FR2662492A1 - Device for connecting central heating radiators into a monotubular installation - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de raccordement de radiateurs de chauffage central dans une installation monotubulaire.Device for connecting central heating radiators in a monotube installation.
L'invention concerne un dispositif de raccordement de radiateur d'une installation de chauffage central comportant un seul tuyau de circulation d'eau.The invention relates to a radiator connection device of a central heating installation comprising a single water circulation pipe.
Ce type d'installation généralement appelée installation de chauffage monotubulaire est réalisée le plus souvent pour des raisons d'économie et de facilité d'exécution c'est notamment le cas lorsqu'il s'agit de realiser une installation de chauffage central dans une construction ancienne à l'occasion d'une restauration. Murs et plafonds généralement de grandes dimensions ne sont alors percés qu'une fois pour le passage d'une seule tuyauterie.This type of installation generally called monotube heating installation is carried out most often for reasons of economy and ease of execution, this is particularly the case when it is a question of carrying out a central heating installation in a construction. old on the occasion of a restoration. Generally large walls and ceilings are only drilled once for the passage of a single pipe.
Outre ces avantages évidents, la quantité d'eau circulant dans l'installation, du fait de la suppression d'une tuyauterie, est nettement plus faible que dans les installations bitubulaires.In addition to these obvious advantages, the amount of water circulating in the installation, due to the elimination of piping, is significantly lower than in two-pipe installations.
Ce qui autorise des puissances de chaudières moins élevées et une installation présentant une inertie thermique moindre.This allows lower boiler powers and an installation with less thermal inertia.
Dans ces installations de chauffage monotubulaires soit la totalité de l'eau circulant passe successivement par chacun des radiateurs montés en série, soit une partie seulement de cette eau est prélevée par chacun des radiateurs montés en dérivation.In these monotube heating installations, either all of the circulating water passes successively through each of the radiators mounted in series, or only a part of this water is taken up by each of the radiators mounted in bypass.
Le principal inconvénient de ces installations monotubulaires réside dans la difficulté de réguler de façon précise la température dans chacune des pièces considérées. Lorsque les radiateurs sont montés en série, le débit de chaleur de chacun des radiateurs est conditionné par le débit de chaleur de l'ensemble du système d'alimentation d'eau chaude, de sorte que pour respecter les minimums imposés, l'installation est généralement surdimensionnée ; (surface de chauffe des radiateurs, diamètres des tuyauteries). Ce type ne permet aucune régulation sérieuse.The main drawback of these single tube installations lies in the difficulty of precisely regulating the temperature in each of the rooms considered. When the radiators are connected in series, the heat flow from each of the radiators is conditioned by the heat flow from the entire hot water supply system, so that to comply with the minimums imposed, the installation is usually oversized; (heating surface of radiators, pipe diameters). This type does not allow any serious regulation.
Par contre lorsque les radiateurs sont montés en parallèle des systèmes de vannes et / ou de thermostats permettent de réguler le débit de chaleur dans chacun des radiateurs. Ces systèmes de régulation sont généralement complexes et leur coût élevé obère en partie l'économie réalisée par le choix d'installation monotubulaire.On the other hand, when the radiators are mounted in parallel, systems of valves and / or thermostats make it possible to regulate the flow of heat in each of the radiators. These regulation systems are generally complex and their high cost partially obstructs the savings made by the choice of monotube installation.
Dans ces deux types d'installations, série ou parallèle, les pertes de charge sont nettement plus importantes que dans les installations classiques bitubulaires, ce qui implique des pressions de pompe de circulation plus élevées. Par ailleurs, très souvent le fonctionnement du radiateur est perturbé de sorte que la température n'est pas uniforme sur toute la surface de chauffe. Le rendement du radiateur étant de ce fait affecté.In these two types of installation, series or parallel, the pressure drops are significantly higher than in conventional two-pipe installations, which implies higher circulation pump pressures. Furthermore, very often the operation of the radiator is disturbed so that the temperature is not uniform over the entire heating surface. The performance of the radiator is thereby affected.
On a cherché à remédier aux inconvénients décrits ci-dessus en créant une installation de chauffage monotubulaire facile à dimensionner permettant un réglage des températures souhaitées dans les différentes pièces. Le brevet français 2.529.998 décrit une installation de ce type comportant pour chaque radiateur une unité de dosage montée dans son circuit de dérivation. Chaque unité de dosage, par exemple une machine hydraulique telle que pompe centrifuge ou pompe à diaphragme, est réglée par l'intermédiaire d'un thermostat d'ambiance installée dans la pièce considérée. We sought to remedy the drawbacks described above by creating an easy-to-size monotube heating installation allowing the desired temperatures to be adjusted in the different rooms. French patent 2,529,998 describes an installation of this type comprising for each radiator a metering unit mounted in its bypass circuit. Each metering unit, for example a hydraulic machine such as a centrifugal pump or a diaphragm pump, is regulated by means of a room thermostat installed in the room in question.
