Brevet FR2774458A1 — publié le 19990806

ÉMETTEUR REVERSIBLE D'AIR CHAUD OU FROID DESCRIPTION On décrira ici un émetteur réversible, permettant de souffler à volonté de l'air chaud ou froid et utilisable en particulier pour des applications domestiques de chauffage ou de climatisation. Un avantage essentiel de ces appareils est de fonctionner aussi silencieusement que possible. Cela peut être assuré par une absence totale d'engins mécaniques pour souffler l'air : on a déjà proposé, notamment dans les demandes de brevet de numéros d'enregistrement 97.05835 et 97.05836, encore à publier, des convecteurs exploitant le tirage naturel de l'air, c'est-à-dire sa propriété de se déplacer verticalement à travers le convecteur et de passer devant la source de chaleur ou de froid grâce à sa densité différente de l'air ambiant. De tels convecteurs se présentent sous forme d'une cheminée d'écoulement de l'air, droite et ouverte à ses extrémités, qu'occupe la source. Mais la situation est compliquée quand le convecteur doit être réversible, c'est-à-dire prévu pour réchauffer ou refroidir à volonté, car le tirage naturel est ascendant pour l'air chaud et descendant pour l'air froid, et il convient pourtant que l'air s'écoule dans le même sens dans les deux cas car la forme de la cheminée ne se prête qu'à un écoulement d'air dans un seul sens. La seconde demande citée, qui traite d'un convecteur réversible, prévoit en réalité une cheminée repliée où l'écoulement est successivement ascendant et descendant, une source chaude à l'entrée de la cheminée et une source froide au coude de la cheminée, au sommet de celle-ci et devant une seconde entrée d'air, et un clapet flexible permettant d'ouvrir la portion de sortie de la cheminée à l'écoulement provenant de celles des sources qui est active. Un tirage purement naturel est conservé au prix d'une structure compliquée du convecteur, comprenant en particulier deux sources distinctes et une pièce mobile. L'écoulement de l'air est plus difficile et le volume du convecteur est accru à cause du repli du conduit. L'émetteur d'air proposé comme l'invention présente une structure extrêmement simple. I1 comprend une cheminée de tirage ouverte exclusivement en bas pour l'entrée d'air et en haut pour la sortie d'air, un échangeur de chaleur unique disposé dans la cheminée, et au moins un ventilateur axial disposé à travers une section de la cheminée. Ce ventilateur est au repos dans le cas, plus fréquent dans nos contrées, d'un chauffage et reste donc silencieux, sans introduire de pertes de charge excessives. I1 présente aussi l'avantage de n'être que peu bruyant quand il doit être mis en marche pour rafraîchir l'air, car une faible puissance, et donc une faible vitesse du ventilateur, suffit pour rétablir l'ascendance de l'écoulement avec de l'air froid. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront explicités au commentaire du dessin qui représente une réalisation possible de l'invention ; la figure 1 est une vue générale de l'émetteur d'air et la figure 2 illustre le circuit d'échange de chaleur. L'émetteur d'air est presque entièrement enveloppé dans sa cheminée 1, qui est composée de parois généralement verticales délimitant une ouverture inférieure 2 destinée à l'entrée de l'air à échauffer ou refroidir, et une ouverture supérieure 3 par laquelle l'air se diffuse dans l'atmosphère dont la température doit être modifiée. L'appareil est généralement mural, l'ouverture inférieure 2 étant à quelques centimètres du sol, et la cheminée 1 comprend en conséquence une face arrière 4 parfaitement plane et accrochée au mur et de laquelle s'élève un déflecteur cambré 21 qui surplombe l'ouverture supérieure 3 et dévie l'air sortant pour le diriger à l'opposé du mur. La cheminée 1 comprend encore deux faces latérales 5 et 6 relativement étroites afin de limiter sa profondeur et une face avant 7 saillant par le bas de façon que l'ouverture inférieure 2 ait une superficie plus grande que l'ouverture supérieure 3. Les ouvertures 2 et 3 peuvent être complètement ouvertes