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Patent Searching and Data


Title:
RECUPERATOR-DISSIPATOR OF CALORIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1981/001324
Kind Code:
A1
Abstract:
The main function of the device is the recuperation of calories and evacuation thereof in case of surplus; the device comprises a base module of at least one battery of square pipes (1) connected at the ends by two pipes (2 or 3) containing a core (6 or 7) provided with vanes (8) forming a network of baffles so as to form a coil (9). The assembly thus obtained, forming hearth grid traversed by a fluid, is connected to a heating circuit by the connections (4 and 5). A hollow core defining the configuration of the above coil (not shown), will be circulated by another fluid or air. The recuperator is further comprised upstream of a thermo-regulator allowing the evacuation of calories in excess definitely or for storage. The device has a hole, fitted at the thermoregulator (15) with a refrigerator (not shown), becomes an air conditioner. Application to heating and manufacturing of boilers.

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Inventors:
BARBERET P (FR)
PRINA J (FR)
Application Number:
PCT/EP1980/000121
Publication Date:
May 14, 1981
Filing Date:
October 30, 1980
Export Citation:
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Assignee:
BARBERET P (FR)
PRINA J (FR)
International Classes:
F24B1/18; F24B1/183; F24B1/188; (IPC1-7): F24B9/04; F24B1/18; F24B7/04
Foreign References:
US1432538A1922-10-17
US2702030A1955-02-15
FR1552582A1969-01-03
FR2424484A11979-11-23
FR2425615A11979-12-07
CH564735A51975-07-31
US4143816A1979-03-13
FR2284829A11976-04-09
FR2295363A11976-07-16
GB144808A1920-06-21
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif de rέcupέration maximale de calories placέ dans un foyer d'une cheminέe ä feu ouvert ou dans le foyer d'une chau diere et reliέ ä une Installation de chauffage ä radiateurs avec ou sans production d'eau chaude sanitäire, dont le vecteur de calories peut etre un fluide ou de l'air permettant le chauffage d'une habitation ou d'un lo cal, en gέnέral avec Systeme de rέgulation thermique automatique assurant une tempέrature constante dans lεs locaux tout en supprimant le surplus de calories produites par l'έvacuation extέrieurε ou le stockage en sous sol, ou local annexe, jouant le röle de rέservoir ä chaleur, ce meme re gulateur combiπέ ä un Systeme de rέfrigέration permettant de climatiser les locaux en etέ, ce dispositif έtant constitue d'un module de base, i* savoir d'au oins une batteriε de tubes reliέs ä leurs extrέmitέs par deux tubes support perpeπdiculaires ä eux de plus grosse section, l'en sεmblε formant grille foyere, et έtant parcouru par un fluide ou de l'air, ense blε reliέ εn amont ä un rέgulateur ther iquε constitue d'un Serpen¬ tin, d'un thermodέtecteur et d'un ventilateur.
2. Dispositif seloπ la revendication 1, caractέ risέ en ce que la batteriε dεs tubεs de section carrέe ou rectangulaire, εst positionnee de sorte que l'une des diagonales dεs tubes soit paral¬ lele ä l'axe du tube carrέ support.
3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractέrisέ en ce que les tubes support sont έquipέs d'un noyau central plein ou crεux en contact avec l'extέrieur par l'extrέmitέ des tubes support et par l'extrέmitέ des ailettes, εt que chaque noyau cεntral est pourvu d'ailettes massives radiales formant un rέseau de chicanes.
4. Dispositif selon les revεndications 1 εt 3, caractέrisέ en ce que le fluide dέcrit une trajectoire dirigέe en forme de Serpentin.
5. Dispositif selon la revendication 1, carac¬ tέrisέ en ce que l'ensemble du module est parcouru dans sa totalitέ par un noyau tubulairε dont le trajet est identique ä celui du fluide.
6. Dispositif selon lεs rεvendications 1, 4 et 5, caractέrise εn ce que ledit Serpentin sert de gέnέrateur d'eau chaude sa¬ nitäire ou de refroidisseur du rέcupέrateur et de l'installation en gέ¬ nέral dans la mesure oü celuici co porte sur son trajet et en amont du rέcupέrateur le thermorέgulateur. WirO :' .
7. Dispositif selon la revendication 1, caractέ¬ risέ en ce qu' en amont du rέcupέrateur, branchέ soit sur le circuit chauf fage, soit sur le circuit eau sanitäire, le thermorέgulateur ajuste auto matiquεmεnt la tempέrature du fluide, le thermorέgulateur έtant consti¬ tuέ d'un Serpentin ou tout appareil permettant de disperser lεs calories ä partir d'une limite programmέe.
8. Dispositif selon les revendications 1 et 7, caractέrisέ en ce que le thermorέgulateur se trouve hors circuit lors de tempέraturε faible du fluide et inversement.
9. Dispositif selon l'une quelconque des reven¬ dications 1 ä 8, caractέrisέ en ce que le thermoregulateur έquipέ d'un rέfrigέrateur pεut jouer le rόle de climatiseur.
10. .
11. Dispositif selon la revendication 1, caractέ¬ risέ εn ce que le sens de circulation du fluide est rέversiblε.
Description:
RECUPERATEUR - DISSIPATEUR DE CALORIES

