Brevet FR2662492A1 — publié le 19911129

Dispositif de raccordement de radiateurs de chauffage central dans une installation monotubulaire. L'invention concerne un dispositif de raccordement de radiateur d'une installation de chauffage central comportant un seul tuyau de circulation d'eau. Ce type d'installation généralement appelée installation de chauffage monotubulaire est réalisée le plus souvent pour des raisons d'économie et de facilité d'exécution c'est notamment le cas lorsqu'il s'agit de realiser une installation de chauffage central dans une construction ancienne à l'occasion d'une restauration. Murs et plafonds généralement de grandes dimensions ne sont alors percés qu'une fois pour le passage d'une seule tuyauterie. Outre ces avantages évidents, la quantité d'eau circulant dans l'installation, du fait de la suppression d'une tuyauterie, est nettement plus faible que dans les installations bitubulaires. Ce qui autorise des puissances de chaudières moins élevées et une installation présentant une inertie thermique moindre. Dans ces installations de chauffage monotubulaires soit la totalité de l'eau circulant passe successivement par chacun des radiateurs montés en série, soit une partie seulement de cette eau est prélevée par chacun des radiateurs montés en dérivation. Le principal inconvénient de ces installations monotubulaires réside dans la difficulté de réguler de façon précise la température dans chacune des pièces considérées. Lorsque les radiateurs sont montés en série, le débit de chaleur de chacun des radiateurs est conditionné par le débit de chaleur de l'ensemble du système d'alimentation d'eau chaude, de sorte que pour respecter les minimums imposés, l'installation est généralement surdimensionnée ; (surface de chauffe des radiateurs, diamètres des tuyauteries). Ce type ne permet aucune régulation sérieuse. Par contre lorsque les radiateurs sont montés en parallèle des systèmes de vannes et / ou de thermostats permettent de réguler le débit de chaleur dans chacun des radiateurs. Ces systèmes de régulation sont généralement complexes et leur coût élevé obère en partie l'économie réalisée par le choix d'installation monotubulaire. Dans ces deux types d'installations, série ou parallèle, les pertes de charge sont nettement plus importantes que dans les installations classiques bitubulaires, ce qui implique des pressions de pompe de circulation plus élevées. Par ailleurs, très souvent le fonctionnement du radiateur est perturbé de sorte que la température n'est pas uniforme sur toute la surface de chauffe. Le rendement du radiateur étant de ce fait affecté. On a cherché à remédier aux inconvénients décrits ci-dessus en créant une installation de chauffage monotubulaire facile à dimensionner permettant un réglage des températures souhaitées dans les différentes pièces. Le brevet français 2.529.998 décrit une installation de ce type comportant pour chaque radiateur une unité de dosage montée dans son circuit de dérivation. Chaque unité de dosage, par exemple une machine hydraulique telle que pompe centrifuge ou pompe à diaphragme, est réglée par l'intermédiaire d'un thermostat d'ambiance installée dans la pièce considérée. Ce dispositif remédie à certains des inconvénients précités, cependant sa complexité et le coût des unités de dosage rendent son emploi dans de petites installations courantes difficile. On connaît par ailleurs des robinets monotubes à quatre voies de type HERZ (R) permettant par un système de bipasse de régler le débit du radiateur par rapport au débit de la boucle. Ainsi avec un préréglage initial à 50 , la température moyenne du radiateur est identique à celle du radiateur suivant. Sur ce type de robinet il est possible d'adapter une tête thermostatique permettant de réguler la température de la pièce considérée. Ces dispositifs moins complexes que le dispositif cité ci-dessus présentent l'inconvénient d'un coût élevé voisin du coût d'une installation classique bitubulaire. La présente invention a justement pour objet un dispositif de raccordement de radiateurs de chauffage central dans une installation monotubulaire qui remédie aux inconvénients de l'art antérieur énumérés ci-dessus. Ce dispositif doit être robuste, fiable de faible coût de revient. Il doit permettre un bon rendement de chaque radiateur en obtenant une température uniforme sur toute la surface de chauffe. Une robinetterie thermostatique doit pouvoir être montée sans perturber le fonctionnement de l'installation. Ce dispositif doit pouvoir se monter sans modifications majeures d'installations monotubulaires existantes et notamment sur les anciennes installations avec convecteurs montés en série. Il doit en outre éviter l'emploi de vanne bipasse en cas de fermeture de tous les robinets d'une installation. Enfin, les avantages énumérés ci-dessus doivent être obtenus sans complexité excessive. Ces caractéristiques sont atteintes, conformément à l'invention, grâce au fait que