Brevet FR2494404A1 — publié le 19820521

L'invention concerne un échangeur thermique convenablement ventilé de type très simple applicable particulièrement au chauffage et/ou au refroidissement de locaux en général. Les divers dispositifs que l'on utilise habituellement pour chauffer des locaux, comme les radiateurs sous leurs diverses formes, les convecteurs et les ventiloconvecteurs, etc. sont bien connus. Les ventiloconvecteurs, comme on le sait, peuvent servir aussi à refroidir les locaux. Les radiateurs en général présentent divers inconvénients bien connus tels qu'une inertie notable de fonctionnement, qui dérive essentiellement de leur conformation même et, en outre, leurs dimensions sont notables et par conséquent leur disposition rationnelle dans les locaux est difficile et n'est pas toujours possible. Les convecteurs en général ne présentent pas d'avantages notables relativement aux radiateurs ; en effet, aussi bien pour l'inertie de fonctionnement que pour les dimensions, ils sont presque toujours pratiquement semblables aux radiateurs. Enfin, les ventiloconvecteurs présentent relativement aux radiateurs et aux convecteurs quelques avantages, qui sont principalement les suivants : une moindre inertie de fonctionnement, la possibilité de faire varier notablement le débit de l'air qui les traverse, et donc aussi leur débit thermique, et enfin la possibilité d'utiliser de tels appareils aussi bien pour communiquer de la chaleur au local que pour lui en emprunter. Toutefois, les ventiloconvecteurs aussi présentent quelques inconvénients ; en premier lieu, leurs dimensions d'encombrement sont presque toujours pratiquement égales, à-égalité de puissance thermique, à celles des radiateurs et convecteurs correspondants, et, en outre, quand le ventilateur entre en action, ils sont bruyants, ce qui est particulièrement sensible et donc souvent gênant, particulièrement quand le ventilateur fonctionne à grande vitesse. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients ci-dessus et on y parvient avec l'échangeur thermique ventilé dont s'agit, qui est de structure très simple, présente des dimensions d'encombrement notablement réduites relativement à sa puissance thermique, donne un bruit tres réduit, offre une possibilité notable de combinaisons et de variantes de combinaisons avec d'autres éléments du même type et permet par conséquent une disposition optimale et rationnelle et, enfin, peut fonctionner aussi bien compte élément de chauffage que comme élément de refroidissement. Cet échangeur thermique est caractérisé en ce qu' il comprend un tube à ailettes muni d'ailettes longitudinales qui s'en écartent radialement et de deux attaches permettant de le relier à une installation de chauffage etXou de refroidissement, une enveloppe tubulaire dans laquelle est inséré le tube à ailettes, un ventilateur hélicoïdal placé à une extrémité du tube à ailettes et conçu pour aspirer l'air du local par l'extrémité correspondante de l'enveloppe tubulaire en faisant en sorte que l'air s'écoule sur la partie à ailettes du tube, l'air pouvant ensuite s'écouler par l'extrémité opposée de l'enveloppe tubulaire, qui est munie de moyens de déviation réglables, pouvant prendre différentes positions et conçus pour diriger l'écoulement à la sortie, un moyen de chauffage auxiliaire tel qu'une résistance électrique appropriée étant, en outre, disposé à proximité de l'extrémité de sortie de l'air de l'enveloppe tubulaire, des moyens de contrôle de la température de l'air, de commande et de réglage du ventilateur, ainsi que des moyens de réglage de l'écoulement du fluide de chauffage et/ ou de refroidissement qui s'écoule dans le tube à ailettes. Selon un mode d'exécution, les ailettes longitudinales s'écartant radialement du tube à ailettes sont disposées par tronçons successifs ayant une disposition relative telle que les ailettes d'un tronçon sont décalées relativement à celles du tronçon contigu. L'invention sera décrite ci-après plus en détail sous un mode d'exécution préférentiel servant seulement d'exemple non limitatif, à propos des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue