Brevet FR2771482A1 — publié le 19990528

La présente invention concerne un ensemble d'éléments destinés au chauffage des habitations, bureaux, ateliers, etc... à partir d'un fluide caloporteur chauffé par une chaudière. Il existe depuis fort longtemps différents dispositifs de radiateurs convecteurs fonctionnant sur le même principe : panneaux aciers, colonnes en fonte, éléments en aluminium, etc... L'essentiel de la présente invention consiste dans l'amélioration significative du rendement thermique obtenu à partir d'un échangeur modulable, constitué de pièces spécifiques formant un ensemble appelé élément (fig. 0), caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur haut (7) et un collecteur bas (7), espacés par un profil spécifique (6) lui meme constitué d'une paroi externe sensiblement en forme de I majuscule et d'une paroi interne disposée à l'intérieur de la paroi cxterne de forme sensiblement rectangulaire (fig. l) ; le dit profil (6), de hauteur pouvant varier à l'envie, définit une zone de circulation de fluide caloporteur présentant 4 conduits (3) verticaux de circulation (fig. 1 et fig. l bis), séparés par des cloisons (11) et (21) permettant une meilleure distribution et circulation du fluide caloporteur, et 3 conduits verticaux formant une cheminée (I) et 2 demic-cheminées (2) de convection pour l'air à chauffer. L'invention est également caractérisée en ce que l'étanchéité entre le profil (6) (fig. 1) et les collecteurs (7) haut et bas (fig. 21) est assuré par un joint d'étanchéité (8) conformé à la section du profil (6) (fig. 24), un montage mécanique entre le profil (6) et les collecteurs (7) haut et bas (fig. 0) assurant le maintien de la compression du dit joint à l'aide d'un ensemble de vis. Ce système thermique, modulable en hauteur (la hauteur du profil (6) peut être adaptée à toutes les situations) présente également la caractéristique de pouvoir être modulé sur le plan esthétique par l'adjonction d'enjoliveurs (100) et/ou (101) clipsables sur les collecteurs (7) haut et bas (fig. 25). Ceci permet de modifier l'esthétique final des éléments en faisant varier la forme des enjoliveurs (100) et (101). L'élément ainsi formé peut être monté en batteries dc plusieurs éléments afin d'obtenir la puissance thermique requise (fig. 0 bis). Ce montage en batteries s'effectue à partir de pièces de raccordement femelles taraudées droite et gauche, appelées nipples femelles (102), (fig. 27), coopérant avec le collecteur (7) par ses parties filetées (54). Le e profil (6) provenant dc filage (fig. 1 et fig. l bis), présente 3 conduits verticaux formant une cheminée (1) et 2 demie-cheminées (2) permettant la convection libre de l'air à chauffer. La cheminée centrale est séparée des deux demie-cheminées latérales par l'intermédiaire de conduits verticaux. de circulation du fluide caloporteur (20) formant deux doubles parois. Les cheminées (l) et (2) sont délimitées en face arrière et face avant du profil (6) par l'intermédiaire de conduits verticaux de circulation du fluide caloporteur (10) formant également deux doubles parois. De façon à améliorer l'ccoulement et le mélange du fluide caloporteur à l'intérieur de l'élément il est prévu 2 cloisons minces (21) divisant chaque conduit (20) et 2 parties cylindriques percées (11) divisant chaque conduit (10); ce qui partage la distribution du fluide caloporteur en 4 zones (3) pour chaque profil (6). La forme du profil (6) permet ainsi d'obtenir une surface d'échange maximum entre le fluide caloporteur et l'air, les transferts thermiques par conduction sont réduits au strict minimum; par ailleurs, on améliore sensiblement les transferts par rayonnement sur les façades vues. L'assemblage de plusieurs éléments entre eux, en batterie (fig. 2), forme une succession de cheminées de convection verticales, sans rupture entre elles et étanches en façades aux éventuelles perturbations de l'air ascendant grâce à des baguettes adaptables en longueur (9) (fig. 3), disposées par clipsage entre les conduits (10) avant et arrière de chacun des profils (6) formant une partie de la batterie d'éléments. Le profil (6) (fig. 1) comporte 8 petites ailettes pleines (12) sur toute sa hauteur. Ces ailettes sont destinées à une variante de l'invention. qui consiste à obtenir un système à tiroirs dans les cheminées (1) et (2) (fig. 4). Ces tiroirs sont constitués d'éléments dissipateurs de chaleur destinés à augmenter