Brevet FR2333205A1 — publié le 19770624

L'invention a pour objet un procédé et une installation de chauffage pour immeubles et locaux à usages divers permettant d'employer de 1 'eau disponible à température peu élevée. On se sert ici du mot eau pour désigner le fluide qui est le plus souvent disponible actuellement dans le domaine envisagé par l'invention. Toutefois, il est entendu que celle-ci n'est pas limitée par ce mot et qu'elle peut entre mise en oeuvre avec tout autre fluide ou avec un mélange tel que, par exemple, de l'eau et du glycol, transportant des calories à faible température. un appelle faible température ou température peu élevée celle qui se trouve dans la gamme des tenpératures que l'on rencontre dans le domaine de la géothermie, du chauffage solaire, de la récupération ae chaleur de l'air ou de l'eau à l'aide de pompes de chaleur. Cette température peut être de l'ordre de 50 à 70 C; on admettra dans ce qui suit que l'on raisonne sur de l'eau disponible à une température de 30 à 55 C, ce qui est fréquent quand la source de chaleur est un forage ou une chaudière solaire. Il est important, si l'on veut parvenir à un rendement satisfaisant et à la plus grande exploitation possible de 'eau disponible à 500C que l'on abaisse à la vapeur la plus faible la température de cette eau avant de la renvpyer à ta source de chaleur, c'est-à-dire dans le sol s'il s'agit d'un forage ou dans une chaudière solaire, selon le cas. la nême exigence de refroidissement poussé existe quand on emploie pour le chauffage un volume d'eau chaude accumulée tendant une certaine période. Il est évident que l'on a intérêt à extraire de cette eau le plus grand nombre possible des calories qu'elle contient. L'invention a pour but principal d'apporter un procédé et une installation grâce auxquels 7'eau de retour qui est l'eau sortant des radiateurs est à une température basse qui peut même être inférieure à 0 C si cette eau est rendue incongelable. En conséquence, le procédé et l'installation de l'invention sont utilisables très avantageusement quand le chauffage se fait à partir d'une source de chaleur dont la température est teu élevée ou quand on dispose d'un volume limité d'eau chaude accumulée. Selon l'invention, dans un local à chauffer et dont il faut aussi assurer te renouvellement de l'air, on fait passer l'eau chaude qui vient de la source de chaleur à travers un premier radiateur installé dans ce 'ocal puis on dirige l'eau tiède qui sort de ce premier radiateur jusqu'à un second Ladia- teur installé à l'intérieur d'un passage d'air dans lequel on fait circuler de l'air froid qui est prélevé à l'extérieur et introduit dans le local. On renvoie à la source de chaleur l'eau froide qui sort de ce second radiateur. Selon un mode de réalisation de l'invention, pour le chauffage d'un local qui comprend une zone dite chaude, par exemple une zone ensoleillée, et une zone dite froide, non ensoleillée, on divise le premier radiateur en deux éléments, l'un appelé élément de zone chaude et l'autre élément de zone froide. On branche ces éléments en parallèle dans le circuit d'eau chaude et on envoie ensemble l'eau tiède de l'un et de l'autre élément à travers le second radiateur. Un premier appareil de régulation règle le débit général de l'eau chaude à travers l'installation tandis qu'un second appareil de réguration controle le débit à travers'l'élément de la zone chaude en fonction de la température régnant dans celle-ci. Dans certaines circonstances, un détecteur de température est placé dans le circuit d'eau au voisinage du second radiateur et il est combiné avec un limiteur qui bloque le fonctionnement du premier appareil de régulation quand celuici tend à restreindre trop fortement le débit de l'eau à travers le second radiateur. Pour bien faire comprendre l'invention, on donnera maintenant une description de deux exemples d'installation de chauffage conformes à l'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma d'une installation de chauffage selon l'invention dans le cas le plus simple et le plus général, - la figure 2 est un schéma d'une installation de chauffage selon l'invention d'un local ayant une zone chaude et une zone froide. Sur le schéma de la figure 1, dans un local à chauffer arrive une tuyauterie 1 d'arrivée d'eau chaude à température peu élevée, par exemple de 50 à 55 C, en provenance d'un forage dans le sol. Une tuyauterie 2 de retour d'eau froide dirige dans le sol l'eau utilisée, épuisée en calories. L'eau chaude à 5055 C traverse d'abord un premier radiateur 3 installé dans le local Ce radiateur est d'un type classique quelconque approprié, soit un radiateur mural en fonte ou en acier, soit un convecteur, soit encore, comme sur la figure 1, un réseau de