Brevet FR2566107A1 — publié le 19851220

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur atmosphériques, c'est-à-dire les échangeurs entre l'air atmosphérique et un fluide d'échange et, plus particulièrement, un panneau de forme générale rectangulaire en matière plastique moulée par extrusion-soufflage permettant de réaliser de tels échangeurs par assemblage d'éléments semblables. Elle concerne également les utilisations de tels échangeurs, nomment comme source froide de pompes à chaleur. Dans FR-A-2 502 763, on a décrit une installation de chauffage comprenant une pompe à chaleur dont l'évaporateur est un échangeur atmosphérique constitué de panneaux verticaux parallèles entre lesquels circule librement l'air. Chaque panneau comporte un réseau de tubes à l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène et ces tubes se raccordent à des collecteurs disposés dans le plan des panneaux. Des échangeurs de ce type sont d'une fabrication et d'un assemblage difficiles et donc d'un prix de revient élevé. La présente invention vise à fournir des échangeurs atmosphériques d'un faible prix de revient grâce à une industrialisation poussée et, plus particulièrement, des panneaux pour fabriquer de tels échangeurs en utilisant une technologie de fabrication performante, à savoir l'extrusionsoufflage. La présente invention a pour objet un panneau de forme générale rectangulaire, en matière plastique moulée par extrusion-soufflage, destiné à constituer un élément vertical d'un échangeur de chaleur atmosphérique et dans lequel sont formés au moins un tube en serpentin pour la circulation d'un fluide d'échange, ainsi que des éléments tubulaires collecteurs reliés aux extrémités respectives du tube en serpentin pour l'admission et la sortie du fluide d'échange, caractérisé en ce que chaque élément tubulaire collecteur fait saillie de part et d'autre du plan du panneau, en ayant un axe sensiblement perpendiculaire à ce plan. La présente invention a également pour objet un échangeur de chaleur comprenant une série de tels panneaux, identiques, disposés verticalement, dont les éléments tubulaires collecteurs sont réunis entre eux et à l'intérieur desquels circule un fluide d'échange. Cet échangeur assure un échange de chaleur entre le fluide d'échange circulant à l'intérieur des panneaux et l'air atmosphérique. L'air circule de façon naturelle entre les panneaux, soit sous l'action du vent, soit en raison des différences de températures de l'air entre le -haut et le bas des panneaux ou encore sous l'action des deux effets conjugués. Le fluide d'échange peut être un liquide ou un gaz. L'échangeur selon l'invention trouve une application notamment comme source foide de pompe à chaleur. Différents fluides d-'échange peuvent être alors utilisés et, notamment, l'eau, l'eau chlorée, l'éthylène glycol, le monopropylène glycol et les fluides caloporteurs tels que des fluides Gilotherm. Les panneaux peuvent être réalisés par la technique d'extrusion-soufflage de façon aisée et avec une cadence élevée (50 panneaux à l'heure). Les matières plastiques utilisées peuvent être notamment le polyéthylène haute densité éventuellement chargé avec du noir de carbone ou un colorant résistant à la lumière, le polypropylène, les copolymères éthylène-propylène, ainsi-que le polytétrafluoroéthylène. Les éléments tubulaires collecteurs des panneaux selon l'invention sont avantageusement réunis ent're eux par soudage, notamment par soudage au miroir. Le soudage au miroir peut. être effectué à une cadence élevée et contribue ainsi à l'industrialisation de la fabrication. Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, afin de permettre une vidange par gravité, chaque portion du tube en serpentin présente un fond faiblement incliné et les axes de, éléments tubulaires collecteurs présentent une même faible inclinaison par rapport à la direction perpendiculaire au plan du panneau. De plus, pour faciliter le maintien de l'échangeur de chaleur sur une structure de support, chaque panneau comprend avantageusement au moins une découpe pour le passage et le guidage d'un support. Pour augmenter l'échange de chaleur, la surface des panneaux peut être rugueuse et ceci peut être obtenu aisément lors de la fabrication. L'invention sera exposée ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 est une vue de face d'un panneau selon l'invention; la Fig. 2 est une vue de côté de la Fig. 1; la Fig. 3 est un schéma en vue de face d'une installation d'assemblage des panneaux par soudage; la Fig. 4 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur constitué de panneaux selon la Fig. 1. Le panneau 1 représenté sur la Fig. 1 est un panneau de forme générale rectangulaire, obtenu par extrusion-soufflage de polyéthylène haute densité. Dans ce panneau 1 est formé un tube en serpentin 2. Chaque portion d'onde du serpentin 2 comprend un fond 3 qui fait un angle a de faible valeur (par exemple 2 %) avec la direction latérale du panneau 1. La partie supérieure 4 de chaque portion de tube est sensiblement parallèle au fond de la portion adjacente supérieure. Chaque portion du tube en serpentin a ainsi une section variable, tandis que les zones 5 séparant les différentes portions ont une largeur sensiblement constante. Ces zones 5 peuvent comprendre des perçages pour réduire la résistance au vent. L'extrémité supérieure 6 du tube en serpentin 2 se divise en deux tubes 6a et 6b comportant l'une trois demi-portions de tube et l'autre une portion entière et trois demi-portions de tube, qui se raccordent au collec- teur supérieur 7 disposé au centre de la partie supérieure du panneau 1. L'extrémité inférieure 8 comporte également deux passages 8a et 8b, l'un comprenant une demi-portion de tube et l'autre une portion de tube et une demi-portion de tube, qui se raccordent au collecteur inférieur 9 disposé