Brevet FR2386783A1 — publié le 19781103

La présente invention se rapporte à un réchauffeur dtair destiné en particulier au chauffage de grandes surfaces telles que des ateliers d'ussines, des gymnases, des églises etc., avec une chambre de chauffe pouvant être chauffée directement ou indirectement et qui, au moyen d'un ventilateur placé à l'avant de la conduction d'air, peut être alimentée en air frais aspiré des environs et/ou en air de circulation en provenance de la pièce à chauffer pour y être renvoyé, Les appareils de ce genre ont un temps de démarrage extrêmement court et permettent ainsi un chauffage très rapide.Il en résulte, surtout pour le chauffage de divers bâtiments qui, généralement, ne doivent être chauffés de toute façon que pendant quelques heures, une économie appréciable. I1 subsiste cependant 11 inconvénient que les appareils de ce genre sont tributaires des combustibles conventionnels tels que le mazout, le gaz etc.. Par ailleurs, il existe aussi des systèmes de chauffage dits solaires qui sont déaà en application. Â ce sujet il y a cependant lieu de formuler certaines réserves quant à la réussite de les faire fonctionner puisque des installations de chauffage de ce genre dépendent de l'existence d'ensoleillement et ne produisent aucune chaleur quand celui-ci fait défaut. Le but de la présente invention consiste à créer à peu de frais un réchauffeur d'air de ce genre tout en évitant les inconvénients des installations connues de façon à pouvoir, d'une part1 réduire la consommation de combustibles conventionnels et, d'autre part, cependant obtenir une parfaite sécurité de fonctionnement et une économie de chaleur élevée. La solution de ce problème consiste, selon l'invention, en un réchauffeur d'air permettant de dévier au choix l'air aspiré à chaque fois par le ventilateur sur un collecteur solaire pouvant etre alimenté en air. I1 est évident que ces mesures permettent avantageusement aussi bien un fonctionnement mixte qu'un fonctionnement alternatif et rendent ainsi possible une adaptation extrêmement judicieuse aux conditions du moment soit atmosphérique, soit concernant des besoins en chaleur. Du fait qu'il est ici possible d'utiliser au maximum l'énergie solaire tenu gratuitement à disposition, la chaleur conventionnelle peut etre réduite ou, en partie, stop pée complètement. I1 subsiste cependant une disponibilité à tout moment de sorte qu'une telle installation s'avère extremement économique au point de vue calorifique.Ce système est en plus favorisé par le fait que les ba- timents concernés possèdent habituellement des toitures de grande étendue se pretant parfaitement à la pose de collecteurs à grande surface. Il s'y adoute que, déjà autrefois l'exposition-nord-sud, en particulier pour les constructions dites en "shed" étaient préférées. C'est ainsi qu'il a été construit de grandes surfaces de toiture exposées au sud, à vrai dire non pas dans l'intention d'utiliser ltánergie solaire, mais pour préserver les vitrages d'un rayonnement solaire direct. C'est donc sous toit qu'il convient de prévoir l'installation conforme à l'invention pour éviter des conduites d'air exagérément longues. Suivant une réalisation pratique de l'invention, le collecteur solaire peut, au point de vue de la conduite d'air, être placé avant la chambre de chauffe. Ceci permet une répartition judicieuse de la température. Ainsi par exemple, dans une installation mixte, l'air envoyé dans la chambre de chauffe peut être réchauffé préalablement dans le collecteur solaire si bien que la chambre de chauffe peut travailler avec des températures relativement élevées ce qui est souhaitable.Une forme d'exécution particulièrement pratique et recommandable peut consister à relier éventuellement la sortie du ventilateur à l'entrée du collecteur par une conduite sans is sue pouvant etre obturée et, en plus à raccorder 1 ltentrée de la chambre de chauffe à la sortie du collecteur par également une conduite sans issue obturable. De cette façon, la communication directe entre la sortie du ventilateur et l'entrée de la chambre de chauffe peut etre interrompue par un organe de fermeture. Ces mesures ont l'avantage d'assurer un trace net des conduites avec des longueurs de conduites