tube noyé dans l'épaisseur d'une paroi, un plancher par exemple. A la sortie du radiateur 3, l'eau de chauffage a cédé une partie de ses calories. a température est alors de l'ordre de 25 C, quel que soit le type de radiateur 3 utilisé. On la dirige alors jusqu'à un second radiateur 4. Ce dernier est également d'un type quelconque approprié mais il est placé dans un passage d'air froid venant de l'extérieur du local. Par exemple, le radiateur 4 peut être installé dans le local devant une ouverture 5 percée dans un mur extérieur 6, par laquelle on fait entrer de l'air froid extérieur, à l'aide de moyens quelconques appropriés (non représentés) à l'intérieur du local pour en renouveler l'air. Quand la température extérieure est de l'ordre de -7 C, la température qui sort du radiateur 4 peut autre de l'ordre de 44 C; on l'envoie alors à la tuyauterie de retour 2. A la sorte du radiateur 4, on monte une vanne de réglage 7 Qui est associée à un thermostat b sensible à la température intérieure du local. dans certaines circonstances, le thermostat O pourrait déterminer tar l'intermédiaire de la vanne de réglage 7 une forte réductiou du débit à travers le radiateur' 4 si bien que la température de l'eau à la sortie de ce dernier pourrait descendre en dessous de 0 C. Cette éventualité est d'autant plus probable que la température extérieure est plus basse. Un détecteur de température 9 est monté sur la canalisation d'eau à la sortie du radiateur 4 et il est raccordé, de façon connue en soi, à la vanne de réglage 7 de façon à en limiter le fonctionnement pour que la température de l'eau froide de retour ne descende pas en dessous de 0 C. figure-2 se rapporte au cas d'un local dans lequel il y a une zone dite froide et une zone dite chaude, par exemple parce qu'elle peut être fortement ensoleillée quand te ciel est dêgagé des nuages. Une tuyauterie 1@d'arrivée d'eau chaude est associée à une tuyauterie 2 de retour d'eau froide; l'une et @'autre peuvent provenir d'une installation générale comprenant une pompe de circulation P et une vanne de mélange V. La température maximum de l'eau dans la tuyauterie 1 est de 50 C, par exemple. Le local est chauffé au moyen d'un réseau de gaines d'air chaud soufflé. Dans une gaine principale GP est installé un ventilateur de soufflage GS. La gaine GP se divise en deux gaines secondaires, l'une GC qui dirige l'air vers la zone chaude du local, l'autre GF qui le dirige vers la zone froide. En aval du ventilateur GS et à l'entrée, respectivement, de la gaine GF et de la gaine GC sont nontés deux éléments de chauffage 3A et 33 Qui résultent de la division en deux parties du radiateur 3 de la figure 1; les deux éléments 3A et 3B ne sont pas forcément identiques entre eux. Leur importance est appropriée au volume à chauffer des zones chaude et froide du local. Ces deux éléments, 3A de zone froide et 33 de zone chaude sot branchés en parallèle et leur sortie commune est raccordée à un radiateur 4 qui est placé à l'intérieur de la gaine GP, en amont du ventilateur GS. La position relative de ce dernier et du radiateur 4 n'est pas imposée par l'invention. Ge qui est important c'est que ce dernier radiateur soit situé en amont des éléments 3 et 33 dans la gaine GP et soit traversé par le courant d'air venant de l'extérieur gui est canalisé par cette gaine GP. A sa sortie du radiateur 4, l'eau est envoyée à la canalisation de retour 2. Une vanne de réglage 7 associée à un thermostat o règle le débit de l'eau à travers les éléments 3A, 33 et à travers le radiateur 4 en fonction de 7a température désirée dans 7e local, dans la zone froide qui est alimentée en air chaud par la gaine GF.Une seconde vanne de réglage 10 est branchée à la sortie de l'élément 3B pour régler le débit de l'eau à travers ce dernier; elle est associée à un thermostat 11 qui est soumis à la température régnant dans la zone chaude alimentée en air chaud par 7a gaine GU. Pour fixer les idées on a mentionné sur le schéma les températures de l'eau en différents points en correspondance avec une température extérieure de +5 C et de -7 C (chiffres entre crochets). Dans ce dernier cas, l'eau chaude venant de la source arrive à 50 C; el@e est refroidie à 25 C environ à sa sortie des éléments de chauffage 3A et 3B et le radiateur 4 abaisse sa température jusqu'à -20C. Cette eau est mélangée à un produit antigel qui la rend incongelable à cette température. Quand la température extérieure est de +5 C, à l T aide de la vanne de mélange VM on abaisse à 360C la température qui arrive par la tuyauterie 1; à la sortie des éléments 3A et 3B, liteau tiède est à 240C et, après le radiateur 4 liteau froide est renvoyée à 120C dans la tuyauterie de retour 2. Dans ce qui précède, on sTest référé à un radiateur 