le dispositif de raccordement de radiateur de chauffage central dans une installation monotubulaire comportant une canalisation circulaire sur laquelle sont branchées en dérivation, par l'intermédiaire d'un raccord en Té une tuyauterie d'alimentation en eau chaude raccordée au radiateur par un robinet et par l'intermédiaire d'un raccord de sortie une tuyauterie d'évacuation. Ce dispositif se caractérise en ce que le raccord de sortie est un raccord en Té comportant, du côté entrée de la canalisation circulaire un tronçon de tube soudé sur la partie interne du raccord et dont la section va en diminuant d'amont en aval, la partie rétrécie de ce tronçon de tube étant positionnée au droit de la tuyauterie de sortie de façon à former un venturi augmentant la vitesse du fluide circulant dans la canalisation circulaire et créant une dépression dans la partie aval du radiateur et dans la tuyauterie de sortie. Cette dépression permet d'augmenter le débit de l'eau chaude circulant dans le radiateur. Grâce à ces caractéristiques l'eau circulant dans le radiateur est de ce fait accélérée, le venturi jouant en quelque sorte pour chaque radiateur le rôle d'une pompe interne de circulation du fluide chauffant. Ainsi la surface de chauffe du radiateur est homogène, ce qui est difficile à obtenir dans une installation monotubulaire, le rendement du radiateur est ainsi grandement amélioré. Selon une réalisation préférentielle le raccord de sortie forme avec le tronçon de tube un raccord en Té dont la partie amont interne, sur laquelle est soudé le tronçon de tube, constitue une surface en partie torique de façon à éviter la formation d'écoulement tourbillonnaire de l'eau de sortie du radiateur et permettre un écoulement laminaire à la sortie du raccord. Cette forme particulière de la surface interne du raccord de sortie en évitant un écoulement tourbillonnaire diminue les pertes de charge et par suite augmente l'efficacité du système en améliorant le rendement de l'installation. Selon un autre mode de réalisation le tronçon de tube est mobile à l'intérieur du raccord en Té actionné par un dispositif étanche et externe au raccord et permettant de régler la dépression dans la partie aval du radiateur et dans la tuyauterie de sortie et par suite l'écoulement de sortie de l'eau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du raccordement du radiateur. - la figure 2 est une vue en coupe, à échelle agrandie, du raccordement de sortie du radiateur à la canalisation circulaire. - la figure 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie d'une variante de réalisation du raccord de sortie. On a représenté sur la figure 1 une vue schématique d'ensemble du raccordement d'un radiateur (R) de chauffage central comportant une seule canalisation circulaire (C) sur laquelle le radiateur est branché en dérivation. Les flèches indiquent le sens de circulation de l'eau. L'alimentation du radiateur se fait par une tuyauterie (2) raccordée ; d'une part à la canalisation circulaire (C) par un raccord en Té (1) et d'autre part au radiateur par un robinet (3) soit conventionnel soit thermostatique permettant de couper ou de réguler la circulation de l'eau chaude dans le radiateur. L'evacuation de l'eau du radiateur se fait par le bas par l'intermédiaire d'une tuyauterie (4) raccordée à la canalisation circulaire (C) par un raccord en Té (5). On a représenté sur la figure 2 à une échelle agrandie une vue en coupe du raccordement de sortie du radiateur à la canalisation circulaire (C). Les flèches indiquent le sens de la circulation de l'eau. Le raccord en Té (5) est soudé d'une part à la canalisation circulaire (C) en amont et en aval d'autre part à la tuyauterie de sortie (4). Un tronçon de tube (6) est soudé à l'inté--~eur du raccord en Té (5) sur la partie amont. La section de ce tronçon de tube va en diminuant d'amont en aval. Ce tronçon de tube (6) est positionné dans le raccord en té (5) de façon que la section de passage SPA soit diminuée pour fonctionner en venturi. Ainsi la vitesse de circulation d'eau est accélérée, il se produit un siphonnage ou aspiration de l'eau d'évacuation du radiateur, le débit d'eau chaude circulant dans le radiateur est de ce fait augmenté.La partie basse étant ainsi parfaitement irriguée, la surface de chauffe est homogène, la température constante le rendement du radiateur est amélioré. On a représenté sur la figure 3 à échelle agrandie, une vue en coupe d'une variante de réalisation du raccord de sortie (5). La partie amont interne de ce raccord sur laquelle est soudé le tronçon de tube (6) est en quelque sorte "retournée" vers l'aval de façon à constituer une surface en partie torique évitant ainsi que l'eau d'évacuation du radiateur ne forme un écoulement tourbillonnaire. De la sorte le mélange de l'eau de circulation et de l'eau d'évacuation du radiateur s'écoule en régime laminaire à la sortie du raccord en Té (5). Un exemple de réalisation de ce dispositif de