réduites et de n'exiger que rela- tivement peu d'organes de commande simples et faciles à manoeuvrer.En outre il est ainsi garenti que le ventilateur travaille toujours en zone froide, d'où résulte un ménagement de l'appareillage pendant son fonctionnement. Pour complèter avantageusement ces mesures principales il convient de prévoir un sas à air qui relie la sortie du ventilateur à ltentrée de la chambre de chauffe. Ce sas à air est subdivisé au moyen d'une cloison pourvue d'un passage pour l'air pouvant être ouvert et fermé, en deux chambres qui présentent chacune une section de raccord avec l'une des conduites en cul de sac du collecteur. Un élément simple de construction de ce genre a l'avantage de pouvoir s'intégrer à l'installation sans entraîner deS modifi- cations importantesde construction. C'est pourquoi un montage ultérieur dans des appareils déjà livrés ou, selon le cas, déjà entreposés, est assez facile à réaliser.Il peut être aussi utile de faire de la cloison séparatri ce des chambres rasas à air une cloison à clapet. Il y a avantage à pourvoir aussi les sections de raccord correspondant aux conduites en cul de sac du collecteur de clapets d'air appropriés. Il est simple et facile d'adapter des éléments de fermeture de ce genre à une commande à distance ce qui permet une automatisation de l'appareil conforme à l'invention. Â toutes fins utiles il est possible en plus de prévoir un palpeur de température posé sur la tôle du collecteur dont les valeurs obtenues sont transmises un transformateur en signaux de réglage correspondants pour les clapets. Une autre forme- d'ecution perfectonnée consiste à pouvoir rac- corder la sortie du collecteur à l'installation d'expulsion au moyen d'une conduite à by-pass obturable. De cette façon, la chambre de chauffe sera évitée en cas de fonctionnement uniquement à l'énergie solaire. Il peut ainsi en résulter des conséquences bénéfiques pour vaincre la résistance du flux à surmonter et partant sur l'énergie recueillie par le ventilateur. Pour éviterque ltair réchauffé ne puisse d'aucune manière pénétrer dans la chambre de chauffe, ce qui serait indésirable en raison de phénomènes de condensation et autres, il y a intérêt de pouvoir obturer la sortie de la cha- bre de chauffe de préférence également au moyen d'une cloison à clapet. Une autre possibilité d'économiser de l'énergie avec un appareil muni d'un brûleur pour le chauffage direct de la chambre de chauffe consiste à pouvoir alimenter le brûleur par une conduite d'air adaptable à la sortie du collecteur contenant de l'air de combustion réchauffé. De cette manière il est obtenu une meilleure utilisation du combustible conventionnel et un rendement accru, d'où également répercution favorable sur les déchets de combustion à rejeter dans l'ambiance avec comme conséquence d'éviter les ris- ques de pollution, non existant avec un fonctionnement solaire pur, mais aus- si avec un fonctionnement mixte. "autres caractéristiques et avantages ressortent de la description qui suit d'une forme d'exécution préférentielle donnée à titre d'exemple non limitatif et accompagnée de dessins schématiques. Fig. 1 représente schématiquement une vue d1un tel réchauffeur d' eau conforme à l'invention; Fig. 2 se rapporte à un exemple de montage préféré d'un collecteur solaire pouvant être alimenté en air vu en coupe. Le récnauffeur d'air (Fig. 1) désigné dans son ensemble par 1, doit par exemple servir au chauffage d'un atelier. il est constitué par l'assem- blage d'une série d'éléments démontables. L'air chaud produit dans le réohauf- feur d'air I est, comme indiqué par les fleches 2, projeté par une tuyère de vidange 3 dans la pièce à chauffer. Le réchauffeur d'air 1 est alimenté soit en air en provenance de l'habitacle à chauffer soit en air frais aspiré de l'extérieur. Â cet effet, il est prévu un ventilateur 4 précédé d'une chai- bre de carburation 5 qui présente une section d'entrée 7 raccordée à la buse d'aspiration indiquée par 6, de meme qu'une section d'entrée 9 raccordée à la conduite d'air de circulation indiquée par 8. Les sections d'entrée 7 et 9 sont équipées de clapets d'air 10 réglables de telle sorte qu'il soit pratiquement possible de régler le rapport de mélange d'air en