Brevet FR2625298A1 — publié le 19890630

La présente invention concerne un dispositif de chauffage ou de refroidissement d 'un fluide gazeux utilisable notamment comme batterie terminale d 'une installation de conditionnement d air Les installations de conditionnement d air connues actuellement comportent généralement un groupe générateur de chaleur ou de froid associé à un ventilateur afin de produire un débit d air chaud ou froid suffisamment important pour pouvoir chauffer ou refroidir plusieurs pièces d un baAti ment Ce flux d air chaud ou froid est transmis aux pièces individuelles à travers des gaines de distribution et le débit du flux d'air individuel pénétrant dans une pièce peut etre réglé par des registres appropriés Par contre le réglage de la température est réalisé centralement ou au mieux par façade . A l'évidence une telle installation présente 1 inconvénient de ne pas Fermettre un réglage fin de la température de chacune des pièces. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif de conception particulièrement simple pouvant se monter aisément dans les gaines de distribution d'une installation de conditionnement d air existante et permettant d assurer une régulation très préci se de la température de chacune des pièces d 'un baztiment auquel est associée 1 installation. A cet effet ce dispositif de chauffage ou de re froidissement d'un fluide gazeux, utilisable notamment comme batterie terminale d une installation de conditionnement d air, est caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur de forme cylindrique traversé axialement par- le fluide à chauffer ou à refroidir, raccordé à deux canalisations respectivement d'arrivée et de départ d'un fluide de chauffage ou refroidissement, et un tronçon de gaine cylin drique dans lequel l'échangeur de chaleur est logé dune manière étanche à sa périphérie, ce tronçon de gaine étant, dans la plupart des cas, identique aux autres tronçons de gainenormalisés de l installation auxquels il se raccorde coaxialement , an assurant le montage étanche du circuit d'écoulement du fluide à chauffer ou refroidir. Le dispositif de chauffage ou de refroidissement suivant l'invention peut être utilisé soit intégré en ligne dans une gaine de distribution d air conditionné soit indi viduellement , en étant monté en n importe quel endroit approprié d'une pièce. I1 peut entre notamment associé à une bouche de soufflage d'air montée à son extrémité aval ou de sortie de l'air. I1 peut également comporter un ventilateur incorporé entraîné par un moteur électrique et monté en amont ou en aval de l'échangeur, à 1 intérieur du manchon externe Des batteries particulièrement compactes sont intégrées à l'intérieur même de tronçons de gaine cylindrique standard en permettant la réalisation d'un ensemble de con duite de l'air et de contrôle de sa température particulièrement compact. De préférence l'échangeur est conçu pour limiter l encrassemerlt du fait que le diamètre hydraulique de ses canaux de passage est plusieurs fois supérieur à celui des ailettes cylindriques des tubes à ailettes des batteries classiques. les vitesses de 1 air sont deux fois plus élevées que dans la gaine amont et les surfaces au contact de l'air sont traitées pour réduire l'accrochage des poussières et faciliter le nettoyage ainsi que la tenue dans le temps. La batterie a une capacité d'échange de chaleur suffisamment importante pour pouvoir fonctionner avec des différences de température faibles rendant ainsi possible l'utilisation de chaudières ou systèmes de récupération à température modérée pour le chauffage. Par ailleurs les pertes de charge au passage de 1' air à travers les batteries sont prévues de manière à Fermettre un auto-équilibrage des débits d'air distribués dans les différentes pièces, ce qui n est pas réalisé avec les batteries à tubes ailetés, Cette disposition consti-tue également un piège à son limitant la transmission sonore au travers de la batterie et donc au travers des cloisons On décrira ci-après à titre d exemples non limitatifs. diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel:: La figure 1 est une vue en coupe axiale d un dispositif de chauffage ou de refroidissement d'air monté coaxialement entre deux tronçons de gaine de distribution d'air conditionné. La figure 2 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe axiale et verticale dune variante du dispositif pourvue d'un ventilateur et suspendue au plafond d'une pièce. La figure 4 est une vue en coupe axiale et verticale d'un dispositif associé à une bouche de soufflage d'air. Le dispositif suivant l'invention qui est représenté schématiquement sur la figure 1 et qui est indiqué dans son ensemble par la référence 1, est monté entre deux tron çons de gaine coaxiaux 2,3 d'une installation de conditionnement d air et il constitue une batterie terminale d' une telle installation. Le dispositif 1 est prévu pour assurer le chauffage ou le refroidissement d'un flux d'air s'écoulant axialement dans la gaine 2,3 pour être distribué vers une pièce d un bâtiment en vue de son chauffage ou de son refroidissement.L'air peut être préalablement porté, en amont, à une température prédéterminée Far une source de chaleur ou de froid associée au batimeat et le dispositif 1 est alors destiné à ajuster, Far un complément de chauffage ou de refroidissement, la température de l'air an sortent à une valeur correspondant à la température requise de la pièce devant être chauffée ou refroidie. Par exemple. dans le cas où les pièces doivent etre chauffées, l'air arrivant par le tronçon de gaine amont 2 peut avoir été porté préalablement, par une centrale de chauffage, à une température comprise entre 16 et 200C, et le dispositif 1 porte 1 air, à se sortie, à une température finale qui est réglable entre 20 et 400C. Le dispositif 1 comprend un échangeur de chaleur 4 de forme cylindrique qui est logé de manière étanche, Far exemple par