurs bossages 15 contigus ménage ainsi le conduit inférieur 12 visé plus haut et un conduit supérieur 16, ces deux conduits 12 et 16 étant réunis par des tubes verticaux 17. Comme on le voit figure 9, le tube de circuit direct 9, qui est par exemple en matière plastique, est maintenu coaxialement à l'intérieur du conduit inférieur 12, par encastrement de son extrémité 10 dans le dispositif répartiteur 5 et par appui de son extrémité 1 1 sur le dispositif adducteur 8. le dispositif répartiteur 7 comprend, dans la réalisation préférée, un raccord spécial 20 vissé dans le bossage extérieur 19 du bas du premier élément 13 rencontré par l'eau qui circule dans le sens de la flèche P de la figure 2. le raccord 20 se prolonge jusqu'au voisinage de la cloison interne 21 du premier élément, contiguë au bossage inférieur par lequel le premier élément est assemblé au deuxième élément du radiateur. le raccord 20 présente -ainsi une butée annulaire 22 sdparée de la partie filetée du raccord par des ouïes 20a. la butée 22 qui laisse passer le tube 9 vient presser une rondelle 23, en matière élastique telle que du néoprène, qui obture le canal annulaire 12 formé entre le tube 9 et le nipple d'assemblage 14 du premier au deuxième élément. Les oules 20a mettent en communication le conduit annulaire 1 2a intérieur au raccord 20 avec 1' intérieur du premier élément tubulaire 17. Le dispositif répartiteur 5 comporte un corps de robinet 30 qui prend appui sur une portée 31 de l'extrémité éxtérieure du raccord 20. La fixation amovible est assurée par une bague 33 montée sur le raccord 20 et vissée sur un filetage 32 du raccord 20. Â son autre extrémité, suivant l'axe de la canalisation 1, le corps de robinet 30 est muni d'un filetage femelle 34 permettant de le raccorder à la canalisation unique 1. le robinet 7 comporte un boisseau rotatif 35, pivotant autour d'un axe orthogonal à-l'axe de la canalisation 1. Le boisseau 35 peut tourner à l'intérieur d'une chambre 37 solidaire du corps de robinet 30 et pourvue de joints d'étanchéité 37a. la rotation est commandée par une tige 38, passant dans un presse-étoupe 39, et munie d'un bouton de commande extérieur 40. le boisseau 35 est constitué par un cylindre creux, formant cloche, ouvert à son extrémité en biseau 39 qui pénètre largement dans la partie du corps de robinet 30 située dans l'axe de la canalisation 1. le boisseau 35 présente dans sa paroi latérale, du c8té de la pointe du biseau 39, une lumière 41 communiquant avec une lumière 42 pratiquée dans la paroi latérale de la chambre 37 en regard, quand le robinet 30 est dans la position d'ouverture représentée à la figure 3. La lumière 42 communique elle-même avec un conduit 43 débouchant dans le conduit annulaire t2a laissé par le tube 9 dans le raccord 20. bu-delà de la chambre 37, le corps de robinet 30 se prolonge par une bague 45 qui coiffe ltextrémité 10 du tube de circuit direct 9. Le tube 9 est, de préférence, réalisé en matière plastique semi-rigide. Centré par son extrémité 10 comme il a été vu, il s'détend dans le conduit inférieur 12 du radiateur sur presque toute la longueur de celui-ci, et il est centré par son; autre extrémité fl dans le dispositif adducteur 8 qui est vissé dans le bossage extérieur 18 au bas du dernier élément 19 du radiateur. le dispositif adducteur 8 présente relativement au sens F un oonvergent 8a, suivi d'un divergent 8b. Dans le venturi ainsi formé sont ménagés des bossages radiaux 46 d'appui pour l'extrémité Il du tube 9. Ces bossages 46 sont terminés par des butées 47 situées au-delà du col 8c du Venturi. L'extrémité il du tube 9 s'arr & e ainsi sensiblement en regard du col 8c. L'extrémité extérieure 48 du dispositif adducteur 8, qui communique avec le tube 9 et avec le conduit 12,porte un filetage femelle 49 permettant le vissage direct de l'élément suivant la de la canalisation 1. Ce tube de sortie la continue la canalisation unique t dans sa portion qui relie le radiateur qu'on vient de décrire au radiateur suivant 3b. L'extrémité aval du tube la est raccordée à un corps de robinet 30 d'un dispositif répartiteur 5 identique au précédent et qui appartient au radiateur 3b. le robinet de réglage 7 du dispositif répartiteur 5 de ce radiateur