circulation et d'air frais. Le ventilateur 4 est suivi d'une chambre de chauffe 11 par la quelle passe le flux d'air fourni par le ventilateur.Lorsque la chambre de chauffe 11 est indirectement chauffée, celle-ci est équipée de serpentins de chauffage qui sont traversés par un véhiculeur de chaleur tel que par exemple l'eau chaude ou la vapeur. Dans la forme d'exécution repré ventée, la chambre de chauffe il doit être directement chauffée. A cet effet, il est prévu un brûleur 12 qui chauffe une chambre de combustion non représentée et qui se trouve dans la chambre de chauffe Il ainsi que les carneaux qui y sont branchés. Le brûleur 12 peut etre un brûleur à mazout ou à gaz d'un type connu. Pour utiliser en plus l'énergie solaire disponible gratuitement, il est prévu un collecteur solaire 13 dont la description suit, pouvant ê- tre alimenté en air. Ce collecteur peut etre au choix intégréau circuit du courant de l'air fourni par le ventilateur 4. Il serait envisageable de diviser le courant d'air fourni par le ventilateur 4 en deux courants parallèles dont l'un passerait par la chambre de chauffe 11 et l'autre par le collecteur solaire 13.Mais dans bien des cas, il convient de placer en série le collecteur solaire 13 et la chambre de chauffe 11 à l'instar de la forme d'exécution envisagée et, de les alimenter tous les deux avec la totalité du flux d'air. À cet effet, le collecteur solaire pourrait par exemple se situer sur une branche secondaire 13 obturable de la conduite d'air de- ciroulation 8. Dans la forme d'exécution préférentielle représentée, le flux d'air peut être dévié par le collecteur solaire 13 à l'endroit situé entre le ventilateur 4 et la chambre de chauffe 11. Pour réaliser cette déviation il convient de prévoir un sas 16 entre la sortie du ventilateur 14 et l'entrée de la chambre de chauffe 15 avec deux chambres 18 et 19 séparées l'une de l'autre par une cloison médiane 17. Les chambres 18 et 19 sont ouvertes chacune du côté du ventilateur et du coté de la chambre de chauffe. Pour le raccordement du collecteur solaire 13 il est prévu dans la partie de çhaque chambre une autre ouverture 20 et 21, l'une comme l'autre étant accouplée aux extrémités d'une conduite annulaire insérant le collecteur solaire 13. L'entrée du collecteur 22 est reliée à la chambre 18 ouverte du côté du ventilateur par une conduite en cul de sac 23 et la sortie du collecteur 24 est reliée à la chambre 19 ouverte du côté de la chambre de chauffage par une conduite en cul de sac 25. lys ouvertures 20 et 21 des chambres sont pourvues de préférence de clapets pour permsttre la fermeture de la conduite circulaire formée par les conduites en cul de sac 23 et 25 passant par le collecteur solaire 13. Pour établir une communication directe entre les chambres, la paroi séparatrice 17 des chambres est pourvue d'un passage pouvant être fermé. Il est utile que cette paroi séparatrice 17 soit formée à cet effet d'un nombre de clapets juxtaposés 27.Par l'actionnement inversé des clapets 26 et 27 le fonctionnement se fait avec et sans la participation du collecteur solaire 13, c'est à dire avec et sans son intégration dans le flux d'air. Il convient, à cet effet, d'accoupler les clapets 26 et 27 à des organes de commande appropriés,non représentés, mais qui peuvent par exemple etre des électro-aimants actionnés par un dispositif de commande 29 présentant un- palpeur de température 28, agissant sur le collecteur solaire 13. De meme, la proportion du mélange d'air frais et d'air de circulation peut de cette façon se régler sans autre. Lorsque le fonctionnement se fait conventionnellement, c'est à dire seulement avec la chambre de chauffe, les clapets 26 des ouvertures 20 et 21 des chambres sont fermés et- les clapets 27 constituant la paroi de séparation des chambres 17 sont ouverts. L'air aspiré par le ventilateur 4, que ce soit de l'air frais ou de l'air de circulation ou un certain mélange des deux, est conduit directement de la sortie 14 du ventilateur à l'entrée de la chambre de chauffe 15. Dès que le palpeur de température signale au moment où une certaine limite de température réglée d'avance est franchie, qu'il est possible de prélever de la chaleur au collecteur 13, les clapets 26 des