Ce dispositif remédie à certains des inconvénients précités, cependant sa complexité et le coût des unités de dosage rendent son emploi dans de petites installations courantes difficile.This device overcomes some of the aforementioned drawbacks, however its complexity and the cost of the metering units make its use in small current installations difficult.
On connaît par ailleurs des robinets monotubes à quatre voies de type HERZ (R) permettant par un système de bipasse de régler le débit du radiateur par rapport au débit de la boucle.Furthermore, four-way taps of the HERZ (R) type are known, allowing, by a bypass system, to regulate the flow rate of the radiator with respect to the flow rate of the loop.
Ainsi avec un préréglage initial à 50 , la température moyenne du radiateur est identique à celle du radiateur suivant. Sur ce type de robinet il est possible d'adapter une tête thermostatique permettant de réguler la température de la pièce considérée. Ces dispositifs moins complexes que le dispositif cité ci-dessus présentent l'inconvénient d'un coût élevé voisin du coût d'une installation classique bitubulaire.Thus with an initial preset to 50, the average temperature of the radiator is identical to that of the following radiator. On this type of tap it is possible to adapt a thermostatic head allowing to regulate the temperature of the room considered. These less complex devices than the device mentioned above have the disadvantage of a high cost close to the cost of a conventional two-pipe installation.
La présente invention a justement pour objet un dispositif de raccordement de radiateurs de chauffage central dans une installation monotubulaire qui remédie aux inconvénients de l'art antérieur énumérés ci-dessus.The subject of the present invention is precisely a device for connecting central heating radiators in a monotube installation which overcomes the drawbacks of the prior art listed above.
Ce dispositif doit être robuste, fiable de faible coût de revient. Il doit permettre un bon rendement de chaque radiateur en obtenant une température uniforme sur toute la surface de chauffe. Une robinetterie thermostatique doit pouvoir être montée sans perturber le fonctionnement de l'installation.This device must be robust, reliable at low cost. It must allow a good performance of each radiator by obtaining a uniform temperature over the entire heating surface. A thermostatic valve must be able to be fitted without disturbing the operation of the installation.
Ce dispositif doit pouvoir se monter sans modifications majeures d'installations monotubulaires existantes et notamment sur les anciennes installations avec convecteurs montés en série.This device must be able to be fitted without major modifications to existing single-tube installations and in particular on old installations with convectors fitted in series.
Il doit en outre éviter l'emploi de vanne bipasse en cas de fermeture de tous les robinets d'une installation. It must also avoid the use of a double-pass valve when all the valves of an installation are closed.
Enfin, les avantages énumérés ci-dessus doivent être obtenus sans complexité excessive.Finally, the advantages listed above must be obtained without excessive complexity.
Ces caractéristiques sont atteintes, conformément à l'invention, grâce au fait que le dispositif de raccordement de radiateur de chauffage central dans une installation monotubulaire comportant une canalisation circulaire sur laquelle sont branchées en dérivation, par l'intermédiaire d'un raccord en Té une tuyauterie d'alimentation en eau chaude raccordée au radiateur par un robinet et par l'intermédiaire d'un raccord de sortie une tuyauterie d'évacuation.These characteristics are achieved, in accordance with the invention, thanks to the fact that the central heating radiator connection device in a monotubular installation comprising a circular pipe to which are branched, by means of a T-connector hot water supply piping connected to the radiator by a tap and via an outlet fitting an evacuation piping.
Ce dispositif se caractérise en ce que le raccord de sortie est un raccord en Té comportant, du côté entrée de la canalisation circulaire un tronçon de tube soudé sur la partie interne du raccord et dont la section va en diminuant d'amont en aval, la partie rétrécie de ce tronçon de tube étant positionnée au droit de la tuyauterie de sortie de façon à former un venturi augmentant la vitesse du fluide circulant dans la canalisation circulaire et créant une dépression dans la partie aval du radiateur et dans la tuyauterie de sortie. Cette dépression permet d'augmenter le débit de l'eau chaude circulant dans le radiateur.This device is characterized in that the outlet fitting is a Tee fitting comprising, on the inlet side of the circular pipe, a section of tube welded to the internal part of the fitting and the section of which decreases from upstream to downstream, the narrowed part of this section of tube being positioned in line with the outlet piping so as to form a venturi increasing the speed of the fluid flowing in the circular pipe and creating a vacuum in the downstream part of the radiator and in the outlet piping. This vacuum increases the flow of hot water circulating in the radiator.
