Brevet FR2532723A1 — publié le 19840309

La présente invention est relative à une installation pour le conditionnement de locaux d'un bâtiment avec des murs de façade qui comprennent une charpente de montants et barreaux, sur lesquels des éléments de façade et éventuellement des sur- faces de fenêtre sont agencées essentiellement sans aucun pont thermique et concerne-plus précisément un dispositif de liaison sans soudure de tubes perpendiculaires dans une telle installation. Un local est considéré comme confortable lorsque sa tem- pérature ambiante et limitrophe atteint environ 200 C avec de l'air pratiquement au repos Une telle température ambiante et des surfacés limitrophes de 200 C n'est pas atteinte avec les murs de façade et murs-rideaux métalliques connus précédemment. En règle générale, on est largement en dessous de cette valeur, car'la plupart des parties de construction métallique ou de charpente non divisées constituées par des montants en général verticaux et des traverses ou barreaux horizontaux, qui forment un support pour les murs de façade ou murs-rideaux, ne possèdent aucune résistance au passage de la chaleur influençant l'amortis sement thermique et, à ce point de vue, doivent être considérés comme l'équivalent de simples parois de tôle Les exigences de la norme industrielle allemande (DIN) 4 103 restent en général insatisfaites. Si par conséquent des personnes séjournent à l'intérieur du local au voisinage de tels murs de façade, leur perte de chaleur vers les parties de -construction métallique froides est très importante en hiver, tandis que le contraire se présen- te en été Les montants et les barreaux de la charpente métal- lique d'un mur sont échauffés par le rayonnement du soleil, ce qui entraîne à son tour un échauffement des locaux et pertur- be le bien être des personnes se trouvant dans le local, par un rayonnement thermique de la construction de façade échauffée, en particulier lorsque la charpente métallique, comme ceci peut se présenter fréquemment depuis des temps récents, est anodisée ou peinte en une couleur sombre En été, des tempéra- tures ambiantes fréquemment supérieures à 360 C ne sont en aucu- ne façon rares. Pour surmonter ce problème, on connaît des installations de conditionnement, dites installation de climatisation par in- duction, qui comportent une installation de conditionnement centrale et, dans chaque local, un appareil d'induction Les appareils d'induction sont reliés à l'installation de condition- nement centrale par des tuyaux, pour lesquels un départ et un retour pour un agent de transport amenant la chaleur, un départ et un retour pour un agent de transport évacuant la chaleur et une conduite d'alimentation pour de l'air primaire sont néces- saires Ces conduites doivent être amenées séparément à chaque appareil d'induction 'dans chaque local De telles installations de conditionnement par induction offrent l'inconvénient que leur mode de construction est très complexe, que leur exploita- tion exige énormément d'énergie et que la saleté se trouvant dans les locaux individuels est constamment mise en tourbillon dans le local Un autre inconvénient réside en ce que l'instal- lation d'induction ne peut guère influencer la température des zones dites "trous de rayonnement" De tels trous ou créneaux de rayonnement sont des zones de mur dont la température diffé- re très fortement de la température ambiante moyenne Des trous de rayonnement typiques peuvent par exemple être des surfaces vitrées qui (en été) permettent par le rayonnement du soleil un échauffement supplémentaire de la construction de mur métal- lique. Pour conditionner des locaux situés vers l'extérieur d'un bâtiment, on connaît en outre une installation avec des éléments de façade intégrés (DE-OS 2 621 186), dans laquelle une charpen- te de montants creux et de barreaux creux est prévue pour les éléments de façade et les surfaces de fenêtre, ces montants et barreaux étant reliés d'une façon fixe entre eux de manière à permettre un écoulement et ils conduisent un liquide de trans- port thermique à l'intérieur de la charpente, entre un départ et un retour De la sorte, des parties de charpente métallique froides ou chaudes du mur d'un local peuvent être tempérées ou conditionnées d'une façon satisfaisante et donc un climat de bien-être peut être établi à l'intérieur du local Avec cette installation de conditionnement, l'inconvénient est cependant que la charpente métallique du mur doit présenter un circuit d'écoulement pour le milieu de transport thermique De telles installations de conditionnement ne sont par conséquent utili-. sables que quand elles ont déjà été prévues lors de la concep- tion du bâtiment, en tant que facteur de conception prédéter- miné Une incorporation ultérieure dans des bâtiments déjà existants sans installation de conditionnement n'est plus possible en pratique à cause de la charpente murale métallique