L'invention est relative ä un dispositif simple et perfectionnέ de recupέration maximale de cglories avec rέgulation thermique, automatique, produites daπs uπe cheminέe ou une chaudiεrε oύ se trouve le dispositif , lequel peut en outre etre utilisέ en tant que climatiseur du- rant la saison d'έte.

L'invention proposee per et d'obtenir un fluide ou de l'air ä tεmpέrature έlevee pour assurer le chauffage total ou additif d'une habitation ou d'un local en gέnέral quelque soit sαn mode de chauf¬ fage anterieur, ainsi que la production d'eau chaude, le dispositif assu- rant son autoregulation thermique.

On a dέjä proposέ divers appareils repondant au sou- ci de rέcupέrer les calories dέgagees par. une cheminέe ä fεu ouvert par exem ple; les possibilitέs d'έchanges thεrmiques, donc de rέcuperation des calo¬ ries ne sont pas utilisέes au maximum. L'autorέgulation est inexistante. La finalitέ du dispositif (production fluide ou air chaud allant dans un re- seau de chauffage) ne pouvant etre supprimee ou court-circuitέe pontuel- le ent (priπtemps-έtέ par exemple) lorsquε non dέsir e.

On connait ainsi un appareil constituέ de deux para- llέlέpipedes en acier l'un supportant les böches, l'autre ä la place de la plaque de cheminέe, OLJ circule ä l'intέrieur de chacun d'eux un Serpentin,le procέdέ a commε incαnvenieπt de se detέriorer facile ent, de ne pas etre en contact direct avec la source de chaleur (d'oü une grande inertie). Par ail- leurs le dispositif est iπesthέtique, coύteux, il n'assure pas la production d'eau chaude directe. II n'est prέvu aucune rέgulation pour te pέrer ou dέ- vier la chaleur vέhiculέe daπs les locaux chauffes.

On connait un dispositif ou un rέcuperateur est re- alisέ par une grille porte-bύches, oD passe le fluide, la rέgulation etant as- surέe par une plaque en verre avec une gaine d'arrivέe d'air- frais rέglable arrivant au niveau de la grille; il ressort que sa realisation et sa pose restent complexes, donc coüteuses, qu'il n'est pas prέvu de production d' eau sanitaire directe, quaπd ä la rέgulation thermique des locaux eile est peu fiable et manuelle.

On connait aussi un Systeme avec grille foyere et grille similaire placέe au fond de la cheminee, daπs lesquelles se trouvεnt une äme centrale reliee ä l'exterieur par des ailettes, le tout έtant rea- lise en tube rond de faςoπ ä obteπir un volume annulairε du fluide.

- 1 -.

Cet appareil prέsente les inconvέnients suivants : esthέtique non satisfaisante, pas de production d'eau sanitäire directe, la regulation thermique est iπexistante. II est impossible de connaϊtre le tra- jet realisέ par le fluide dans 1'appareil, par contre il est cεrtain que le fluide stagne ~ \ de nombreux endroits du dispositif d'oύ surchauffe, d'oü ris que d'encrassement et dέt rioration de 1'appareil.

L'invention permet de remέdier aux inconvέnients ci-dessus έnoncέs et a pour but de fournir un moyen έcono ique et sur de • chauffage total ou d'appoint de locaux sans dέtruire l'esth tique dans le cas d'une chεminέe ä feu ouvεrt. Sa concεption permet en effet d'obtenir un rendement calorifique maximum (contact direct avec la braise et les flam- rnes suivant ie modele),de plus le fluide ne pouvant stagner, il ne pourra y avoir ni encrassernent, ni dέtέrioration. Le noyau tubulaire central par- courant la totalitέ de 1'appareil, on obtiendra une production d'eau chaude sanitäire directe et rapide. L'eau ne pouvant stagner, l'inertie de pro¬ duction du chauffage ou d'eau sanitäire sera rέduite au minimum. Sa concεp¬ tion simple permet un prix de revient peu έlevέ et un fonctionnement fiable.

