éCHANGEUR THERMIQUE SOUPLE

La présente invention concerne le domaine des échangeurs thermiques. Plus précisément, l'invention concerne un échangeur thermique plan et souple, définissant au moins un canal dans lequel un fluide peut circuler, notamment de manière à permettre un échange de chaleur entre ledit fluide et le milieu extérieur, ainsi que des procédés permettant de les obtenir.

Il existe de nombreux échangeurs thermiques plans sans vitrage. La principale application est le chauffage des piscines extérieures mais aussi le chauffage saisonnier des piscines intérieures, le chauffage de l'eau pour des besoins domestiques ou encore le chauffage de l'eau de régions éloignées.

Certains de ces échangeurs thermiques en matières plastiques sont constitués de tubes extrudés reliés les uns aux autres par différents procédés. Ces tubes peuvent être posés sur le sol ou sur un toit sous forme de nappes ou de serpentins.

Ces échangeurs thermiques peuvent présenter un certain nombre d'inconvénients. Un des inconvénients est que la pose de ces tubes est souvent longue car elle peut demander la réalisation de nombreuses jonctions pour relier chaque tube à un collecteur d'entrée et à un collecteur de sortie du fluide. D'autre part, ces jonctions peuvent être source de fuite.

Un autre inconvénient est lié à la rigidité de ces échangeurs par la nature des matières plastiques utilisées et par leur conception ; ceci rend le démontage laborieux et le stockage difficile. Cette

rigidité entraîne également une sensibilité au gel.

Encore un autre inconvénient concerne la réparation en cas de fuite qui se fait soit par un collage, soit mécaniquement, avec la nécessité d'enlever la partie du tube endommagé ; cependant cette opération est relativement longue et la zone réparée peut devenir un point de faiblesse.

Il existe donc un besoin pour des échangeurs thermiques permettant notamment de surmonter tout ou partie des problèmes techniques énoncés ci-dessus, en particulier des échangeurs thermiques pouvant être réalisés facilement, à moindre prix, résistant et/ou faciles à transporter.

La présente invention à donc pour objet un échangeur thermique plan, souple, comprenant au moins une feuille plastique, un support textile revêtu ou enduit, notamment de plastique, et/ou une grille enduite, notamment de plastique, ledit échangeur définissant au moins un serpentin dans lequel un fluide peut circuler.

Selon un mode de réalisation, le plastique peut être un thermoplastique souple .

Brève description des figures 1 à 11 :

- la figure 1 est une vue schématique et en perspective d'un échangeur thermique conforme à l ' invention - la figure 2 est une vue schématique et en perspective d'un échangeur thermique en tissu enduit

- la figure 3 est une vue schématique et en coupe suivant une transversale AA' indiquée sur la

figure 2 d'un échangeur thermique en tissu enduit,

- la figure 4 est une vue schématique et en coupe suivant une transversale BB' indiquée sur la figure 2 d'un échangeur thermique en tissu enduit, - les figures 5, 6, 7 , 8 et 9 sont des vues schématiques et du dessus de formes possibles de la zone tubulaire pour l ' échangeur thermique ,

- la figure 10 est une vue schématique et du dessus de la disposition du serpentin dans l' échangeur thermique conforme à l'invention, constitué de plusieurs panneaux, et

- la figure 11 est une vue schématique du raccordement des serpentins entre les différents panneaux.

Selon un mode de réalisation particulier, 1'échangeur thermique comprend une feuille, un support ou une grille, notamment revêtu, replié de manière à définir deux couches.

Selon un autre mode de réalisation, l'échangeur thermique comprend au moins deux feuilles, deux supports ou deux grilles, notamment revêtus, définissant au moins deux couches, en particulier, 1 'échangeur thermique comprend deux feuilles, deux supports ou deux grilles, notamment revêtus, définissant au moins deux couches.

L 'échangeur thermique peut comprendre une succession, notamment continue, ou un chapelet, de serpentins, en particulier plus de 2, notamment plus de 5, tout particulièrement plus de 10, voire plus de 50 serpentins. En particulier, cette succession de serpentins est portée par la même feuille, support ou

grille, notamment revêtus.

Ces serpentins peuvent être reliés par des moyens de jonctions étanches, notamment aux liquides, en particulier par un tuyau, notamment susceptible de s'adapter sur la sortie d'un serpentin et sur l'entrée du suivant.

Tout particulièrement, l'échangeur thermique présente une longueur supérieure ou égale à 2 m, notamment supérieure ou égale à 5 m, en particulier supérieure ou égale à 10 m, voire supérieure ou égale à

50 m.