déjà établie sans passage d'écoulement. Le but de l'invention est d'offrir une installation pour le conditionnement de locaux d'un bâtiment du genre dépeint précédemment, qui peut non seulement être conçue intégralement avec des nouvelles constructions, mais encore peut être incor- porée ultérieurement d'une façon simple et très économique dans des bâtiments déjà existants, tout en rendant également possible un réglage simple et rapide de la température des locaux. L'invention prévoit que le système de tuyauterie soit constitué à partir de tubes rectilignes s'étendant essentielle- ment perpendiculairement entre eux De la sorte, une construc- tion particulièrement simple du système à l'aide de pièces individuelles simples à fabriquer devient possible De telles pièces individuelles sont particulièrement avantageuses pour une incorporation ultérieure d'une installation-de conditionne- ment dans des bâtiments déjà existants car de telles pièces sont faciles à manipuler jusqu'à leur montage final. Un montage des pièces individuelles devient particulière- ment simple lorsque les extrémités borgnes des tubes s'étendant perpendiculairement entre eux aux p Roints de jonction sont munis d'un bouchon à visser et lorsque les tubes reliés, situés en particulier perpendiculairement entre eux, sont vissés à leur point de'liaison De la-sorte, un soudage des pièces individuel- les devient superflu suivant l'invention Par conséquent, lors du montage, on ne rencontre pas-les inconvénients d'un soudage qui-réside en particulier dans la modification de structure de la zone soudée (danger de corrosion) et dans la modification de configuration des pièces individuelles à cause de la chaleur apparaissant lors du soudage (crêtes de tension). L'invention se caractérise par le fait que dans une extrémité de tube est vissée la majeure partie d'une douille à pas de vis externe, qui présente des ouvertures de passage dirigées axialement pour le liquide de transport thermique *et un alésage taraudé central dirigé axialement afin de rece voir un boulon qui traverse le second tube s'étendant perpen- -5 diculairement au premier et serre ce dernier sur le premier, des anneaux d'étanchéité ou de joint étant prévus entre les pièces ainsi reliées. La liaison vissée peut cependant aussi être réalisée utilement de telle sorte que dans l'extrémité du premier tube est vissée une douille à pas de vis externe qui fait saillie sur sa majeure partie hors de l'extrémité du tube, qui s'étend à travers le second tube s'étendant perpendiculairement à cette extrémité de tube et fixe à son autre extrémité à pas de vis interne, un obturateur à vis qui serre de façon étanche au liquide le premier tube sur le second, par l'intermédiaire de la douille, cette dernière présentant à l'intérieur du second tube, des ouvertures radiales pour le passage du liquide de transport thermique, ouvertures qui peuvent en particulier être obturées. Les douilles peuvent alors être réalisées de façon simple grâce à un procédé de boudinage et elles peuvent avantageuse- ment présenter six trous pour le passage du liquide de trans- port thermique. L'installation de conditionnement suivant l'invention peut accessoirement être raccordée à une partie de réglage qui est prévue à l'intérieur du local pour un conditionnement fin et rapide du climat ambiant - D'autres détails et particularités de l'invention ressor- tiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 représente un détail d'une installation de conditionnement suivant l'invention, y compris la fixation au mur, en une coupe horizontale dans un mur de bâtiment. La figure 2 représente le détail de l'installation de conditionnement suivant la figure 1, au voisinage d'un coude -du-système de tuyauterie, suivant la ligne I-I de la figure 3. La figure 3 est une vue en coupe latérale du détail de la figure 2 d'un coude de tuyauterie dans une installation de conditionnement suivant l'invention. La figure 4 est une vue en coupe latérale correspondant à la figure 3 d'un coude de tuyauterie, avec des doubles tubes disposés horizontalement et une section de liaison de tube verticale. La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne II-Il de la figure 4. La figure 6 représente une autre forme de réalisation d'une liaison de tubes suivant les figures 3 à 5. Et la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la liaison de tubes suivant la figure 6. La vue en coupe horizontale de la figure 1 d'un mur ou façade de bâtiment 2 illustre un dispositif de conditionnement suivant l'invention 1 avec deux tubes doubles, qui sont agencés avec un écartement a par rapport à des montants verticaux à tempérer de la charpente 3 et sont dressés, par rapport aux parties de charpente à tempérer, de telle sorte que lors de l'exploitation il existe un couplage de rayonnement entre le dispositif de conditionnement 1 et les parties de charpente 3 associées. L'installation