Feu ouvert La présente invention est relative à un feu ouvert pour habitation.
Le feu ouvert comprend essentiellement un foyer surmonté par une hotte raccordée à une cheminée. Le foyer est constitué d'une grille formée de barreaux métalliques destinés à porter des braises. Les braises sont mises en combustion sous l'effet d'un courant d'air ascentionnel passant entre les barreaux et produisant des gaz de combustion évacués à travers la hotte, par la cheminée.
Dans les feux ouverts connus de ce genre, les barreaux métalliques de la grille du foyer sont formés de barres pleines en acier ou en fonte. De ce fait, la chaleur émise par le foyer dans la pièce d'habitation est due principalement au rayonnement des braises et des flammes provenant de la combustion des bûches et auxiliairement à celui de la plaque de fond montée au-dessus de la grille.
L'objet de l'invention actuelle a pour but d'augmenter le rendement thermique d'un feu ouvert par la mise en oeuvre d'un fluide qui est réchauffé par échange thermique avec les braises et les gaz de combustion et qui est ensuite récupéré comme source de chaleur supplémentaire.
A cet effet, dans le nouveau feu ouvert, les barreaux de la grille sont constitués de tubes traversés
par un débit de fluide de récupération de chaleur. De la sorte, cette grille forme un échangeur de chaleur primaire entre les braises et le fluide de récupération de chaleur, lequel est ainsi réchauffé.
Dans le nouveau feu ouvert, le fluide de récupération de chaleur peut être constitué d'air ou d'eau. Dans le premier cas, l'air réchauffé peut être introduit dans le milieu ambiant de la pièce. L'air mis en oeuvre peut être l'air du milieu ambiant et/ou l'air du milieu extérieur.
De préférence dans le nouveau feu ouvert, les barreaux tubulaires de la grille présentent chacun une section carrée ou rectangulaire.
Selon une caractéristique constructive du nouveau feu ouvert, les barreaux tubulaires de la grille sont branchés à l'avant sur un collecteur transversal inférieur alimenté en fluide froid de récupération de chaleur et distribuant ce fluide dans ces barreaux.
Selon une autre particularité constructive du nouveau feu ouvert, des lames métalliques sont disposées respectivement entre les barreaux tubulaires de la grille et s'étendent pratiquement sur toute la longueur de ces barreaux. Les lames peuvent être montées sur un support commun ou sur des supports individuels porté (s) par les barreaux tubulaires de la grille.
Pour récupérer davantage de calories transmises au fluide de récupération de chaleur, il est prévu dans le nouveau feu ouvert, un échangeur de chaleur secondaire dans lequel débouchent les barreaux tubulaires de la grille. L'échangeur de chaleur secondaire s'étend vers
le haut entre la paroi de maçonnerie et une plaque métallique constitutive du fond du foyer. L'échangeur secondaire est traversé par le fluide de récupération de chaleur lequel est ainsi réchauffé davantage après avoir été préalablement préchauffé dans l'échangeur de chaleur primaire. Pratiquement, l'échangeur de chaleur secondaire est constitué par un caisson métallique dont la paroi antérieure est appliquée contre la plaque de fond ou formé par cette plaque. Cependant, l'échangeur de chaleur secondaire peut aussi être constitué par un faisceau de tubes métalliques qui sont dirigés vers le haut. Ces tubes prolongent respectivement les tubes constitutifs des barreaux de la grille. Les parois antérieures de ces tubes sont appliquées contre la plaque de fond du foyer ou formés par cette plaque.
Pour éviter la déperdition de chaleur à travers la paroi latérale en maçonnerie, au moins une couche, une feuille ou une plaque de matériau thermiquement isolant, est disposée entre l'échangeur de chaleur secondaire du nouveau feu ouvert et cette paroi en maçonnerie.