ou au contraire voilées par une grille ou des ailettes de guidage de l'air. L'appareil comprend encore deux éléments essentiels, tous deux placés dans la cheminée 1 : un échangeur de chaleur 8 pouvant consister en une série de tubes 9 emplis de fluide chaud ou froid selon le besoin, qui s'étendent sensiblement d'une face latérale 5 à l'autre 6 et occupent toute une section de la cheminée 1, hormis les jeux qui les séparent. Les tubes 9 ont une section oblongue, dont la dimension verticale est beaucoup plus grande afin d'accroître la durée de contact thermique avec l'air ascendant tout en réduisant les pertes de charge grâce à leur finesse en direction horizontale. Les tubes 9 sont, dans cet exemple, plats et composés de deux faces planes et parallèles jointes par des arrondis. Ils sont reliés à un conduit de circulation 10 par des collecteurs de distribution 11 et de récupération 12, représentés à la figure 2 et adjacents aux faces latérales 5 et 6, et le conduit 10 passe par une source 13 extérieure à l'appareil et qui est composée selon le cas d'une combustion, d'une résistance électrique de chauffage, de glace, etc. et éventuellement d'une pompe créant une circulation dans l'échangeur 8. Si l'air est échauffé par l'échangeur 8, il s'élève grâce à sa densité moindre et sort sans autre précaution de la cheminée 1 : l'émetteur d'air fonctionne en convecteur. Si au contraire il est refroidi, il tend à retomber, ce qui nécessite de mettre en marche l'autre élément compris dans la cheminée 1. Il s'agit d'une batterie de ventilateurs 14 axiaux, c'est-à-dire qui comprennent une hélice 15 formée de pales obliques 16 autour d'un moyeu 17 et d'un boîtier 18 renfermant un moteur qui meut le moyeu 17 : l'écoulement produit est dans l'axe de rotation du moyeu 17. Comme ici ces axes sont verticaux, l'air froid est aspiré vers le haut et sort aussi du convecteur par l'ouverture supérieure. Une grille de support 19 soutient les ventilateurs 14, qui sont mis en marche par un dispositif 20 commandé par l'utilisateur quand une source froide est employée. L'échangeur de chaleur 8 est avantageusement au bas de la cheminée 1, dont la section a une superficie plus grande et où l'échange de chaleur peut donc être plus important, mais les ventilateurs 14 sont avantageusement près du sommet de la cheminée, où la section est plus petite et où la ventilation est donc plus facile. Les ventilateurs 14 ne sont utilisés qu'à faible vitesse, c' est-à-dire au-dessous de leurs possibilités, car cela suffit à assurer l'écoulement souhaité sans produire trop de bruit. Quoiqu'un échangeur de chaleur 8 commun à l'échauffement et au refroidissement soit préféré, il serait possible d'utiliser des échangeurs adjacents associés respectivement aux deux sources. REVENDICATIONS 1. Émetteur réversible d'air, comprenant une cheminée (1) de tirage ouverte en bas (2) pour l'entrée d'air, un échangeur de chaleur (8) disposé dans la cheminée, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ventilateur axial (14) disposé à travers une section de la cheminée, un dispositif (20) de marche et d'arrêt du ventilateur, et en ce que la cheminée est ouverte en haut (3) pour la sortie d'air. 2. Émetteur réversible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur cambré (21) en haut de la cheminée qui dévie l'air d'un écoulement vertical. 3. Émetteur réversible selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (8) occupe toute une section de la cheminée et comprend des tubes (9) à section oblongue ayant une plus grande dimension en direction verticale. 4. Émetteur réversible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cheminée s' amenuise de bas en haut, le ventilateur (14) est disposé à travers une section supérieure de la cheminée, et l'échangeur de chaleur (8) occupe une section inférieure de la cheminée (1). 5. Émetteur réversible selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est unique. 6. Émetteur réversible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ventilateur (14) est mis en marche à faible vitesse.