Brevet FR2344804A1 — publié le 19771014

La présente invention se rapporte à un échangeur de récupération thermique,clest-à-dire un appareil échangeur de chaleur destiné notamment à des installations de renouvellement d'air pour locaux divers,permettant de récupérer une partie importante de la chaleur de l'air vicié extrait de ces locaux,avant qu'il ne soit rejeté à l'extérieur,pour la céder à l'air neuf insufflé dans ces locaux. Les échangeurs de chaleur de ce genre réalisés à ce jour sont souvent mal conçus et possèdent un rendement faible;la configuration de leurs conduits entraine des pertes de charge élevées, provoque la retenue des poussières et rend le nettoyage de l'appareil difficile. On connat déjà,par le 1er certificat d'addition NO 75 09179 du 17 Mars 1975 au nom de la Demanderesse, un appareil de forme extérieure cylindrique comprenant,dans sa partie centrale, un échangeur de récupération thermique du type à contre-courant et, à ses deux extrémités, des compartiments auxquels se raccordent les différents conduits de l'installation, ces compartiments renfermant les turbines qui assurent la mise en mouvement de l'air. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des échangeurs de récupération thermique actuels, signalés plus haut, tout en fournissant une réalisation d'échangeur de ce genre pouvant Stre incorporée dans un appareil comparable à celui du certificat d'addition mentionné ci-dessus. À cet effet, elle a pour objet un échangeur de récupération thermique du type à contre-courant qui est composé d'une enveloppe extérieure de forme cylindrique et d'un certain nombre de tubes coaxiaux et de meme longueur logés à l'intérieur de cette enveloppe, et aux deux extrémités duquel les espaces entre deux tubes sont alternativement ouverts ou obturés,chaque extrémité de l'échangeur étant divisée en deux secteurs de manière que si l'espace entre deux tubes est ouvert dans un secteur,l'espace entre les deux mêmes tubes est obturé dans l'autre secteur, et vice-versa,tandis que si l'on considère deux secteurs correspondants situés aux deux extrémités de l'échangeur,lorsque l'espace entre deux tubes est ouvert à une extrémité,l'espace entre les deux mêmes tubes est obturé à l'extrémité opposée,et vice-versa. Dans une forme d'exécution simple et symétrique, les secteurs précités sont tous égaux à 1800 et l'enveloppe extérieure est prolongée, à ses deux extrémités, par deux caissons cylindriques comportant une cloison interne qui passe par l'axe des tubes de l'échangeur et qui divise les caissons en deux chaud bres semi-cylindriques correspondant aux deux secteurs de 1800. Ce mode de réalisation original d'un échangeur de récupéra- tion thermique permet de répartir aisément deux flux d'air dans les espaces annulaires entre tubes coaxiaux, de manière que deux espaces voisins soient parcourues en sens inverses par des filets d'air appartenant l'un au-xtlus d'air vicié chaud,l'autre au flux d'air neuf froid. La grande surface d'échange ainsi réalisée et le trajet en forme de vrille de l'air entre les tubes assurent un rendement élevé,pouvant dépasser 80%. L'absence de chicanes permet de réduire les pertes de charges et évite que les poussières soient accrochées. De plus, dans le cas notamment oU l'axe des tubes est horizontal, il est facile de nettoyer l'appareil sous pression d'eau. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet échangeur de récupération thermique Figure 1 est une vue en coupe longitudinale,passant par l'axe de l'échangeur; Figures 2 et 3 en sont des vues en coupe transversale,suivant respectivement 2-2 et 3-3 de figure 1; Figure 4 est une vue en bout de cet échangeur. L'échangeur de récupération thermique représenté sur la figure 1 est destiné à une installation de renouvellement d'air, par exemple prévue pour une maison individuelle.Il se présente extérieurement comme un corps cylindrique d'axe 1 horizontal. A une extrémité de l'appareil aboutit un conduit 2 amenant de l'air neuf froid en provenance de l'extérieur; un autre conduit 5 part de cette extrémité pour évacuer l'air vicié vers l'exté- rieur. A l'autre extrémité de l'appareil aboutissent deux conduits 4 et ss i assurent par exemple l'extraction de l'air chaud en provenance de la cuisine et des toilettes; un autre conduit 6 part de cette extrémité pour insuffler de l'air neuf vers les différentes pièces de la maison. Le rôle de cet échangeur à contre-courant est de récupérer une partie importante de la chaleur de l'air extrait par les conduits 4 et 2, avant qu'il ne soit