Grâce à ces caractéristiques l'eau circulant dans le radiateur est de ce fait accélérée, le venturi jouant en quelque sorte pour chaque radiateur le rôle d'une pompe interne de circulation du fluide chauffant.Thanks to these characteristics, the water circulating in the radiator is therefore accelerated, the venturi playing in a way for each radiator the role of an internal pump for circulation of the heating fluid.
Ainsi la surface de chauffe du radiateur est homogène, ce qui est difficile à obtenir dans une installation monotubulaire, le rendement du radiateur est ainsi grandement amélioré. Thus the heating surface of the radiator is homogeneous, which is difficult to obtain in a monotube installation, the efficiency of the radiator is thus greatly improved.
Selon une réalisation préférentielle le raccord de sortie forme avec le tronçon de tube un raccord en Té dont la partie amont interne, sur laquelle est soudé le tronçon de tube, constitue une surface en partie torique de façon à éviter la formation d'écoulement tourbillonnaire de l'eau de sortie du radiateur et permettre un écoulement laminaire à la sortie du raccord.According to a preferred embodiment, the outlet connector forms a T-connector with the tube section, the internal upstream part of which, on which the tube section is welded, constitutes a partially toric surface so as to avoid the formation of swirling flow of the radiator outlet water and allow a laminar flow at the outlet of the fitting.
Cette forme particulière de la surface interne du raccord de sortie en évitant un écoulement tourbillonnaire diminue les pertes de charge et par suite augmente l'efficacité du système en améliorant le rendement de l'installation.This particular shape of the internal surface of the outlet fitting by avoiding a vortex flow decreases the pressure losses and consequently increases the efficiency of the system by improving the efficiency of the installation.
Selon un autre mode de réalisation le tronçon de tube est mobile à l'intérieur du raccord en Té actionné par un dispositif étanche et externe au raccord et permettant de régler la dépression dans la partie aval du radiateur et dans la tuyauterie de sortie et par suite l'écoulement de sortie de l'eau.According to another embodiment, the tube section is movable inside the tee fitting actuated by a sealed device external to the fitting and making it possible to adjust the vacuum in the downstream part of the radiator and in the outlet piping and consequently the water outlet flow.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif
- la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du raccordement du radiateur.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following description of an exemplary embodiment given by way of illustration
- Figure 1 is a schematic overview of the connection of the radiator.
- la figure 2 est une vue en coupe, à échelle agrandie, du raccordement de sortie du radiateur à la canalisation circulaire. - Figure 2 is a sectional view, on an enlarged scale, of the radiator outlet connection to the circular pipe.
- la figure 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie d'une variante de réalisation du raccord de sortie. - Figure 3 is a sectional view, on an enlarged scale of an alternative embodiment of the outlet connector.
On a représenté sur la figure 1 une vue schématique d'ensemble du raccordement d'un radiateur (R) de chauffage central comportant une seule canalisation circulaire (C) sur laquelle le radiateur est branché en dérivation. Les flèches indiquent le sens de circulation de l'eau. L'alimentation du radiateur se fait par une tuyauterie (2) raccordée ; d'une part à la canalisation circulaire (C) par un raccord en Té (1) et d'autre part au radiateur par un robinet (3) soit conventionnel soit thermostatique permettant de couper ou de réguler la circulation de l'eau chaude dans le radiateur. L'evacuation de l'eau du radiateur se fait par le bas par l'intermédiaire d'une tuyauterie (4) raccordée à la canalisation circulaire (C) par un raccord en Té (5).There is shown in Figure 1 a schematic overview of the connection of a central heating radiator (R) having a single circular pipe (C) on which the radiator is connected in bypass. The arrows indicate the direction of water circulation. The radiator is supplied by a connected pipe (2); on the one hand to the circular pipe (C) by a Tee connector (1) and on the other hand to the radiator by a tap (3) either conventional or thermostatic allowing to cut or regulate the circulation of hot water in the radiator. The water is removed from the radiator from below by means of a pipe (4) connected to the circular pipe (C) by a T-fitting (5).
