Brevet FR2360047A1 — publié le 19780224

On soit que l'élévation du pri de la chaleur obtenue par la combustion de produits solides ou liquides a conduit à mettre en oeuvre divers procédés de récupération de calories provenant de sources dites gratuites ou inépuisables comme le rayonnement solaire, les forages géothermiques, les condensats des centrales thermiques, etc... En fait, ai ces sources peuvent être considérées comme gratuites en ellesmêmes, les installations de chauffage qu'elles exigent sont plus onéreuses que les installations classiques adoptées jusqu'à présent avec les combustibles habituels.Ceci découle, pour une grande part, de ce oue l'eau chaude produite est à une température que l'on appelle ici modérée pour signifier qu'elle est de l'ordre de 4C à 60 C environ pouvant atteindre 80 C exceptionnellement. Il est donc impératif d'en extraire le maximum de calories et d'abaisser la température de l'eau de retour, à la sortie de l'installation, jusqu'à une valeur de 20 à 24 C environ par exemple. L'invention a pour but principal de parvenir à une installation qui assure une extraction aussi importante que possible d'une eau à température modérée, au moyen d'une combinsison d'appareils de types connus en soi individuellement, dont le coût est peu élevé. Un but secondaire de l'invention est de parvenir à une installation telle que définie ci-dessus susceptible de comprendre un moyen de réglage laissé à l'initiative des usagers et dont l'erploi ne perturbe pas le fonctionnement général. Dans une installation de chauffage conforme à l'invention, l'eau qui arrive à température modérée par une canalisation est envoyée d'abord dans des batteries individuelles de réchauffage d'air associées respectivement chacune à chaque rie ce principale d'un logement, puis elle est envoyée après sa sortie de ces batteries dans un réseau de chauffage noyé dans un plancher chauffant la meme pièce; ensuite à la sortie de ce réseau de chauffage - l'eau est envoyée dans une batterie collective de préchauffage d'air qui a pour rôle d'alimenter en air préchauffé les batteries individuelles associées à chaque pièce principale.A la sortie de la batterie collective, l'eau est envoyée à la canalisation de retour revenant à la source de chaleurs Par conséquent, pour le chauffage de logements superposés comme il est habituel dans les immeubles d'habitation, dans une installation conforme à l'invention, il existe une colonne principale d'alimentation en eau chaude des appareils dans les logement une canalisation de t-.ansfert cui conduit à une batterie collective commune à plusieurs logements l'eau sortant des appareils des - logements, une canalisation de retour qui rassemble l'eau refroidie sortant de la ou des batteries collectives. Bien entendu, l'invention n interdit pas, quand c'est nécessaire de brancher un ou plusieurs appareils et principalement des boucles de chauffage plancher le / directement entre la colonne principale d'alimentation en eau chaude et la canalisation de retour. I1 est possible aussi de prévoir une tuyauterie secondaire d'alimentation en eau chaude parallèle à la colonne principale, et à partir de laquelle on peut alimenter directement un appareil de chauffage dont la sortie est raccordée directement à la canalisation de retour Toutefois, dans l'ensemble d'une installation, ces branchements directs entre l'arrivée et le retour de l'eau n'ont qu'une importance tout à fait secondaire et le chauffage de la plus grosse fraction du volume à chauffer, c1 est-à-dire celui des pièces principales est assuré par une installation conforme à ce qui est défini plus haut. Quand on désire disposer - d'une possibilité de réglage, on prévoit pour chacune des pièces principales où le réglage doit se faire une colonne de dérivation par rapport à la canalisation principale d'alimentation Cette colonne de dérivation aboutit à l'entrée du réseau de chauffage par le sol de la pièce principale concernée et elle reçoit, avant ce réseau, l'eau sortant de la batterie individuelle de réchauf- fage d'air de cette pièce; en outre une tubulure de faible section est branchée entre cette colonne de dérivation, en amont de la sortie de la batterie individuelle, et la sortie du réseau de chauffage par le sol.Le moyen de réglage est une vanne montée sur la colonne de dérivation et dont le volant de manoeuvre est mis à la portée de l'usagers Pour mieux faire apprécier l'invention on donnera maintenant, uniquement à titre d'exemples, une description de deux installations réalisées conformément à