Pour récupérer davantage de calories emmagasinées par le débit du fluide de récupération de chaleur, le nouveau feu ouvert comporte encore un é.changeur de chaleur tertiaire qui est disposé sur le trajet des gaz de combustion acheminés vers la cheminée. L'échangeur de chaleur tertiaire est constitué d'un faisceau de tubes mé-talliques, raccordés inférieurement au caisson ou au faisceau de tubes de l'échangeur de chaleur secondaire. Les tubes de l'échangeur de chaleur tertiaire s'étendent paral- lèlement entre eux et obliquement vers le haut et vers l'avant. De préférence, les tubes constitutifs de l'échangeur de chaleur tertiaire prolongent ceux constitutifs des échangeurs de chaleur primaire.et secondaire.
Selon une caractéristique intéressante du nouveau feu ouvert, les tubes consitutifs de l'échangeur de chaleur tertiaire débouchent supérieurement dans un collecteur transversal supérieur canalisant le débit du fluide réchauffa Je récupération de chaleur au moins d'un côté du foyer.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement plusieurs formes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe verticale d'une première forme de réalisation d'un feu ouvert selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective des échangeurs de chaleur du nouveau feu ouvert. La figure 3 est une coupe horizontale faite dans le feu ouvert suivant la ligne III/III de la première figure. La figure 4 est une coupe horizontale analogue d'une deuxième forme d'exécution du nouveau feu ouvert. La figure 5 illustre en élévation partielle une troisième forme de réalisation du nouveau feu ouvert.
De ces figures, des mêmes notations de référence dé-signent des éléments identiques.
Le feu ouvert représenté sert à chauffer une pièce d'habitation par la combustion de bûches, ou analogues.
Le feu ouvert est monté sur le sol 1 en avant d'une paroi latérale 2 en maçonnerie.
En substance, le feu ouvert comprend un foyer 3 comportant une grille 4 disposée horizontalement à une distance déterminée du sol 1 dans le prolongement d'un seuil 5 également en maçonnerie.
La grille 4 est constituée essentiellement de barreaux 5 équidistants supportant les braises dues aux bûches brulées. En outre, des lames 7 en acier sont disposées entre les barreaux 6 en y étant équidistantes. Les lames 7 sont montées sur des supports 8 portés par ces barreaux 6 et s'étendent pratiquement sur toute la longueur de ces derniers. Les lames 7 ont pour rôle de maintenir le plus de braises possible'au niveau de l'échangeur primaire. En variante, les lames 7 peuvent être remplacées par un treillis métallique amovible.
Le gaz comburant, c'est-à-dire l'air de combustion, est amené par une conduite d'admission 9 dans la chambre inférieure 10 située en-dessous de la grille 4 et du seuil
5. L'air de combustion passe entre les barreaux 6 de la grille 4 et rencontre les braises incandescentes pour former des gaz brûlés montant dans le foyer 3. Les gaz brûlés sont évacués à travers une hotte d'aspiration 11 raccordée à une cheminée 12 placée contre la paroi latérale 2.
L'idée inventive consiste à récupérer au mieux les calories dégagées par les braises incandescentes en com-bustion en sorte d'améliorer le rendement thermique du feu ouvert.
Dans ce but, le feu ouvert comporte des échangeurs de chaleur primaire, secondaire et tertiaire qui sont parcourus sucessivement par un débit de fluide de récupération de chaleur et qui assurent l'échange thermique entre ce fluide d'une part et les braises ou les flammes et les gaz brulés d'autre part, le fluide de récupération de chaleur ainsi réchauffé par les trois échangeurs de chaleur servant alors au chauffage d'appoint de la pièce ou comme toute autre source de calories.
Dans le premier exemple, le fluide de récupération de chaleur est simplement de l'air.
L'échangeur de chaleur primaire est formé par la grille 4 dont les barreaux 6 sont constitués de tubes d'acier présentant une section transversale carrée ou rectangulaire, ou même circulaire .Les barreaux tubulaires s'étendent parallèlement entre eux et perpendiculairement à la paroi latérale 2.
Les barreaux tubulaires 6 sont branchés vers l'avant sur un collecteur transversal inférieur 13 distribuant un débit d'air véhiculé par un ventilateur 14 branché dans une conduite d'amenée 15. L'air aspiré par le ventilateur
14 peut provenir du milieu ambiant de la pièce ou du milieu extérieur à cette pièce. A cet effet, à l'amont du ventilateur 14, la conduite d'amenée 15 est divisée en une conduite dérivée 16 débouchant dans la pièce et en une conduite analogue 17 aboutissant à l'extérieur de cette pièce, les deux conduites 16 et 17 étant raccordées à un diaphragme rotatif 18 de sélection ou de mélange de l'air mis en oeuvre.
