Brevet FR2333206A1 — publié le 19770624

L'invention se rapporte à une mini-chaufferie à énergie électrique et à circulation de fluide pour chauffage central collectif ou individuel et réchauffage de l'eau sanitaire collective ou individuelle. Les installateurs groupent actuellement toute la production de chaleur d'un immeuble ou d'un groupe d'immeubles dans une chaufferie unique de préférence en sous-sol ob d'importantes chau dières et appareillages de combustion de forte puissance alimentent en eau chaude le réseau de chauffage et le réseau de distribution sanitaire L'éloignement parfois fort important de cette centrale aux corps de chauffe et aux sources d'utilisation d'eau chaude sanitaire nécessite l'installation de conduites de raccordement et de distribution fort longues en développement, dtun codt très lourd en études, main d'oeuvre et matière généralement. De plus, ces installations réclament des structures importantes en terrassement, construction et sécurité à prévoir dans les plans pour leur abri et leur fonctionnement. Il en est ainsi de la chaufferie elle-même, des conduits de fumée et des installations de stockage. L'inévitable développement des conduits horizontaux de raccordement des unités de chauffe aux colonnes de distribution, entraîne une inévitable déperdition de chaleur importante malgré l'isolation thermique recouvrant ceux-ci, dont la qualité et la pose laissent souvent à désirer. Dans les maisons individuelles, tous ces problèmes se retrouvent bien entendu à plus faible échelle. Les avantages de l'invention restent entiers. L'invention vise à supprimer I1 ensemble des inconvénients précités. Elle offre une source de chaleur propre et puissante, rassemblant sous un volume extrêmement réduit l'enceinte de chauffe et tous ses organes périphériques pour installations de chauffage central et de réchauffage de l'eau sanitaire dans le cadre d'équipements collectifs ou individuels. Elle constitue en ellemême une mini-chaufferie préfabriquée et manuellement transportable. Comme toute chaufferie construite suivant les besoins à satisfaire, la mini-chaufferie est adaptable aux différents usages et aux différentes puissances. Elle est donc, dans ses puissances et dans ses dimensions minuscules, identique aux installations 2, 5, 10, 20 ou 30 etc... fois supérieure, qui sont réalisées en fonction des besoins à satisfaire, notamment en ce qui concerne leurs puissances. Cette adaptabilité à la puissance et à la fonction requise au regard des usages et des besoins calorifiques, est une des caractéristiques de l'invention. Pour ce faire, les formes, les dimensions, le nombre de tuyaux horizontaux, de même que le nombre de résistances et leur puissance unitaire avec les différents types de régulations, etc... sont indispensables afin de fournir aux usagers les mêmes services que les installations que l'invention se propose de remplacer, y compris celles portant le fluide caloporteur à haute température. Unité monobloc compacte d'un volume extremement réduit, extraplate, destinée à être installée dans les endroits désirés, accrochée à une paroi, suspendue ou posée sur le sol etc..., la minichaufferie se présente sous la forme d'un corps parallélépipédique isolé et compact, ne nécessitant que les branchements fonctionnels en fluide et énergie. Elle possède des moyens de chauffage électrique à immersion, caractérisés en ce que l'enceinte de chauffe et certaines de ses adjonctions forment une unité composite monobloc, constituée de plusieurs tuyaux, les tuyaux horizontaux étant reliés au niveau de leurs extrémités par deux tuyaux répartiteurs verticaux donnant à l'enceinte sa forme technique propre, ces derniers se prolongeant l'une par une pompe de circulation, l'autre par une chambre d'hamo- génisation ; mini-chaufferie comprenant en outre des moyens de commande, de contrôle et de sécurité se greffant sur l'enceinte de chauffe, le tout y compris, les organes de régulation, étant enfermés dans un habillage de préférence métallique, l'enceinte de chauffe étant calorifugée. Les installations se complètent par des colonnes sur lesquelles se greffent les différentes surfaces de chauffe ou les ballons d'eau chaude sanitaire. Dans les installations existantes, on supprime l'installation traditionnelle dans le local chaufferie qui devient libre. D'autres avantages multiples se révéleront a l'usage et au contentement des utilisateurs. On comprendra mieux l'invention au cours de la lecture de la description qui suit, réalisée à titre d'exemple en référence aux schémas évocateurs qui l'accompagnent dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation de la mini-chaufferie selon l'invention avec coupe partielle montrant schématiquement la chambre d'homogénisation. - la figure 2 est une vue en élévation d'une variante d'éxécution de l'enceinte de chauffe de la mini-chaufferie