Brevet FR2807148A1 — publié le 20011005

La présente invention concerne un dispositif de mélange hydraulique, ainsi qu'une installation d'échange thermique pourvue d'un tel dispositif. De manière classique, une installation d'échange thermique comprend un émetteur thermique, apte à délivrer de l'énergie thermique, sous forme de chaud ou de froid. Un tel émetteur thermique est par exemple un réseau de radiateurs ou de planchers chauffants, un convecteur ou une réserve d'eau chaude. Il peut également s'agir d'un ventilo-convecteur rafraîchissant, ou bien encore d'un réseau de planchers rafraîchissants. Cet émetteur thermique est mis en relation avec une source d'énergie thermique, telle que par exemple une chaudière ou un groupe frigorifique. A cet effet, il est prévu un dispositif hydraulique de mélange, dont une ligne princi pale s'étend entre la source d'énergie thermique et l'émetteur thermique. Il est également prévu une ligne annexe de mélange, débouchant dans la ligne principale, de manière à réguler la température du liquide circulant dans la ligne principale, voire la puissance émise par ce liquide. Cette ligne de mélange est habituellement piquée sur une ligne de retour, s'étendant de l'émetteur thermique vers la source d'énergie thermique. Le dispositif de mélange hydraulique évoqué ci-dessus est par ailleurs pourvu de moyens permettant de régler le débit de liquide s'écoulant de la ligne de mélange vers la ligne principale. on conçoit aisément que la variation du débit de liquide de mélange permet d'ajuster la température du liquide circulant dans la ligne principale, en direction de l'émetteur thermique. Dans l'état de la technique connue, ces moyens de réglage sont constitués par une vanne à trois voies, disposée à l'intersection de la ligne principale et de la ligne de mélange. Cette solution présente cependant certains inconvé nients. En effet, une telle vanne à trois voies est un organe mécanique cher. Par ailleurs, elle nécessite une maintenance constante, dans la mesure où elle est constituée de nombreuses pièces mécaniques. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention se propose de réaliser un dispositif de mélange hydraulique qui, tout en assurant un réglage fiable du débit de liquide s'écoulant dans la ligne principale, fait appel à des organes mécaniques peu onéreux, de conception simple et d'une robustesse satisfaisan te. A cet effet, elle a pour objet un dispositif de mélange hydraulique, comprenant une ligne principale destinée notamment à l'alimentation d'un émetteur thermique, par exemple d'un radiateur, d'un plancher chauffant ou d'une réserve de liquide, ledit dispositif comprenant en outre une ligne de mélange, mise en communication avec la ligne principale, et des moyens de réglage du débit de liquide destiné à s'écouler de la ligne de mélange dans la ligne principale, caractérisé en ce que la ligne principale comprend des moyens de diminution locale de la section de passage du liquide, de maniè?`é à former une région de plus faible pression du liquide, et en ce que ladite ligne de mélange débouche au voisinage de ladite région de plus faible pression. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la ligne de mélange débouche dans la région de plus faible pression ; - les moyens de réglage sont disposés sur la ligne de mélange, et sont distants de ladite ligne principale ; - les moyens de diminution locale de la section comprennent un tube de Venturi dont est pourvue la ligne principale ; - le tube de Venturi comprend, en faisant référence au sens d'écoulement du liquide, une portion convergente, puis une portion de section constante et une portion divergente, la ligne de mélange débouchant dans la portion de section constante ; - les moyens de réglage comprennent une électro- vanne, une vanne à deux voies tout ou rien, ou une vanne proportionnelle. L'invention a également pour objet une installation d'échange thermique comprenant un émetteur thermique, notamment au moins un radiateur, un plancher chauffant ou une réserve de liquide, une source d'énergie thermique, notamment une chaudière, et un dispositif de mélange hydraulique, s'étendant entre la source d'énergie et l'émetteur thermique, caractérisée en ce que le dispositif de mélange est tel que défini ci-dessus. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la ligne principale du dispositif de mélange est apte à entraîner le liquide depuis la source d'énergie thermique vers l'émetteur thermique ; - il est prévu une ligne de retour, apte à entraîner le liquide depuis l'émetteur thermique vers la source d'énergie thermique, et la ligne de mélange est mise en communication avec cette ligne de retour ; - la ligne de retour et la ligne principale sont mises en communication par un serpentin d'échange thermique s'étendant à l'intérieur de la source d'énergie thermique ; - au voisinage de l'émetteur thermique, la ligne principale et la ligne de retour sont mises en relation d'échange thermique, dans un échangeur de chaleur d'homogénéi sation de leurs températures. L'invention va être décrite ci-dessous, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation d'échange thermique conforme à l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle, illustrant partiellement le dispositif de mélange hydraulique appartenant à l'installation de la figure 1. L'installation d'échange thermique illustrée à la figure 1, qui est une installation de chauffage, comprend un émetteur thermique, qui est une cuve 2, formant réserve de liquide, dans laquelle règne une température T1. Il est par ailleurs prévu une source d'énergie thermique, à savoir une chaudière 4 pourvue, de façon classique, d'un conduit d'échappement 6. La cuve 2 est alimentée en liquide, en l'occurrence en eau chaude sanitaire, par une ligne principale 8, s'étendant entre la chaudière 4 et la cuve 2. Cette ligne 8 comporte une zone amont 10, dans laquelle règne une température T2, ainsi qu'une zone aval 12, dans laquelle règne une température T3. La circulation du liquide dans la ligne principale 8 est assurée par l'intermédiaire d'une pompe 14. Une ligne de retour 16 s'étend, de façon parallèle à la ligne principale 8, depuis la cuve 2 en direction de la chaudière 4. Il règne, dans cette ligne de retour, une température T4 et la circulation du liquide y est assurée par l'intermédiaire d'une pompe 18. Une ligne annexe 20, ou ligne de mélange, est piquée sur la ligne de retour 16 et s'étend en direction de la ligne principale 8. Cette ligne 20 permet donc de déverser, dans la ligne principale 8, un certain débit de liquide provenant de la ligne de retour 16. La valeur de ce débit peut être réglée par l'intermédiaire d'une électrovanne 22, qui peut être remplacée par exemple par une vanne à deux voies tout ou rien, ou bien encore par une vanne proportionnelle. La ligne principale 8 et la ligne de mélange 20 forment un dispositif de mélange hydraulique. Les extrémités, opposées à la cuve 2, de la ligne principale 8 et de la ligne de retour 16, sont mutuellement reliées par l'intermédiaire d'un serpentin 24 s'étendant dans la chaudière 4. Par ailleurs, ces lignes principale 8 et de retour 16 sont mises en relation d'échange thermique, dans leurs zones voisines de la cuve 2, par un échangeur de chaleur 26 visant à homogénéiser les températures du liquide qui y circule. L'intersection entre la ligne principale 8 et la ligne de mélange 20 est illustrée de façon plus précise à la figure 2. Comme le montre cette dernière, la ligne principale 8 est munie d'un tube de Venturi 28 comprenant, en faisant référence au sens d'écoulement du fluide dans la ligne 8, une portion convergente 30, suivie d'une portion 32 cylindrique de section constante, et terminée par une portion divergente 34. La portion convergente est inclinée, par rapport à l'axe principal A de la ligne 8, d'un angle a compris entre 10 et 450. Les parois de la portion divergente 34 sont inclinées par rapport au même axe A, selon un angle e compris entre 2 et 30 . La ligne 20 débouche, pour sa part, dans la portion 32 de section constante du tube de Venturi 28. En service, le liquide s'écoule dans la ligne principale 8 selon la flèche F. Du fait de la présence du tube de Venturi 28, qui induit une diminution locale de la section de passage du fluide, il se forme, à l'intérieur de la portion médiane 32, une région 36 de plus faible pression locale. Dans cette région 36, la pression du liquide est inférieure à celle du liquide présent dans les régions disposées immédiatement en amont et en aval, à savoir à l'intérieur des portions 30 et 34. Si l'on désire ajuster la température du liquide circulant dans la zone aval 12 de la ligne principale 8, de sorte que la température T2 soit différente de la température T3, on ouvre la vanne 22, afin d'admettre du liquide dans le tronçon aval de la ligne annexe 20, au voisinage de la ligne principale 8. Du fait de la faible pression locale régnant dans la région 36, il se crée une aspiration permettant l'entraînement du liquide, depuis la ligne annexe 20. Le débit du liquide de régulation, s'écoulant de la ligne annexe 20 dans la ligne principale 8, peut être modulé en modifiant l'ouverture de l'électrovanne 22. L'invention n'est pas limitée aux_ exemples décrits et