Il est à noter que le circuit d'air de récupération de chaleur en étant en aval du ventilateur 14 se trouve être légèrement pressurisé, ce qui évite tout risque d'introduction d'air de combustion ou de tout gaz vicié dans ce circuit.
Lors du passage à travers les barreaux tubulaires 6 de la grille 4, l'air de récupération de chaleur reçoit une quantité de chaleur qui provient essentiellement des braises en combustion portées par la grille 4 et qui est transmise à travers les parois de ces barreaux 6. L'air
en question est donc réchauffé une première fois.
L'échangeur de chaleur secondaire est constitué par un caisson métallique 19 monté à l'arrière d'une plaque métallique 20 constitutive du fond du foyer 3. Dans l'exemple choisi, le caisson 19 présente sa paroi antérieure formée par la plaque 20, de préférence épaisse, ses parois latérales soudées à celle-ci et sa paroi postérieure soudée aux précédentes. Le caisson 19 forme donc corps avec la plaque 20 sensiblement sur toute la largeur de cette dernière et pratiquement sur toute sa hauteur y compris dans la partie supérieure dirigée à la fois vers le haut et vers l'avant. Dans des variantes, la paroi antérieure du caisson 19 peut être séparée de la plaque 20 mais y . être appliquée alors contre celle-ci en y étant fixée par exemple par des points de soudure.
Le caisson 19 est donc disposé entre la plaque de fond du foyer 3 et la paroi latérale 2. Pour empêcher la diffusion de chaleur vers la paroi latérale 2, au moins une feuille, une plaque ou une couche 21 de matériau thermiquement isolant est insérée entre cette paroi 2 et le caisson 19.
Les barreaux tubulaires 6 de la grille 4 traversent des ouvertures appropriées de la partie inférieure de la plaque de fond 20 et sont raccordés tous vers l'arrière
<EMI ID=1.1>
bit d'air de récupération de chaleur qui a été préchauffé dans le récupérateur de chaleur primaire est injecté à la base du récupérateur de chaleur secondaire. Cet air monte
à travers le caisson 19 et y est progressivement chauffé davantage une deuxième fois par les calories dues au rayonnement des flammes ou des braises en combustion et à la convection des gaz brûlés lèchant la plaque 20.
L'échangeur de chaleur tertiaire est formé à son
tour par un faisceau de tubes en acier 22 pouvant présenter une section transversale carrée ou rectangulaire, éventuellement identique à celle des barreaux 6.
Les tubes 22 s'étendent parallèlement entre eux, à
la fois vers le haut et vers l'avant. Les extrémités inférieures des tubes 22 sont branchées sur la partie supérieure du caisson 19. Les extrémités supérieures des tubes
22 sont raccordées à un collecteur transversal supérieur
23 disposé horizontalement près du bord antérieur de la hotte 11 et parallèlement à ce bord. De la sorte, le faisceau des tubes 22 se trouve dans le trajet des gaz brûlés issus du foyer 1 et partant vers la hotte 11 et la cheminée
12.
Ainsi, à la sortie du caisson 19, le débit d'air de récupération de chaleur est distribué dans les tubes 22
et traverse ceux-ci en recevant alors des calories supplémentaires provenant de la convection des gaz brûlés circulant entre ces tubes 22.
Par conséquent, le débit d'air en question est réchauffé trois fois successivement dans les échangeurs primaire , secondaire ,'et tertiaire , lorsqu'il est repris par le collecteur supérieur 23 pour être introduit latéralement au foyer 1 dans la pièce via des tubes flexibles
et pour constituer une source de chaleur d'appoint.
La deuxième forme de réalisation du feu ouvert se différencie uniquement par la constitution de l'échangeur secondaire. Au lieu d'être sous forme de caisson, l'échangeur secondaire est pratiquement un faisceau de tubes en acier 24 présentant aussi chacun une section carrée ou rectangulaire ou éventuellement circulaire.