latérale en coupe longitudinale de l'échangeur thermique dont s'agit la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 1 la figure 3 est une vue en perspective d'ensemble de l'échangeur thermique, et la figure 4 montre en perspective un détail intérieur de l'échangeur thermique, plus précisément le tube à ailettes constituant la partie d'émission et/ou d'absorption de chaleur. Sur les différentes figures, les détails communs sont désignés par les mêmes références. Particulièrement sur la figure 1, on voit que l'échangeur thermique ici décrit est formé des éléments suivants : le tube à ailettes 1 fermé à ses extrémités par des joues 2 et muni de deux groupes d'ailettes 3 et 4 ainsi que de deux attaches 5 et 6 conçues pour permettre de le relier à une installation de chauffage et/ou de refroidissement ; l'enveloppe tubulaire 7 à l'intérieur de laquelle est disposé le tube à ailettes susdit 1 et le ventilateur 8, fixé sur une extrémité de celui-ci et à proximité de l'extrémité 9 de 1'enveloppqkubulaire 7 ; la courbe transporteuse 10 disposée sur l'autre extrémité de l'enveloppe tubulaire et fixée de façon amovible sur celle-ci de façon que l'on puisse la faire tourner autour de son axe et munie à son extrémité libre 11 de plusieurs ailettes déflectrices 12 pouvant tourner et pouvant être positionnées de diverse façon autour de pivots latéraux respectifs. A l'intérieur du conduit formé par l'enveloppe tubulaire, à l'extrémite opposée à celle où est fixé le ventilateur 8, est disposé un élément auxiliaire de chauffage tel qu'une résistance électrique 13 indiquée en pointillé. Les ailettes du tube 1, comme on le voit clairement, en particulier par la figure 4, ont une allure longitudinale rectiligne, s'écartant radialement du tube et sont, en outre, divisées en groupes 3 et 4, de telle sorte que les ailettes d'un groupe sont décalées relativement au groupe contigu. L'allure rectiligne des ailettes réduit au minimum les pertes de charge dans l'écoulement de l'air et puisqu'il n'y a pas de variations brusques de section et de direction, le bruit est également réduit au minimum. La disposition par groupes décalés a été étudiée pour obtenir le maximum d'efficacité dans la transmission thermique et a donné en effet des résultats notablement satisfaisants.Evidemment, pour assurer une bonne conduction thermique, les ailettes constituant les groupes 3 et 4 sont fixées solidairement au tube 1, formant avec celui-ci un corps unique ; on pourra, par exemple, les fixer sur ce tube 1 par soudage ou bien les fabriquer par moulage d'une seule pièce avec celui-ci. L'extrémité libre 11 de la courbe transporteuse 9, constituant l'embouchure de sortie de l'air, pourra avoir diverses formes, par exemple elle pourra se terminer par une embouchure rectangulaire comme le montre la figure 3. Le fonctionnement de l'échangeur thermique ici décrit est simple et évident, Quand le ventilateur 8 entre en action, il aspire de l'air du local par l'extrémité 9 de l'enveloppe tubulaire 7, le faisant s'écouler à-l'intérieur de l'enveloppe où, en rencontrant le tube à ailettes 1, il reçoit de la chaleur de celui-ci ou lui en cède selon que le tube 1 est parcouru intérieurement par un fluide caloporteur chaud ou froid, et l'air ainsi chauffé ou refroidi s'écoule finalement par l'extrémité libre 11 de la courbe transporteuse 10, retournant, ainsi traité, dans le local. I1 faut remarquer que, de façon connue, afin d'obtenir l'efficacité maximale d'échange, les courants-d'air et de fluide caloporteur devront être opposés. Le jet d'air sortant de l'embouchure de sortie formée par l'extrémité libre 11 de la courbe transporteuse 10 pourra etre convenablement dirigé dans le local, soit en faisant tourner la courbe 10 sur l'enveloppe tubulaire 7, soit en faisant tourner et en positionnant convenablement les ailettes déflectrices 12. L'application éventuelle de la résistance électrique 13 permet d'obtenir, en outre, la possibilité d'un système auxiliaire de chauffage, qui peut etre éventuellement avantageux dans des conditions particulières d'urgence, I1 faut signaler que la