rejeté à l'extérieur par le conduit 3, pour céder cette chaleur à l'air frais aspiré par le conduit 2, afin d'insuffler ainsi par le conduit 6 de l'air neuf réchauffé par récupération des calories de l'air extrait. L'échangeur proprement dit est composé d'une enveloppe extérieure 7 de forme cylindrique et d'un certain nombre de tubes coaxiaux 8 logés à l'intérieur de l'enveloppe 7, tous ces éléments ayant pour axe commun 1' axe 1 déjà mentionné et étant de même longueur. Aux deux extrémités de l'échangeur, les espaces entre les tubes 8, ainsi qu'entre le dernier tube et l'enveloppe 7,sont alternativement obturés ou laissés ouverts, suivant la disposition représentée aux figures 2 et 3. A l'extrémité gauche, et dans la moitié supérieure,les espaces entre deux tubes 8 sont alternativement ouverts, de manière à ménager des passages indiqués en 9, ou fermés par un matériau d'obturation 10. Dans la moitié inférieure, on retrouve la même disposition inversée : Si l'espace entre deux tubes 8 forme un passage 9 dans la moitié supérieure,l'espace entre les deux mêmes tubes est obturé,comme indiqué en 11,dans la moitié inférieure; si l'espace entre deux tubes 8 est obturé dans la moitié supérieure, l'espace entre les deux mêmes tubes reste ouvert dans la moitié inférieure,pour former un passage 12 (Voir figure 2). À l'extrémité droite, on retrouve une alternance de passages et de parties obturées,avec une disposition inverse de celle prévue à l'extrémité gauche. Ainsi dans la moitié supérieure, une obturation 13 est prévue entre deux tubes 8 s'il existe un passage 9 entre les deux mêmes tubes,à l'extrémité opposée, et un passage 14 est prévu entre deux tubes 8 s'il existe une ob turation 10 entre les deux mêmes tubes, à l'extrémité opposée. De même, dans la moitié inférieure,un passage 15 est prévu entre deux tubes 8 s'il existe une obturation Il entre les mêmes tubes, à l'extrémité opposée,et une obturation 16 est prévue entre deux tubes 8 s'il existe un passage 12 entre les mêmes tubes, à l'extrémité opposée ( Voir figure 3). Le matériau d'obturation prévu en 10,11,13 et 16 se présente avantageusement sous la forme de bandes de caoutchouc néoprène, qui non seulement assurent la fermeture des espaces entre tubes 8 mais réalisent également la liaison de ces tubes entre eux et avec l'enveloppe extérieure 2. De plus, les deux extrémités du tube 8 de plus petit diamètre sont obturées par des plaques circulaires 17 et 18. L'enveloppe extérieure 7 de l'échangeur est prolongée, à ses deux extrémités, par deux caissons cylindriques 19 et 20 auxquels aboutissent les différents conduits 2 A 6. Le caisson 19 situé à l'extrémité gauche est composé d'une paroi latérale 21 raccordée à l'enveloppe 7 de 11 échangeur au moyen d'attaches élastiques 22, d'une face en bout 23 et d'une cloison interne horizontale 24 passant par l'axe 1, qui partage l'intérieur du caisson en deux chambres semi-cylindriques, à savoir une chambre supérieure 25 et une chambre inférieure 26. La face en bout 23 comporte,dans sa moitié supérieure, une ouverture et un premier manchon 27 permettant de faire aboutir le conduit 2 dans la chambre 25 et,dans sa moitié inférieure, une autre ouverture et un second manchon 28 permettant de faire partir le conduit 3 de la chambre 26. D'une manière similaire, le caisson 20 situé à l'extrémité droite est composé d'une paroi latérale 29 raccordée à l'enveloppe pe 7 de l'échangeur au moyen d'attaches élastiques 30,d'une face en bout 31 et d'une cloison interne horizontale 32 passant par l'axe 1, qui partage l'intérieur du caisson en deux chambres semi-cylindriques, à savoir une chambre supérieure 33 et une chambre inférieure 34. Comme le montre plus particulièrement la figure 4,ainsi que la figure 1; la face en bout 31 comporte,dans sa moitié supérieure, deux ouvertures et deux manchons 75 et 36 permettant de faire aboutir les conduits 4 et 5 dans la chambre 33.Dans sa moitié inférieure, la face en bout 31 comporte une autre ouverture et un troisième manchon 37 permettant de faire partir le conduit 6 de la chambre 34. Dans sa partie inférieure, la face 31 comporte encore un manchon 38 de faible diamètre pour l'évacuation des condensats. Comme le montre la figure 1, l'enveloppe extérieure 7 comporte, dans sa partie supérieure, des anneaux 39 permettant de suspendre l'ensemble de l'appareil. L'ensemble des dispositions décrites ci-dessus réalise un double circuit d'air, permettant un échange de chaleur à contre-courant: L'air chaud extrait par les conduits 4 et 5 parvient dans la