Brevet FR2776371A1 — publié le 19990924

La présente invention concerne un échangeur de chaleur comportant une enveloppe externe en tube plastique, ainsi que des dispositifs de raccordement des extrémités adaptables à des tubes internes plastifiés extérieurement. On connaît déjà des échangeurs de chaleur coaxiaux ou multitubulaires destinés aux installations de chauffage, de refroidissement et aux pompes à chaleur. Ces échangeurs réalisés à l'aide de tubes cuivre ou acier présentent un certain nombre d'inconvénients comme la non résistance à la corrosion. Certaines conceptions avec des tubes en titane permettent de résister à la corrosion, mais présentent l'inconvénient d'être très coûteux dans leur réalisation. Les échangeurs io métalliques présentent par ailleurs l'inconvénient de conduire le courant et de ioniser des particules métalliques, les rendant nocives en aquaculture par exemple. C'est d'une manière générale un but de l'invention de fournir un échangeur de chaleur ne présentant pas les défauts de installations connues. C'est en particulier un but de l'invention de fournir un échangeur constitué de tubes métalliques plastifiés de telle manière que le fluide à réchauffer ou à refroidir ne sera en contact qu'avec des éléments en plastique, assurant ainsi une excellente protection contre la corrosion et une discontinuité électrique. L'intérêt du procédé permet en outre: - D'être adapté au chauffage de l'eau des piscines - D'être adapté au chauffage ou au refroidissement de l'eau des bassins aquacoles. - De ne pas être coûteux dans sa réalisation. L'invention sera bien comprise par la description qui suit faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: * La figure 1 est un schéma d'une installation selon l'invention comportant un échangeur de type coaxial. * La figure 2 représente le détail d'une des extrémités de raccordement des tubes de l'échangeur. * La figure 3 est représente la vue en coupe d'une des extrémités de raccordement des tubes de l'échangeur. * La figure 4 est une variante de la figure 3. * La figure 5 est une vue en coupe de l'un des tubes internes constituant l'échangeur. ò La figure 6 est une variante de l'invention destinée aux échangeurs de forte puissance. À La figure 7 représente l'intégration de l'invention dans une pompe à chaleur. Une installation selon l'invention figure 1 comporte une enveloppe extérieure (14) telle s un tube plastique enroulé en forme de serpentin et comportant à ses deux extrémités un té (11), fixé par collage, sertissage ou mécaniquement sur le tube (14). A l'intérieur du tube (14) sont placés un ou plusieurs tubes (151, 152,... 15n) dans lesquels circule un fluide pénétrant dans ces tubes par l'entrée (El) et répartis par le collecteur (10). La sortie du fluide, après échange s'effectue en (S1) par le collecteur io (19). Le té (16) comporte le piquage d'entrée (E2) du deuxième fluide destiné à assurer l'échange thermique avec le premier fluide. Le deuxième fluide circule dans l'espace situé entre les tubes (151, 152,...15,n) et le tube (14), puis ressort en (S2) par le piquage (12). L'étanchéité de la sortie des tubes (151, 152,...15n) des tés (11) et (16), est réalisée par exemple par collage ou par une résine coulée en (13) et (18). s15 Cette résine est constituée par un matériau adhérent parfaitement sur les tés et sur les tubes, tel du polyester ou autre. Les tubes (151, 152,... 15n) sont constitués par des tubes plastiques ou métalliques plastifiés extérieurement. Les figures 2 et 3 représentent le détail d'une des extrémités de raccordement des tubes de l'échangeur, dans une forme de réalisation. La résine d'étanchéité (18) est coulée jusque la limite (20) et assure l'étanchéité entre le ou les tubes (151, 152,... 15n) et le té (16). Une plaque (21) percée afin d'assurer le passage des tubes a pour rôle de servir de coffrage à la résine. Dans une autre variante, la résine (18) et la pièce (21) peuvent être remplacées par une pièce collée ou sertie sur les tubes (151, 152,...15n) et le té (16). Dans ces figures, le raccordement du tube extérieur de l'échangeur (14), sur le té (16) est représenté par collage, mais pourra être réalisé par un autre moyen tel un raccord mécanique à compression par exemple. La figure 4 représente une autre réalisation de l'échangeur dans laquelle le tube intérieur (25) est unique et son étanchéité est assurée par un raccord mécanique à compression composé d'un écrou (23), d'un joint torique (22) et d'un arrêtoir (24). La figure 5 représente, dans une forme de réalisation, une vue en coupe des tubes (151, 152,... 