au centre de la partie inférieure de panneau 1. Comme représenté sur la Fig. 2, chacun des collecteurs 7 et 9 fait saillie de part et d'autre du plan du panneau 1, en ayant un axe qui fait un angle ss de faible valeur (par exemple 1 %) avec la direction perpendiculaire au plan du panneau 1. Le panneau 1 comprend à sa partie supérieure, juste sous le collecteur 7, un perçage rectangulaire 10. De plus, le panneau i comprend à sa partie inférieure une languette 11 s'étendant vers le bas sous le collecteur 9 et à la partie inférieure de laquelle est iagée une découpe rectangulaire 12. L'assemblage des panneaux 1 est effectué dans une installation telle que représentée sur la Fig. 3. Cette installation comprend un dispositif 13 d'amenée et de guidage des panneaux destiné à amener le panneau à souder sous un dispositif 14 de maintien des panneaux qui assure également le déplacement en direction verticale vers une tour de guidage 15 disposée au-dessus. Des miroirs chauffants 16a, 16b mobiles en direction horizontale peuvent être amenés entre les dispositifs 13 et 14. L'installation comprend en outre sous le dispositif 13 un plateau 17 mobile en direction verticale et susceptible de déplacer vers le haut le panneau présent dans le dispositif 13. L'assemblage est réalisé de la façon suivante: un panneau est amené-par le dispositif 13, tandis qu'au moins un autre panneau est présent dans le dispositif 14. Les miroirs chauffants 16a, 16b sont amenés de façon à être chacun entre les collecteurs des deux panneaux à souder. Lorsque les surfaces des collecteurs en regard sont fondues, les miroirs chauffants 16a, 16b sont retirés et le plateau 17 monte le panneau inférieur de façon à appliquer les uns contre les autres les surfaces fondues des collecteurs. Le dispositif 14 est alors écarté, puis abaissé, resserré, puis remonté, remontant ainsi d'un cran le panneau inférieur. Ce panneau inférieur est ensuite soudé à un autre panneau amené par le dispositif 13. On a représenté sur la Fig. 4 un échangeur de chaleur obtenu à partir de panneaux tels que ceux représentés sur la Fig. 1. Après soudage des collecteurs inférieurs et supérieurs, on obtient un ensemble de panneaux 1 que l'on dispose verticalement. L'ensemble est supporté par des profilés 18 et 19 qui passent respectivement dans les dé-coupes 12 et les perçages 10. A titre d'exemple, chaque panneau d'un échangeur selon l'invention peut avoir une hauteur de 1,10 m et une largeur de 0,50 m. La largeur des collecteurs est telle que- la distance entre les panneaux est de 6 cm. Lors d'une utilisation en période froide (-30C, 100 % d'humidité) comme source froide d'une pompe à chaleur, le fonctionnement a été satisfaisant et on n'a pas constaté de blocage par la glace. Il est à noter que, grâce aux pentes des portions de tube en serpentin et aux pentes des collecteurs, la vidange de l'échangeur peut être réalisée de façon aisée. L'échangeur de chaleur selon l'invention- peut en outre être utilisé comme collecteur de l'énergie solaire (radiative et convective) en vue de stocker cette énergie dans un réservoir liquide servant à stocker l'énergie. En particulier, il peut être utilisé pour le réchauffage d'une nappe phréatique en été après utilisation hivernale de cette même nappe phréatique comme source froide de pompe à chaleur. L'échangeur de chaleur selon l'invention peut également être utilisé comme radiateur basse température pour le réchauffage de locaux tels que des locaux d'élevage. Cet échangeur peut fonctionner avec un générateur de chaleur de type quelconque ou bien avec un ou plusieurs échangeurs de chaleur selon l'invention disposés à l'extérieur et fonctionnant en source froide. REVENDICATIONS 1. Panneau, de forme générale rectangulaire, en matière plastique moulée par extrusion-soufflage, destiné à constituer un élément vertical d'un échangeur de chaleur atmosphérique, et dans lequel sont formés au moins un tube de serpentin (2) pour la circulation d'un fluide d'échange, ainsi que des éléments tubulaires collecteurs (7, 9) reliés aux extrémités respectives du tube en serpentin (2) pour l'admission et la sortie du fluide d'échange, caractérisé en ce que chaque élément tubulaire collecteur (7, 9) fait saillie de part et d'autre du plan du panneau (1), en ayant un axe sensiblement perpendiculaire à ce plan. 2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque portion du tube en serpentin (2) présente un fond faiblement incliné (3). 3. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie supérieure (4) de chaque portion est sensiblement parallèle au fond (3) de la portion adjacente supérieure. 4. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes des éléments tubulaires collecteurs (7, 9) présentent une même faible inclinaison (ss) par rapport à la direction perpendiculaire au plan du panneau. 5. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une découpe (12, 10) pour le passage et le guidage d'un support. 6. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface est rugueuse. 7. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des perçages entre les portions du tube en serpentin (2). 8. Echangeur de chaleur atmosphérique comprenant une série de panneaux (1) identiques selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui sont disposés verticalement, dont les éléments tubulaires collecteurs (7, 9) sont réunis entre eux, et à l'intérieur desquels circule un fluide d'échange. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments tubulaires collecteurs (7, 9) sont réunis par soudage. 10. Utilisation d'un échangeur selon la revendication 8 ou la revendication 9 comme source froide de pompe à chaleur. 11. Utilisation d'un échangeur selon la revendication 8 ou la revendication 9 comme collecteur de l'énergie solaire en vue de la stocker dans un réservoir liquide servant à stocker l'énergie.