chambre supérieure 33 du caisson 20 et de là il pénètre,par les passages 24, dans un certain nombre d'espaces 40 situés entre deux tubes 8, plus précisément dans un espace sur deux. Ces espaces 40 étant obturés en 10 et en 16, l'air vicié extrait peut uniquement s'échapper par les passages 12 et pénètrerainsi dans la chambre inférieure 26 du caisson 19, d'où il s'échappe par le conduit 3. L'air neuf aspiré par le conduit 2 parvient dans la chambre supérieure 25 du caisson 19 et de là il pénètre,par les passages 9, dans les espaces 41 situés entre deux tubes 8 qui ne sont pas parcourus par l'air extrait. Ces espaces 41 étant obturés en Il et en 1f, l'air frais aspiré peut uniquement passer par les passages 15 et pénétrer ainsi dans la chambre inférieure 34 du caisson 20, d'où il s'échappe par le conduit 6. Les deux flux d'air se répartissent donc dans les espaces annulaires 40 et 41 existant entre les tubes 8,qui alternent les uns avec les autres. Entrant par la moitié supérieure de chaque espace annulaire et sortant par la moitié inférieure,l'air y décrit un trajet en forme de vrille. Au cours de ce trajet,qui s'effectue de droite à gauche pour l'air extrait et de gauche à droite pour l'air neuf, les différents tubes 8 constituent autant de surfaces d'échange permettant à l'air neuf d'absorber les calories de 11 air extrait. L'air doit évidemment être mis en mouvement au moyen de turbines de puissance convenable, qui ne font pas partie de l'invention et n'ont donc pas été représentées. Pour le choix de l'emplacement de ces turbines, on peut s'inspirer avantageusement de la disposition représentée à la figure 1 du 1er certificat d'addition NO 75 09179 du 17 Mars 1975 au nom de la Deman- deresse, relative à une autre forme de réalisation d'un échangeur de récupération thermique à contre-courant ayant les mêmes applications que l'objet de la présente invention. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet échangeur de récupération thermique qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple;elle en embrasse, au contraire,toutes les variantes de réalisation et d'application. C'est ainsi notamment que l'on ne s'éloignerait pas de ltesprit de l'invention en remplaçant la disposition horizontale des tubes coaxiaux par une dispositionverticale,en changeant la nature du matériau d'obturation prévu entre ces tubes, ou encore en modifiant la forme des caissons assurant la bonne répartition de l'air aux extrémités de l'échangeur,ainsi que le nombre et l'emplacement des points de départ des différents conduits partant de ces caissons. -XffiVENDICATIONS 1.- Echangeur de récupération thermique du type à contrecourant, destiné notamment à des installations de renouvellement d'air pour locaux divers, permettant de récupérer une partie importante de la chaleur de l'air vicié extrait de ces locaux, avant qu'il ne soit rejeté à l'extérieur,pour la céder à l'air neuf insufflé dans ces locaux, caractérisé en ce qu'il est composé d'une enveloppe extérieure de forme cylindrique et d'un certain nombre de tubes coaxiaux et de même longueur logés à l'intérieur de cette enveloppe, et en ce qu'aux deux extrémités de ltéchangeur les espaces entre deux tubes sont alternativement ouverts ou obturés, chaque extrémité de l'échangeur étant divisée en deux secteurs de manière que si l'espace entre deux tubes est ouvert dans un secteur, l'espace entre les deux mêmes tubes est obturé dans l'autre secteur, et vice versa,tandis que Si 1 l'on considère deux secteurs correspondants situés aux deux extrémités de l'échangeur, lorsque l'espace entre deux tubes est ouvert à une extrémité, l'espace entre les deux mêmes tubes est obturé à ltextrémité opposée,et vice-versa 2.-Echangeur de récupération thermique selon la revendication 1,caractérisé en ce que les secteurs précités sont tous égaux à 1800 et en ce que l'enveloppe extérieure est prolongée, à ses~deux extrémités, par deux caissons cylindriques comportant une cloison interne qui passe par l'axe des tubes de l'échangeur et qui divise les caissons en deux chambres semicylindriques correspondant aux secteurs de 1800. 3.- Echangeur de récupération thermique selon la revendication 2,caractérisé en ce que la paroi latérale de chaque caisson est raccordée à 11 enveloppe extérieure de l'échangeur au moyen d'attaches élastiques. 4.- Echangeur de récupération thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le matériau prévu pour obturer les espaces entre tubes à ses extrémités se présente sous la forme de bandes de caoutchouc néoprène.