Brevet FR2293671A1 — publié le 19760702

L'invention se rapporte à une installation de chauffage à l'eau chaude,destinée à un bâtiment dont les diverses pièces doivent disposer de quantités différentes de chaleur, une pompe assurant la circulation dans l'installation et les éléments de chauffage des différentes pièces étant constitués d'éléments' de façade de section tubulaire ou en caisson et formant un garnissage treillisé d'au moins une paroi extérieure de la pièce. Des installations de chauffage de ce type sont connues; les éléments utilisés de chauffage ont la hauteur d'un. étage, chaque élément est fermé sur lui-même et se compose de plusieurs branches tubulaires horizontales et verticales. Ces installations soulèvent plusieurs problèmes qui n'existent pas dans les instàllations classiques dont' les éléments de chauffage des pièces sont des radiateurs ou des convecteurs. la dimension de la surface de chauffage de l'élément correspondant d'une pièce étant d'une part fonction de facteurs qui ne sont pas déterminés par l'ins- tallation de chauffage, mais par des données de construction et/ouearchitectoniques -par exemple par les nécessités statiques des éléments porteurs de la façade - et d'autre part, la quantité de chaleur nécessaire disponible devant êbre différente pour chaque pièce selon ses dimensions, sa surface de refroidissement ainsi qué son orientation, etc.-,les températures moyennes aes surfaces de chauffage doivent entre différentes pour chaque pièce dans une installation de chauffage de confort de ce type. Toutefois, la température de 1 'eau chaude de la canalisation montante est presque toujours la même, par exemple de 90 C, pour tous les éléments raccordés à un circuit de réglage du chauffage à l'aide de cette eau dents les grands bâtiments, par exemple dans les blocs d'habitation à générateur central de@ chaleur. Il ne serait donc possible de conférer aux surfaces de chauffage une température moyenne différente pour chaque pièce qu'au moyen d'un appareillage important, par exemple au moyen d'un circuit individuel de mélange à reflux pour chaque élément de chauffage, c'est-à-dire pour chaque pièce. Par ailleurs l'étalement des éléments décrits de chauffage - sur toute la surface de ' la façade de manière que la température soit unifor- mément répartie dans la pièce, ainsi que les dilatations de l'élément de façage dués au chauffage exigent que l'écart maximal de température -c'est-à-dire la différence de température entre les éléments de surface les plus chauds et relativement les plus froids de l'élément de chauffage- ne dépasse pas environ 40C même à la consommation maximale de chaleur pour éviter les débits dus à la dilatation. I1 faut des très grands débits d'eau pour assurer le chauffage d'une pièce avec une différence de températures aussi basse, ces débits exigeant de leur c8té des conduits de très grande section pour les canalisations montantes et descendantes ou étant la cause de pertes considérables de pression dues au frottement danses conduits. L'invention a pour objet une installation qui, premièrement, permet des températures moyennes différentes des surfaces de chauffage dans chacune des pièces malgré que la température de l'eau chaude de la canalisation montante soit constante et qui, deuxièmement, assure l'apport de l'énergie nécessaire de chauffage à l'aide de canalisations montantes et descendantes de section relativement faible sans perte exagérée de pression malgré l'écart maximal faible de température. Selon une particularité essentielle de l'invention, la canalisation montante débouche par un organe en trompe dans une branche de l'élément de chauffage en treillis, la section de l'ouverture de cet organe en trompe étant fixement réglée, mais étant différente pour chaque pièce et fonction de la quantité maximale de chaleur dont celle-ei doit disposer. L'organe en trompe injecte dans chaque élément de chauffage, sous l'effet de la surpression régnant dans la canalisation montante par rapport à la pression régnant dans l'élément de chauffage, une quantité d'eau primaire à relativement faible débit qui apporte la chaleur nécessaire à la pièce; ce débit d'eau primaire, dont la température est très supérieure à la température moyenne de la surface de chauffage et qui sort à grande vitesse de la trompe entra9neen fonction desa vitesse particulière, à son entrée dans l'élément de chauffage, une certaine quantité d'eau secondaire qui fait partie du contenu en eau de cet élément de chauffage. I1 se produit ainsi un équilibre rapide de température entre 11 eau primaire très chaude injectée et l'eau secondaire entrafnée, de sorte que ltécart maximal voulu de température est atteint peu au-delà de la trompe, dans la direction du jet sortant de cette dernière.Par ailleurs, l'eau primaire injectée par la trompe délivre l'énergie nécessaire à la circulation de l'eau dans l'élément de chauffage. Ires dimensions de la section de la trompe fixées individuellement pour chaque élément de chauffage d'auprès les caîctils de l'étude de l'ins- tallation et déterminées en fonction de la quantité maximale de chaleur dont doit pouvoir disposer la pièce concernée, compte tenu de la différence de pression entre la canalisation montante et l'élément de chauffage, permettent le réglage individuel, éventuellement différent