Il peut présenter un rapport longueur / largeur supérieur ou égal à 5, notamment supérieur ou égal à 10, en particulier supérieur ou égal à 25, tout particulièrement supérieur ou égal à 50, voire supérieur ou égal à 100.

L'échangeur thermique selon l'invention peut se présenter sous forme de rouleau ou être plié, notamment en au moins 5, voire en au moins 10 spires, de manière à permettre de débiter la longueur d'échangeur thermique souhaitée par l'utilisateur.

En particulier, l'échangeur thermique peut être conditionné sous forme de rouleau ou plié. Le rouleau peut être disposé sur un mandrin creux de manière à permettre un déroulement aisé.

L'échangeur thermique peut comprendre dans le serpentin des structures de type dérivations, ou « bypass », permettant notamment de faciliter la vidange de l'échangeur thermique, en particulier, au moins une pour trois, en particulier une pour deux, voire une pour un coude de serpentin. En particulier ces dérivations peuvent être des conduits de diamètre

inférieur au diamètre du serpentin, ou du conduit principal du serpentin.

L'échangeur thermique peut également comprendre des structures permettant de perturber le flux laminaire du fluide, par exemple des conduits d'un diamètre inférieur à celui du serpentin. Ces structures peuvent notamment améliorer les échanges thermiques entre l'extérieur et le fluide circulant dans l'échangeur.

Selon une première variante, l'invention a pour objet un échangeur thermique comprenant, ou constitué, d'au moins une grille enduite et/ou d'au moins un tissu enduit, notamment de plastique, ou encore d'au moins une feuille plastique dans lequel le serpentin est délimité par une jonction étanche de la grille enduite, tissu enduit ou feuille.

En particulier, l'échangeur thermique comprend au moins une feuille plastique, grille enduite, notamment de plastique, et/ou un tissu enduit, notamment de plastique, définissant au moins deux couches superposés, caractérisé en ce qu'il consiste à assembler ces deux couches à certains endroits afin de délimiter un parcours ayant la forme d'un serpentin (1) dont la géométrie particulière a pour but la circulation aisée d'un fluide, notamment sur le parcours le plus long possible pour une surface déterminée.

La présente invention a encore pour objet un procédé pour fabriquer un échangeur thermique plan caractérisé en ce qu'il consiste :

- à utiliser au moins une feuilles plastique,

grille et/ou tissu enduits, notamment de thermoplastique souple , et

- à assembler au moins deux couches de cette feuille , grille ou tissu enduit à certains endroits afin de délimiter une zone tubulaire ayant la forme d'un serpentin et dont la géométrie a pour but la circulation aisée d'un fluide sur le parcours le plus long possible pour une surface déterminée.

L'assemblage, notamment de la feuille, grille ou support, ainsi que la réalisation des serpentins et/ou dérivations, peut être réalisé par soudure thermique, soudure haute-fréquence, soudure ultra son, par collage, ou par tout autre moyen d'assemblage.

Les feuilles de plastique, et notamment de thermoplastique souple, peuvent être réalisées par calandrage ou extrusion.

L'élimination du fluide lors de la vidange de l'échangeur thermique en vue du stockage peut être facilitée par la présence de dérivations. Elles peuvent être de diamètre inférieur au diamètre du serpentin pour que le fluide circule préférentiellement dans le serpentin lorsque l'échangeur thermique est en fonctionnement . Un serpentin constitue un panneau ; selon l'usage, on pourra utiliser 1, 2, 3, ... panneaux.

Le raccordement entre deux panneaux juxtaposés peut être simplifié, notamment car la sortie du fluide du premier panneau peut être située en face de l'entrée du fluide du deuxième panneau.

Selon un premier mode de confection représenté sur la figure 1, l'échangeur thermique comporte deux grilles enduites de plastique superposées 30.

Ces grilles enduites 30 sont constituées de deux feuilles de thermoplastiques souples 20 qui ont été calandrées ou extrudées .

Ces deux feuilles 20 sont ensuite contrecollées à chaud sur une grille 10, à l'aide d'une machine de doublage .

Une autre variante consiste à déposer la grille 10 sur la feuille 20 lors du calandrage ou de l'extrusion. Ce complexe constitué de la grille 10 et de la feuille 20 sera ensuite contrecollé sur une feuille 20 à l'aide d'une machine de doublage.

La grille 10 est constituée de préférence de fils synthétiques comme, par exemple, les fils de polyamide, polyester, aramide, ... Les feuilles 20 sont à base de matières plastiques souples.

La souplesse est une propriété importante car le fluide doit pouvoir circuler facilement dans le serpentin 1, figure 1. D'autre part, pour permettre l'assemblage, on s'adressera à des thermoplastiques souples, tels que PVC, polyuréthane, polyéthylène, .... En particulier, les thermoplastiques peuvent être souples.