la surface d'échange avec l'air, (31), (32), sans limitation de formes et de matériaux; ces tiroirs sont glissés entre les ailettes (12) et les conduits (20) et fixés par simple contact ou par collage. La figure 5 représente une variante du profil (6) comportant un dispositif de glissières (22) permettant d'inclure des ailettes de dissipation (33) ou (34), sans limitation de formes et de matériaux; ce dispositif a également pour but d'augmenter significativement la surface d'échange avec l'air. La figure 6 représente le profil (6bis) qui est le profil (6) décrit ci-avant modifié par l'ajout d'un canal supplémentaire (40) ou circule le fluide caloporteur, reliant les deux canaux (20) et divisant la cheminée (1) en deux cheminées plus petites (1). Cc dispositif augmente la circulation du fluide caloporteur (3) et la surface d'échange de ce fluide avec l'air à chauffer. La figure 7 représente une variante du profil (6bis), le canal supplémentaire divisant la cheminée (1) en deux cheminées (1) plus petites, relie les canaux avant et arrière (10). La figure 8 présente une variante au profil (6), par l'adjonction d'ailettes (23) venant directement de filage, qui augmentent la surface d'échange avec l'air. Ces ailettes sont disposées dans les cheminées (1) et (2), de part et d'autre des canaux (20). La figure 9 présente une variante au profil (6), par l'adjonction d'ailettes (23) venant directement de filage, qui augmentent la surface d'échange avec l'air. Ces ailettes sont disposées uniquement dans la cheminée (1) perpendiculairement aux parois des canaux (20). La figure 10 présente une variante du profil (6) par l'adjonction de canaux (30) modifiant la forme des canaux (20), ce qui a pour objet d'augmenter à la fois les surfaces d'échange avec l'air et avec le fluide caloporteur. Ces canaux (30) sont disposées dans la cheminée (1), perpendiculairement aux canaux (20). La figure il présente une variante du profil (6) par l'adjonction de canaux (30) modifiant la forme des canaux (20), ce qui a pour objet d'augmenter à la fois les surfaces d'échange avec l'air et avec le fluide caloporteur. Ces canaux (30) sont disposées dans les cheminées (I) et (2), perpendiculairement aux canaux (20). La figure 12 présente une variante du profil (6bis) par l'adjonction de canaux (30) modifiant la forme des canaux (20), ce qui a pour objet d'augmenter à ia fois les surfaces d'échange avec l'air et avec le fluide caloporteur. Ces canaux (30) sont disposées dans les deux demie-cheminées (2), perpendiculairement aux canaux (20). Les figures 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, représentent des profils différents utilisant le même concept que le profil (6) (fig. 1). Ces profils sont non limitatifs. La pièce de fermeture et de raccordement, appelée collecteur (7), (fig. 21), est un ensemble moulé, nécessaire à la fermeture haute et basse du profil (6) (fig. 0); ce collecteur (7) sert à la distribution du fluide caloporteur circulant dans le canal (5), allant vers le profil (6) ou venant de ce dernier vers le canal (5), en passant par les canaux (4). Le collecteur (7) (fig. 21) dispose d'une gorge (50) sur toute la périphérie dans sa partie creuse (4); cette gorge est destinée à recevoir un joint d'étanchéité (8), (fig. 24) comprimé par le profil (6) en fond de gorge. Afin de contrôler l'écrasement du joint, il est prévu d'une part, 4 portées métalliques (5l)'à l'intérieur du collecteur (7) (fig. 21) coopérant avec les parois (21) du profil (6) (fig. 1), et d'autre part 4 portées métalliques (52) à l'intérieur du collecteur (7) coopérant avec les 2 parties cylindriques percées (11) du profil (6) (fig. 1), cet ensemble formant un appui métal sur métal permet d'assurer le contrôle dimensionnel et l'écrasement du joint (8). La compression est maintenue par 4 vis, 2 pour le collecteur (7) haut et 2 pour le collecteur (7) bas, traversant le collecteur (7) par les orifices (53); ces vis coopèrent avec les percements des parties (11) du profil (6) (fig. 1). Le collecteur (7) sert aussi à la connexion entre éléments (fig. 0), et permet d'obtenir une batterie d'éléments (fig. 0 bis). Ce montage s'effectue à partir de pièces dc raccordement femelles taraudées droite et gauche, appelées nipples femelles (102), (fig. 27), coopérant avec le collecteur (7) par ses parties filetées (54); I'étanchéité entre éléments est obtenue par la pose d'un joint fibre (103) ou autre