disposition d'un ventilateur hélicoïdal est la plus rationnelle, en effet le flux d'air, à la différence de ce qui se passerait dans les ventilateurs centrifuges, ne subit pas de variations de direction ni de section de sorte qu'il est particulièrement silencieux.Evidemment, l'échangeur de chaleur dont il s'agit pourra être disposé aussi bien verticalement qu'horizontalement ou encore, si nécessaire, incliné de façon quelconque et sa disposition dans le local pourra être des plus variées et permet d'éviter les niches très diffuses sous les fenêtres, qui sont normalement, comme on le sait, des zones de dissipation thermique. Un autre fait important est que la convection interne de ce dispositif est minimale et même pratiquement nulle, même s'il est disposé verticalement. Par ce qui précède, on comprend les avantages notables, aussi bien d'application que de fonctionnement, que l'échangeur thermique considéré permet d'obtenir et qui, seulement pour plus de clarté, sont résumés synthétiquement ci-après. En premier lieu, avec cet échangeur, on obtient une mise en régime très rapide grâce, d'une part, à sa puissance thermique intrinsèque notable, d'autre part, à son inertie thermique minimale, en outre, ses dimensions réduites, jointes à la possibilité de le disposer aussi bien verticalement qu'horizontalement ou sous une inclinaison quelconque et à la possibilité de diriger aussi le flux d'air à la sortie, permettent des emplacements très divers et toujours très rationnels. Etant donné, en outre, que l'élément d'échange thermique dans lequel s'écoule le fluide caloporteur est constitué par un tube, plus précisément le tube à ailettes 1, on obtient une résistance élevée à la pression interne, très supérieure à celle que permettent normalement les radiateurs normaux. Enfin, cet échangeur thermique pourra s'appliquer aussi bien en série qu'en parallèles avec d'autres du même type et on pourra ainsi modifier à volonté la puissance thermique globale. Incidemment, il faut signaler aussi que si.l'on fait fonctionner le ventilateur sans apport ni emprunt de chaleur, on peut obtenir une évacuation efficace de l'air du local, chose qui peut être particulièrement utile en été. Evidemment, pour le fonctionnement le plus rationnel de l'échangeur thermique, on pourra prévoir des dispositifs de commande et de contrôle de type en lui-même connu tels que des thermostats, des valves à moteur, etc. Il est entendu que l'on pourra apporter des variantes de diverses espèces sans par ailleurs sortir du cadre de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Echangeur thermique servant particulièrement au chauffage et/ou au refroidissement de locaux, caractérisé en ce qu'il comprend un tube à ailettes (1) muni d'ailettes longitudinales qui s'en écartent radialement et de deux attaches (5, 6) permettant de le relier à uneinstallation de chauffage et/ou de refroidissement, une enveloppe tubulaire (7) dans laquelle est inséré le tube à ailettes (1), un ventilateur hélicoïdal (8) placé à une extrémité du tube à ailettes (1) et conçu pour aspirer l'air du local par l'extrémité correspondante de l'enveloppe tubulaire en faisant en sorte que l'air s'écoule sur la partie à ailettes du tube, l'air pouvant ensuite s'écouler par l'extrémité opposée de l'enveloppe tubulaire, qui est munie de moyens de déviation (10, 12) réglables, pouvant prendre différentes positions et conçus pour diriger l'écoulement à la sortie, un moyen de chauffage auxiliaire (13) tel qu'une résistance électrique appropriée étant, en outre, disposé à proximité de l'extrémité de sortie de l'air de l'enveloppe tubulaire, des moyens de contrôle de la température de l'air, de commande et de réglage du ventilateur, ainsi que des moyens de réglage de l'écoulement du fluide de chauffage et/ou de refroidissement qui s'écoule dans le tube à ailettes. 2. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes longitudinales s'écartant radialement du tube à ailettes sont disposées par tronçons successifs (3, 4) ayant une disposition relative telle que les ailettes d'un tronçon sont décalées relativement à celles du tronçon contigu.