l'invention On se reportera aux dessins annexés dans les@uels : - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'une installation de chauffage selon l'invention d'un immeuble d'habitation, - la figure 2 est une partielle agrandie d'une installation montrant le mode de réglage de la température d'une pièce principale, conformément à l'invention. On a supposé que l'immeuble à chauffer de la figure 1 est à deux niveaux de logements; à chaoue niveau on a représenté deux pièces principales et une pièce secondaire (cuisine ou salle de baina@. Bien entendu, l'invention est indépendante du nombre des niveaux, des logements et des pièces à chauffer, ainsi oue de leur disposition relative. L'installation de l'invention est adaptable à tous les bâtiments; on pourrait même adopter une installation selon l'invention pour le chauffage d'une maison isolée ou d'un pavillon. Dans un immeuble d'habitation, les pièces principales et les pièces secondaires se correspondent de niveaux en niveaux et elles sont désignées sur la figure 1 respectivement par les références 1A, 1B, 1C au niveau 1 et -w, 2S, 2C au niveau 2. Des gaines verticales 3, 4, sont prévues aux emplacements voulus pour recevoir les appareils de chauffage des pièces 1A, 2A et 1B, 2B et une gaine verticale 5 est prévue pour assurer l'évacuation de l'air extrait des logements. Une même gaine 3 ou 4 peut servir pour recevoir les appareils de chauffage de plusieurs pièces principales d'un même logement ou de plusieurs logements. T'invention n'impose et ne limite rien à cet égard. L'eau chaude vient, à 4200 environ, d'une source nuelconoue appropriée par une conduite - 6A et l'eau de retour est renvoyée à cette source par une conduite 6R représentée en trait mixte. Dans la gaine 3, à partir de la conduite d'arrivée GA s'étend une colonne principale d'alimentation 7 sur laquelle sont branchées en parallèle deux batteries individuelles 8 de réchauffage d'air respectivement pour la pièce principale 1A et la pièce principale 2A. Ces batteries sont connues en soi et comprennent un faisceau de circulation d'eau à travers lequel passe de l'air à réchauffer. Cet air provient de la gaine 3 grâce à un appareil de soufflage d'air 9 monté à l'extrémité supérieure de cette gaine et représente schémati quement par une hélice. Chaque batterie individuelle 8 a une entrée d'eau 10 et une sortie d'eau 11.Si on le juge bon l'eau et l'air circulent à contre-courant l'un de l'autre dans chaque batterie 8. Le trajet de l'air est indiqué par des flèches F. La sortie Il. de chaque batterie B est raccordée à l'entrée 12 d'un réseau 13 de chauffage par le sol qui peut être constitué, par exemple, par un tube plié en épingle noyé dans un des deux planchers de la pièce correspondante lA ou 2A. Ce plancher seut être soit le plancher inférieur, soit le plancher supérieur. Sur la figure 1 il s'agit du plancher supérieur. Chaque réseau de chauffage 13 a une sortie 14 aui est réunie à l'entrée 15 d'une batterie collective 16 de préchauffage d'air qui est montée à l'extrémité supérieure de chaque gaine 3, 4, en aval du ventilateur 9. par conséquent, l'air extérieur traverse la batterie collective 16 et s'y réchauffe avant d'arriver aux batteries individuelles 8. Chaque batterie collective 16 est de type connu en soi, - ainsi que les batteries individuelles 8, à contrecourant d'air et d'eau. Bes sorties 17 des batteries collectives 16 sont réunies par un collecteur 18 à une canalisation de retour 19 qui, dans cet exemple, descend par la gaine 5 d'extraction d'air pour rejoindre la conduite de retour 6R. Le raccordement des sorties 14 des réseaux de chauffage 13 à l'entrée de la batterie collective 16 correspondante se fait par une canalisation de transfert 20 qui est disposée dans la gaine considérée 3 ou 4, parallèlement à la colonne d'alimentation 7. Cette canslisation de transfert Toutefois, dans cet exemple, on a voulu assurer aussi le chauffage du plancher inférieur des pièces du niveau 1. On a donc installé dans ce plancher des réseaux de chauffage 13 qui sont alimentés a leur entrée 11 par u.