pour chaque pièce, du débit d'eau primaire injectée, et donc une température moyenne de la surface de chauffe qui est différente pour chaque pièce. Ainsi, l'invention apporte une solution simple et efficace au double problème posé. L'invention a par ailleurs l'avantage que l'organe en trompe évite le risque que le dépassement intempestif de la température primaire de la canalisation montante n'élève trop fortement la température de l'élément de chauffage et ne provoque des dégâts à la façade par suite des dilatations. Selon un mode de réalisation avantageux améliorant la circulation et l'injection de l'eau dans l'élément de chauffage, la canalisation montante débouche dans une branche verticale de l'élément de chauffage et l'orifice de l'organe en trompe est orienté vers le haut. Selon un mode de construction simple ayant donné de bons résultats, l'or- gane en trompe consiste en un bout de tube qui est raccordé à l'extrémité libre de la canalisation montante, dont l'extrémité est obturée dans la direction de l'axe etqui comporte un trou de diamètre déterminé constituant l'orifice de la trompe. te calcul et l'étude mentionnés de l'organe en trompe sont effectués pour la capacité maximale nécessaire de l'installation -de manière classique pour les installations de chauffage- . Un organe régulateur de débit monté dans la canalisation montante en amont de l'organe en trompe et pouvant de plus être commandé par thermostat en fonction de la température de la pièce devant etre chauffée peut permettre avantageusement le réglage de charge partielle de la m8me manière que pour les installations de chauffage à radiateurs. Selon une autre particularité avantageuse de l'invention destinée à l'uniformisation de la circulation de l'eau et de la répartition des températures dans l'élément de chauffage, des diaphragmes à sections différentes fixes de l'orifice sont disposés dans les embranchzements de l'élément de chauffage en treillis, les sections des diaphragmes étant fixées en fonction du dimensionnement prévu lors de l'étude de l'installation pour la trompe de la pièce correspondante. Selon un mode de réalisation techniquement simple, des diaphragmes sont de simples trous des parois profilées de l'élément de chauffage. I1 est par ailleurs possible de simplifier notablement le calcul de l'installation selon l'invention et d'éviter les réactions gênantes des éléments de chauffage voisins en subdivisant par une cloison une branche d'un élément de façade constituée en élément de chauffage et appartenant à deux pièces voisines et en affectant chaque partie à l'élément de chauffage à une pièce individuelle. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation partielle schématique en perspective avec arrachament partiel des éléments de chauffage de façade de deux pièces voisines; les figures 2 et 3 sont des coupes selon les lignes II-II et III-III de la figure 1; et la figure 4 est une coupe axiale à échelle agrandie d'un détail d'un mode de réalisation d'un organe en trompe. Le réseau treillissé, représenté schematiquement, d'éléments porteurs de façade est destiné à deux pièces différentes A et B et comprend donc deux éléments de chauffage 'séparés 1 et 2. Les 'différences de forme des branches verticales et horizontales 3 et 4 des deux éléments 1 et 2 sont fonction des données architectoniques. Ainsi, par exemple, une porte non représentée de balcon peut entre montée dans l'espace 5 de l'élément 1 tandis que les surfaces 6, 7 et 8 de la façade, sont réservées par exenple à des fen8tres et les surfaces 9, 10 et 11 peuvent entre comblées par des R51èges opaques. Chaque élément de 'chauffage 1, 2, qui se compose essentiellement de tubes profilés rectangulaires (figures 2 et 3) comporte aux croisements 12 d'une branche verticale 3 et d'une branche horitontale 4 des orifices 13 formant diaphragmes qui consitent dans le cas le plus simple en trous des parois des tubes profilés et qui sont destinés à répartir 1 eau en circulation dans l'élément sur les différentes branches.Les trous 13 des différents diaphragmes sont calculés en fonction les uns des autres de manière que la température soit répartie très uniformément dans chacun des éléments de chauffage 1 et 2.' L'orifice lyen diaphragxe est calculé non seulement en fonction de la résistance hydraulique dans chaque branche,mais aussi en fonction de l'organe en trompe de 1'élément de chauffage, car la résistance hydraulique de l'ensemble des orifices des diaphragmes est déterminante pour le débit d'eau secondaire entratnée par le jet de la trompe. Il faut donc calculer les différents orifices 13 des diaphragmes en mme temps que l'organe en trompe de chaque élément de chauffage lors de l'étude de l'installation.Le rapport entre le débit d'eau primaire et le débit d'eau secondaire entrarnée peut varier par exemple dans une plage comprise entre 1 : 5 et 1 : 20, la première valeur concernant les pièces à consommation maximale élevée de chaleur et la seconde, les pièces à consommation maximale de chaleur relativement faible, c'est-à-dire les pièces à température moyenne relativement élevée, et à température moyenne relativement basse de la surface de chauffage. La branche médiane verticale 3' telle que représentée sur la figure 1 constitue un élément porteur de façade affecté à la pièce A ainsi qu'à la