selon l'invention. - la figure 3 est une vue schématique en élévation d'une autre variante d'éxécution parallélépipédique de l'enceinte de chauffe de la mini-chaufferie selon l'invention. - la figure 4 est une vue schématique de la mini-chaufferie selon l'invention avec son armoire électrique. - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'une installation de chauffage sur colonne. - la figure 6 est une vue schématique d'une installation pour réchauffage de l'eau sanitaire. On décrira la réalisation de base de la mini-chaufferie selon l'invention. Bien entendu, diverses variantes d'éxécution existent, notamment dans la forme fonctionnelle et technique de l'enceinte de chauffe proprement dite. Deux de ces variantes seront décrites ci-après. Les variantes découlant directement de l'invention par relation simple entrent, évidemment dans son cadre. On décrira la mini-chaufferie selon l'invention en se référant tout d'abord à la figure 1. Celle-ci est constituée d'une enceinte de chauffe 1, formée de plusieurs tuyaux. On distingue des tuyaux horizontaux tels que 2 en nombre variable -deux, trois, quatre, cinq; six, sept, etc... parallèles les uns aux autres et reliés entre eux au niveau de leurs extrémités par des tuyaux répartiteurs tels que 3 et 4 en position verticale que l'on appellera respectivement répartiteur amont et répartiteur aval. Le répartiteur amont 3 est traversé par toutes les résistances électriques chauffantes 5 qui se prolongent dans les tuyaux horizontaux à raison d'une ou plusieurs -deux, trois, quatre, cinq, six, sept, etc... par tuyaux et baignées totalement par le fluide caloporteur, bien que l'on n'en ait représenté que deux sur les schémas évocateurs. Chaque résistance se compose d'une extrémité comprenant sa fixation 6 sur le répartiteur amont 3 et son alimentation et un corps de chauffe de longueur plus ou moins importante. La répartition de ces résistances est réalisée de façon que la diffusion de chaleur soit homogène.Les répartiteurs sont fermés à leurs extremités inférieures par des calottes telles que 8, leurs corps se prolongent vers le haut par des organes de circulation et d'homogénéisation, à savoir une pompe de circulation 9 pour le répartiteur amont 3 et une chambre d'homogénéisation 10 pour ie répartiteur aval 4 totalement intégrés à ces éléments de façon à former un ensemble compact destiné à résister à de fortes pressions dans lequel circule un fluide caloporteur, généralement de l'eau amenée par des conduites d'arrivée 11 et de départ 12 correspondant au retour et au départ de circuits de chauffage, situées au-dessus et perpendiculairement à la face supérieure d'un habillage ou d'un coffret 13 de manière à faciliter le raccordement à la base des colonnes. Le circulateur 9 est une pompe de type classique dont l'embase s'intègre parfaitement à l'extrémité du répartiteur 3. La chambre d'homogénéisation 10 permet d'assurer un mélange parfait des filets d'eau avant la détection de température. La chambre d'homogénéisation est essentiellement statique, sa constitution technique interne permet de donner naissance à un mouvement de giration, assurant l'homogénéisation et le dégazage éventuel du fluide caloporteur. Elle possède la structure suivante : une chambre cylindrique de giration 14 présentant une entrée à injection 15, un dôme supérieur 16, sur lequel se greffent les organes de sécurité, soupape de sécurité 17, thermostat 18 à double fonction dont l'une agit comme organe de régulation limiteur de température et l'autre comme sécurité et une sortie 19 en chicane entre la paroi extérieure et la paroi du cylindre de giration comme représenté en figure 1 Bien entendu, d'autres formes de réalisation sont possibles tout en restant dans le cadre de l'invention. Des branchements de vidange 20 et de remplissage 21 sont prévus sur la surface latérale inférieure du dernier tuyau horizontal. La conduite de départ 12 relie la sortie de la chambre d'homogénéisation 10 à la sortie de la mini-chaufferie. Sur cette conduite se greffent différents organes de controle et de régulation à savoir la soupape de sûreté 17, le thermostat 18 directement sur le dôme de la chambre d'homogéneisation, un organe de traitement 22 du fluide caloporteur, un thermomètre 23, un manomètre 24 et une sonde de régulation 25. Le premier coffret 13 comprenant l'enceinte de chauffage -1 est complèté par une armoire électrique 26 solidaire diune des parois dudit coffret. Cette armoire contient les circuits électriques et électroniques de régulation, de contrôle de sécurité et de commande des résiances, et comporte sur sa face avant différents voyants tels que 27, un contacteur de mise en marche 28 et un contacteur d'arrêt 29 et éventuellement d'autres éléments significatifs de fonctionnement ou de défaut. La mini-chaufferie comporte une régulation automatique