-le tubulure 21 qui est raccorde a la colonne d'alimentation 7 de la gaine voisine ou 4.Les sorties 14 de ces réseaux de chauffage 13 sont raccordées à un prolongement qui descend jusqu'à ce niveau de la canalisation de transfert 20. De même, dans cet exemple, on a voulu montrer @ue l'on peut aussi assurer le chauffage de certaines pièces secondaires 1C, 2C. Dans ce cas, les planchers inférieurs et supérieurs contiennent des réseaux de chauffage 13. Les entrées Il de ces réseaux 13 sont alimentées directement, en parallèle par une tuyauterie secondaire d'alimentation 22 qui part de la conduite d'arrivée 6A et oui stétend dans la gaine d'extraction d'air 5. Les sortIes 14 de ces réseaux de chauffage 13 sont raccordées directement chacune à la canalisation de retour 19 qui descend précisément dans cette gaine 5. que On constate/le chauffage du volume essentiel des logements, c'est-à-dire celui des pièces principales, est assuré par le passage de l'eau chaude d'abord dans les batteries individuelles 8 associées respectivement chacune à une pièce principale, puis dans les réseaux de chauffage 13 par le sol situés dans un des planchers des ces pièces princupales, et ensuite dans la batterie collective 1vo L'air froid extérieur aspiré par les ventilateurs 9 et envoyé dans les gaines 3, 4 se réchauffe d'abord a travers les batteries collectives 16 avant d'elle chauffé enco@e en traversant les batteries individuelles 6. Sur la figure 1, la gaine 3 montre le schéma de l'installation dépourvue de moyens de réglage mis à la disposition des usagers. Dans la gaine 4 au contraire l'installation dessinée est munie de moyens celui permettent à l'usager de rler le chauffage de chaaue pièce principale 1B, 23 On se référera à cette partie de la figure 1 et à la figure 2 pour expliquer comment sont réalisés ces moyens de réglage. La figure 2 est à plus grande échelle et montre, dans une disposition inversée une partie d'une pièce principale 200 située à un niveau quelconque.La gaine, les canalisations et les appareils sont les mêmes et on les a désignés par les mêmes références numériques que sur la figure 1. Pour disposer d'une possibilité de réglage, on prévoi.t-dans la gaine 4 voisine d'une pièce principale 200 une colonne de dérivation 23 qui est parallèle à la colonne d'alimentation 7 de la pièce principale 200 sur une hauteur de 1 à 1,30 m. Cette colonne 23 reçoit le raccordement de la sortie Il de la batterie individuelle 8 et elle aboutit à l'entrée 12 du réseau de réchauffage 13 noyé dans le plancher supérieur de la pièce 200. L'entrée 10 de la batterie individuelle 8 est toujours alimentée par la colonne d'alimentation 7. Par conséquent, l'eau qui a parcouru la batterie individuelle 8 est toujours dirigée vers le réseau de réchauffage 13 avant d'arriver à la canalisation de transfert 20 qui la conduit à la batterie collective 16 correspondante. De plus en amont de la sortie Il de la batterie individuelle 8 est raccordée à la colonne de dérivation 23 une tubulure 24 de faible section qui aboutit en aval de la sortie 14 du réseau de chauffage 13. La tubulure 24 diminue le débit à travers le réseau 13. A un niveau convenable, la colonne de dérivation 23 est pourvue d'une vanne 25 dont le volant de manoeuvre est commandé par un thermostat 26 placé dans la pièce 200. Ce thermostat 26 peut etre laissé à la disposition de l'usager en vue du réglage de la température de la pièce. Le fonctionnement du moyen de réglage constitué par le thermostat 26 est le suivant. Quand le thermostat ouvre la vanne 25, il augmente le débit dans la colonne de dérivation 23 et il le diminue dans la colonne d'alimentation 7 mais uniquement pour l'alimentation de la batterie individuelle 8 qui réchauffe l'air envoyé dans la pièce 200. En même temps, cette manoeuvre tend à créer une alimentation plus grande du réseau de réchauffage 13, ce qui entrainerait un plus fort échauffement, perçu plus tard, du plancher supérieur de la pièce 200. La tubulure 24 freine cet effet en empechant que la totalité du débit supplémentaire soit dirigée à l'entrée 12 du réseau de chauffage 13. On remarquera que l'installation de l'invention se prête aisément à l'emploi de gaines verticales qui servent à la fourniture ou à l'extraction d'air en permettant d'y loger, et donc d'y dissimuler, les batteries de réchauffage ainsi que l'ensemble de la tuyauterie et de ses accessoires. Toutefois, cette disposition avantageuse en gaines verticales n'est pas imposée strictement par l'invention; on pourrait adopter une autre disposition en conservant les emplacements relatifs des appareils et l'ordre de circulation de l'veau chaude décrits plus haut. En complément à la description qui précède, on expliquera maintenant, brièvement, comment on peut calculer la section de la tubulure 24. Pour une température extérieure donnée, on suppose qu'il est nécessaire de fournir à la pièce 1B 1.000 Kcal/h, réparties ainsi : 150 par la batterie 8, 250 par la batterie 16 et 600 par le plancher avec un écart de températures