ouvertures des chambres 20 et 21 s'ouvrent et les clapets 27 de la paroi de séparation des chambres 17 se ferment.Il en résulte que la communication directe entre les chambres est interrompue et que l'air fourni par le ventilateur 4 est détourné par le collecteur solaire 13. En opérant ainsi, il sue produit un réchauffement d'air en deux étapes si bien que l'air fourni par le ventilateur 4 est réchauffé au préalable dans le collecteur solaire 13 jusqu'à un certain degré et porté à la température finale dans la chambre de chauffe 11. En même temps, l'air de combustion nécessaire au brûleur 12 paut aussi traverser avantageusement le collecteur solaire 13, ce qui, en raison du réchauffement préalable de l'air de combustion, permet d'obtenir un excellent rendement du brûleur.Il est recommandable, à cet effet de raccorder la buse d'aspiration du brûleur 12 à la sortie du collecteur 24, c'est à dire à la conduite en cul de sac 25 qui y est branchée au moyen d'une conduite d'aspiration 30. Il convient souvent, surtout dans la phase de démarrage, de ne pas immédiatement detourner toute la quantité d' air par le collecteur solaire 13. Pour se faire, il suffit de mettre les clapets 26 et 27 dans la position intermédiaire. Lorsque le fonctionnement est uniquement solaire, le brûleur 12 est nors dtusage. Cependant, l'air peut continuer à passer par la chambre de chauffe 15. A ce moment, la chambre de chauffe 11 sert uniquement de conduite. Dans ce cas, les clapets 26 des deux ouvertures 20 et 21 des chambres sont de nouveau ouverts et les clapets 27 de la paroi séparatrice des cambres 17 sont fermés. Pour ce genre de fonctionnement il peut aussi ê- tre avantageux de contourner la chambre de chauffage en ce qui concerne ltécoulement de l'air. Il en résulte l'avantage que la résistance du flux dans la partie de la chambre de chauffe il se manifeste.Dans la forme d'eexécution représentée, il est prévu à cet effet une conduite à by-pass 31 raccordée à la sortie du collecteur 24, c'est à dire à la conduite en cul de sac 25 qui débouche dans une chambre d'évacuation 32 faisant suite à la chambre de chauffe 11. Le conduite à by-pass 31 peut être fermée par des clapets d'air 33. Avec un tel fonctionnement à by-pass, il faut empêcher l'air de passer de la chambre d d'évacuation 32 dans la chambre de chauffe Il en fermant la sortie de la chambre de chauffe de préférence également par des clapets d'air 34. Lorsqu'il est utilisé le courant d'air passant par la chambre de chauffe 11, les clapets d'air 34 sont à ouvrir. Quand il est utilisé la conduite à by-pass 3t, ces clapets sont fermés.La conduite à bypass 31 est actionnée par ltobturation de l'ouverture 21 de la chambre 19 ouverte du côté de la chambre de chauffe à l'aide de clapets 26 et par l'ouverture des clapets 33 correspondants. Les clapets 27 restent fermés et les clapets 26 commandant l'ouverture 20 de la chambre 18 du côté du ventilateur restent ouverts. Les toits en shed du genre indiqué par la Fig. 2 qui sont souvent utilisés dans les constructions industrielles, sont normalement prévus de façon que leur surface vitrée soit orientée vers le nord. Liautre surface, pourvue d'une couverture, étant orientée vers le sud, se prête ainsi parfaitement à la pose du collecteur solaire 13. Celui-ci peut affecter la forme d'un châssis disposé sur la partie du toit orientée vers le sud. Dans la forme d'exécution préférentielle représentée, le collecteur solaire 13 est con çu de manière à faire partie intégrante de la toiture du bâtiment. A cet effet, il est prévu une couverture 40 en tôle constituée par l'assemblage de plusieurs feuilles de tôle fixées au moyen d'entretoises 41 à une certaine distance de la couverture habituelle en plaques de béton léger 42 ou autres. L'interstice 43 ainis créé est alimenté d'air à réchauffer. Quant aux entretoises 41, elles peuvent servir d'éléments de conduite d'air. Pour obtenir une surface étendue de contact et un bon brassage de l'air, il y a avantage à ce que la couverture en tôle 40 soit de la tôle ondulée. La surface-en tôle 40 est, bien entendu, de couleur foncée, de préférence noire Dans la forme d'exécution représentée, le toit en tôle 40 est recouvert du côté extérieur d'un revêtement isolant 44 