Les tubes 24 s'étendent d'abord verticalement et ensuite obliquement, suivant la forme de la face arrière de la plaque de fond 20. Les tubes 24 distants entre eux sont séparés l'un de l'autre par des masses 25 de matériau thermiquement isolant.
La face antérieure des tubes 24 est formée par la plaque de fond 20 du foyer ou en variante indépendante de cette plaque 20 mais appliquée contre celle-ci par soudure. De préférence, les tubes 24 constituent les prolongements des barreaux 6 de la grille 4 et des tubes 22 de l'échangeur tertiaire. Pratiquement, les barreaux 6, les tubes 24 et 22 sont formés alors chaque fois par des mêmes longueurs d'un même tube en acier, soudées aux endroits d'inflexion.
La troisième forme d'exécution du feu ouvert se distingue de la première uniquement par le fait que le fluide de récupération de chaleur est de l'eau. Dans ce cas, l'alimentation en eau est assurée par une conduite d'alimentation 26. Le débit d'eau froide admis dans le collecteur inférieur 13 est contrôlé par une vanne 27. Le débit d'eau chaude issu du collecteur supérieur 23 constitue une source d'eau chaude alimentant un réservoir non représenté. Le circuit d'eau peut être branché en dérivation sur une installation de chauffage central.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
REVENDICATIONS.
1. Feu ouvert pour habitation comprenant un foyer
qui est surmonté par une hotte raccordée à une cheminée
et qui est constitué d'une grille formée de barreaux métalliques destinés à porter des braises mises en combustion sous l'effet d'un courant d'air ascentionnel passant
entre les barreaux et produisant des gaz de combustion
évacués à travers la hotte, par la cheminée, caractérisé
en ce que les barreaux(6)et la grille(4)sont consitués de
tubes traversés par un débit de fluide de récupération de
chaleur, en sorte que cette grille(4)forme un échangeur de
chaleur primaire entre les braises et le fluide de récupération de chaleur, lequel est ainsi réchauffé.
Open fire The present invention relates to an open fire for a home.
The open fire essentially comprises a hearth surmounted by a hood connected to a chimney. The hearth consists of a grid formed of metal bars intended to carry embers. The embers are set on combustion under the effect of an ascending air current passing between the bars and producing combustion gases evacuated through the hood, by the chimney.
In known open fires of this kind, the metal bars of the hearth grate are formed of solid bars of steel or cast iron. Therefore, the heat emitted by the fireplace in the living room is mainly due to the radiation of the embers and flames from the combustion of the logs and auxiliary to that of the bottom plate mounted above the grate.
The object of the current invention is to increase the thermal efficiency of an open fire by using a fluid which is heated by heat exchange with the embers and the combustion gases and which is then recovered. as an additional heat source.
For this purpose, in the new open fire, the bars of the grid are made of tubes crossed
by a flow of heat recovery fluid. In this way, this grid forms a primary heat exchanger between the embers and the heat recovery fluid, which is thus heated.
In the new open fire, the heat recovery fluid can be either air or water. In the first case, the heated air can be introduced into the ambient environment of the room. The air used can be the air of the ambient environment and / or the air of the external environment.
Preferably in the new open fire, the tubular bars of the grill each have a square or rectangular section.
According to a constructive characteristic of the new open fire, the tubular bars of the grille are connected at the front to a lower transverse manifold supplied with cold heat recovery fluid and distributing this fluid in these bars.
According to another constructive feature of the new open fire, metal strips are respectively arranged between the tubular bars of the grid and extend practically over the entire length of these bars. The slats can be mounted on a common support or on individual supports carried by the tubular bars of the grid.
To recover more calories transmitted to the heat recovery fluid, a secondary heat exchanger is provided in the new open fire, into which the tubular bars of the grid emerge. The secondary heat exchanger extends to
the top between the masonry wall and a metal plate constituting the bottom of the fireplace. The heat recovery fluid passes through the secondary exchanger, which is thus further reheated after having been preheated in the primary heat exchanger. In practice, the secondary heat exchanger consists of a metal box, the front wall of which is applied against the bottom plate or formed by this plate. However, the secondary heat exchanger can also consist of a bundle of metal tubes which are directed upwards. These tubes respectively extend the tubes constituting the bars of the grid. The front walls of these tubes are applied against the bottom plate of the fireplace or formed by this plate.
