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PERFECTIONNEMENTS AUX-CIRCUITS POUR INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE.
La présente installation se rapporte à des installations de chauf- fage pour pièces et locaux et pour des procédés technologiques, et a pour objet un nouveau type de circuit dont l'utilisation permet' de réaliser une réduction considérable du poids des matériaux nécessaires, cette réduction de poids en- traînante à son tour, une forte diminution du coût total de 1-'installation; @ tandis que la mise en place de cette installation devient beaucoup plus simple, une notable économie dans le prix de la main - d'oeuvre étant également réali- séea
Il est connu, dans le sens le plus large du mot, que les installa- tions de chauffage se divisent en deux classes principales, c'est-à-dire les installations à eau et les installations à vapeur.
Les installations du pre- mier type, qui sont généralement les plus employées, présentent plusieurs désa- vantages, tels que le poids excessif du matériel employé (surf aces de chauffe, tuyauteries, etco), des difficultés d'un contrôle central de l'installaation en vue de s'opposer à l'effet du vent dans les étages supérieurs de très hautes bâtisses, des difficultés en vue de relier des installations éloignées à une seule source de chaleur, etc.
Les installations du second type, qui trouvent une utilisation beaucoup plus réduite, limitée aux cas particuliers de l'emploi de vapeur produite d'autre part, présentent également des désavantages non né- gligeables, quoique leur poids, grâce à la vitesse de circulation et au volume moindre du fluide employé, est sensiblement inférieur à celui des installations à eau chaude correspondanteso En effet, il est connu qu'un contrôle central de l'installation, suivant le caractère de la saison, est difficile à effectuer et on doit avoir recours, dans de telles installations, à l'emploi de plusieurs appareillages différents, dont la structure et l'entretien nécessitent un manie- ment très soigneux.
Dans le but de tirer profit à la fois des avantages des deux types d'installations, certaines dispositions de circuits, intermédiaires entre ces types extrêmes, ont été proposées, suivant lesquelles un fluide, généralement
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de l'eau, est employé, qui est chauffé et maintenu à une température supérieu- re à la température d'ébullition à la pression normale,c'est-à-dire, pour 1' eau, à une température supérieure à 100 C (212 F). De tels circuits n'ont pas été adoptés, pour différentes raisons, dans l'art de la construction; par- mi les raisons principales, il y a lieu de mentionner la nécessité de faire usage de personnes habiles et qualifiées, un danger latent en service et par conséquent l'obligation de subir des contrôles périodiques par des autorités officiellesetc.
Par l'utilisation du nouveau type de circuit suivant l'invention, les désavantages rencontrés avec les dispositions des dits réseaux de transi- tion, sont'complètement éliminés, puisqu'un fluide intermédiaire est employé, qui est chauffé à une température supérieure à la température d'ébullition sous la pression atmoaphérique dans ce circuit, le fluide peut être mis en mouvement par la seule différence de densité entre le fluide chaud et le flui- de froid, ou par une pompe ou par tout autre dispositif d'alimentation en eau, approprié;
les appareils destinés à utiliser l'énergie thermique, montés en série dans un simple circuit, sont parcourus successivement, en série,dans l'ordre, par le fluide chauffant, de sorte que, tandis que le fluide dégage la chaleur, sa température descend graduellement jusqu'à atteindre, à la sor- tie du dernier élément de la série, la température la plus basse du cycle, à laquelle il peut être amené à la pression atmosphérique ou très près de celle- ci, sans bouillir;
dans le restant du circuit, au fur et à mesure que se dé- roule le cycle thermique, c'est-à-dire à l'arrière du dernier appareil utili- sateur, entre celui-ci et la chaudière, la pression hydrostatique aussi bien que la pression due à l'éventuelle pompe de circulation étant utilisées, les températures les plus élevées du cycle sont atteintes, une sérieuse économie étant ainsi réalisée.
L'invention sera mieux comprise par la description ci-dessous de deux formes particulières de circuit, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels les figl 1 et 2 sont des représentations schématiques du dit type de circuits, qui alimentent, dans les deux cas, quatre appareils utili- sant la chaleur.
