Brevet FR2624594A1 — publié le 19890616

Récupérateur d'éneraie. La présente invention a pour objet un nouveau récupérateur d'énergie, trouvant notamment application dans des installations de ventilation ou de climatisation d'enceintes, telles que par exempte bureaux, salles de cinéma, de théâtre et ce conférence, salles de sport, habitations individuelles ou collectives, usines, etc., dont La température intérieure_est différente de la température extérieure. On sait que dans les installations de ventilation ou de climatisation, de L'air vicié 'réchauffé ou refroidi est extrait par un ventilateur à-travers un réseau de gaines, tandis que de l'air neuf respectivement froid ou chaud est injecté, d'où résulte une perte de calories. De nombreux récupérateurs d'énergie ont donc été conçus, pour réduire notamment Les pertes énergétiques résuLtànt de La mise en oeuvre de telles installations de ventilation ou de climatisation. L'idée de base est de récupérer une partie des calories perdues transportées par l'air sortant de l'enceinte, pour la transférer à l'air entrant dans L'enceinte. De tels récupérateurs connus comprennent généralement un ou plusieurs modules échangeurs d'énergie, susceptibles d'être traversés par deux courants gazeux circulant de façon croisée, et destinés au transfert d'une partie des calories de l'un desdits courants oazeux à L'autre. De nombreuses conceptions ont été envisagées pour La réalisation de ces échangeurs, Le problème consistant à rechercher, des matériaux, et une configuration garantissant un rendement (quantité d'énergie récupérée et transférée) optimal, et une résistance mécanique d'ensemble satisfaisante. La solution retenue, pour La réalisation de ces modules échangeurs d'énergie consiste en'l'assemblage de plaques présentant une configuration interne permettant La circulation croisée des deux courants gazeux. C'est ainsi que l'on cennait un module comportant deux ensemblesde plaques accolées de façon alternée, chaque plaque étant pourvue de canaux internes de circulation de gaz s'étendant sensiblement Longitudinalement, parallèlement et unidirectionnellement à L'intérieur de Ladite plaque, Les canaux des plaques de L'un des ensembles étant orientés suivant une même direction, formant avec La direction d'_orientation des canaux des plaques de L'autre des deux ensembles un angle prédéterminé. Cependant, de teLLes plaques comprennent généralement deux parois extérieures, entre lesquelles sont définis Les canaux précités, et L'on comprend que Les deux courants gazeux circulant, de façon croisée, dans deux plaques consécutives, sont en fait séparés par une double épaisseur, ce qui diminue Le rendement de L'échangeur. La présente invention a pour but de résoudre Les inconvénients précités en proposant un récupérateur d'énergie d'une nouvelle conception, à rendement amélioré, et dont la résistance mécanique reste satisfaisante. La solution, conforme à La présente invention, pour résoudre ce problème technique consiste en un récupérateur du type précité, caractérisé en ce que un certain nombre de plaques du module échangeur d'énergie présentènt au moins un évidement, obtenu notamment par découpe, et permettant ainsi un meilleur échange d'énergie entre les courants gazeux. Selon un premier mode de réalisation de L'invention, toutes les plaques de L'un des ensembles formant Ledit module échangeur d'énergie présentent au moins un tel évidement. Selon un autre mode de réalisation de L'invention, toutes les plaques constituant Le module échangeur d'énergie, à L'exception des plaques extrêmes, présentent au moins un tel évidement ; deux plaques consécutives étant en outre séparées par une feuille réalisée en une matière imperméable au gaz, chôisie notamment en fonction de ses caractéristiques thermiques, éventuellement collée sur L'une. de ces deux plaques. Selon une caractéristique particulière de L'invention, Le module échangeur comprend en outre des moyens pour modifier Le débit des courants gazeux et/ou pour créer une turbulence des gaz Le traversant, ces moyens étant disposés de préférence au niveau des parties évidées des plaques. SeLon un mode de réalisation particulier de L'invention, les moyens précités pour modifier Le débit des courants gazeux et/ou pour créer une turbulence des gaz traversant le module, sont formés par un élément de même constitution que Les plaques, qui peut être rapporté ou obtenu Lors de la découpe précitée des pLaques visant à créer au moins un évidement. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages`de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de La description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non-limitatif illustrant plusieurs modes de réalisation actuellement préférés de L'invention, et dans Lesquels - La figure 1 est une vue générale de principe, en perspective avec arrachement, d'un module échangeur d'énergie d'un récupérateur à flux croisés selon l'état de la technique ; - La figure 2 est une vue partielle éclatée d'un module échangeur d'énergie d'un récupérateur selon qn premier mode de réalisation de L'invention, montrant trois plaques dont l'une est évidée ; - Les figures 3a à 3d illusten.t quatre variantes de réalisation d'une plaque évidée tëlle que représentée à la figure 2 ou à-La figure 4 ; et - La figure 4 est une vue partielle éclatée d'un module échangeur d'énergie d'un récupérateur conforme à un second mode de réaLisation de l'invention, montrant trois plaques évidées, chacune étant pourvue d'une feuille de séparation. On a donc représenté à la figure 1, un module échangeur d'énergie d'un récupérateur selon L'état de la technique le plus proche de l'invention. Comme on L'a vu, Les récupérateurs 'd'énergie connus jusqu'à présent, comprennent généralement un ou plusieurs modules échangeurs d'énergie, disposés et assemblés selon des agencements variés. Le module M représenté à la figure 1 comprend deux ensembles de plaques 1a, 1b, assemblées de façon accolée, par exemple par collage ou au moyen de tiges filetées traversant toutés les plaques, et de boulons. Chaque plaque 1a, 1b, comporte deux parois externes planes 2, 3, identiques et espacées, s'étendant sensiblement parallèlement, entre lesquelles sont disposées un ensemble de parois 4a, 4b, longitudinales, parallèles et espacées formant un réseau de canaux internes 5a, 5b, de circulation de gaz s'étendant unidirectionnellement à L'intérieur de chaque plaque 1a, 1b, respectivement. Les parois 4a, 4b, sont disposées, dans l'exemple représenté, transversalement aux parois-externes 3, 4, de chaque plaque, afin d'assurer une meilleure rigidité. Cependant, il ne s'agit là que d'un mode préféré de réalisation, les parois.4 pouvant être également disposées en formant un angle aigu quelconque avec les parois externes 3, 4, précitées. Les plaques 1a, 1b, peuvent être réalisées en des matériaux variés, mais, pour des raisons de rigidité, on préférera utiliser des matières plastiques rigides; telles que par exemple polyéthylène ou polycarbonate. Dans ce cas, les plaques peuvent être obtenues relativement aisément par extrusion. Comme le montre La figure 1, les plaques 1a, 1b, sont assemblées de façon alternée, les canaux 5a des plaques 1a étant orientés suivant une direction sensiblemenent normale à La direction d'orientation des canaux 5b-des plaques 1b. Là encore, il ne s'agit que d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, car l'angle formé entre les directions d'orientation des canaux 5a et 5b peut être bien entendu différent d'un angle droit. Ainsi, comme on Le comprend, le module M est susceptible d'être traversé par deux courants gazeux circulant de façon croisée, suivant des directions A et 8 qui correspondent aux directions respectives d'orientation des canaux 5a,-5b, des plaques 1a, 1b. Ce module permet donc La récupération et le transfert de calories de L'un des courants gazeux, par exemple L'air vicié chaud sortant d'une enceinte surchauffée, à l'autre courant gazeux, par exemple L'air neuf entrant dans l'enceinte. IL est bien évident que Les deux courants gazeux ne doivent en aucun cas être mis en contact, et l'on prévoiera en conséquence des moyens d'étanchéité du module, bien connus .de L'homme de métier. On notera que toutes Les plaques 1a, 1b, formant Le module M sont identiques, et présentent dans L'exemple représenté La forme d'un carré. Généralement, Les plaques auront une forme générale de polygone régulier symétrique par rapport à une diagonale, comme par exemple un carré, un hexagone ou un. losange, La .réalisation du module ne nécessitant ainsi La fabrication que d'un seul type de plaques. Les plaques pguvent être également différentes, par exemple sous forme de rectangle. En référence aux figures 2 et 4, on décrira maintenant . Les'caractéristiques d'un module échangeur d'énergie d'un récupérateur selon deux modes de réalisation de L'invention. Le principe général régissant ces nouvelles conceptions réside en ce que L'on recherche un meilleur échange thermique entre Les flux ou courants gazeux traversant le module, sans nuire à La rigidité d'ensemble de ce dernier. En effet, comme on le comprend en référence à la figure 1, Les courants gazeux traversant deux plaques successives la,-lb, sont séparés par une double épaisseur correspondant à l'épaisseur de la paroi externe 3 de La plaque 1a et à l'épaisseur de la paroi externe 2 de La plaque adjacente-1b. L'originalité de L'invention consiste en ce que un certain nombre de plaques du module échangeur M présentent au . moins un évidement, obtenu notamment par découpe, qui va permettre un meilleur échange de chaleur entre Les courants gazeux, par suppression de la double épaisseur mentionnée- ci-dessus. Les