interposition d'un joint d'étanchéité périphérique 5, à l'intérieur d'un tronçon de gaine externe coaxial 6 identique eux tronçons de gaine 2 et 3. L échangeur de chaleur 4 peut être de tout type approprié traversé axialement Fsr le fluide à chauffer ou à refroidir, Les calories ou frigories lui sont apportées par une canalisation 7 d'arrivée de fluide de chauffage ou refroidissement, ce fluide repartant de l-'échangeur 4 par une canalisation 8 de départ.Ces deux canalisations 7,8 passent à travers la paroi du tronçon de gaine externe 1 et elles sont reliées, Far des raccords respectifs 9 et 10, à un réseau de canal il sations assurant la circulation du fluide de chauffage ou de refroidissement. Les canalisations 7 et 8 peuvent également etre contenues dans la gaine en amont de la batterie 1. Le tronçon de gaine 1 est un tronçon de gaine standard tout comme les tronçons de gaine amont 2 et aval 3. Le raccordement de ces tronçons bénéficie donc de toutes les possibilités actuelles pour réaliser une Farfaite et peu codeuse étanchéité des gaines de distribution de l'air, Cet- te liaison peut être assurée Far emboitement avec joints internes ou externes, Far brides etc Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur la figure 1 1 échangeur de chaleur 4 est du type en spirale et il est constitué Far un ensemble de deux feuillards métalliques soudés enroulé sur lui-meme autour de l'axe de 1 échangeur, avec interposition d'un intercalaire ondulé.Le fluide de chauffage ou de refroidissement s, écou- le à l'intérieur du volume défini Far les deux feuillards, dune extrémité longitudinale vers l'autre extrémité longi tudinale de 1 échangeur et/ou en direction de l'axe et à partir de 1 axe, tandis que l'air à chauffer s'écoule longi tudinalement dans les intervalles délimités par l'interca- laire ondulé. Vans la variante d'exécution de 1 invention représentée sur la figure 3 le dispositif de chauffage ou de refroidissement 1 est suspendu au plafond 11 d'une pièce par ses propres canalisations d arrivée 7 et de départ 8 du fluide de chauffage ou refroidissement. A l'intérieur du tronçon de gaine 6 et en amont de l échangeur de chaleur 4 est disposé un ventilateur 12, entratné par un moteur électrique. assurant une circulation axiale de l'air à travers l'échangeur de chaleur 4, afin de chauffer ou de refroidir cet air su contact de l'échangeur 4 et de le distribuer à la partie supérieure de cette pièce comme il est indiqué par les flèches.Cet ensemble 1 constitue un aérotherme particulieraze,e,tfaileàpexte esthétique et éventuellement associable à une source de lumière (spot) dont la chaleur peut être ainsi récupérée. Les figures 1 et 3 représentent en outre un circuit réglsble d'asservissement permettant de commander avec précision la température de la pièce. Ce circuit comprend un capteur de température 13 placé dans la pièce et qui est connecté à une vanne 14 branchée sur le circuit du fluide de chauffage ou de refroidissement afin de commander le débit de ce fluide, I1 est ainsi possible de maintenir la température de la pièce à une valeur constante prédéterminée en faisant varier corrélativemeet le débit du fluide de chauf- fage ou de refroidissement à travers l'échangeur 4 et ce en agissant sur la vanne 14. Dans la variante d'exécution de l'invention représentez sur la figure 4 le dispositif 1 de chauffage ou re froidissement est raccordé à un caisson 15 monté sur une cloison 16 et comportant une bouche 17 de soufflage d'air chaud ou froid dans une pièce délimitée par la cloison 16. En amont le dispositif 1 est raccordé à un tronçon de gaine 2 relié à une prise d'air extérieure ou à une centrale d'air chaud ou froid, REVENDICATIONS 1 - Dispositif de chauffage ou de refroidissement d'un fluide gazeux, utilisable notamment comme batterie terminale d'une installation de conditionnement d air, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur (4) de forme cylindrique, traversé axialement par le fluide à chauffer ou à refroidir. raccordé à deux canalisations (7,8) respectivement d'arrivée et de déFart d'un fluide de chauf fage ou refroidissement, et un tronçon de gaine cylindrique (6) dans lequel l'échangeur de chaleur (4) est logé d'une manière étanche à sa périphérie ce tronçon de gaine (6) étant, dans la plupart des cas, identique aux autres tron çons de gaine normalisés (2.3) de l'installation auxquels il se raccorde coaxialement, en assurant le montage étanche du circuit d'écoulement du fluide à chauffer ou refroidir. 2. Dispositif suivant la revendication 1 carac térisé en ce que l'échangeur (4) est conçu pour limiter l'encrassement du fait que le diamètre hydraulique de ses canaux est plusieurs fois supérieur à celui entre ailettes cylindriques des tubes à ailettes des batteries classiques. les vitesses de l'air sont deux fois plus élevées que dans la gaine amont et les surfaces au contact de l'air sont traitées pour réduire l'accrochage des poussières et faciliter le nettoyage ainsi que la tenue dans le temps. 3 - Dispositif suivant 1 une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé en ce qu'g l'intérieur du tronçon de gaine (1) et en amont de l'échangeur de chaleur (4) est disposé un ventilateur (12) entraîné Far un moteur électrique, assurant une circulation axiale de l'air à travers l'échangeur de chaleur (4), > afin de chauffer ou de refroidir cet air au contact de l'échangeur (4). 4.- Dispositif suivant 1 une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un capteur de température (13), logé dans la pièce à chauffer ou refroi dir, est connecté à une vanne (14) branchée sur le circuit du fluide de chauffage ou de refroidissement afin de com mander le débit de ce fluide. 5 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les pertes de charge eu passage de l'air à travers les batteries (1) sont prévues de mapière à Fermettre un auto-équilibrage des débits d'air distribués dans les différentes pièces.