Brevet FR2694378A1 — publié le 19940204

"Module thermique pour la distribution d'eau de chauffage vers un ou plusieurs locaux à chauffer" La présente invention concerne un module thermique pour la distribution d'eau de chauffage vers un ou plusieurs locaux à chauffer, tels que des appartements plus ou moins nombreux à l'intérieur d'un immeuble collectif. La distribution des fluides dans les immeubles collectifs s'effectue, de plus en plus couramment, au moyen d'éléments modulaires préfabriqués en usine, correspondant chacun à un étage à desservir, et pouvant être superposés pour former une colonne. Ainsi pour la distribution de l'eau de chauffage en provenance d'une chaufferie collective, on connaît des modules thermiques "multi-appartement", constitués par un collecteur cylindrique vertical de diamètre supérieur au diamètre courant des canalisations parcourues par l'eau de chauffage. Dans sa partie supérieure, le collecteur comporte N départs d'eau vers les appartements à desservir, et N retours d'eau correspondants sont prévus dans la partie inférieure du collecteur. N boucles de chauffage, pourvues chacune d'un circulateur, sont ainsi alimentées à partir du collecteur.L'intérieur du collecteur constitue une zone de ralentissement de l'eau de chauffage parcourant le circuit principal, et la conception du module assure en principe l'indépendance hydraulique des différentes boucles de chauffage, pourvues de circulateurs, qui desservent les appartements concernés. L'indépendance hydraulique s'applique aussi bien d'une boucle d'appartement à une autre, qu'entre une quelconque boucle d'appartement et le circuit principal, cette indépendance étant assurée par le fait que le débit d'eau dans le circuit principal est supérieur à la somme des débits individuels assurés par les circulateurs des différentes boucles de chauffage, et procurant un chauffage individualisé tout en bénéficiant de la chaufferie collective. La figure 1 du dessin schématique annexé montre un tel module thermique, desservant à titre d'exemple quatre appartements. Le collecteur cylindrique 1, d'axe 2 (vertical dans cet exemple), possède à son extrémité supérieure une entrée d'eau 3, et à son extrémité inférieure une sortie d'eau 4, raccordées au circuit principal 5. Dans sa moitié supérieure, le collecteur 1 comporte quatre départs d'eau latéraux superposés 6a, 6b, 6c et 6d. Dans sa moitié inférieure, le collecteur 1 comporte quatre retours d'eau latéraux superposés 7a,7b,7c et 7d. Si les quatre boucles de chauffage 8a,8b,8c et 8d, pourvues chacune d'un circulateur (non représenté), sont en service simultanément, comme l'illustrent les flèches de la figure 1, la répartition et la circulation de l'eau de chauffage s'effectuent convenablement. Par contre, si seules les trois boucles de chauffage 8b,8c et 8d sont en service simultanément, une zone 9 de remous, donc de dépression interne existe dans la partie la plus haute du collecteur 1 comme l'illustre la figure 2. Le départ d'eau 6a se trouvant ainsi dans une zone de dépression, il se produit une circulation inverse dans la boucle 8a, depuis le retour 7a jusqu'au départ 6a. Cette circulation parasite provoque un léger chauffage non désiré du local desservi par la boucle 8a. Comme l'illustre la figure 3, le même phénomène existe aussi, quoique de façon plus atténuée, lorsque la première et la deuxième boucles de chauffage 8a et 8b ne sont pas en service, et que les autres boucles 8c et 8d sont en service. On connaît aussi des modules thermiques conçus pour desservir un seul appartement. Comme le montre la figure 4, un tel module comporte toujours un collecteur cylindrique 1, d'axe 2 (vertical dans l'exemple considéré), pourvu à son extrémité supérieure d'une entrée d'eau 3 et à son extrémité inférieure d'une sortie d'eau 4, raccordées au circuit principal 5. Dans sa partie supérieure, le collecteur 1 est pourvu d'un unique départ d'eau latéral 6, et il comporte dans sa partie inférieure un unique retour d'eau latéral 7, la boucle de chauffage 8 étant