est représenté fermé sur la figure 2, le boisseau 35 étant tourné de 1800, par rapport à sa position dans le corps de robinet 30, de sorte que la lumière 41 ne communique plus avec la lumière 42 de la chambre 3t, ce qui obture le circuit dérivé. Le fonctionnement est le suivant Lorsque l'eau chaude pénètre dans le corps 30 du dispositif répartiteur 5 appartenant au radiateur 3a dont le robinet 7 est ouvert (figure 3) le biseau 36 oppose un obstacle au courant F par sa face concave. Une partie du débit de l'eau (flèches f1) pénètre ainsi, gracie à son énergie cinétique, à l'intérieur du boisseau 35. Par les lumières 41, 42 et les conduits 43 et 12a, l'eau parvient jusqu'à la base du premier tube 17 du radiateur 3. L'eau ne peut pas passer par la jonction inférieure entre le premier et le deuxième tubes, en raison de l'obturation assurée par la rondelle 23. L'eau monte donc dans le premier tube 17 par pulsion mécanique et par effet de thermosiphon jusqu'au conduit de jonction supérieur 16, d'où elle se répartit dans les autres tubes 17 du radiateur. L'eau refroidie est recueillie par le conduit de jonction inférieur 12 et passe par les ouvertures latérales du dispositif adducteur 8 où elle rejoint le débit f2 du circuit direct qui est passé par 1' orifice axial du corps de robinet 30 et le tube de circuit direct 9. Ce débit de circuit direct crée un tirage dans le dispositif adducteur 8 et aspire l'eau du circuit dérivé dont le mélange à l'eau du circuit direct est ainsi facilité. le débit total est ensuite acheminé par le tube la vers le radiateur 3b. Cette fois, le biseau 36 du robinet 7 de ce radiateur oppose un obstacle au courant par sa face convexe, et l'énergie cinétique de l'eau crée une dépression dans le boisseau 35. La lumière 42 étant obturée, l'eau ne peut ras passer dans le conduit 43, et le corps de chauffe n'est pas alimenté. La totalité du débit d'eau chaude passe par le tube de circuit direct jusqu'à la sortie du radiateur. les positions intermédiaires du boisseau 35 dans la chambre 37, entre la pleine ouverture et la fermeture complète, permettent de régler le rapport du débit dérivé au débit total. la longueur et l'inclinaison du biseau 36 du boisseau 35 permettent de déterminer le rapport du débit dérivé au débit total à pleine ouverture. Une valeur avantageuse de ce rapport est d'environ 1/3, mais on peut, si on le désire, obtenir la dérivation totale du débit dans le corps de chauffe. L'installation de chauffage central précédente apporte, entre autres, les avantages suivants, sans que leur énumération soit limitative. - Le mélange de liteau provenant du corps de chauffe à l'eau du circuit direct est amélioré par rapport aux dispositions connues et modère dans une notable proportion la chute de température entre l'entrée et la sortie du radiateur. - le réglage du débit dérivé ne présente qu'une influence réduite sur le débit direct, même s'il entraine l'arrêt complet du débit dérivé. - La combinaison des effets de lténergie cinétique de l'eau à l'entrée et du tirage induit à la sortie du radiateur assure une régulation automatique du débit dérivé garantissant la stabilité de celui-ci, quelle que soit la qualité du montage sur chantier. - Le montage sur chantier se limite à raccorder l'entrée et la sortie du radiateur sur la bouche de canalisation unique, sans accessoire ni tuyauterie de dérivation. - On peut notamment monter les radiateurs en alignement droit, sans aucun coude superflu. - Le circuit direct sans coude ni rétrécissement excessif apporte une perte de charge égale au plus à celle d'une tuyauterie droite de même diamètre et de même longueur que le tube de circuit direct. - Le robinet à boisseau creux est peu encombrant, simple, et de faible prix de revient. - Quand un radiateur n'est pas alimenté, l'eau chaude circulant dans le tube de circuit direct 9 transmet à liteau contenue dans le corps de chauffe une partie de la puissance calorifique suffisante pour la maintenir hors gel : un rapport de 10 à 15 pour cent de la puissance maximale du radiateur en fonctionnement est par exemple convenable. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux réalisations qui précèdent et on peut y apporter des variantes d'exécution. Ainsi, la figure 5 montre en coupe partielle une variante du dispositif répartiteur 5 dans laquelle le robinet 7 comporte un clapet 51 à la place du boisseau creux 35. Le clapet 51 comporte une portée souple 52 qui coopère avec un siège 53. Un déflecteur fixe 54, taillé en biseau, est disposé dans le corps 30, à l'entrée du tube 9 du circuit direct. le déflecteur 54 tend à amener vers le clapet 51 une partie du circuit d'eau F. Cette eau alimente le radiateur 3 à l'ouverture du clapet 51. REYENDIOADIONS 1. Système de chauffage central comprenant une canalisation unique qui est connectée par ses deux extrémités à une chaudière d'où elle reçoit un fluide caloporteur et qui dessert un ensemble de radiateur; échelonnés sur son parcours, chaque radiateur étant raccordé en dérivation, par son entrée et par sa sortie sur ladite canalisation unique, caractérisé en ce que l'un au moins des radiateurs comporte à son entrée un dispositif répartiteur de débit pourvu d'un robinet de réglage et à sa sortie un dispositif adducteur vèrs la canalisation unique du fluide caloporteur ayant traversé le radiateur, ces deux dispositifs répartiteur et adducteur étant reliés par un tube de circuit direct faisant partie à la fois de la canalisation unique et du radiateur. 2.Système conforme à la revendication 1, dans lequel Itun au moins des radiateurs comporte une succession d'éléments tubulaires, caractérisé en ce que le dispositif répartiteur fait communiquer l'entrée du radiateur avec le premier élément tubulaire, des moyens d'obturation empêchant le passage direct du fluide caloporteur vers le second élément. 3. Système conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube de circuit direct est logé dans la partie basse du radiateur, est fixé au dispositif répartiteur et aboutit au dispositif adducteur. 4. Système conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le tube de circuit direct, disposé à la partie basse du radiateur est entouré par un conduit annulaire reliant les divers éléments tubulaires du radiateur, ce conduit étant toutefois obturé entre les premier et second éléments. 5. système conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube de circuit direct est réalisé en une matière plastique permettant un échange de chaleur déterminé entre ie circuit direct et le circuit dérivé du radiateur. 6. Système conforme à l'une des revendications 1 à 5t caractérisé en ce que le dispositif répartiteur comprend une chambre destinée à être raccordée à la canalisation unique, cette chambre communiquant avec le premier élément tubulaire du radiateur par l'intermédiaire d'un robinet de réglage, entourant au moins partiellement le tube de circuit direct et comportant des moyens de fixation puur celui-ci. 7. Système conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le robinet de réglage du dispositif répartiteur comporte un boisseau rotatif creux, du genre cloche, taillé en biseau et pénétrant dans la veine de circuit direct du fluide caloporteur, ce boisseau présentant une lumière de communication avec les éléments du radiateur appartenant au circuit dérivé. 8. Système conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le robinet de réglage du dispositif répartiteur comprend un clapet associé à un siège aménagé entre le circuit direct et le circuit dérivé, ce siège étant adcent à un déflecteur en biseau qui pénètre dans la veine de circuit direct. 9. Système conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif adducteur comporte un raccord tubulaire destiné à etre fixé sur la canalisation unique et qui porte des moyens de fixation pour le tube de circuit direct, des ouvertures de communication étant prévues entre le circuit dérivé et l'extrémité du tube de circuit direct. 10. Système conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif adducteur présente un profil convergent divergent dont le col est sensiblement disposé en regard de l'extrémité aval du tube de circuit direct. 11. Système conforme à l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif répartiteur et/ou le dispositif adducteur sont fixés par vissage aux éléments extrêmes du radiateur et comportent des moyens permettant la fixation par vissage de la canalisation unique.