Brevet FR2495754A1 — publié le 19820611

La présente invention concerne un échangeur de chaleur qui peut être notamment utilisé en association avec les nouvelles sources d'énergie telles que les pompes à chaleur ou les panneaux solaires. A l'heure actuelle, un des freins au développement des nouvelles énergies dans le domaine tant du chauffage domestique que dans celui de l'eau chaude sanitaire, est le nombre d'échangeurs nécessaires et la complexité de leur montage. Par exemple, dans le cas d!une pompe à chaleur, il faut utiliser trois échangeurs : en amont de ladite pe, çn aval de celle-ci, et dans le circuit d'eau sanitaire. Aussi un des buts de la présente invention est-il un échangeur de chaleur permettant à la fois de réaliser le chauffage domestique et de fournir l'eau chaude sanitaire. Un autre but de l'invention est un échangeur que l'on peut adapter à toute source d'énergie. Un objet de l'invention est un échangeur de chaleur qui est de montage simple et rapide. Un autre objet de la présente invention est un échangeur de faible encombrement. Ces buts et ces objets, ainsi que d'autres qui apparattront par la suite, sont atteints par un échangeur de chaleur selon la présente invention qui comprend une première et une seconde enceintes, des moyens pour maintenir la première enceinte à l'intérieur de la seconde, chacune de ces enceintes comportant au moins un tuyau d'entrée et un tuyau de sortie, et une tubulure enroulée autour de la première enceinte, reliée à une source de chaleur et dans laquelle circule un fluide vecteur de calories. Avantageusement les deux enceintes sont cylindriques. De préférence la tubulure est constituée par un faisceau de tubes enroulés sur toute la hauteur de la première enceinte. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention,la première enceinte comporte des tubes verticaux la traversant de part en part. Dans le cas où cet échangeur de chaleur sert à fournir l'eau chaude nécessaire pour le chauffage domestique et l'eau chaude sanitaire, la première enceinte contient l'eau sanitaire et la seconde enceinte l'eau pour le chauffage central. L'inverse est également possible. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles - la figure 1 représente une vue de face en coupe partielle d'un échangeur selon la présente invention - la figure 2 représente une coupe longitudinale d'un tel échangeur - la figure 3 est une vue de dessous en coupe partielle selon la ligne A-A de la figure 1. Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 1 et 2, un échangeur de chaleur selon la présente invention comprend une première enceinte 1 disposée à l'intérieur d'une seconde enceinte 2. Ces deux enceintes sont de formes cylindrique et coaxiale dans le présent exemple de réalisation ; mais il est bien évident que l'on peut également concevoir des enceintes de formes différentes et situées différemment l'une dans l'autre. La première enceinte 1 est maintenue au sein de la seconde enceinte 2 par tout moyen convenable comme par exemple par des entretoises 3 disposées de façon connue en soi. Cette première enceinte 1 est fermée à son extrémité inférieure par un couvercle 4 qui est traversé par un tuyau 5 d'arrivée, et à son extrémité superieure par un couvercle 6 qui est traverse par un tuyau 7 de sortie. Ces tuyaux sont avantageusement situés au centre de ces couvercles. La première enceinte 1 comporte éventuellement des soupapes de sécurité 8 et 9 ; ceci est notamment le cas lorsque cette enceinte contient de l'eau à usage sanitaire. La seconde enceinte 2 comporte, tout comme la premiere enceinte 1, un couvercle supérieur 10 et un couvercle inférieur 11. Sur le couvercle supérieur 10 peuvent notamment être disposés, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, des instruments de mesure tels que manomètre 12, thermomètre etc... Quant au couvercle inférieur 11, il peut y être prévu des orifices 14 pour des résistances chauffantes. Sur sa paroi latérale 15, la seconde enceinte 2 comporte deux paires d'orifices : la première paire est constituée par un tuyau d'arrivée 16 et un tuyau de sortie 17, la seconde paire est constituée par un orifice d'entrée 18 et de sortie 19 d'une tubulure 20. Cette tubulure 20 est enroulée autour de la première enceinte 1 de façon à constituer un serpentin 21. Celui-ci peut être enroulé à l'extérieur de la première enceinte, comme illustré par les dessins, ou à l'intérieur de cette dernière, en contact avec sa paroi latérale. La tubulure 20 est reliée à une source d'énergie non représentée telle qu'une pompe à chaleur, des panneaux solaires, etc... Dans le cas d'une pompe à chaleur, le milieu vecteur étant