On a représenté sur la figure 2 à une échelle agrandie une vue en coupe du raccordement de sortie du radiateur à la canalisation circulaire (C). Les flèches indiquent le sens de la circulation de l'eau. Le raccord en Té (5) est soudé d'une part à la canalisation circulaire (C) en amont et en aval d'autre part à la tuyauterie de sortie (4). Un tronçon de tube (6) est soudé à l'inté--~eur du raccord en Té (5) sur la partie amont. La section de ce tronçon de tube va en diminuant d'amont en aval. Ce tronçon de tube (6) est positionné dans le raccord en té (5) de façon que la section de passage SPA soit diminuée pour fonctionner en venturi. Ainsi la vitesse de circulation d'eau est accélérée, il se produit un siphonnage ou aspiration de l'eau d'évacuation du radiateur, le débit d'eau chaude circulant dans le radiateur est de ce fait augmenté.La partie basse étant ainsi parfaitement irriguée, la surface de chauffe est homogène, la température constante le rendement du radiateur est amélioré.There is shown in Figure 2 on an enlarged scale a sectional view of the radiator outlet connection to the circular pipe (C). The arrows indicate the direction of water circulation. The tee fitting (5) is welded on the one hand to the circular pipe (C) upstream and downstream on the other hand to the outlet pipe (4). A section of tube (6) is welded to the interior of the tee fitting (5) on the upstream part. The section of this tube section decreases from upstream to downstream. This tube section (6) is positioned in the tee fitting (5) so that the passage section SPA is reduced to operate in venturi. Thus the speed of water circulation is accelerated, there is a siphoning or aspiration of the radiator drain water, the flow of hot water circulating in the radiator is thereby increased. The lower part is thus perfectly irrigated, the heating surface is homogeneous, the constant temperature the efficiency of the radiator is improved.
On a représenté sur la figure 3 à échelle agrandie, une vue en coupe d'une variante de réalisation du raccord de sortie (5). There is shown in Figure 3 on an enlarged scale, a sectional view of an alternative embodiment of the outlet connector (5).
La partie amont interne de ce raccord sur laquelle est soudé le tronçon de tube (6) est en quelque sorte "retournée" vers l'aval de façon à constituer une surface en partie torique évitant ainsi que l'eau d'évacuation du radiateur ne forme un écoulement tourbillonnaire. De la sorte le mélange de l'eau de circulation et de l'eau d'évacuation du radiateur s'écoule en régime laminaire à la sortie du raccord en Té (5).The internal upstream part of this connector on which the tube section (6) is welded is in a way "turned" downstream so as to constitute a partly toric surface thus preventing the water discharged from the radiator from forms a vortex flow. In this way the mixture of circulation water and radiator discharge water flows in laminar mode at the outlet of the tee fitting (5).
Un exemple de réalisation de ce dispositif de raccordement est donné à titre illustratif non limitatif. Pour une installation de chauffage central d'une puissance de chaudière d'environ 18
KW comprenant 7 radiateurs et 55 mètres linéaires de canalisations : la canalisation circulaire (C) et les tuyaux d'alimentation (2) sont réalisés en tubes de cuivre 14/16 mm, les tuyaux d'évacuation (4) sont réalisés en tubes de cuivre 10/12 à 14/16 mm, selon la capacité des radiateurs, le tronçon de tube (6) réalisé en tube 16/18 mm en amont présente un rétrécissement de 8/10 mm, il est positionné à l'intérieur du raccord en Té (5) de façon à être distant de la paroi de la partie aval du raccord d'environ 2,5 mm, la canalisation circulaire (C) est soudée à l'intérieur de la partie amont du tronçon de tube (C), les sections internes sont alors
Section amont = SAM = S 14 = 153,86 mm2
Section aval = SAV = S 8 = 50,24 mm2
Rétrécissement = SAM/SAV = environ 3
Section de passage = SPA = S 15 - S 10 = 98 mm2 environ
Section évacuation = S 10 à S 14 = 78,5 à 153,86 mm2.An exemplary embodiment of this connection device is given by way of nonlimiting illustration. For a central heating installation with a boiler capacity of approximately 18
KW comprising 7 radiators and 55 linear meters of pipes: the circular pipe (C) and the supply pipes (2) are made of 14/16 mm copper tubes, the evacuation pipes (4) are made of copper 10/12 to 14/16 mm, depending on the capacity of the radiators, the section of tube (6) made of tube 16/18 mm upstream has a narrowing of 8/10 mm, it is positioned inside the fitting T-shaped (5) so as to be distant from the wall of the downstream part of the fitting by about 2.5 mm, the circular pipe (C) is welded inside the upstream part of the tube section (C) , the internal sections are then
Upstream section = SAM = S 14 = 153.86 mm2
Downstream section = After Sales Service = S 8 = 50.24 mm2
Shrinkage = SAM / SAV = about 3
Passage section = SPA = S 15 - S 10 = 98 mm2 approx.