Les deux grilles enduites 30 peuvent être ensuite soudées soit par haute fréquence, soit thermiquement, soit par ultra son, soit par une autre méthode d'assemblage. Ces méthodes d'assemblage sont des méthodes rapides et peu onéreuses.

Les deux grilles enduites 30 peuvent être aussi assemblées par collage. Cette méthode nécessitant plus de main d'œuvre présente l'avantage de réduire l'investissement.

L'assemblage est représenté en 2 sur la figure 1. Cet assemblage 2 permet de réaliser une zone tubulaire

ayant la forme d'un serpentin 1, sur la figure 1, dont la géométrie permet un écoulement facile du fluide. En 4, sur la figure 1, se situent les entrées et sorties du fluide. Toujours comme indiqué sur la figure 1, le serpentin 1 comportera des dérivations 3, de diamètre inférieur au diamètre de ce serpentin.

Ces dérivations permettent l'écoulement facile du fluide lors de la vidange de l'échangeur thermique. Plusieurs formes de serpentin 1 sont possibles comme indiqué sur les figures 5, 6, 7, 8 et 9 données à titre d'exemples. La longueur du serpentin 1 et le nombre de branches sont variables et sont fonction du matériel de soudage utilisé. Le procédé d'assemblage est un procédé pas à pas. L'on pourra donc réaliser le nombre de serpentins nécessaires pour l'usage envisagé. La figure 10 donne, à titre d'exemple, le positionnement de quatre serpentins, chaque serpentin constituant un panneau 5- 6-7-8.

La figure 11 représente le positionnement de deux panneaux juxtaposés et en particulier la sortie du serpentin du panneau 6 est en face de l'entrée du serpentin du panneau 7. Avec un tel positionnement, le raccordement est simple, rapide, nécessite le minimum de tuyau et minimise les fuites.

Ces échangeurs thermiques peuvent être destinés au chauffage des piscines extérieures, au préchauffage de l'eau pour des besoins domestiques ou industriels.

Selon une autre variante, l'invention a pour objet un échangeur thermique plan et souple en support textile revêtu, comportant un tissu tissé, composé de

fils de chaîne et de fils de trame, de forme particulière revêtu d'un enduit d'étanchéité caractérisé en ce que le tissu comporte une zone tubulaire avec une nappe inférieure composée d'une partie des fils de chaîne entre lesquels passent alternativement les fils de trame et une nappe supérieure composée de l'autre partie des fils de chaîne entre lesquels passent alternativement les fils de trame et, de part et d'autre de cette zone, une zone de liaison composée de l'ensemble des fils de chaîne entre lesquels passe alternativement le fil de trame.

La zone avec les nappes inférieures et supérieures a la forme d'un serpentin pour permettre la circulation d'un fluide.

Les branches du serpentin peuvent être reliées entre elles par des tubes, notamment ou de dérivation, constitués d'une nappe inférieure et d'une nappe supérieure de tissu.

Le tissu peut être enduit sur ses deux faces de caoutchouc ou de matière plastique en vue de rendre l'échangeur thermique étanche pour permettre la circulation d'un fluide.

La présente invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un échangeur thermique constitué d'un tissu tissé de forme particulière composé de fils de chaîne et de fils de trame et revêtu sur chacune de ses faces d'un enduit d'étanchéité caractérisé en ce qu'il consiste : à former un tube ayant la forme d'un serpentin, cette zone tubulaire étant constituée d'une nappe inférieure et d'une nappe supérieure. La forme du

tube en serpentin permet la circulation d'un fluide, à faire passer dans ladite zone tubulaire le fil de trame alternativement entre les fils de chaîne de la nappe inférieure et alternativement entre les fils de chaîne de la nappe supérieure,

- à former une zone de liaison entre les tubes de la zone tubulaire en faisant passer, de part et d'autre du tube, le fil de trame alternativement entre l'ensemble des fils de chaîne, à déposer sur les deux faces du tissu ainsi réalisé un enduit d'étanchéité.

Des jonctions entre les différentes branches du serpentin peuvent être réalisées, notamment pour assurer un écoulement facile du fluide lors de la vidange de l'échangeur en vue de son stockage et/ou pour perturber l'écoulement laminaire du fluide. Ces jonctions peuvent avoir la forme de tubes constitués par une nappe supérieure et une nappe inférieure de tissu.

Il est possible, préalablement au dépôt de l'enduit, de déposer sur les deux faces du tissu une pâte d'adhérisation et d'effectuer un traitement thermique du tissu pour sécher la pâte d'adhérisation et éliminer les solvants .