unique et étant pourvue d'un circulateur. La hauteur du collecteur 1 étant dans ce dernier cas plus faible, la distance verticale qui sépare le départ d'eau 6 du retour d'eau 7 est moins importante et il se produit ainsi un phénomène de "bouclage" : une partie de l'eau refroidie revenant au collecteur 1 par le retour 7 peut remonter à l'intérieur du collecteur et être réaspirée par le départ d'eau 6 - voir les flèches en pointillés illustrant ce phénomène. I1 en résulte que la température de l'eau, au niveau du "piquage" par le départ d'eau 6 et dans la boucle de chauffage 8, est inférieure à la température de l'eau en provenance du circuit principal 5 arrivant par l'entrée 3 du collecteur 1. D'une façon générale, on constate donc des phénomènes perturbateurs de dépression interne et/ou de circulation interne, que la présente invention se propose d'éliminer. A cet effet, la présente invention a pour objet un module thermique pour la distribution d'eau de chauffage vers un ou plusieurs locaux à chauffer, du genre rappelé ci-dessus donc comportant un collecteur cylindrique, avec une entrée d'eau à une extrémité et une sortie d'eau, raccordées à un circuit principal, et avec au moins un départ d'eau latéral dans sa moitié située du côté de l'entrée d'eau, et au moins un retour d'eau latéral dans son autre moitié, pour l'alimentation d'au moins une boucle de chauffage, la ou chaque boucle de chauffage étant pourvue d'un circulateur et desservant un local à chauffer, le module thermique étant caractérisé en ce que le ou les départs d'eau latéraux sont prolongés à l'intérieur du collecteur, de telle sorte que leur extrémité amont se situe entre la paroi latérale du collecteur et l'axe de celui-ci, dans la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur ou à la périphérie de cette veine. Ainsi, le "piquage" de l'eau de chauffage s'effectue de façon certaine dans la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur, ce qui évite aux départs d'eau vers chacune des boucles d'être influencés par les phénomènes perturbateurs ayant leur siège à l'intérieur du collecteur. Plus particulièrement, dans le cas d'un module thermique desservant plusieurs locaux, avec une pluralité de départs d'eau latéraux se succédant dans la direction de l'axe du collecteur, les prolongements de ces départs d'eau à l'intérieur du collecteur peuvent présenter des longueurs décroissantes, l'extrémité amont du départ d'eau situé le plus près de l'entrée d'eau du collecteur étant aussi la plus proche de l'axe de ce collecteur, et les extrémités amont des départs d'eau suivants étant progressivement de plus en plus éloignées dudit axe. Ainsi, les extrémités des départs d'eau successifs sont disposées sensiblement selon la périphérie du cône formé par la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur. Ce mode de réalisation implique toutefois des départs d'eau de longueurs inégales. Selon un autre mode de réalisation, permettant une fabrication plus standardisée donc plus économique, les prolongements de tous les départs d'eau à l'intérieur du collecteur présentent des longueurs identiques, leurs extrémités amont étant toutes situées à égale distance de l'axe du collecteur, ce qui ne comporte aucun inconvénient du point de vue hydraulique en raison de l'équipression régnant à l'intérieur de la veine principale de circulation de l'eau chaude ; la présence des prolongements intérieurs des départs d'eau ne crée qu'une perturbation négligeable pour l'écoulement de cette veine principale. Les longueurs identiques de ces prolongements sont choisies telles que l'extrémité amont du départ d'eau le plus proche de l'entrée d'eau du collecteur se situe dans la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur. Dans le cas d'application de l'invention à un module thermique desservant un local unique, c'est l'unique départ d'eau qui est prolongé à l'intérieur du collecteur, en direction de l'axe de celui-ci, pour supprimer le phénomène de "bouclage" en prélevant toujours l'eau chaude dans la veine principale en un point où l'eau de retour de la boucle de chauffage ne parvient pratiquement jamais. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce module thermique pour la distribution d'eau de chauffage vers un ou plusieurs locaux à chauffer Figure 5 est une vue schématique, en coupe, d'un module thermique conforme à la présente invention, desservant une pluralité de locaux, toutes les boucles de chauffage étant en service ;; Figures 6 et 7 montrent le module thermique de figure 5, avec des répartitions différentes des boucles de chauffage en service et hors service Figure 8 est une vue similaire aux précédentes, représentant une autre forme de réalisation d'un module selon l'invention desservant plusieurs locaux, toutes les boucles de chauffage étant en service Figures 9 et 10 montrent le module thermique de figure 8, avec des répartitions différentes des boucles de chauffage en service et hors service Figure 11 représente un module thermique conforme à l'invention, conçu pour la desserte d'un local unique Figure 12 montre le module thermique de figure 11, dans un autre état. Sur les figures 5 à 10, qui sont relatives à un module thermique desservant quatre appartements, les éléments correspondant à ceux décrits plus haut en référence aux figures 1 à 3 sont désignés par les mêmes repères, et les éléments non modifiés ne seront pas décrits une nouvelle fois. La modification apportée par la présente invention concerne les départs d'eau latéraux 6a,6b,6c et 6d, situés dans la moitié supérieure du collecteur 1. Comme le montre la figure 5, tous les départs d'eau 6a,6b,6c et 6d sont prolongés à l'intérieur du collecteur 1, en direction de l'axe vertical 2 de celui-ci. Les extrémités amont respectives 10a,10b,10c et 10d des départs d'eau 6a,6b,6c et 6d sont donc situées entre l'axe 2 et la paroi latérale 11 du collecteur 1. Plus particulièrement, dans la forme d'exécution de la figure 5, les départs d'eau 6a,6b,6c et 6d sont constitués par des tubes de longueurs décroissantes de haut en bas. Le prolongement intérieur du premier départ d'eau 6a est le plus long, son extrémité amont 10a étant la plus proche de l'axe 2. Le prolongement intérieur du deuxième départ d'eau 6b est un peu plus court, son extrémité amont lOb étant un peu plus éloignée de l'axe 2, et ainsi de suite... Les extrémités respectives 10a,10b,10c et l0d des départs d'eau 6a,6b,6c et 6d se situent, de cette manière, sensiblement à la périphérie d'un cône centré sur l'axe 2 et correspondant à la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur 1, c'est-à-dire de l'eau arrivant par l'entrée 3. La figure 5 illustre la circulation de l'eau lorsque toutes les boucles de chauffage 8a,8b,8c et 8d sont simultanément en service. La figure 6 indique la circulation de l'eau lorsque la première boucle de chauffage 8a n'est pas en service, en montrant que l'extrémité amont lOa du départ d'eau 6a est située en dehors de la zone de dépression interne 9. D'une manière analogue, la figure 7 illustre la circulation de l'eau lorsque les deux premières boucles de chauffage 8a et 8b ne sont pas en service. Les figures 8, 9 et 10, correspondant respectivement aux figures 5,6 et 7, se rapportent à une variante de réalisation dans laquelle les départs d'eau 6a,6b,6c et 6d sont constitués par des tubes ayant tous la même longueur. Ainsi, les prolongements intérieurs de ces départs d'eau ont leurs extrémités amont 10a,10b,10c et 10d toutes situées à égale distance de l'axe 2 du collecteur 1. Les longueurs identiques de ces prolongements sont choisies telles que l'extrémité amont 10a du départ d'eau 6a le plus proche de l'entrée d'eau 3 se situe dans la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur 1. Les figures 11 et 12 montrent un module thermique desservant un seul appartement, et correspondant ainsi à celui de la figure 4 dont les repères sont repris. L'unique départ d'eau 6 est ici prolongé à l'intérieur du collecteur 1, en direction de l'axe 2, son extrémité amont 10 se situant dans la veine principale de circulation de l'eau chaude, partant de l'entrée 3. Plus particulièrement, la figure 11 illustre la circulation de l'eau lorsque l'unique boucle de chauffage 8 est en service, tandis que la figure 12 correspond à l'état "hors service" de cette boucle de chauffage 8. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce module thermique pour la distribution d'eau de chauffage vers un ou plusieurs locaux à chauffer qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention - par une modification du nombre total des départs et retours d'eau, - par une disposition inverse avec circulation principale de l'eau chaude de bas en haut, le ou les départs d'eau étant situés alors dans la moitié inférieure du collecteur tandis que les retours d'eau sont situés dans la moitié supérieure du collecteur, - par une disposition non plus verticale, mais horizontale du collecteur, - par une localisation différente de la sortie d'eau du collecteur, laquelle peut être aussi placée sur la périphérie de ce collecteur, dans la région médiane située entre les départs d'eau, d'une part, et les retours d'eau, d'autre part, des différentes boucles de chauffage. REVENDICATIONS 1. Module thermique pour la distribution d'eau de chauffage vers un ou plusieurs locaux à chauffer, du genre comportant un collecteur cylindrique (1), avec une entrée d'eau (3) à une extrémité et une sortie d'eau (4), raccordées à un circuit principal (5), et avec au moins un départ d'eau latéral (6 ; 6a,6b,6c,6d) dans sa moitié située du côté de l'entrée d'eau (3) et au moins un retour d'eau latéral (7 ; 7a,7b,7c,7d) dans son autre moitié, pour l'alimentation d'au moins une boucle de chauffage (8 ; 8a,8b,8c,8d), la ou chaque boucle de chauffage étant pourvue d'un circulateur et desservant un local à chauffer, caractérisé en ce pue le ou les départs d'eau latéraux (6 ; 6a,6b,6c,6d) sont prolongés à l'intérieur du collecteur (1), de telle sorte que leur extrémité amont (10 ; îOa,lOb,l0c,lOd) se situe entre la paroi latérale (11) du collecteur (1) et l'axe (2) de celui-ci, dans la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur (1) ou à la périphérie de cette veine. 2. Module thermique selon la revendication 1, desservant plusieurs locaux, avec une pluralité de départs d'eau latéraux (6a,6b,6c,6d) se succédant dans la direction de l'axe (2) du collecteur (1), caractérisé en ce que les prolongements de ces départs d'eau (6a,6b,6c,6d) à l'intérieur du collecteur (1) présentent des longueurs décroissantes, l'extrémité amont (10a) du départ d'eau (6a) situé le plus près de l'entrée d'eau (3) du collecteur (1) étant aussi la plus proche de l'axe (2) de ce collecteur (1), et les extrémités amont (10b,10c,l0d) des départs d'eau suivants (6b,6c,6d) étant progres-sivement de plus en plus éloignées dudit axe (2), et disposées sensiblement selon la périphérie du cône formé par la veine principale de circulation de l'veau chaude à l'intérieur du collecteur (1). 3. Module thermique selon la revendication 1, desservant plusieurs locaux, avec une pluralité de départs d'eau latéraux (6a,6b,6c,6d) se succédant dans la direction de l'axe (2) du collecteur (1), caractérisé en ce que les prolongements de ces départs d'eau (6a,6b,6c,6d) à l'intérieur du collecteur (1) présentent tous des longueurs identiques, leurs extrémités amont (10a,10b,10c,10d) étant toutes situées à égale distance de l'axe (2) du collecteur (1), et les longueurs de ces prolongements étant telles que l'extrémité amont (10a) du départ d'eau (6a) le plus proche de l'entrée d'eau (3) du collecteur (1) se situe dans la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur. 4. Module thermique selon la revendication 1, desservant un local unique, caractérisé en ce que l'unique départ d'eau (6) est prolongé à l'intérieur du collecteur (1), en direction de l'axe (2) de celui-ci, l'extrémité amont (10) du départ d'eau (6) se situant dans la veine principale de circulation de l'eau chaude à l'intérieur du collecteur (1), notamment pour supprimer le phénomène de "bouclage".