Evacuation section = S 10 to S 14 = 78.5 to 153.86 mm2.
Les dimensions des tubes d'alimentation, d'évacuation, de circulation ainsi que celles du tronçon de tube (6) sont calculées de façon que les écoulements dans l'installation soient laminaires. Une expérimentation de cette installation réalisée à l'aide de raccords en Té (5) transparents permet d'ajuster la section de passage SPA en fonction des radiateurs utilisés, du diamètre des tuyaux d'évacuation (4) des caractéristiques de la pompe de circulation ainsi que de la température moyenne de l'eau d'alimentation. I1 est ainsi possible à partir d'abaques tenant compte de tous ces paramètres d'optimiser ces dimensions de façon à obtenir une surface de chauffe uniforme et homogène pour chaque radiateur sans perturber le fonctionnement des autres radiateurs de l'installation.The dimensions of the supply, discharge and circulation tubes as well as those of the tube section (6) are calculated so that the flows in the installation are laminar. An experiment with this installation carried out using transparent Tee fittings (5) allows the SPA passage section to be adjusted according to the radiators used, the diameter of the evacuation pipes (4) and the characteristics of the circulation pump. as well as the average temperature of the feed water. It is thus possible from charts taking into account all these parameters to optimize these dimensions so as to obtain a uniform and homogeneous heating surface for each radiator without disturbing the operation of the other radiators of the installation.
Ce dispositif très intéressant pour les installations nouvelles trouve une application dans la rénovation d'installations monotubulaires anciennes nécessitant le remplacement de convecteurs montés en série, sans modification de la tuyauterie déjà en place.This very interesting device for new installations finds an application in the renovation of old monotubular installations requiring the replacement of convectors assembled in series, without modification of the piping already in place.
Ainsi le dispositif de raccordement selon l'invention est simple, robuste, fiable, de faible coût de revient. Il permet le montage de robinets thermostatiques et évite l'emploi de vanne bipasse en cas de fermeture de tous les robinets de l'installation. Les pertes de charge étant faibles la puissance de la pompe de circulation peut être réduite.Thus the connection device according to the invention is simple, robust, reliable, of low cost price. It allows the fitting of thermostatic valves and avoids the use of bypass valve in the event of all the valves in the installation being closed. As the pressure drops are low, the power of the circulation pump can be reduced.
En outre en évitant le surdimensionnement tant des radiateurs que des canalisations la quantité de fluide circulant est réduite d'environ an tiers par rapport aux installations bitubulaires de sorte que le fonctionnement de l'installation présentant moins d'inertie est plus souple, la mise en chauffe plus rapide, le pilotage, la régulation plus précis, lerendement est ainsi amélioré
Sa simplicité de mise en oeuvre autorisant notamment un diamètre constant de canalisation circulaire pour toute l'installation permet l'utilisation de tuyauteries en polyéthylène encastrées dans le sol.In addition, by avoiding oversizing both of the radiators and of the pipes, the quantity of circulating fluid is reduced by about one third compared to the two-pipe installations so that the operation of the installation having less inertia is more flexible, the setting in faster heating, control, more precise regulation, efficiency is improved
Its simplicity of implementation in particular allowing a constant diameter of circular pipe for the entire installation allows the use of polyethylene pipes embedded in the ground.
Ce dispositif de raccordement adapté aux radiateurs de chauffage central est utilisable dans des installations mettant en oeuvre soit des groupes de refroidissement montés en série dans diverses industries telles que la chimie ou la pétrochimie. Il permet une installation monotubulaire dans de nombreux cas où le bitubulaire semblait indispensable. This connection device suitable for central heating radiators can be used in installations using either cooling units mounted in series in various industries such as chemicals or petrochemicals. It allows a monotube installation in many cases where the bitubular seemed essential.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9006824A FR2662492B1 (en) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | DEVICE FOR CONNECTING CENTRAL HEATING RADIATORS IN A SINGLE TUBE INSTALLATION. |
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Cited By (1)
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GB2509327A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | Zenex Technologies Ltd | System and method for heating fluids such as domestic hot water and an adapter for fitting a replacement boiler |
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1990
- 1990-05-28 FR FR9006824A patent/FR2662492B1/en not_active Expired - Fee Related
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FR2662492B1 (en) | 1995-02-10 |
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