L'enduit peut être déposé par enduction ou par calandrage ou par extrusion ou encore par laminage d'une pellicule d'enduit sur les deux faces du tissu Après le dépôt de l'enduit, le tissu peut subir un traitement thermique pour la gélification ou la vulcanisation de cet enduit.

L'enduit d'étanchéité peut comprendre ou être constitué d'au moins une couche de caoutchouc et/ou

d'au moins une couche de thermoplastique souple.

Sur la figure 2 on a représenté schématiquement un panneau d'un échangeur thermique en tissu enduit, désigné dans son ensemble référence 21, et qui se compose d'un support textile tissé 210 recouvert sur chacune de ses faces d'un enduit d'étanchéité 220.

Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'échangeur thermique 21 comporte une zone 22 constituée d'un serpentin et d'une zone de liaison 23.

Comme représenté plus particulièrement sur les figures 3 et 4, le support textile tissé 210, figure 2, est formé par des fils longitudinaux (chaîne) 211 et des fils transversaux (trame) 212.

Les fils 211 et 212 sont de préférence des fils synthétiques comme par exemple des fils de polyamide, polyester, aramide, ... Dans la zone du serpentin 2 les fils de chaîne 211 sont séparés en une nappe inférieure formée de fils de chaîne 211a et une nappe supérieure formée de fils de chaîne 211b.

Dans les zones de liaison 23 les fils de trame 212 passent alternativement dans l'ensemble des fils de chaîne 211 composant ces zones. Ainsi les zones de liaison sont composées de l'ensemble des fils de chaîne

211 et du fil de trame 212 qui passe alternativement entre les fils de chaîne 211. La résistance mécanique de ces zones de liaison 23 est de la même grandeur que la résistance mécanique de la zone serpentin 22.

Un des avantages du procédé de fabrication réside principalement dans le fait que ce support textile peut être réalisé sur un métier à tisser conventionnel.

La bande de support textile 210 se présente donc sous la forme d'une surface plane et peut être recouverte d'un enduit d'étanchéité.

Par conséquent, le dépôt de l'enduit 220 peut être réalisé par exemple par enduction ou par calandrage ou par extrusion ou par laminage d'une pellicule d'enduit sur les faces de la bande textile 210.

Préalablement au dépôt de l'enduit 220 et en fonction du type d'enduit utilisé, une pâte d'adhérisation peut être déposée sur les faces de la bande 210.

Ensuite, une opération de séchage est effectuée pour sécher cette pâte d'adhérisation et éliminer les solvants . La pâte d'adhérisation peut être constituée par exemple par une colle sous une forme pâteuse.

Par ailleurs, après le dépôt de l'enduit 220, un traitement thermique du tissu 210 peut être effectué pour réaliser la gélification ou la vulcanisation de cet enduit.

Compte tenu que l'échangeur thermique est d'une part plan et d'autre part que les polymères utilisés sont souples, celui-ci est facilement pliable ce qui facilite son stockage et sa mise en place. Pour améliorer l'écoulement du fluide dans le serpentin 2, les figures 5, 6, 7, 8 et 9 donnent, à titre d'exemple, des formes possibles de la zone tubulaire.

La figure 2 ne représente qu'un seul serpentin qui constitue un panneau de l'échangeur thermique. Selon l'usage, il est possible d'avoir à utiliser plusieurs panneaux comme représenté sur la figure 10.

également, pour améliorer l'écoulement du fluide lors de la vidange de l'échangeur thermique en vue du

stockage de ce dernier, des tubes de jonction 24 (figure 4) de diamètre inférieur au diamètre du serpentin, sont réalisés de la même manière que le serpentin 22 (figure 2). Le procédé de tissage comme le procédé d'enduction sont des procédés continus, ils permettent de réaliser de grandes longueurs. Selon l'usage de l'échangeur thermique, l'on utilisera 1, 2 ou 3 panneaux.

La figure 10 représente le positionnement des serpentins les uns par rapport aux autres et en particulier la sortie du serpentin du panneau 6 (figure 10) est en face de l'entrée du serpentin du panneau 7 (figure 10). L'un des avantages du procédé de fabrication selon l'invention réside dans le fait qu'avec un tel positionnement le raccordement de deux panneaux est simple et rapide et il minimise les fuites ; ceci est également vrai pour l'entrée et la sortie de l'échangeur thermique.

Ce procédé de fabrication selon l'invention s'applique à la fabrication d'échangeurs thermiques destinés au chauffage des piscines extérieures, au préchauffage de l'eau pour des besoins domestiques ou industriels, au chauffage de l'eau pour des régions éloignées et dans des emplacements saisonniers comme les camps d'été, les campings.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés ci-dessus. On pourra prévoir d'autres formes de réalisation, permettant la circulation d'un fluide sans pour autant sortir du cadre de l'invention.