destinée à régler en permanence les températures de sortie du fluide caloporteur en agissant au travers de l'armoire électrique, soit par mélange du fluide de départ et de retour, par exemple au moyen d'une vanne mélangeuse, soit en mettant en fonction ou hors fonction, les unes à la suite des autres, les résistances chauffantes ou des associations de ces résistances, spit par modulation de la puissance électrique, la température de sortie étant adaptée avec précision en fonction soit des conditions climatiques extérieures, soit des conditions d'ambiance intérieures, soit de la température de chauffage nécessairepour le réchauffage de l'eau sanitaire. La partie du thermostat double réservée au fonctionnement en tant que limiteur de température, complète ces différents systèmes de régulation. De plus, en installant une mini-chaufferie à la base de chaque colonne, il devient possible de réguler séparément des zones differemment exposées, par exemple plein sud. Comme on l'a vu cidessus, les principaux avantages de cette réalisation sont, d'une part sa possihLite de résistance aux pressions élevées (ensembles de grande hauteur) et, d'autre part, son insertion immédiate dans les installations existantes. Ces installations comportent, de façon quasi systématique, des colonnes de distribution départ et retour 30 et 31 avec vannes d'arrêt 32 et 33, et des dérivations 34 et 35 vers les corps de chauffe tels que 36 répartis dans les étages. Bien entendu, des vases d'expansion sous pression 37 ou à l'air libre et des purgeurs automatiques 38 complètent l'installation (figure 5). Dans cette conception, on équipe aussi les ballons individuels tels que 39, 40 pour le réchauffage de l'eau sanitaire (figure 6). Une variante d'exécution de la présente invention découle directement de la forme technique et fonctionnelle de l'enceinte de chauffe précédemment décrite et se trouve représentée en figure 2. La conception de cette enceinte est identique à la précédente par l'utilisation de tuyaux horizontaux 41 et verticaux 42. Les tuyaux horizontaux prédominent par leur grande longueur et leur utilisation complète. Leurs extrémités sont obturées par des calottes 43 portant, pour la moitié d'entre elles, et du même côté, les fixations 6 des resistances électriques chauffantes. Les communications entre les tuyaux horizontaux sont as surées par des tronçons verticaux 42 dont les derniers portent d'une part le circulateur 9, et d'autre part, la chambre d'homogénéisation 10. Cette version, très proche de la première permet également de supporter des pressions élevées et donc une utilisation intéressante dans les immeubles de grande hauteur. Une autre variante de forme possible pour l'enceinte de chauffe est la forme parallélepipédique qui se trouve représentée en figure 3. I1 s'agit d'une enceinte fermée 44 à séparations longitudinales 45 formant pour un même groupe de résistances immergées un canal de chauffe tel que 46. Des séparations supplémentaires peuvent être prévues à l'intérieur de cette enceinte de façon à faciliter l'écoulement des filets d'eau, de nombre, de dimension et d'emplacement variables selon la puissance. Ici également, la pompe et la chambre d'homogénéisation sont intégrés au corps de l'enceinte de chauffe. Les canaux 46, en combinaison avec les séparations supplémentaires, sont conçus de telle façon qu'ils produisent un effet identique à celui des tuyaux horizontaux des réalisations décrites précédemment. L'invention a été décrite complètement ainsi que deux de ses variantes, on peut toutefois, en imaginer d'autres decoulant de la première par modifications simples et qui restent dans le cadre de l'invention, notamment, les formes, dimensions et dispositions des différents éléments qui pourront varier dans la limite des équivalents, comme d'ailleurs les matières utilisées pour leur fabrication sans changer pour cela la conception générale de l'invention qui vient d'être décrite. REVENDICATIONS 1. Mini-chaufferie sous la forme d'un ensemble compact de dimensions extrêmement réduites, à fonctionnement tout électrique, adaptable à la puissance nécessaire et à l'usage > préfabriqué, transportable et portatif, pouvant être installé, accroché, suspendu, posé etc... à l'endroit désiré, caractérisée en ce qu'elle réunit dans une même enceinte les éléments constitutifs d'une chaufferie pour chauffage central et réchauffage de l'eau sanitaire en habitations collectives et individuelles, et autres usages domestiques et industriels. 