pièce B. L'étude et le calcul de l'installation étant considérablement plus clairs et plus simples lorsqu'un unique élément de chauffage est affecté à chaque pièce et que les différents éléments de chauffage 1 et 2, dans lesquels par ailleurs les températures moyennes nécessaires peuvent être différentes selon les quantités de chaleur dont les pièces doivent pouvoir disposer, sont totalement séparés et indépendants, la branche verticale 3' est subdivisée par une cloison 14 (figure 3) qui peut éventuellement entre calorifugée. Chaque élément de chauffage 1 et 2 dispose de son propre raccord au circuit de canalisations montantes et descendantes raccordées à la source non représentée de chaleur. Donc, un conduit 15 relie chaque élément de chauffage à une canalisation descendante 17, posée horizontalement dans le sol 16, et un conduit d'arrivée 19 relie chacun de ces éléments de chauffage à une canalisation montante 18 également posée dans le sol 16. Un organe 21 régulateur de débit, de type connu et fréquemment utilisé dans les installations de chauffage à radiateurs, et équipé d'un capteur 20 de température, est monté sur chaque conduit d'arrivée 19 de chaque pièce A et B et assure le réglage de la température dans ces dernières. Cet organe régulateur 21 monté en amont de l'orifice de la trompe commande la pression régnant dans l'organe correspondant 22 (figure 2) et détermine ainsi le débit d'eau primaire dirigé sur l'élément de chauffage 1 ou 2 pendant les périodes au cours desquelles une partie seulement de l'énergie calorifique maximale est nécessaire. Le conduit d'arrivée 19 provenant de la canalisation montante débouche dans une branche 3 -verticale dans l'exemple représenté- de l'élément de chauffage correspondant 1 ou 2 et aboutit dans 1' organe en trompe 22; celui-ci se compose d'un bout de tube 23 fixé sur le conduit 19 par exemple par des filets 24 ou par soudage et dont l'extrémité libre est fermée par écrasement (figure 4).L'orifice de ia trompe est un trou 25 orienté vers le haut (figure 2) et ayant un diamètre calculé lors de l'étude -compris par exemple entre 1,5 et 6mm- . Des petites flèches indiquent sur la figure 1 la circulation de l'eau dans les éléments de chauffage. Comme indiqué plusieurs fois, le diamètre du trou 25 est déterminé,lors du calcul et de l'étude de 1'instaî- lation, en fonction de la quantité maximale de chaleur dont chaque pièce doit disposer et de la différence de pression entre la canalisation montante et 1' élément de chauffage ,de manière à permettre de satisfaire aux critères mentionnés en préambule et concernant la température moyenne de surface et ltécart maximal relativement faible de température dans chaque élément de chauffage. Bien entendu, l'organe illustré 22 en trompe ne représente qu'un exemple de réalisation -qui est certes avantageux, car sa fabrication est simple- ; d'autres types connus de trompes sont utilisables de la mEme manière. Lorsque le conduit d'arrivée 19 provenant de la canalisation montante débouche dans une branche horizontale 4, la trompe utilisée peut Entre par exemple un ajutage ayant un diamètre déterminé et orienté dans la direction de l'axe du conduit 19. Il va de soi que l'installation décrite et représentée peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation de chauffage à l'eau chaude destinée à un bâtiment dont les diverses pièces doivent disposer de quantités différentes de chaleur, une pompe assurant la circulation dans l'installation et les éléments de chauffage des différentes pièces étant constitués d'éléments de façade de section tubulaire ou en caisson et formant un garnissage treillisé d'au moins une paroi extérieure de la pièce, ladite installation étant caractérisée en ce que la canalisation montante débouche par l'intermédiaire d'un organe en trompe dans une branche de l'élément de chauffage en treillis, la section de l'orifice de cet organe en trompe étant réglée à une valeur fixe, mais différente pour chaque pièce en fonction de la quantité maximale de chaleur dont celle-ci doit disposer. 2. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la canalisation montante débouche dans une branche verticale de l'élément de chauffage et l'orifice de l'organe en trompe est orienté vers le haut. 3. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe en trompe consiste en un bout de tube raccordé à l'extrémité libre de la canalisation montante et dont l'extrémité est obturée dans la direction de l'axe, l'orifice de la trompe étant un trou de diamètre déterminé. 4. Installation de chauffage selon la revendication'l, caractérisée en ce qu'un organe régulateur de débit est dispose dans la canalisation montante en amont de l'organe en trompe. 5. Installation de chauffage selon la revendication 4, caractériséeen ce que l'organe régulateur de débit est commandé par thermostat. 6. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les embranchements de l'élément de chauffage en treillis comportent des orifices-de diaphragmes à sections fixes différentes. 7. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une branche d'un élément de façade qui constitue un élément de chauffage et qui appartient à deux pièces voisines est subdivisée par une cloison et chaque partie de cette branche est affectée à l'élément de chauffage d'une pièce individuelle.