par exemple un fréon, la réglementation peut prévoir que le serpentin 21 ne doit pas etre en contact direct avec l'eau chaud sanitaire. Le serpentin sera donc enroulé nécessairement sur la face de la paroi de l'enceinte 1 qui est en contact avec l'eau du chauffage domestique. De plus, si l'eau sanitaire se trouve dans la seconde enceinte 2, les extrémités du serpentin, traversant donc l'eau sanitaire, devront être protégées par tout moyen convenable conforme à la réglementation. Le serpentin 21 neut etre unique ou, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, il est constitué par un faisceau de plusieurs conduits, par exemple 3 conduits 2osa, 20b, 20c. - Afin d'améliorer le chauffage du liquide contenu dans la première enceinte, celle-ci comporte des tubes verticaux 22 ouverts à chacune de leurs extrémites au niveau des couvercles inférieur 4 et supérieur 6 limitant cette enceinte, comme représenté sur la figure 3. Dans le cas où cet échangeur est destiné à produire de l'eau chaude sanitaire et pour le chauffage domestique, la première enceinte 1 renferme l'eau sanitaire, la seconde enceinte 2 l'eau pour le chauffage domestique et la tubulure 20 un fluide approprié capable de céder des calories au niveau du serpentin 20. Par exemple dans le cas où cette tubulure est reliée à une pompe à cnaleur, elle contient du fréon comme fluide approprié. Le mode de fonctionnement d'un tel échangeur sera décrit ci-après en supposant que la source d'énergie est une pompe à chaleur. Au niveau de la pompe à chaleur le fréon contenu dans là tubulure 20 emmagasine des calories et les cède au niveau du serpentin 21 dans cet échangeur. La circulation du fréon est réalisée par un compresseur. Ainsi au niveau du serpentin 21 le fréon cède-t-il des calories tànt à l'eau contenue dans la seconde enceinte 2 qu'à celle contenue dans la première enceinte 1. Du fait des mouvements de convection dus à l'augmentation de température, l'eau contenue dans la seconde enceinte 2 peut cirller dans les tubes verticaux 22 : ceci permet un chauffage plus homogène et plus rapide de l'eau renfermée dans la première enceinte 1. En conséquence, 1 eau froide de chauffage pénétrant par le tuyau 16 ressort chaude par le tuyau de sortie 17. Quant à l'eau sanitaire elle pénètre froide par l'orifice d'entrée 5 pour ressortir chaude par l'orifice de sortie 7, par exemple. Lorsqu'un apport de calories supplémentaire est nécessaire, ceci peut etre réalisé grace à des résistances électriques, par exemple sous forme de tiges chauffantes, passant par des orifices 14. L'ensemble de l'échangeur de chaleur peut bien entendu être muni d'un revêtement de calorifugeage de type connu. Il va de soi que tout dispositif ou moyen décrit ci-dessus peut être remplacé par un dispositif ou moyen équivalent sans que l'on sorte du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Echangeur de chaleur caractérisé par le fait qu'il comprend une première enceinte 1 et une seconde enceinte 2, des moyens 3 pour maintenir la première enceinte à l'intérieur de la seconde enceinte, chacune de ces enceintes comportant au moins un tuyau d'entrée et un tuyau de sortie, et une tubulure 21 enroulée autour de la première enceinte, reliée à une source de chaleur extérieure et dans laquelle circule un fluide vecteur de calories. 2.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tubulure 21 est constituée par un faisceau de tubes enroulés sur toute la hauteur de ladite premiere enceinte. 3.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite première enceinte 1 comporte des tubes verticaux 22 la traversant de part en part. 4.- Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens 3 pour maintenir ladite première enceinte 1 à l'intérieur de la seconde enceinte 2 sont constitués par des entretoises, 5.- Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les tuyaux d'entrée 16 et de sortie 17 de ladite seconde enceinte sont connectés à l'installation de chauffage domestique. 6.- Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le tuyau d'entrée 5 de ladite première enceinte est relié à une source d'eau froide, et le tuyau de sortie 7 de ladite première enceinte à un circuit d'eau chaude sanitaire. 7.- Lchanacur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les tuyaux d'entrée 5 et de sortie 7 de ladite pre mière enceinte sont connectés à l'installation de chauffage domestique. 8.- Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 7, caractérisé par le fait que le tuyau d'entrée 16 de ladite seconde enceinte est relié à une source d'eau froide, et le tuyau de sortie 17 de ladite seconde enceinte à un circuit d'eau chaude sanitaire.