raccordement est donné à titre illustratif non limitatif. Pour une installation de chauffage central d'une puissance de chaudière d'environ 18 KW comprenant 7 radiateurs et 55 mètres linéaires de canalisations : la canalisation circulaire (C) et les tuyaux d'alimentation (2) sont réalisés en tubes de cuivre 14/16 mm, les tuyaux d'évacuation (4) sont réalisés en tubes de cuivre 10/12 à 14/16 mm, selon la capacité des radiateurs, le tronçon de tube (6) réalisé en tube 16/18 mm en amont présente un rétrécissement de 8/10 mm, il est positionné à l'intérieur du raccord en Té (5) de façon à être distant de la paroi de la partie aval du raccord d'environ 2,5 mm, la canalisation circulaire (C) est soudée à l'intérieur de la partie amont du tronçon de tube (C), les sections internes sont alors Section amont = SAM = S 14 = 153,86 mm2 Section aval = SAV = S 8 = 50,24 mm2 Rétrécissement = SAM/SAV = environ 3 Section de passage = SPA = S 15 - S 10 = 98 mm2 environ Section évacuation = S 10 à S 14 = 78,5 à 153,86 mm2. Les dimensions des tubes d'alimentation, d'évacuation, de circulation ainsi que celles du tronçon de tube (6) sont calculées de façon que les écoulements dans l'installation soient laminaires. Une expérimentation de cette installation réalisée à l'aide de raccords en Té (5) transparents permet d'ajuster la section de passage SPA en fonction des radiateurs utilisés, du diamètre des tuyaux d'évacuation (4) des caractéristiques de la pompe de circulation ainsi que de la température moyenne de l'eau d'alimentation. I1 est ainsi possible à partir d'abaques tenant compte de tous ces paramètres d'optimiser ces dimensions de façon à obtenir une surface de chauffe uniforme et homogène pour chaque radiateur sans perturber le fonctionnement des autres radiateurs de l'installation. Ce dispositif très intéressant pour les installations nouvelles trouve une application dans la rénovation d'installations monotubulaires anciennes nécessitant le remplacement de convecteurs montés en série, sans modification de la tuyauterie déjà en place. Ainsi le dispositif de raccordement selon l'invention est simple, robuste, fiable, de faible coût de revient. Il permet le montage de robinets thermostatiques et évite l'emploi de vanne bipasse en cas de fermeture de tous les robinets de l'installation. Les pertes de charge étant faibles la puissance de la pompe de circulation peut être réduite. En outre en évitant le surdimensionnement tant des radiateurs que des canalisations la quantité de fluide circulant est réduite d'environ an tiers par rapport aux installations bitubulaires de sorte que le fonctionnement de l'installation présentant moins d'inertie est plus souple, la mise en chauffe plus rapide, le pilotage, la régulation plus précis, lerendement est ainsi amélioré Sa simplicité de mise en oeuvre autorisant notamment un diamètre constant de canalisation circulaire pour toute l'installation permet l'utilisation de tuyauteries en polyéthylène encastrées dans le sol. Ce dispositif de raccordement adapté aux radiateurs de chauffage central est utilisable dans des installations mettant en oeuvre soit des groupes de refroidissement montés en série dans diverses industries telles que la chimie ou la pétrochimie. Il permet une installation monotubulaire dans de nombreux cas où le bitubulaire semblait indispensable. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de raccordement de radiateur (R) de chauffage central dans une installation monotubulaire comportant une canalisation circulaire (C) sur laquelle sont branchées en dérivation, par l'intermédiaire d'un raccord en Té (1) une tuyauterie d'alimentation en eau chaude (2) raccordée au radiateur (R) par un robinet (3) et par l'intermédiaire d'un raccord de sortie (5) une tuyauterie d'évacuation (4) caractérisé en ce que ledit raccord de sortie (5) est un raccord en Té comportant du côté entrée de la canalisation circulaire (C) un tronçon de tube (6) soudé sur la partie interne du raccord et dont la section va en diminuant d'amont en aval, la partie rétrécie de ce tronçon de tube étant positionnée au droit de la tuyauterie de sortie (4) de façon à former un venturi permettant d'augmenter le débit d'eau chaude circulant dans le radiateur (R). 2 - Dispositif de raccordement de radiateur (R) de chauffage central selon la revendication 1 caractérisé en ce que le raccord de sortie (5') forme avec le tronçon de tube (6) un raccord en Té dont la partie amont interne sur laquelle est soudé le tronçon de tube (6) constitue une surface en partie torique permettant d'éviter un ecoulement tourbillonnaire à l'intérieur du raccord (5'). 3 - Dispositif de raccordement de radiateur (R) de chauffage central selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le tronçon de tube (6) est mobile dans une direction longitudinale par rapport au raccord en Té (5) et actionné par un dispositif etanche et externe au raccord permettant de régler l'écoulement de sortie de l'eau.