qui est tenu à faible distance de la tôle 40 par des tasseaux 45. Les avantages qui résultent' d'un tel montage intégré du collecteur solaire dans la construction du toit sont évidents: il y a restriction et du poids et de la dépense de matériaux. Grâce à une telle installation sous la toiture il y a avantage, avec des appareils conformes à l'invention, d'éviter de longues conduites d'air et de ce fait des pertes de chaleur. De préférence le réchauffeur d'air 1 peut, comme le montre la Fig. 2, etre en entier suspendu aux pi- ces 46 de la toiture par tous les moyens utiles. L'invention ne se borne pas à la forme d'exécution décrite, maie admet des variantes et des modifications suivant les besoins d'adaptation. REVENDICATIONS 1) Réohauffeur d'air, destiné en particulier au chauffage de grandes surfaces telles que des ateliers, des établissements industriels, des édifices publics et autres, pourvu d'une chambre de chauffe pouvant etre chauffée directement ou indirectement et dont la conduite d'air peut être précédée d'un ventilateur, avec alimentation, soit en air frais en provenance de l'extérieur, soit en air de circulation aspiré des habitacles à chauffer pour être reconduit dans ceux-ci, caractérisé en ce que des moyens (16 26, 27) sont prévus pour dévier éventuellement l'air aspiré dans les deux cas par le ventilateur (4) sur un collecteur solaire (13) susceptible d'être a lamenté en air. 2) Réchauffeur d'air suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur solaire (13), en raison de la conduction du flux d'air, précède la chambre de chauffe (15). 3) Réchauffeur d'air suivant ltune ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la sortie du ventilateur peut être raccordée à l'entrée du collecteur (22) au moyen d'une conduite en cul de sac (23) obturable et que l'entrée de la- chambre de chauffe (15) peut être raccordée à la sortie du collecteur (24) au moyen d'une autre conduite en cul de sac (25) obturable, la communication directe entre la sortie du ventilateur (t4) et l'entrée de la chambre de chauffe (15) pouvant être interrompue au moyen d'organes de fermeture (17, 21). 4) Réchauffeur d'air suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé par -un sas (16) reliant la sortie du ventilateur (14) à l'entrée de la chambre de chauffe (15), laquelle est subdivisée en deux chambres (18, 19) accusant chacune un raccord (20, 21) avec l'une des conduites en cul de sac (23, 25) du collecteur et étant pourvues, de préférence, de clapets d'air (26), le sas d'air étant divisé par une cloison (17) de façon à constituer un couloir d'air susceptible d'être ouvert et fer6, équipé de préférence de clapets d'air (27). 5) Réchauffeur d'air suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sortie du ventilateur (24) peut être raccordée au moyen d'une conduite à by-pass (31) obturable à l'installation d'expulsion (3, 32) et que la sortie de la chambre de chauffe (11)8 otturable au moyen d'un organe de préférence sous forme d'un clapet d'air (34). 6) Réchauffeur d'air suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, comprenant un brûleur pour le chauffage direct de la chambre de chauffe, caractérisé en ce que le brûleur (12) peut être raccordé à la sortie du collecteur (24) par une conduite d'aspiration (30). 7) Réchauffeur d'air suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qulun palpeur de température (28) est adapté à la tôle du collecteur pour commander à distance les clapets d'air (26, 27, 33, 34). 8) Réchauffeur d'air suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisé par des moyens permettant d'installer celui-ci sous le comble de l'édifice à chauffer. 9) Réchauffeur d'air suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le collecteur solaire (13) est une aire en tôle (40) de préférence ondu-lée et qui peut etre fixée sur la couverture de la toiture (42) au moyen d'entretoises (41). 10) Réchauffeur d'air suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les entretoises (41) supportant l'aire en tôle (40) font office d'é- léments de conduite d'air. 11) Réchauffeur d'air suivant les revendications 9 et 10, caracté- risé en ce que 11 aire en tôle (40) est recouverte extérieurement d'une isolation transparente (44).-