Brevet FR2459438A1 — publié le 19810109

ECHANGEUR DE CHALEUR POUR INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE A EAU CHAUDE La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour installations de chauffage à eau chaude, destiné à l'utilisation de la chaleur des gaz de combustion de la chaudière pour le réchauffage de l'eau de la conduite d'arrivée. I1 est connu, dans des installations de chauffage à eau chaude, de placer à l'extérieur la conduite d'arrivée contre un conduit d'évacuation de fumées ou de gaz de combustion, afin de réchauffer l'eau d'arrivée par la chaleur du conduit de gaz de combustion. Mais un tel échangeur de chaleur n'est pas capable d'extraire une proportion rentable de chaleur du gaz de combustion. En outre, un tel échangeur de chaleur exige une structure spécialement adaptée à chaque diamètre de conduite d'évacuation de gaz de combustion. La présente invention a donc pour but de fournir un échangeur de chaleur du type défini ci-dessus, qui présente un bon rendement, et qui peut être convenablement installé indépendamment des diamètres des conduits de gaz de combustion reliés aux chaudières de chauffage et être adapté sans difficulté aux installations de chauffage existantes. A cette fin, un échangeur de chaleur est caractérisé en ce qu'il comprend un bâti propre à être disposé entre la chaudière et la cheminée et formant une section du conduit des gaz de combustion, à l'intérieur duquel bâti sont disposés plusieurs tuyaux hélicoidaux en matériau résistant à la corrosion, propres à la circulation de l'eau d'arrivée, parallèles entre eux, et ayant leurs extrémités raccordées de façon amovible à un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie incorporés au bâti. Le fait d'installer des tuyaux hélicoidaux à l'intérieur de la conduite de gaz de combustion permet une très bonne utilisation de la chaleur des gaz de combustion. Afin d'obtenir une circulation des gaz de combustion particulièrement bonne autour les tuyaux hélicoidaux, les axes des tuyaux hélicoidaux sont avantageusement disposés transversalement à la direction d'écoulement des gaz de combustion, et plusieurs tuyaux hélicoidaux peuvent être disposés concentriquement. Le raccordement amovible des tuyaux hélicoidaux avec des collecteurs d'entrée et de sortie ménagés dans le bâti de l'échangeur de chaleur permet d'installer un nombre de tuyaux hélicoidaux correspondant aux caractéristiques de l'installation de chauffage, et aussi de choisir le nombre de tuyaux hélicoidaux montés en parallèle en fonction de la résistance à la circulation totale et/ou de la température des gaz de combustion pour chaque type de chaudière. Ceci peut s'effectuer directement sur les lieux d'installation, de sorte que le spécialiste de chauffage n'a pas besoin de faire fabriquer d'avance l'échangeur de chaleur selon des calculs inhérents aux caractéristiques de la chaudière. Grâce au retrait d'une paroi latérale entre du bâti, l'intérieur de celui-ci est facilement accessible, de sorte que, en cas de besoin, des tuyaux hélicoidaux peuvent être retirés individuellement in situ. En cas de retrait d'un tuyau, le point de raccordement-fileté au collecteur d'entrée ou de sortie peut être obturé sans difficulté par un tampon de fermeture. Si nécessaire, on peut également retirer tous les tuyaux et utiliser alors le bâti seul comme section de conduite de gaz de combus- tion. En enlevant l'une. des parois du bâti de l'échangeur de chaleur, les tuyaux hélicoidaux sont aussi facilement accessibles pour le nettoyage des résidus des gaz de combustion. Mais l'expérience a montré qu'un auto-nettoyage de ces tuyaux hélicoidaux s'effectue grâce à la condensation d'eau sur les tuyaux, au moins pendant une certaine durée de fonctionnement. L'eau de condensation formée peut s'écouler, en entraidant les dépôts de suie vers le bac collecteur prévu dans le bâti. La formation d'eau de condensation n'endommage en aucun cas les tuyaux hélicoidaux réalisés en- un matériau résistant à la corrosion. On peut même favoriser volontairement une formation d'eau de condensation, afin d'y piéger les substances nocives issues des gaz de combustion avant leur entrée dans la cheminée. Les tuyaux hélicoidanx présentent l'avantage supplémentaire qu'ils se laissent tirer ou presser coaxialement à leurs axes, en vue de l'obtention de différentes longueurs. Ainsi, de mêmes tuyaux héli coidaux peuvent être utilisés pour des batiks ayant une section rectangulaire convenable et des largeurs différentes. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation et des dessins annexés correspondants, dans lesquels - la Fig. 1 montre schématiquement une installation de chauffage à eau chaude équipée d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention - la Fig. 2 est une vue de côte de l'échangeur de chaleur, paroi latérale enlevée, à une plus grande échelle que la Fig. 1 ; et - la Fig. 3 est une vue de dessus de l'échangeur de chaleur. Le schéma d'une installation de chauffage à eau chaude de la Fig. 1 montre une chaudière de chauffage 10 avec un brûleur à fuel incorporé 11, la conduite de départ de l'eau chaude 12, qui dessert un bloc d'éléments de chauffage 13, et la conduite d'arrivée de chauffage 14, dans laquelle a été montée une pompe à circulation 15. Le long de la conduite d'arrivée 14 est introduit un échangeur de chaleur 16, dont le bâti rectangulaire 1 7 est inséré dans le conduit d'évacuation des fumées 18 émanant de la chaudière 10, de façon telle que cet échangeur constitue une section du conduit de fumées conduisant à une cheminée 19.Dans le conduit de fumées est également monté, derrière l'échangeur de chaleur 16, selon la direction d'évacuation des fumées, un dispositif de ventilation 20 comportant un clapet d'obturation 21 du conduit de fumées, et un clapet d'échappement 22, ces deux clapets étant actionnés par moteur. Ce dispositif de ventilation ne scra pas plus amplement décrit, car il n'appartient pas- au cadre de la présente invention. Comme montré sur les Figs. 2 et 3, plusieurs tuyaux hélicoidaux 25, 26, 27 et 28 sont disposés. l'intérieur du bâti 17 présentant un chassis porteur, aux deux faces latérales duquel sont raccordées des tubulures 23 et 24 reliées au conduit d'évacuation de fumées 18. Selon l'exemple de réalisation illustré, quatre tuyaux hélicoidaux sont répartis par paires en deux groupes de deux tuyaux hélicoidaux. Ainsi, chacun des tuyaux hélicoidaux 26 et 28 est respectivement disposé concentriquencent à l'intérieur d'un autre tuyau hélicoidal 25, 27.Les deux groupes de tuyaux hélicoidaux se trouvent, l'un derrière l'autre dans le bâti 17, les axes des tuyaux hélicoidaux étant disposés perpendi culaire@@ent à la direction d'évacuation des fumées indiquée par une flèche 29. Sur la partie supérieure du bâti 17 sont disposés un collecteur d'entrée er et ',,,u collecteur de sortie 31, qui s'étendent sur la longueur totale du ~~~~ I et presentent chacun une ouverture de raccordement 14a ou 14b 4b reliée à la conduite d'arrivée 14 de l'installation de chauffage à ean chaude. A l'intérieur du bâti, les extrémités des tuyaux hélicoidanx 25 à 28 sont raccordés à ces deux collecteurs 30 et'31 par l'intermédiaire de raccords de tuyaux filetés classiques du commerce. Par exemple l'une des estrémités 25a du tuyau 25 est raccordée au collecteur d'entrée 30 et l'autre extrémité 25b du tuyau 25 au collecteur de sortie 31 du bâti 17. Au-dessous des tuyaux hélicoidaux 25 à 28 et à l'intérieur du bâti 17 de l'échangeur de chaleur 16 est disposé un bac collecteur 32 destine à l'veau de condensation qui se forme sur les- tuyaux hélicoidaux. Le bac collecteur 32 débonche sur un conduit d'évacuation vers l'extérieur 33. L'échangeur de chaleur 16 peut être réalisé avec des dimensions quelconques et un nombre quelconque de tuyaux hélicoidaux, pour un court de fabrication relativement faible. Grâce à la grande capacité d'adaptation de cet échangeur de chaleur, déjà mentionnée, il est pra tiquement possible d'équiper ultérieurement, avec un tel échangeur de chaleur, n'importe quelle installation de chauffage à eau chaude, dans laquelle la chaudière n'est pas placée tout contre la cheminée, sans que cela nécessite de travaux de construction supplémentaires. Un échangeur de chaleur conforme a l'invention peut être pourvu, sur plusieurs de ses parois extérieures, ou même sur toutes ses parois extérieures, d'ouvertures de raccordement ou de tubulures de raccordement 23 et 24, qui