15n) des figures 1 à 3 ou (25) de la figure 4. Ces tubes sont constitués par une âme métallique (31), en cuivre par exemple, sur laquelle est extrudée une fine couche de plastique (30) tel du polyéthylène ou du polychlorure de vinyle. Le fluide I 3 2776371 circulant à l'intérieur des tubes est bien sûr compatible avec le matériau (31). De même, le fluide 2 circulant à contre courant à l'extérieur des tubes est compatible avec le matériau (30). La figure (6) est une variante de réalisation de l'échangeur, destinée aux installations de plus fortes puissances. Dans cette forme de réalisation, l'étanchéité du passage de l'ensemble des tubes intérieurs (151, 152,... 15n) doit être assuré avec la bride (34). Cette bride est fixée par boulons et joint sur le corps (33) de l'enveloppe extérieure de l'échangeur. Les tubes (151, 152,...15,) sont sertis ou collés sur la bride (34). Dans cette forme de réalisation de l'échangeur, il pourra également être prévu des 0o chicanes intérieures (non représentées), permettant de mieux répartir dans l'échangeur le fluide entre E2 et S2. La figure 7 est un exemple d'utilisation de l'invention dans une installation de pompe à chaleur et assure dans cet exemple la fonction de condenseur. Les vapeurs de fluide frigorigène pénètrent par le collecteur (10) dans l'échangeur et se condensent is à l'intérieur des tubes, en cédant de la chaleur au fluide circulant à contre courant entre E2 et S2; Le liquide formé est recueilli en (19) avant d'être envoyé dans la réserve de liquide (45). Le liquide est détendu par le détendeur (47) avant de se vaporiser dans l'évaporateur (46), qui prélève la chaleur au milieu extérieur. Les vapeurs formées sont aspirées par le compresseur (40) qui les comprime vers (10) afin de former un nouveau cycle. La présente invention est d'une manière générale applicable à tous les systèmes d'échange thermique entre deux fluides. Une application particulièrement intéressante est le chauffage de l'eau des piscines, I'échangeur pouvant être utilisé aussi bien en condenseur de pompe à chaleur qu'en échangeur thermique avec un circuit de chaudière. La présence de plastique côté fluide corrosif permet de nombreuses autres applications tant dans le domaine de l'aquaculture que pour les condenseurs à eau de mer. Le dispositif trouve aussi son application dans l'industrie chimique. D'une manière générale et non limitative, I'invention s'applique partout o des risques de corrosion permanentes ou temporaires sont à craindre. 4 2776371 REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur ou de froid caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe externe en tube plastique (14, 33), ainsi que des dispositifs de raccordement des extrémités (11, 16, 34) adaptables à des tubes internes (151, 152,...15n, 25) réalisés en plastique ou métalliques plastifiés extérieurement. 2. Installation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube (14) est collé, serti, vissé ou fixé par raccord à compression sur les tés d'extrémités (11, 16). 3. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'étanchéité de passage à l'extérieur des tubes (151, 152,... 15n, 25) est assurée par collage, sertissage, coulage d'une résine (13, 18), ou au moyen d'un raccord mécanique (22, 23, 24). 4. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le ou les tubes intérieurs (151, 152,...15., 25) de l'échangeur sont en plastique, ou métalliques et plastifiés extérieurement. 5. Installation selon la revendications 1 caractérisée en ce que les tubes (151, 152,... 15,) sont sertis ou collés sur une bride (34), cette dernière étant fixée sur le corps externe (33) de l'échangeur. 6. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les tubes (151, 152,...15, 25) sont collectés entre eux à l'entrée et à la sortie par des collecteurs ou distributeurs (10, 19). 7. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les deux fluides circulent à contre courant. 8. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le fluide circulant à l'intérieur des tubes (151, 152,... 15n, 25), est un fluide frigorigène à changement de phase. 9. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le fluide circulant entre l'espace compris entre la paroi intérieure (14, 33) et la paroi extérieure des tubes (151, 152,... 15n, 25), est de l'eau de piscine ou un fluide corrosif.