Aux dessins, et spécialement à la fig. 1, 1 représente une chau- dière de n'importe quel type approprié, ayant pour objet d'accroître le con- tenu calorifique du fluide, par exemple de l'eau, intervenant dans la circula- tion et progressant dans le circuit sous l'action imprimée par une pompe ordi- naire 2. 3 représente un premier tuyau qui mène vers un tuyau collecteur 4, d'où partent les tuyaux secondaires 5 et 6, verticaux et horizontaux (qui sont au nombre de deux sur le dessin); chacun de ces tuyaux secondaires forme un circuit par lui-même, indépendant des autres. Le long des tuyaux 5 et 6, un certain nombre d'appareils utilisateurs sont reliés en série, deux par circuit, par exemple, qui peuvent être avantageusement du type à "thermo-convection" (chauffage par convection) ou "aéro-thermique".
A l'extrémité supérieure des tuyaux verticaux 5 et 6, à la sortie du dernier appareil utilisateur 7 de cha- que cycle, sont reliés des tuyaux 5' et 6' qui sont reliés à un tuyau 8, com- muniquant par un tuyau montant 9 avec un vase d'expansion ordinaire 10. Ce vase d'expansion, qui peut être fermé ou ouvert, .est relié par l'intermédiai- re du tube 11 à la pompe 20 Le fluide coule, à cet effet, le long du chemin indiqué par les flèches tracées sur le dessin et les échanges thermiques qui ont lieu se comprennent aisément et sont semblables à ceux -se présentant dans une installation de type ordinaire.
Par suite de la pression hydraulique et de l'action élévatrice de la pompe à circulation, la pression du fluide dans tout le circuit est telle qu'il est facile d'atteindre des températures supérieures à 100 C (212 F), si l'eau est utilisée comme fluide. De plus, les températures du fluide chauf- fant s'élèvent au fur et à mesure que le circuit est parcouru dans la direc- tion opposée, c'est-à-dire vers la chaudière, pendant que la charge hydrosta- tique de la pompe augmente, ce qui permet d'atteindre deux résultats importants, qui peuvent largement justifier l'adoption d'un tel cycle :
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a) la surface de transmission des éléments chauffants peut être réduite lors- qu'on se dirige vers le bas;
b) le poids des tuyaux peut être réduite -par suite de la forte différence de température adoptée entre le départ et le retour de l'eau dans le cycle de travail cette différence est effectivement imposée par le diagramme don- nant la température d'ébullition en fonction de la pression (il convient de ne pas dépasser ce diagramme à aucun endroit du cycle).
Quant au point b), il y a lieu de noter que la forte chute de tem- pérature entre le départ et l'arrivée de l'eau ne subsiste plus entre l'entrée et la sortie de l'un quelconque des appareils utilisateurs: en effet, si ces derniers appareils cités sont au nombre de n pour chaque "colonne" (c'est-à- dire conduite verticale), la chute de température entre l'entrée et la sortie de chaque appareil utilisateur est la ne partie de la chute totale entre l'en- trée et la sortie de la chaudière (et il conviendra, en pratique, de maintenir cette chute en-dessous de 10 C, au moyen de vases d'expansion ouverts).
Ceci permet l'utilisation avantageuse d'appareils de chauffage par convection de type normal, présentant des coefficients de transmission élevés, qui seraient fortement réduits, si la vitesse de l'eau était réduite, par suite d'une chute de température excessivement élevée entre l'entrée et la sortie de l'eau de l'appareil de chauffage par convection, ce qui est, en effet, le cas dans les appareils de chauffage par convection standard faisant partie des installations dénommées "à circulation surchauffée", du type à eau, avec deux tubes et tous les appareils utilisateurs reliés en parallèle.
Les expériences pratiques ont montré la possibilité d'effectuer une réduction de poids intéressante de la matière métallique nécessaire, cette réduction atteignant, dans certains cas, même plus de 50 % par comparaison avec des installations à deux tubes avec "thermo-syphon", opérant dans des conditions normales, sans tenir compte de la réduction dans la quantité de matières utili- sées et du coût de la main=d'oeuvre.