de conditionnement 1 est réalisée sous la forme d'un système de tuyauterie qui est fixé en 10, au voisi- nage du départ 14 et du retour 15 du système de l'installation de conditionnement 1, à la façade 2 du bâtiment Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, la façade du bâtiment est constituée par des montants verticaux d'une charpente métallique 3 formée par des montants et des barreaux horizontaux assurant la fixation de vitres doubles 5, des profilés d'iso- lement 6 étant prévus entre les vitres 5 et les montants verti- caux Les montants verticaux au voisinage du point de fixation de l'installation de conditionnement peuvent être des parties intégrantes de la façade de bâtiment 2, comme illustré à la figure 1, et assurer la fixation par l'intermédiaire de moyens d'isolement 12 d'éléments de façade ou de vitres 5. L'installation de conditionnement 1 suivant la figure 1 fait face sans contact aux parties de charpente associées avec un écartement a, de préférence de 50 mm, de telle sorte qu'un couplage de rayonnement optimum soit établi entre les parties actives. Le couplage de rayonnement entre les parties actives est en outre soutenu dans l'installation de conditionnement suivant la figure 1, par la réalisation du système de tuyaute- rie sous forme de tubes doubles 20 et 21 et par une partie de rayonnementréflecteur 23, qui est réalisée en une pièce avec chaque tube double 20 ou 21 et présente une forme en U en section transversale Les branches libres de la partie de rayonnement-réflecteur en forme de U 23 sont dirigées à l'état monté de l'installation de conditionnement 1, vers les parties de charpente 3 à tempérer. De préférence, la largeur de la partie de rayonnement- réflecteur 23 est calculée de telle sorte qu'elle corresponde à celle de la partie de charpente 3 à tempérer associée. Au lieu de la réalisation en forme de U en section trans- versale de la partie de rayonnement-réflecteur 23, celle ci peut aussi présenter une forme parabolique en section transver- sale, le ou les tubes individuels 20, 21 étant situés au voisi- nage du foyer de la parabole. La surface interne dirigée vers la partie de charpente 3 à tempérer de la partie de rayonnement-réflecteur 23 peut être revêtue d'une façon appropriée pour obtenir lors de l'exploitation de l'installation de conditionnement, un échange thermique encore plus élevé entre la partie de charpente 3 et l'installation de conditionnement 1. A la figure 2, on a représenté la section de gauche suivant la figure 1 de l'installation de conditionnement 1, au voisina- ge d'un coude de tube ou tuyau, qui est illustré plus en détail à la figure 3. Le coude de tube est établi suivant l'invention de telle 3 Q sorte que des tubes individuels rectilignes 25 soient raccordés de façon à permettre l'écoulement à un tube de tuyauterie 26 situé perpendiculairement à eux, à l'aide d'une liaison vissée. On évite ainsi les inconvénients d'une liaison soudée. Suivant la figure 3, on a prévu en tant que liaison vissée, en particulier, une douille 32 avec un pas de vis externe qui est vissé dans l'extrémité 31 du tube individuel 25 s'étendant verticalement La douille 32 présente, comme particulièrement visible à la figure 2, des ouvertures de passage dirigées axialement 33 pour le passage du liquide de transport thermi- que 35 suivant la direction de la flèche A et un alésage tarau- dé central 34 dirigé axialement Cet alésage taraudé 34 reçoit un boulon 36 qui traverse le second tube 26 s'étendant perpen- diculairement au premier tube 25 et le serre sur celui-ci. Dans le but d'assurer une liaison étanche au fluide des tubes, on a prévu entre les parties de liaison des anneaux ou bagues d'étanchéité 37 et 38. Il est clair qu'à l'aide d'une telle liaison vissée, les tubes individuels conçus en général en tant que pièces norma- lisées peuvent être reliés entre eux en permettant l'écoulement d'une façon simple et peuvent même être installés ultérieure- ment en tant qu'installation de conditionnement dans un bâti- ment déjà existant Les extrémités borgnes de tubes de tuyaute- rie, par exemple l'extrémité borgne 29 du tube collecteur 26, peuvent être dotées d'un bouchon vissé 30, de telle sorte qu'un passage de liquide soit évité en toute sécurité en cet endroit. Aux figures 4 et 5, on a représenté une zone de liaison 28 entre des sections de tube individuelles situées perpendi- culairement entre elles, en utilisant une douille 32 et un boulon 36 suivant la figure 3 Au contraire de la forme de réalisation de la figure 3, dans celle de la figure 4 on n'a pas reliés entre eux en permettant l'écoulement deux tubes verticaux 25, mais au contraire deux tubes horizontaux 26 qui sont agencés dans des conditions de couplage de rayonnement par rapport aux barreaux s'étendant horizontalement d'une charpente de mur. Une telle liaison peut aussi être utilisée pour le départ ou le retour de l'installation de