gains d'énergie thermique seront d'autant plus importants que Lesdits évidements seront importants. Ainsi, selon un premier mode de réalisation de l'inventicn, représenté à la figure 2, toutes les plaques 1b de L'un des deux ensembles précités formant Le module échangeur M présentent au moins un évidement E, s'étendant sur une majeure partie de La surface de La plaque. La forme de cet évidement, qui sera obtenue de préférence par découpe d'une plaque 1b, telle que décrite en référence à La figure 1, peut être tout à fait quelconque, par exemple circulaire (figure 2), rectangulaire, carrée, polygonale, etc. Le rc^bre d'évidements peut être quelconque et dépendra essentiellement des dimensions de la plaque. On choisira cependant cour ces parties évidées obtenues par découpe, dans Le cas où Les plaques sont identiques, des formes'symétriques par rapport au plan perpendiculaire auxdites plaques, contenant La diagonale relativement à Laquelle Lesdites plaques sont symétriques. Selon un second mode de réalisation de l'invention, représenté à La figure 4, toutes Les plaques 1a, 1b, constituant Le module échangeur de chaleur M, à l'exception des plaques extrêmes (non repr=sentées) présentent au moins un évidement E ; deux plaques consécutives 1a, 1b, étant séparées par une feuille 7 couvrant Le ou Les évidements précités, et réalisée en .une matière imperméable au gaz, choisie en fonction de ses caractéristiques thermiques, par exemple du papier traité ou non, du tissu traité ou non, du non-tissé, des films plastiques métallisés ou non, ou des films.métaLliques, en particulier d'aluminium. Cette feuille 7 peut être intercalée entre deux plaques, puis scellée, par exemple par collage ou soudure, à L'une des. deux plaques, Lors de l'assemblage des plaques en module, ou préalablement scellée, par exemple par collage ou soudure, sur l'une de ces plaques avant assemblage. La nature de La feuille 7 peut être également choisie en fonction 'd'objectifs particuliers relatifs à la séparation des courants gazeux. Ainsi, on peut choisir une feuille imperméable aux gaz, mais qui Laissera passer L'humidité, pour intervenir notamment sur Le taux d'hygrométrie. Cet aspect particulier de L'invention n'est pas Limité au module échangeur d'énergie du type représenté à La figure 7, et qui constitue L'état de La technique Le plus proche de l'invention, mais peut être transposé à tout type de module échangeur d'énergie, et notamment aux échangeurs comportant des plaques rigides de séparation en U. Dans l'exemple représenté, La feuiLLe 7 en papier traité est scellée par collage, avant assemblage, sur L'une des parois externes de chaque plaque 1a, 1b, de telle sorte qu'une seule paroi (constituée en fait par la feuille 7) sépare deux plaques successives 1a, 1b. Selon une caractéristique particulière de l'invention, qui s'applique aux deux modes de réalisation décrits ci-dessus, Le module récupérateur M comprend en outre des moyens pour modifier Le débit des courants gazeux et pour créer une turbulence des gaz Le traversant, et ces moyens sont disposés de préférence au niveau des parties évidées E des plaques. On sait en effet que Les variations de débit, ou les turbulences des gaz à L'intérieur du module permettent d'obtenir une augmentation significative des échanges thermiques entre Les gaz traversant Le module. Les moyens précités, pour modifier Le débit des courants gazeux et/ou pour créer une turbulence des gaz traversant Le module sont formés de préférence par un élément de même constitution qu'une plaque, c'est-à-dire comportant deux parois externes parallèles en LesqueLLes est disposé un réseau de@canaux internes. Ces moyens peuvent être conformés différemment des plaques, et réalisés par exemple sous forme d'un bande ou barre de matière plastique alvéolée ou non. on a représenté aux figures 3a à 3d quatre variantes de réalisation de plaques évidées comportant de tels moyens respectivement référencés 8a à 8d. Comme on Le voit, ces moyens peuvent être rapportés (8b) et positionnés Lors de L'assemblage des plaques visant à constituer Le module, ou obtenus Lors de La découpe de La plaque (8a, 8c, 8d). La forme et La disposition des éléments 8a, 8b, 8c, 8d, peut être quelconque, par exemple rectiligne (8b, 8c) ou en V inversé (8a). Lorsque Les canaux internes des éléments 8a, Hb; 8c, sont ouverts, il y a création à L'entrée et à la sortie de ces canaux de turbulences des gaz traversant ces éléments. Une partie des canaux internes de ces éléments peuvent être obturés partiellement ou en totalité (figure 3d) et L'on crée ainsi des variations de débit des courants gazeux traversant les plaques. De telles variations peuvent être également obtenues en obturant certains des canaux internes 5a, 5b, des plaques, aux endroits les plus appropriés, par exemple sur le contour des parties