2. Mini-chaufferie selon la revendication 1, non-polluante possédant des moyens de chauffage électrique à immersion pour l'équipement d'installations de chauffage central et de réchauffage de l'eau sanitaire en habitations collectives ou individuelles et tous autres usages de chauffage domestique et industriel par sa mise en place à la base de colonnes de distribution du fluide caloporteur, caractérisée en ce que l'enceinte de chauffe et certaines de ses adjonctions forment une unité composite monobloc compacte résistant à des pressions élevées, constituée de plusieurs tuyaux, sensiblement horizontaux et verticaux, les tuyaux dirigés horizontalement étant reliés au niveau de leurs extrémités par deux tuyaux répartiteurs dirigés verticalement donnant à l'enceinte sa forme technique propre, ces derniers se prolongeant l'un par une pompe de circulation, l'autre par une chambre d'homogénéisation mini-chaufferie comprenant en outre des moyens de commande, de contrôle et de sécurité se greffant sur l'enceinte de chauffe, le tout y compris les organes de régulation, étant enfermé dans un habillage de préférence métallique, l'enceinte de chauffe étant calorifugée. 3. Mini-chaufferie selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que l'enceinte de chauffe est constituée uniquement de plusieurs tuyaux rectilignes assemblés ou solidarisés entre eux qu'il s'agisse des éléments horizontaux, des répartiteurs verticaux ou de la chambre d'homogénéisation, les tuyaux pouvant être de section circulaire, carrée ou autres et de toutes dimensions notamment suivant les puissances et les usages. 4. Mini-chaufferie selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que la pompe est intégrée à l'enceinte de chauffe sur le circuit de retour alors que la chambre d'homogénéisation est intégrée à l'enceinte sur le circuit de départ avec une soupape de sûreté, un thermostat à double fonction dont l'une agit comme organe de régulation limiteur de température et l'autre comme sécurité comprenant en plus un organe de traitement du fluide caloporteur, un indicateur de température, un indicateur de pression et une sonde de régulation, tous ces éléments étant interchangeables et intégrés. 5. Mini-chaufferie selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que la chambre d'homogénéisation se compose d'une enceinte de giration alimentée par un injecteur de fluide caloporteur provenant de l'enceinte de chauffe, possédant une conformation intérieure et un orifice de sortie placé de telle sorte que le mélange et le dégazage éventuel du fluide caloporteur soient assurés. 6. Mini-chaufferie selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisée en ce qu'elle comporte un départ et un retour de fluide caloporteur situés sur son dessus et dirigés verticalement pour faciliter les raccordements à la base des colonnes. 7. Mini-chaufferie selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisée en ce qu'elle permet le raccordement à la base des colonnes de départ et de retour du fluide caloporteur vers les différents étages desservis pour équiper des installations fonctionnant à des pressions statiques élevées. 8. Mini-chaufferie selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que le tuyau horizontal inférieur possède sur sa surface latérale inférieure les orifices de vidange et de remplissage raccordés aux conduits correspondants. 9. Mini-chaufferie selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisée par la présence d'une ou de plusieurs résistances électriques chauffantes pouvant être de différentes puissances unitaires par tuyau horizontal et baignées totalement par le fluide caloporteur. 10. Mini-chaufferie selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisée en ce qu'elle comporte une sonde et une régulation en fonction des conditions climatiques extérieures ou un détecteur de température ambiante, destinés à adapter avec précision au travers de son armoi re électrique selon le mode de chauffage, la température de sortie du fluide caloporteur soit par mélange des fluides de départ et de retour, soit par mise en fonction ou hors fonction les unes à la suite des autres, des résistances chauffantes ou des associations de ces résistances, soit par modulation de la puissance électrique. 11. Mini-chaufferie destinée au réchauffage de l'eau chaude sanitaire collective selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte une sonde et une régulation permettant de maintenir au travers de l'armoire électrique, en cours de fonctionnement, une température de départ fixe. 12. Mini-chaufferie selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'enceinte de chauffe comporte des éléments horizontaux fermés à chacune de leurs extrémités et qui sont reliés entre eux par des éléments verticaux au niveau ou à proximité de leurs extrémités. 13. Mini-chaufferie selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'enceinte de chauffe possède une forme parallélepipédique à séparations longitudinales intérieures de façon à former un canal de chauffe au niveau de chaque groupe de résistances immergées, produisant un effet identique ou voisin à celui produit par les tuyaux horizontaux et pouvant aussi être en nombre variable.