conditionnement. Les pièces individuelles illustrées aux figures 4 et 5 correspondent à celle de la figure 3, les pièces correspondan- tes portant les mêmes références. Aux figures 6 et 7, on a représenté une autre forme de réalisation d'une liaison vissée au coude formé par deux tubes perpendiculaires entre eux et à relier mutuellement de façon à permettre l'écoulement Le premier tube 43 présente à son extrémité 31 un pas de vis interne qui se trouve en engagement par vissage avec une douille ou-manchon 40 doté d'un pas de vi E externe 41 La majeure partie du manchon 40 fait alors saillie (au contraire de la douille 32 des figures 2 à 5) hors de l'extrémité 31 du tube 43 et s'étend à travers le second tube 31, s'étendant perpendiculairement à cette extrémité de tube 31, tout en étant réalisé à l'autre extrémité 46 avec un pas de vis interne 47 qui reçoit un obturateur vissé 48, le premier tube 43 étant serré sur le second tube 44 par l'intermédiaire du manchon 40 et avec une étanchéité au liquide assurée par des anneaux d'étanchéité ou de joint 37 et 38 Pour permettre le passage d'un liquide de transport thermique, le manchon présente à l'intérieur du second tube 44 des ouvertures radiales 49, de telle sorte que lors de l'exploitation, le liquide de transport thermique 35 peut s'écouler suivant la direction de la flèche A à travers ces ouvertures radiales 49. Les ouvertures radiales 49 peuvent être fermées en fonc- tion de la résistance à l'écoulement requise pour parvenir à des résistances à l'écoulement uniformes dans le système de circulation. D'une façon analogue, les ouvertures de passage axiales 33 de la douille 35 suivant les figures 2 à 5 peuvent être obturées Comme organesd'obturation pour les ouvertures d'écoulement individuelles on peut prévoir des bouchons ou clapets ou encore des rondelles ou douilles intégrées au man- chon, qui recouvrent partiellement les ouvertures de passage axiales 33 ou les ouvertures de passage radiales 49 Une obturation des ouvertures de passage individuelles peut être effectuée en continu lorsqu'un ajustage fin de la résistance à l'écoulement d'un système d'écoulement individuel est désiré. Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du-cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1 Dispositif de liaison sans soudure pour relier des tubes essentiellement perpendiculaires en appui réciproque dans un système de tuyauterie d'une installation de condition- nement de murs de façade parcourue par un fluide de transport thermique, caractérisé en ce que dans une extrémité ( 31) d'un premier tube ( 25,43), à relier à un second tube ( 26,44) qui lui est transversal, est vissée une partie filetée extérieure- ment d'un ensemble vissé en deux parties ( 32,36; 40,48) pré- sentant au moins un passage pour le fluide de transport thermi- que, cet ensemble traversant ledit second tube ( 35,44) et présentant une portée transversale adaptée à serrer ensemble les deux tubes. 2 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que dans une extrémité de tube ( 31) est vissée la majeure partie d'une douille ( 32) à pas de vis externe, qui présente des ouvertures de passage ( 33) dirigées axialement pour le fluide de transport thermique ( 35) et un alésage taraudé central ( 34) dirigé axialement destiné à recevoir un boulon ( 36) qui traverse le second tube ( 26) s'étendant perpendicu- lairement au premier ( 25) et le serre sur le premier, des anneaux d'étanchéité ( 37,38) étant prévus entre les parties reliées entre elles - 3 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisée en ce que dans l'extrémité ( 31) du premier tube ( 43) est vissée une douille ( 40) à pas de vis externe ( 41), qui fait saillie sur sa majeure partie hors de l'extrémité ( 31) du tube, s'étend à travers le second tube ( 44) s'étendant perpendiculairement à cette première extrémité de tube et est fixé en son autre extrémité ( 46) dotée d'un pas de vis interne ( 47) avec un obturateur vissé ( 48) qui serre le premier tube ( 43) sur le second ( 44) de façon étanche au liquide par l'intermédiaire de ladite douille, la douille présentant à l'intérieur du second tube ( 44) des ouvertures radiales ( 49) pour le passage du fluide de transport thermique ( 35). 4 Installation suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif de condition- nement est raccordé accessoirement à une unité de réglage qui est prévue à l'intérieur du local pour un conditionnement fin et rapide du climat de ce local. Installation suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que les ouvertures de passage ( 33) ou les ouvertures radiales ( 49) pour le passage du fluide de transport thermique ( 35) peuvent être fermées. 6 Installation suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisée en ce que les extrémités borgnes de tubes ( 25, 26) s'étendant perpendiculairement entre eux aux points de jonction ( 28) sont munies d'un bouchon vissé ( 31 ".