Evidemment, la construction suivant l'invention permet d'effectuer des corrections dans la répartition de la chaleur; en effet, deux façons de ré- partir la chaleur alimentant les différents appareils utilisateurs sont possi- bles : a) l'appareil utilisateur peut être "coupé" (c'est-à-dire dérivé), en l'exclu- ant du circuit d'eau, sans cependant interrompre la circulation principale; b) le flux chauffant peut être contrôlé, après sa sortie de l'appareil utilisa- teuro Cette seconde méthode est certainement préférable à la première et son adoption peut être conseillée en tous les cas possibles.
En effet, dans le cas d'un appareil "aéro-thermique", il sera possible d'agir sur le venti- lateur, tandis que dans le cas d'un appareil de chauffage par convection, on agira sur la circulation de l'air au moyen de robinets modérateurs ou de dispositifs analogues appropriéso
Evidemment, lorsqu'on n'agit pas sur le circuit d'eau, le contrôle ne peut être effectué que dans certaines limites, de façon que le réseau en ac- tion ne puisse être affecté, et, en particulier, pour que des effets d'auto- production de vapeur ne puissent se produire. D'un autre côté, le contrôle ef- fectué directement sur chaque appareil d'utilisation est largement suffisant dans le cas général où l'installation doit alimenter le chauffage de maisons d'habitation.
Lorsque, de plus, un contrôle plus étendu est désiré, on pourra avoir recours à l'étranglement du chemin suivi par l'eau à l'aide de soupapes de détente thermostatiques (par exemple du type de décharge de vapeur condensée) ou au moyen de soupapes commandées à la main, disposées à des endroits convena blement choisis le long du cycle.
Quant au contrôle général de l'installation, suivant le caractère de la saison et les besoins techniques, celui-ci est obtenu uniquement par 1' action sur le régime de combustion, de la même façon que dans le cas des instal-
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lations du type connu. Il est très important de remarquer, à ce sujet, que la disposition du réseau suivant l'invention permet de résister simplement et ef- ficacement aux effets du vent aux étages supérieurs de très hautes bâtisses, ce qui est très commode dans "l'entre-saison". En effet, il sera suffisant, à cet effet, d'étrangler d'une manière plus ou moins forte la circulation par une simple soupape.
En effet, lorsque la circulation d'eau augmente, les éta- ges supérieurs du bâtiment sont favorisés, tandis qu'une réduction de cette circulation avantagera les étages inférieurs, ce qui est facile à comprendre.
Outre les avantages décrits ci-avant, il en est d'autres qui peu- vent être obtenus, comme suit, avec la disposition du réseau suivant.l'inven- tion 1) L'évacuation de l'air purgé des éléments chauffants est effectuée d'une ma- nière simple et naturelle, et obtenue, par suite du mouvement ascensionnel de l'eau, lorsque celle-ci traverse ces éléments. A cet effet, les petites soupapes de purge, fixées aux éléments de chauffe normaux, ou aux tubes à air entre le sommet des tuyauteries verticales et le niveau des vases d'ex- pansion, sont éliminées et, par conséquent, il en est de même des défauts de circulation dus aux bulles d'air.
2) Il est possible, d'une façon pratique et efficace, d'effectuer la liaison entre plusieurs bâtiments et une installation de chauffe ordinaire, sans avoir recours à l'addition d'appareils échangeurs de chaleur onéreux, puis- que la quantité d'eau mise en circulation est très petite.
3) Tout danger dû à un régime de combustion trop forcé dans les installations du type "thermo-convecteur" (à chauffage par convection) ou "aérothermique", avec contrôle du flux d'air est éliminé, car toutes les conséquences se- raient réduites au débordement du trop-plein du vase d'expansion, même si les éléments chauffants ne transmettent pas la chaleur (c'est-à-dire lorsque le flux d'air est réduit).