entre les deux portées (55). Cc système présente deux avantages évidents : a) montage, par l'extérieur au lieu de l'intérieur, d'éléments à nippler, b) amélioration significative de l'écoulement du fluide caloporteur à travers les canaux (5) au passage de l'interface entre éléments. Il est prévu, sur le collecteur (7) (fig. 21), des ailettes (60) pouvant recevoir une grille de finition en partie haute; ces ailettes ont principalement pour objet de présenter une façade esthétique. Par ailleurs, ces ailettes sont reliées au cylindre central (70) par l'intermédiaire de quatre ailettes (61) servant de raidisseurs. Des encoches (62) dans les ailettes (61) et des portées (63) situées à la base (75) du collecteur (7), sont destinées à assurer le maintien par clipsage, d'enjoliveurs permettant de modifier l'esthétique final des éléments. Une variante sans ailette du collecteur (7) est présentée sur la figure 23. Le système de clipsage d'enjoliveurs est alors assuré par des portées (63a) et des encoches (62a). Les figures 25a et 25b présentent le montage des enjoliveurs haut (100) et bas (101) sur l'ensemble composé du profil (6) et des collecteurs (7) haut et bas par l'intermédiaire des portées (63) (respectivement (63a)), et des encoches (62) (respectivement (62a)). La (fig. 26) montre le mode de clipsage des enjoliveurs. Ce système permet, tout en conservant le principe thermique de l'invention, de faire varier à l'envie l'esthétique de l'élément en changeant simplement de modèle d'enjoliveur. La figure 22 présente la variante du collecteur (7) adaptée au profil (6bis) (fig. 6) cette pièce de fermeture étant modifiée en conséquence par l'adjonction d'un canal supplémentaire (80). Ce dispositif augmente la circulation du fluide caloporteur vers le profil (6bis) et la surface d'échange de ce fluide avec les parois. La figure 24 représente le joint (8) dont la forme épouse la section du profil (6). Ce joint (8) permet d'assurer l'étanchéité entre le profil (6) et les collecteurs (7) haut et bas (fig. 0). Ce joint (8) peut comporter des pattes de fixation auto-centreuses (90), (91), (92) qui lui permettent de coopérer avec le profil (6) (fig. 1). La forme de la partie supérieur du joint est adaptée à la fonne de la gorge (50) et des portées métalliques (52) dans le collecteur (7). La figure 28 représente un ensemble moulé, formé de 2 collecteurs (7) (fig. 21). Cette pièce double monobloc forme un collecteur double qui peut recevoir deux profils (6) (fig. 1). Ce dispositif permet un montage optimisé de batteries de 4, 6, 8, 10, 12, etc., éléments (fig. 0). Un élément simple permet le montage de batteries impaires. Ce double collecteur peut comporter tous les aménagements et modifications évoqués pour le collecteur (7) (fig. 21). Une variante est prévue pour accroître les transferts thermiques entre le fluide caloporteur et les parois de l'échangeur (profil (6)). 11 s'agit de brasser le fluide caloporteur afin de changer le régime d'écoulement du fluide caloporteur et ainsi améliorer le coefficient d'échange thermique avec les parois. Un système à grilles décalées positionné à l'intérieur des canaux (3) en une ou plusieurs section du profil (6) permet ce brassage. Une variante est prévue pour accroître les transferts thermiques entre les parois de l'échangeur (profil (6)) et l'air à chauffer. il s'agit de brasser l'air à chauffer afin d'augmenter le parcours de chaque cellule convective (air chauffé par convection naturelle) et ainsi améliorer le coefficient d'échange thermique avec les parois. Un système à grilles décalées et/ou hélicoïdales positionné à l'intérieur de la cheminée (1) et/ou des deux demie-cheminées (2), le long de tout ou partie du profil (6) permet ce brassage (fig. bibis). REVENDICATIONS 1) Echangeur de chaleur destiné au chauffage des habitations, bureaux, ateliers, etc... constitué de pièces spécifiques formant un ensemble appelé élément, caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur haut (7) et un collecteur bas (7), espacés par un profil spécifique (6) lui-même constitué d'une paroi externe sensiblement en forme de I majuscule et d'une paroi interne disposée à l'intérieur de la paroi externe de forme sensiblement rectangulaire, le dit profil (6), de hauteur pouvant varier à l'envie, définit une zone de circulation de fluide caloporteur présentant 4 conduits (3) verticaux de circulation, séparés par des cloisons (11) et (21) permettant une meilleure distribution et circulation du fluide caloporteur, et 3 conduits verticaux formant une cheminée (1) et 2 demie-cheminées (2) de convection pour l'air à chauffer; et en ce que l'étanchéité entre le profil (6) et les collecteurs (7) haut et bas est assuré par un joint d'étanchéité (8) conformé à la section du profil (6), un montage mécanique entre le profil (6) et les collecteurs (7) haut et bas assurant le maintien de la compression du dit joint à l'aide d'un ensemble de vis. 2) Echangeur selon la revendication 1, comportant une pièce moulée haute et une pièce moulée basse (collecteurs (7)), dotées chacune d'une gorge (50) pouvant recevoir le joint (8)- et d'un système de contact métal contre métal entre les collecteurs (7) (portées (51), (52)) et le profil (6) (parois (21), parties cylindriques percées (11)), assurant le contrôle dimensionnel et la compression du joint (8). 3) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un joint (8) en partie haute et basse, comprimé dans la gorge (50) du collecteur (7) par le profil (6), autocentré sur le profil (6) à l'aide de pattes (90), (91), (92), et assurant l'étanchéité entre le fluide caloporteur et l'air extérieur. 4) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un dispositif de clipsage (62), (63), (en variante (62a), (63a)) permettant d'adjoindre différents profils enjoliveurs haut (100) et bas (101) et ainsi permettant de modifier l'esthétique finale des éléments et la direction du flux convectif d'air chaud. 5) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant 8 ailettes saillantes (12), permettant de positionner différents profilés de dissipation de chaleur (31), (32), non limitatifs en formes et matériaux, conduisant la chaleur par contact ou par collage et augmentant la surface d'échange avec l'air. 6) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant, à partir de dispositifs d'accrochage (22), la possibilité de poser par contact ou collage des ailettes rapportées conductrices de la chaleur (33), (34), non limitatives en formes et matériaux. 7) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un canal supplémentaire de circulation du fluide caloporteur (40), permettant l'accroissement du débit du fluide caloporteur et l'augmentation de la surface d'échange de ce dernier avec l'air. 8) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des ailettes pleines (23) de dissipation de chaleur, permettant l'augmentation de la surface d'échange avec l'air. 9) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des canaux (30) de dissipation de chaleur permettant à la fois l'augmentation de la surface d'échange avec l'air et avec le fluide caloporteur, et permettant l'accroissement du débit de fluide caloporteur. 10) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, permettant le montage d'éléments en batteries. Montage s'effectuant à partir de pièces de raccordement femelles taraudées droites et gauches, appelées nipples femelles (102), coopérant avec le collecteur (7) par ses parties filetées (54); l'étanchéité entre éléments étant obtenue par la pose d'un joint fibre (103) ou autre entre les deux portées (55) des collecteurs (7) montés en batteries. Ce système présentant deux avantages décisifs : a, \ montage, par l'extérieur au lieu de l'intérieur, d'éléments à nippler, b) amélioration significative de l'écoulement du fluide caloporteur ainsi que du purgeage à travers les canaux (5) au passage de l'interface entre éléments. 11) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un collecteur double monobloc formé de 2 collecteurs (7) solidaires, permettant une optimisation du montage en batteries. ~ .~ ~.~~..12$ Echangeur selon l'.. une quelconque des revendications précédentes, présentant une succession de cheminées de convection (2) rendues étanches en façades avant et arrière, par l'adjonction de baguette profilées (9), sur toute la hauteur de l'élément, permettant ainsi une amélioration significative de l'échange par convection dans les demie-cheminées (2). 13) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une cheminée de convection (1) et deux demie-cheminées (2) comportant un système de brassage de l'air améliorant l'échange thermique avec l'air. 14) Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont les canaux (3) présentent des éléments de brassage du fluide caloporteur améliorant l'échange thermique avec les parois.