représentés. Ainsi, on peut remplacer la chaudière 4, qui est une source de chaleur, par une source frigorifique. On peut remplacer également la cuve 2 par un autre type d'émetteur thermique, tel que notamment un réseau de radiateurs, un réseau de planchers chauffants ou refroidissants, ou bien encore un réseau de convecteurs ou de ventilo-convecteurs. L'invention permet de réaliser des objectifs précédemment mentionnés. En effet, le fluide circulant dans la ligne annexe de mélange est à même de s'écouler de façon fiable, dans la ligne principale 8, du fait de l'aspiration induite par la dépres sion générée dans la région médiane 36 du tube de Venturi. Par ailleurs, étant donné que les moyens de régulation du débit, dans cette ligne annexe, sont indépendants de la ligne principale, à savoir qu'ils sont disposés à distance de cette dernière, il peut être fait appel à des moyens de régulation particulièrement simples et robustes. Ceci est à comparer avec les dispositifs de l'art antérieur, qui nécessitent l'utilisa tion d'une vanne à trois voies, qui est coûteuse et nécessite une maintenance constante. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mélange hydraulique, comprenant une ligne principale (8) destinée notamment à l'alimentation d'un émetteur thermique (2), par exemple d'un radiateur, d'un plancher chauffant ou d'une réserve de liquide, ledit dispositif comprenant en outre une ligne de mélange (20), mise en communication avec la ligne principale (8), et des moyens de réglage (22) du débit de liquide destiné à s'écouler de la ligne de mélange (20) dans la ligne principale (8), caracté risé en ce que la ligne principale (8) comprend des moyens (28) de diminution locale de la section de passage du liquide, de manière à former une région (36) de plus faible pression dû liquide, et en ce que ladite ligne de mélange (20) débouche au voisinage de ladite région de plus faible pression (36). 2. Dispositif de mélange hydraulique selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que la ligne de mélange (20) débouche dans la région de plus faible pression (36). 3. Dispositif de mélange hydraulique selon la revendica tion 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de réglage (22) sont disposés sur la ligne de mélange (20), et sont distants de ladite ligne principale (8). 4. Dispositif de mélange hydraulique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de diminution locale de la section (36) comprennent un tube de Venturi (28) dont est pourvue la ligne principale (8). 5. Dispositif de mélange hydraulique selon la revendica tion 4, caractérisé en ce que le tube de Venturi comprend, en faisant référence au sens d'écoulement du liquide, une portion convergente (30), puis une portion de section constante (32) et une portion divergente (34), la ligne de mélange (20) débouchant dans la portion de section constante (32). 6. Dispositif de mélange hydraulique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent une électrovanne (22), une vanne à deux voies tout ou rien, ou une vanne proportionnelle: 7. Installation d'échange thermique comprenant un émetteur thermique (2), notamment au moins un radiateur, un plancher chauffant ou une réserve de liquide, une source d'énergie thermique, notamment une chaudière (4), et un dispositif de mélange hydraulique, s'étendant entre la source d'énergie (4) et l'émetteur thermique (2), caractérisée en ce que le dispositif de mélange (8, 20) est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Installation d'échangeur thermique selon la revendica tion 7, caractérisée en ce que la ligne principale (8) du dispositif de mélange est apte à entraîner le liquide depuis la source d'énergie thermique (4) vers l'émetteur thermique (2). 9. Installation d'échangeur thermique selon la revendica tion 8, caractérisée en ce qu'il est prévu une ligne de retour (16), apte à entraîner le liquide depuis l'émetteur thermique (2) vers la source d'énergie thermique (4), et en ce que la ligne de mélange (20) est mise en communication avec cette ligne de retour (16). 10. Installation d'échange thermique selon la revendica tion 9, caractérisée en ce que la ligne de retour (16) et la ligne principale (8) sont mises en communication par un serpentin d'échange thermique (24) s'étendant à l'intérieur de la source d'énergie thermique (4). 11. Installation d'échange thermique selon la revendica tion 9 ou 10, caractérisée en ce que, au voisinage de l'émetteur thermique (2), la ligne principale (8) et la ligne de retour (16) sont mises en relation d'échange thermique, dans un échangeur de chaleur (26) d'homogénéisation de leurs températures.