To prevent heat loss through the masonry side wall, at least one layer, sheet or plate of thermally insulating material is arranged between the secondary heat exchanger of the new open fire and this masonry wall.
To recover more of the calories stored by the flow of the heat recovery fluid, the new open fire still includes a tertiary heat exchanger which is arranged in the path of the combustion gases conveyed to the chimney. The tertiary heat exchanger consists of a bundle of metal tubes, connected below to the casing or tube bundle of the secondary heat exchanger. The tubes of the tertiary heat exchanger run parallel to each other and obliquely up and forward. Preferably, the constituent tubes of the tertiary heat exchanger extend those constituting the primary and secondary heat exchangers.
According to an interesting feature of the new open fire, the constitutive tubes of the tertiary heat exchanger open out above into an upper transverse manifold channeling the flow of the fluid reheated I heat recovery at least on one side of the hearth.
Other details and features of the invention will become apparent from the description and from the drawings appended hereto, which diagrammatically and by way of example only represent several embodiments of the invention.
Figure 1 is a vertical section of a first embodiment of an open fire according to the invention. Figure 2 is a perspective view of the heat exchangers of the new open fire. Figure 3 is a horizontal section made in the open fire along the line III / III of the first figure. Figure 4 is a similar horizontal section of a second embodiment of the new open fire. FIG. 5 illustrates in partial elevation a third embodiment of the new open fire.
From these figures, the same reference notations denote identical elements.
The open fire shown is used to heat a living room by burning logs, or the like.
The open fire is mounted on the floor 1 in front of a side wall 2 made of masonry.
In essence, the open fire comprises a hearth 3 comprising a grid 4 arranged horizontally at a determined distance from the ground 1 in the extension of a threshold 5 also made of masonry.
The grid 4 consists essentially of equidistant bars 5 supporting the embers due to the burnt logs. In addition, steel blades 7 are arranged between the bars 6 while being equidistant therein. The blades 7 are mounted on supports 8 carried by these bars 6 and extend practically over the entire length of the latter. The role of the blades 7 is to maintain as much embers as possible at the level of the primary exchanger. As a variant, the blades 7 can be replaced by a removable metal mesh.
The oxidizing gas, that is to say the combustion air, is brought through an inlet pipe 9 into the lower chamber 10 located below the grid 4 and the threshold
5. The combustion air passes between the bars 6 of the grate 4 and meets the incandescent embers to form burnt gases rising in the hearth 3. The burnt gases are evacuated through a suction hood 11 connected to a chimney 12 placed against the side wall 2.
The inventive idea consists in recovering as well as possible the calories released by the incandescent embers in combustion so as to improve the thermal efficiency of the open fire.
For this purpose, the open fire comprises primary, secondary and tertiary heat exchangers which are successively traversed by a flow of heat recovery fluid and which ensure the heat exchange between this fluid on the one hand and the embers or the flames. and the burnt gases on the other hand, the heat recovery fluid thus reheated by the three heat exchangers then serving for additional heating of the room or as any other source of heat.
In the first example, the heat recovery fluid is simply air.
The primary heat exchanger is formed by the grid 4, the bars 6 of which are made of steel tubes having a square or rectangular, or even circular, cross section. The tubular bars extend parallel to each other and perpendicular to the side wall 2.
The tubular bars 6 are connected towards the front on a lower transverse manifold 13 distributing a flow of air conveyed by a fan 14 connected in a supply duct 15. The air sucked in by the fan
14 can come from the ambient environment of the room or from the environment outside this room. To this end, upstream of the fan 14, the supply pipe 15 is divided into a branch pipe 16 opening into the room and into a similar pipe 17 ending outside this room, the two pipes 16 and 17 being connected to a rotary diaphragm 18 for selecting or mixing the air used.
It should be noted that the heat recovery air circuit, being downstream of the fan 14, is found to be slightly pressurized, which avoids any risk of introducing combustion air or any stale gas into this circuit.