Le fait que le fluide ait un trajet forcέ, suppri- e la crέation de poche d'air, donc έvite la prέsεnce d'un purgeur avec tous les inconvέnients s'y rattachant.

Le dispositif assure lui-meme sa thermorέgulation avec constitution d'une rέserve ä chaleur i portante en sous-sol par exem- ple, ce thermorέgulateur permet de dissocier les deux fonctions de la che¬ minέe ä fεu ouvert, ä savoir: agrέment et chauffagε, donc d'assurer une uti- lisation ä tout mo ent au cours d'unε annέε εn έliminant les inconvέnients qui pourraient en rέsulter (chauffage non dέsirέ en έtέ par exe ple).

Sa conception en tubes carrέs assure une esthέ¬ tique correcte, cela ajoutέ au fait qu'il est. έquipέ d'une fagon standar- disέe de chenets massifs en fönte ou acier, augmentant ainsi la quantitέ totale de chaleur absorbέe. II va de soi que le dispositif peut fonctionner avec un fluide quelconque ou avec de l'air, daπs ce dernier cas, 1'appa¬ reil constituέ de un, deux ou trois modules sera prέfέrablement adoptέ.

L'appareil ainsi concu et conforme ä l'invention fonctionne suivant le principe des έchangeurs de chaleur. La formule de base est la suivante :

Q = k SΔt dans laquelle :

Q = chaleur totale transferee k = coefficient de transmission

S = surface d'έchange At = difference de te pέrature entre la source de chaleur et le fluide.

Dans ledit appareil, k έtant dέtermine par la ma- tiέre utiliseε lors de la fabrication, il n'est possible de jouer que sur les deux autres facteurs. Ceci explique le choix du tube de section carree qui, ä section έgale, prέsente plus de surface d'έchange qu'un tube cylin- drique et la recherche d'une difference de tempέrature maximale entre le fluide et la source de chaleur.

Cette diffέrence maximale est obtenue par la circu- lation forcέε du fluide daπs 1'appareil ainsi que son renouvellement conti- nu par du fluide ä plus basse tempέrature.

Le dispositif suivant l'invention se caractέrisε en ce que le module de base est horizontal et sert de grille porte-büches. Suivant la place disponible et la puissance de chauffe dέsirέe, ce module pourra varier de dimensions, de atiere, de forme ou de positions. II pour- ra etre vertical, inclinέ, placέ sous le foyer ou au-dessus, se composera de un ou plusieurs modules de base. L'assemblage dε deux ou trois odules de basε en έquerre, ou en forme de C ainsi que d'autres variantes, n'al¬ tere en rien l'idέe de l'invention.

Le dispositif coπforme ä l'invention co prend : un module de base cor.stituέ de plusieurs tubes carrέs rέuπis ä leurs extrέmi- tέs par un tube carre support perpendiculaire ä eux de plus grosse section. L'ensemble formant grille foyere. Le module de base est reliέ en amont ä un rέgulateur thermique, l'ensemble έtant reliέ ä un circuit de chauffage central.

Le dispositif de l'invention se caractέrise en ce que les tubes carrέs support possedent un noyau central plein ou creux pourvu d'ailettes radiales formant un rέseau de chicanes ä la maniere d'un serpentin obligeant le fluide propulsέ par un accέlέrateur ä circuler dans chaque tube, sans pαuvoir stagner, suppri ant la crέation de poche d'air έvitant l'inconvέnient d'une purge.

Dans le cas d'une cheminέe, le module de base pour¬ ra etre completέ d'un deuxieme module identique vertical ou inclinέ contre le fond de la cheminee, voire d'un troisie e module horizontal ou inclinέ et perpendiculaire äu second place ä la partie supέrieure du foyεr.

Dans le cas du modele ä trois modules, on obtiendra la combinaisoπ des quatre moyens de chauffage ä savoir : conduction, radia- tion, convection et rέverberation.

Suivant une autre caractέristiquε dε l'invention, un sεrpεntin de prέfέrence en cuivre sera installέ ä l'intέrieur du module, son trajet έtant identique ä cεlui du fluide. Ledit Serpentin sera traver- sέ par de l'eau sanitäire avec pour objet, soit la production d'eau chaude sanitäire, soit le refroidissement du fluide du chauffage des locaux si le Serpentin en cuivre est reliέ au thermo-rέgulateur, le Serpentin faisant 1'objet d'une Variante de l'invention.

Suivant une autre caractέristique- de l'invention, le snns de circulation est rέversible tant pour le fluide chauffage que pour le fluide eau sanitäire.