3, un élément 3A, un élément 3B, un radiateur 4. Il est évident que ces mots désignent bien un unique radiateur ou un unique élément dans une installation simple et qu'ils peuvent désigner un groupe ou un ensemble de radiateurs 3 ou 4 ou d'éléments 3A et 3B dans une installation plus importante. Le mot radiateur lui-même est utilisé ici pour désigner tout émetteur de chaleur quel que soit son type particulier. Dans les exemples décrits plus haut, on admet dans les locaux à chauffer une eertaine quantité d'air froid extérieur. Il est évident que l'on a avantage à s'en tenir au volume d'air extérieur juste nécessaire à la ventilation de ces locaux Dans d'autres circonstances d'emploi de l'invention, il ntest pas obligatoire que le détecteur 9 de la figure i soit monté sur le réseau d'eau. Le risque de gel peut être déteeté aussi par la température de l'air extérieur. Autrement dit, de la façon la plus générale, le détecteur 9 est un détecteur de risque de gel disposé de manière appropriée à sa fonction. De même, il n'est pas toujours obligatoire que ce détecteur agisse sur la vanne de réglage 7 du débit d'eau. Il peut commander aussi le débit de l T air extérieur introduit dans le local, en agissant, par exemple, sur un appareil d'aspiration ou sur des volets de réglage du débit dtair froid qui passe sur le second radiateur 4. Un tel réglage est possible aussi dans le cas de l'installation de la figure 2, si on le désire. On notera que l'invention ne s'oppose pas à la recirculation d'air intérieur que l'on mélange à l'air extérieur. Bien entendu, ce mélange se fait en aval du radiateur 4 exposé au courant d'air extérieur. REVENDICATIONS 1. Procédé pour chauffer un local à l'aide d'un réseau de circulation d'eau de chauffage à une température peu élevée provenant d'une source telle qu'un forage géothermique, une chaudière solaire, une pompe à chaleur, une réserve d'eau chaude, selon lequel on fait passer cette eau chaude à travers un premier radiateur placé dans le local à chauffer, caractérisé en ce que, à sa sortie du premier radiateur on fait passer l'eau de chauf fage à travers un second radiateur installé dans un passage d'air froid qui est prélevé à l'extérieur du local et introduit dans ce dernier puis on renvoie à la source l'eau sortant de ce second radiateur. 2. Procédé selon la revendication n caractérisé en ce que le premier radiateur est divisé en deux éléments au moins branchés en parallèle et correspondant chacun respectivemant à deux zones au moins, à chauffage inégal, du local chauffé. 3. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une tuyauterie d'arrivée d'eau de chauffage chaude en provenance d'une source à température peu élevée, une tuyauterie de retour d'eau de chauffage froide en direction de la source, un premier radiateur installé dans le local et parcouru par l'eau de chauffage qui circule entre la tuyauterie d'arrivée et la tuyauterie de retour, caractérisée en ce qu'un second radiateur 4 est placé entre la sortie du premier radiateur 3 et la tuyauterie de retour 2, ce second radiateur 4 étant disposé dans un passage d'air froid venant de l'extérieur du local et introduit dans ce dernier. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le premier radiateur 3 et 7e second radiateur 4 sont placés dans une Gaine d'air de chauffage parcourue par un courant d'air froid prélevé à extérieur du local, le radiateur 4 étant en amont du radiateur 3 par rapport à ce courant d'air 5.Installation selon la revendication 4 pour la mise en oeuvre du procédé selon la. revendication 2 caractérisée en ce que le premier radiateur 3 et la gaine d'air de chauffage sont divisés respectivement au moins en deux éléments 3A, 33 branchés en parallèle dans le réseau de circulation d'eau et en deux gaines secondaires au moins d'air de chauffage alimentant a: air chaud deux zones au- moins, à chauffage inégal, du local chauffé. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisée en ee qu'unie vanne de réglage associée à un thermostat placé dans le loeal est montée sur le réseau de circulation de lteau de chauffage. 7. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce qutun détecteur du risque de gel de l'eau circulant dans le second radiateur 4 agit sur l'un au moins des moyens de réglage du débit de l'eau dans ce radiateur ou de l'air extérieur passant sur ce radiateur. 8. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que l'èau est mélangée à un produit antigel qui la rend incongelable. 9. Installation selon les revendications 5 et 6 réunies caractérisée en ce qu'une seconde vanne de réglage est montée à la sortie de l'élément affecté au chauffage de l'une des zones et cette vanne de réglage est associée a un thermostat placé dans cette zone.