sont sélectionnées de sorte que l'une ou l'autre soit utilisée comme raccordement, pendant que les autres sont fermées par des couvercles convenables. De telles ouvertures de raccordement sont représentées sur les Figs. 2 et 3 par des lignes en trait interrompu.De cette.façon, il est même possible d'installer l'échangeur de chaleur dans un espace étroit entre la chaudière et un mur, la sortie des gaz de combustion s'effectuant sur une paroi latérale, qui par exemple, sera perpendiculaire à la paroi du bâti sur laquelle se trouve l'entrée des fumées ou gaz de combustion. Une chicane en tôle peut être également introduite entre les tuyaux héli coidaux dans le bâti d'ouverture aisée. L'ensemble de l'échangeur de chaleur peut être décomposé en plusieurs échangeurs de chaleur individuels, chacun contenant une partie des tuyaux hélicoidaux ou même un seul. Ces échangeurs individuels sont disposés l'un derrière l'autre suivant la direction d'échappement des gaz de combustion, pendant que les tuyaux hélicoidaux des bâtis individuels peuvent être disposées parallèlement entre eux. Dans ce type d'échangeur de chaleur, il est également possible de diviser le flux des gaz de combustion à l'intérieur de l'échangeur de chaleur et, par exemple, d'extraire les gaz de combustion par deux ou plusieurs sorties. Le bâti d'échangeur de chaleur ou les batiks individuels d'échangeur de chaleur peuvent être conçus pour différentes dimensions en fonction d'un standard déterminé. L'installation ultérieure de tels échangeurs de chaleur est donc possible, pratiquement po1Lr.toutes les chaudières de chauffage, parce qu'ils sont réalisés de façon très diverse en ce qui concerne le raccordement aussi bien au conduit de gaz de combustion qu'au circuit d'eau, Revendications 1 - Echangeur de chaleur pour installations de chauffage à eau chaude destiné à l'utilisation de la chaleur des gaz de combustion de la chaudière pour le réchauffage de l'eau de la conduite d'arrivée (14), caractérisé en ce qu'il comprend un bâti (17) propre à être disposé entre la chaudière (10) et la cheminée (19) et formant une section du conduit des gaz de combustion (18), à l'intérieur duquel bâti sont disposés plusieurs tuyaux hélicoidaux (25 à 28) en matériau résistant à la corrosion, propres à la circulation de l'eau d'arrivée, parallèle entre eux, et ayant leurs extrémités (par exemple 25a, 25b) raccordées de façon amovible à un collecteur d'entrée et à un collecteur de sortie (30, 31) incorporés au bâti. 2 - Echangeur de chaleur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les axes des tuyaux hélicoidaux (25 à 28) sont disposés transversalement à la direction du flux de gaz de combustion (29). 3 - Echangeur de chaleur conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que plusieurs tuyaux hélicoidaux (25, 26 ; 27, 28) sont disposés concentriquement. 4 - Echangeur de chaleur conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'l comprend un bac collecteur (32) avec co-nduit d'évacuation (33) disposé dans le-bâti (17), au-dessous des tuyaux héli coidåux (25 à 28). 5 - Echangeur de chaleur conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu au moins l'une des parois latérales du bâti (17) est complètement amovible. 6 - Echangeur de chaleur conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les extrémités (25a, 25b) des différents tuyaux hélicoidaux (25 à 28) sont reliés chacun, par des éléments de raccordement amovibles,avec le collecteur d'entrée ou de sortie ménagé dans l'une des parois du bâti. 7 - Echangeur de chaleur conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que plusieurs groupes de tuyaux hélicoidaux concentriques sont placés à l'intérieur du bâti (17), l'un derflère l'autre sui vant la direction d'écoulement des gaz de combustion (29). 8 - Echangeur de chaleur conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une entrée et au moins une sortie des gaz de combustion du bâti sont ménagées dans des paroi s latérales dudit bâti formant un angle, par exemple de 90". 9 - Echangeur de chaleur conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que toutes les faces du bâti présente des ouvertures susceptibles d'être fermées, pour l'entrée et la sortie des gaz de combustion.