Suivant une autre caractέristique de l'invention, la batterie de conduits tubulairεs est en tube de section carrέe, et est positionnέe de faςon que l'une de leur diagonale soit parallele ä l'axe du tube carrέ support.

Suivant une autre caractέristique de l'invention, un therme rέgulateur est placέ en amont du rέcupέrateur de prέfέrence au sous-sol. II est constituέ d'un caissoπ mέtallique ouvεrt dans lequel se trouve un Serpentin ou radiateur avec un ventilatεur έquipέ d'un thermo- dέtecteur. Une vanπe thermostatique placέe en amont permet la misε hors circuit du thermo-rέgulateur si le fluide est ä une tempέrature basse et inversement si le fluide est ä une tempέrature trop έlevέε permεttant ainsi le refroidissement du fluide avant son retour au rέcupέrateur jou- ant ainsi le röle de dissipateur de chaleur et en meme te ps de chauf¬ fage inter ittent du sous-sol. Ce local jouant alors le röle de räservoir dε caloriεs.

Suivant une autrε caractέristiquε dε l'invεntioπ, le rέgulateur pourra en έtέ, par Inversion du sens du ventilatεur εt en court-circuitant les radiateurs de l'installation ä l'aide d'uπε vannε thεrmostatiquε εn aval du rέcupέrateur, ne pas chauffer l'habitation et έvacuer les calories non dέsirέes a l'εxtέrieur (par un soupirail par exemple), permettant dans le cas d'une che inέε ä feu ouvert son utili- sation ä une saison ou ä un moment donne pour l'agrέment uniquε εnt.

Suivant unε autre caractέristique de l'invention, le rέgulateur έquipέ facultativement d'un rέfrigέrant peut fonctionner -

comme climatiseur ä cεtte meme saison.

Les figures annexέes represεntent, ä titre d'ex- emple non limitatif, des exe ple de realisation de l'objet de l'invention.

La figure 1 est une vue de cδtέ d'un module de base dans sa position horizontale, la figure 2 est une coupe suivant a - a, la figure 3 est une coupe suivant b - b, la-figure 4 est une perspective du noyau 6 ou 7 contenu dans les tubes carres 2 ou 3, les figures 5 et 6 sont des variantes composέes de deux ou trois modules de base, la figure 7 est une coupe partielle d'une Variante de l'invention (celle contenant le Serpentin 10), la figure 8 est une coupe suivant c - c de la- ditε Variante, la figure 9 est une perspective du Serpentin 10, et la figure 10 est une representation du dispositif incorporέ dans une Installation.

Dans une cheminέe ä foyer ouvert est installe le prέsent dispositif conforme ä l'invention, comprenant un module de base constitue d'une batterie de tubes 1 de section carrέε et positiαnnέε de teile sorte que l'une de leurs diagonales soit parallele ä l'axe des tubes carrέs support 2 et 3, l'ensemble formant grille fόyere, le tout έtant re¬ liέ ä un systemε dε chauffage par les ra cords filetέs 4 et 5. Les tubes support 2 et 3 possέdent un noyau 6 εt 7 plεin ou crεux pourvu d'ailettes massives radiales 8 formant un rέseau de chicanes, dέteπninant ainsi un circuit 9 en forme de Serpentin.

Sur _fes figures 5 et 6 sont reprέsentέes dεux va¬ riantes possiblεs d'accouplεmeπt de deux ou trois modules de base reliέs entre eux par un dε leurs tubes carres support.

Sur les figures 7, 8 et 9 est representee une autre Variante de l'invention, ä savoir l'installation d'un Serpentin en cuivre 10 servant ä produirε de l'eau chaude sanitairε.

La figure 10 reprέsente l'apparεil έquipe d'une pompe 11 envoyant le fluide dans le tuyau 12 lequel alimeπte les radia- teurs 13. Le fluide revient par le circuit 14. Un thermo-rέgulateur 15 est placέ en amont de l'apparεil. II est constitue d'un Serpentin

d'un ventilateur 17 equipέ d'un thermo-dέtecteur. Une vanne thermosta- tique 18 permet la mise hors circuit du thermo-r gulateur 15. Le fluide ainsi rέfrigέrέ rέintegre le tuyau 14 de retour au rέcuperateur. Le cir¬ cuit peut comporter un vase d'εxpansion 19.

L'invention s'applique essentielle ent au chauf¬ fage avec rέgulation de locaux, ainsi qu'ä la fabrication industriellε de chaudieres. Elle n'est pas limitέe aux exεmples de rέalisation decrits, mais peut faire 1'objet de variantes et de modifications qui apparaitront ä 1'hemme de l'art.