4) Il est possible de relier plusieurs appareils utilisateurs, en série, dans le même circuit,.placés à peu près au même niveau, même si des obstacles sont interposés, obligeant la conduite d'eau à descendre; dans ce cas, 1' air qui passe, ne sachant éventuellement pas redescendre, est dirigé vers des tuyaux de purge d'air, en dérivation sur l'obstacle, tandis que les conduites d'eau passent en-dessous de l'obstacle.
5) Les deux tuyaux de raccord en forme de "T", généralement utilisés pour cha- que élément chauffant, sont éliminés, lorsque des'appareils "thermo-convec- teurs" du type à robinets modérateurs pouvant être traversés par toute 1' eau du tuyau vertical, même en cas de charge réduite, sont utilisés.
Se référant maintenant au dessin de la fig. 2, celui-ci représente le schéma d'un circuit permettant une utilisation meilleure et plus vaste du circuit décrit ci-avant, et par conséquent, un meilleur rendement avec une consommation moindre de combustible.
En effet, la pratique acquise dans des installations déjà réalisées, a démontré que dans la conduite de retour, parcourue par le flux chauffant, des appareils échangeurs de chaleur peuvent être insérés, qui sont susceptibles d'être utilisés à des taux réduits par rapport à celui des éléments chauffants principaux.
Dans le circuit décrit ci-avant,dans lequel les appareils échan- geurs de chaleur étaient reliés en série, l'appareil utilisateur placé le plus près de la chaudière, était sujet à une pression plus forte comparative- ment à celle d'un appareil plus éloigné, par suite de la pression hydrostati- que ou d'une éventuelle pompe de circulation ou un dispositif d'alimentation en eau analogue. Il est évident que les termes "le plus près" ou "plus éloigné de la chaudière" se rapportent au sens de circulation du fluide intermédiaire.
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Dans un circuit de ce genre dans lequel correspondent à plusieurs unités ou groupes de conduites ascendantes, une ou plusieurs conduites descen- dantes, et dans lequel les appareils échangeurs de chaleur principaux sont re- liés en série le long des conduites ascendantes, quelques appareils échangeurs de chaleur secondaires sont insérés le long du tuyau ou des tuyaux descendants, utilisant ainsi une chute de température moindre et réduisant en outre les frais d'installation et dutilisation avec des résultats identiques à ceux ob- tenus dans le cas des circuits connus aussi bien que dans le circuit formant l'objet du mode de réalisation principalo
Selon ce mode de réalisation différent du circuit formant l'objet de cette invention,
les appareils échangeurs de chaleur secondaires pourront être avantageusement utilisés pour obtenir une réserve d'eau chaude, par exem- ple pour l'utilisation dans les salles de bain ou des usages sanitaires et hygiéniques, ou pour les besoins de cuisine ou de buanderie.
En effet, le fluide venant d'un vase d'expansion est à une tempé- rature beaucoup plus basse que celle du fluide entrant dans le circuit princi- pal., par exemple 80 C (176 F), cette dernière température étant insuffisante pour l'utilisation dans les appareils échangeurs de chaleur principaux, mais largement suffisante pour les usages secondaires décrits.
Se référant maintenant en particulier à la fig. 2 des dessins, 1 représente la chaudière, 2 le tuyau de sortie de celle-ci, conduisant à deux conduites 4 et 5, dont chacune alimente un certain nombre d'échangeurs de chaleur principaux 6 et 6' se déversant à leur tour dans un tuyau de sortie commun 8 qui mène au vase 9; de ce vase 9 part la conduite descendante 10, le long de laquelle des échangeurs de chaleur auxiliaires sont reliés en série.
De ces appareils part la conduite de retour 12, revenant à la chaudière 1 en passant par un quelconque appareil alimenteur en eau 130
Evidemment, les appareils échangeurs de chaleur peuvent être de n'importe quel type désiré, aussi bien du type "aéro-thermique" que du type à serpentin ou tout autre type analogue.
Enfin, il est entendu que, quoique différentes formes de réalisa- tions génériques du circuit selon l'invention ont été décrites, d'autres formes et réalisations de cette invention peuvent être étudiées et employées en pratique, sans sortir de l'esprit et du cadre de cette invention.
REVENDICATIONS.