de 30 à 240, par exemple, ce qui correspond à un débit de 600 : 6 = 100 litres. Quand l'eau est dérivée en dehors de la batterie 8, la température d'entrée dans le réseau 13 devient 31,50 au lieu de 300 et l'émission de chaleur par le plancher passerait de 600 à 690 Kcal. Pour ramener l'émission à 600, il faut réduire le débit de telle sorte que la température moyenne soit 270 donc que la température de sortie soit de 22,50 (31,5 + 22,5 = 54). Avec cet écart de 90 le débit devra être de 600 : 9 = 67 litres au lieu de 100 litres. Par conséquent, dans cet exemple, la tubulure 24 doit laisser passer un tiers du débit. Compte tenu de la longueur du réseau 13 (souvent de 15 à 20 mètres), on voit que la tubulure 24 a un très faible diamètre. De plus, pour avoir la certitude d'un bon fonctionnement, il faut que l'on raceorde cette tubulure 24 à ses deux extrémités au moyen de coudes comme on le voit sur les dessins. On fera remarquer aussi que l'on ne sort pas du cadre de l'invention en regroupant dans une même gaine plusieurs des canalisations et des appareils que l'on a décrit dans des gaines distinctes. REVENDICATIONS 1. Installation de chauffage pour le chauffage de pièces d'immeubles à partir d'une source d'eau chaude à température modérée telle qu'unie ehaudière solaire, un forage géothermique, l'eau arrivant par une conduite à une colonne d'alimentation et étant renvoyée a une conduite de retour par une canalisation de retour, caractérisée en ce que l'eau chaude de la colonne d'alimentation 7 est envoyée d'abord dans des batteries individuelles 8 de réchauffage d'air associées respectivement aux pièces à chauffer, puis elle est envoyée à sa sortie des batteries individuelles 8 dans des réseaux 13 correspondants de chauffage par le plancher disposés dans llun au moins des planchers supérieur et inférieur des mêmes pièces, ensuite, à sa sortie des réseaux 13, l'eau est envoyée dans une batterie collective 16 de réchauffage d'air, cette batterie collective 16 alimentant en air préchauffé les batteries individuelles 8, après quoi l'eau sortant de la batterie collective 16 est envoyée à la canalisation de retour 19. 2. Installation de ehauffage selon la revendieation 1 caractérisée en ce qu'une canalisation de transfert 20 est raecordée aux sorties 11 des réseaux 13 de chauffage par le plancher et à l'entrée 15 de la batterie collective 16. 3. Installation de chauffage selon la revendication 2 caractérisée en ce qu1une colonne 23 est disposée en dérivation par rapport à la colonne d1alimentation 7, sur une distanee inférieure à la hauteur d'une pièce chauffée 200, cette colonne de dérivation 23 étant raccordée à la sortie 11 de la batterie individuelle 8 de réchauffage de 11 air de la pièce 200 et à l'entrée 12 du réseau de chauffage 13 associé à cette pièce, cette même colonne de dérivation 23 étant pourvue d'une vanne 25 dont le volant de manoeuvre est commandé par un thermostat 26 placé dans la pièce 200, cependant quXune tubulure 24 de faible diamètre branehée sur la colonne de dérivation 23 en amont de la sortie 11 de la batterie individuelle 8 aboutit en aval de la sortie 14 du réseau de chauffage 13 de ladite pièce 200, cette tubulure 24 étant déterminée pour que lsémission de chaleur du réseau 13 ne varie pas quand la vanne 25 s'ouvre ou se ferme. 4. Installation de chauffage selon l'une queleonque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une gaine 3 de circulation d'air est associée aux pièces à chauffer, la batterie 15 collective à plusieurs pièces est installée à une extrémité de cette gaine, en aval d'un ventilateur d'air 9 aspirant de l'air extrieur, les batteries individuelles 8 associes respectivement auxdites pièces sont disposes dans cette gaine où les entrées 12 et les sorties 14 des reseaux de chauffage 13 sont accessibles, la même gaine 3 étant apte à contenir aussi 1? colonne d'alimentation 7, ia canalisation de transfert 20, la colonne de dérivation 23, la tubulure 2. 5. Installation de chauffage selon la revendication 4 caractérisée en ce nu'une gaine 3 au moins est associée à des pièces princip-les- à chauffer dans un bâtiment et des pièces secondaires sont associées à une gaine 5 au moins, servant à l'extraction ae l'air de ces pièces, cette gaine 5 contenant la canalisation de retour 19 et une tuyauterie secondaire d'alimentation 22, des réseaux de chauffage 13 disposés dans l'un au moins des planchers supérieur et inférieur de ces pièces secondaires étant raccordés entre cette tuyauterie secondaire 22 et la canalisation de retour 19.