évidées des plaques. Les avantages des récupérateurs d'énergie qui viennent d'être décrits sont nombreux - Ils peuvent être obtenus facilement, à faible coût, à partir des composants habituels des récupérateurs existants ; - Ils permettent un rendement amélioré avec une séparation des deux flux ou courants gazeux, et' une rigidité d'ensemble inchangée. - Ils peuvent être de grandes dimensions comme de. petites dimensions et leurs applications ne sont pas limitées par ces dimensions. Il est à noter que le récupérateur d'énergie conforme à la présente invention n'est pas Limité aux seules applications décrites ci-dessus. En particulier, un tel récupérateur d'énergie peut être utilisé notamment comme condenseur, par exemple en association avec des machines telles que sèche-linge. REVENDICATIONS 1. Récupérateur d'énergie destiné notamment à être utilisé oans des installations de ventilation ou de climatisation d'enceintes, telles que par exemple bureaux, salles de cinéma, de t#îéâtre et de conférence, saLLes de sport, habitations individuelles ou collectives, usines, etc., dont La température intérieure est différente de La température extérieure du type comprenant au moins un module échangeur d'énergie susceptible d'être traversé par deux courants gazeux circulant de façon croisée, et destiné au transfert d'une partie des calories ce l'un desdits courants gazeux à L'autre, Ledit modulë comportant ceux ensembles de plaques (la, 1b) accolées de façon alternée, chaque pLaque.étant pourvue de canaux (5a,5b) internes de circulation de gaz s'étendant sensiblement Longitudinalement, parallèlement et unidirectionnellement à l'intérieur de Ladite plaque, Les canaux (5a) des plaques (la> de l'un des ensembles étant orientés suivant une même direction formant avec La direction d'orientation des canaux (5b)-des plaques (1b) de l'autre des deux ensembles un angle prédéterminé, caractérisé en ce que un certain nombre de plaques dudit module présentent au Reins un évidement CE), obtenu notamment par découpe et permettant un meilleur échange de chaleur entre Les courants gazeux. 2. Récupérateur d'énergie selon La revendication 1, caractérisé en ce que toutes les plaques (1b) de l'un des- ensembles précités formant le module échangeur présentent au mois un évidement CE) s'étendant de préférence sur une majeure partie de La surface de La plaque. 3. Récupérateur d'énergie selon La revendication 1, caractérisé en ce que toutes Les plaques constituant Le mdduLe échangeur précité, à l'exception des plaques extrêmes, présentent au moins un évidement CE) ; deux plaques consécutives (1a, 1b) étant séparées par une feuille (7) réalisée en une matière imperméable au gaz, choisie notamment en fonction de ses caractéristiques thermiques, et éventuellement scellée, par exemple par cottage, sur L'une de ces deux plaques. 4. Récupérateur d'énergie selon L'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit module comprend en outre des moyens (8a, 8b, 8c, 8d) pour modifier le débit des courants gazeux et/ou pour créer une turbulence des gaz le traversant, et en ce que ces moyens sont disposés au niveau des parties évidées des plaques. 5. Récupérateur d'énergie selon La revendication 4, caractérisé en ce que les moyens précités sont formés par un élément de même constitution qu'une plaque, qui peut être rapporté ou obtenu lors de La découpe précitée de La plaque visant à créer au moins un évidement. 6. Récupérateur d'énergie selon L'une des revendications 1, 2, 4 ou 5, caractérisé en ce que toutes les plaques non-évidées précitées comportent deux parois externes (23) planes identiques et espacées s'étendant sensiblement parallèlement et entre Lesquelles sont disposées, de préférence transversalement, un ensemble de parois (4) Longitudinales parallèles et espacées formant les canaux (5a,5b) internes précités. 7. Récupérateur d'énergie selon la revendication 6, caractérisé en ce que les plaques non-évidées précitées sont identiques, et présentent une forme générale de polygone régulier symétrique par rapport à une diagonale, comme par exemple un carré, ou un Losange. 8. Récupérateur d'énergie selon L'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que Les plaques évidées précitées sont obtenues par découpe des plaques non-évidées précitées. 9. Récupérateur d'énergie selon la revendication 8, caractérisé en ce que les découpes-précitées des plaques évidées sont symétriques par rapport au plan perpendiculaire auxdites plaques contenant la diagonale relativement à laquelle lesdites plaques sont symétriques. 10. . Récupérateur d'énergie selon la revendication 3, caractérisé en ce que La feuille (7) précitée est réalisée en une matière choisie parmi du papier traité ou non, du tissu traité ou non, du non-tissé, des films plastiques métallisés ou non ou des films métalliques, en particulier d'alumihium.