When passing through the tubular bars 6 of the grid 4, the heat recovery air receives a quantity of heat which essentially comes from the burning embers carried by the grid 4 and which is transmitted through the walls of these bars 6 . The air
in question is therefore reheated a first time.
The secondary heat exchanger consists of a metal box 19 mounted at the rear of a metal plate 20 constituting the bottom of the hearth 3. In the example chosen, the box 19 has its front wall formed by the plate 20, preferably thick, its side walls welded thereto and its rear wall welded to the previous ones. The box 19 therefore forms a body with the plate 20 substantially over the entire width of the latter and substantially over its entire height, including in the upper part directed both upwards and forwards. In variants, the front wall of the box 19 can be separated from the plate 20 but y. then be applied against the latter by being fixed to it for example by welding points.
The box 19 is therefore disposed between the bottom plate of the fireplace 3 and the side wall 2. To prevent the diffusion of heat towards the side wall 2, at least one sheet, a plate or a layer 21 of thermally insulating material is inserted between this wall 2 and the box 19.
The tubular bars 6 of the grid 4 pass through suitable openings in the lower part of the bottom plate 20 and are all connected towards the rear
<EMI ID = 1.1>
bit of heat recovery air that has been preheated in the primary heat recovery unit is injected at the base of the secondary heat recovery unit. This air rises
through the box 19 and is gradually heated there more a second time by the calories due to the radiation of the flames or the burning embers and to the convection of the burnt gases licking the plate 20.
The tertiary heat exchanger is formed at its
tower by a bundle of steel tubes 22 which may have a square or rectangular cross section, possibly identical to that of the bars 6.
The tubes 22 extend parallel to each other, at
both upward and forward. The lower ends of the tubes 22 are connected to the upper part of the box 19. The upper ends of the tubes
22 are connected to an upper transverse manifold
23 disposed horizontally near the front edge of the hood 11 and parallel to this edge. In this way, the bundle of tubes 22 is located in the path of the burnt gases from the hearth 1 and leaving towards the hood 11 and the chimney
12.
Thus, at the outlet of the box 19, the heat recovery air flow is distributed in the tubes 22
and passes through these while receiving additional calories from the convection of the burnt gases circulating between these tubes 22.
Consequently, the air flow in question is heated three times successively in the primary, secondary, and tertiary exchangers, when it is taken up by the upper manifold 23 to be introduced laterally to the hearth 1 in the room via flexible tubes.
and to constitute an additional heat source.
The second embodiment of the open fire differs only by the constitution of the secondary exchanger. Instead of being in the form of a box, the secondary exchanger is practically a bundle of steel tubes 24 each also having a square or rectangular or possibly circular section.
The tubes 24 extend first vertically and then obliquely, following the shape of the rear face of the bottom plate 20. The tubes 24 distant from each other are separated from each other by masses 25 of thermally material. insulating.
The front face of the tubes 24 is formed by the bottom plate 20 of the hearth or in a variant independent of this plate 20 but applied against the latter by welding. Preferably, the tubes 24 constitute the extensions of the bars 6 of the grid 4 and of the tubes 22 of the tertiary exchanger. In practice, the bars 6, the tubes 24 and 22 are then formed each time by the same lengths of the same steel tube, welded at the places of inflection.
The third embodiment of the open fire differs from the first only in that the heat recovery fluid is water. In this case, the water supply is provided by a supply pipe 26. The cold water flow admitted into the lower collector 13 is controlled by a valve 27. The hot water flow coming from the upper collector 23 constitutes a hot water source supplying a reservoir, not shown. The water circuit can be connected as a bypass to a central heating installation.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiments shown and that many modifications can be made in the form, the arrangement and the constitution of some of the elements involved in its realization, provided that these modifications are not contradict the purpose of each of the following claims.
CLAIMS.
1. Open fire for housing including a fireplace
which is topped by a hood connected to a chimney
and which consists of a grid formed of metal bars intended to carry embers set on combustion under the effect of an ascending air current passing
between the bars and producing combustion gases
evacuated through the hood, through the chimney, characterized
in that the bars (6) and the grid (4) are made of
tubes through which a recovery fluid flow of
heat, so that this grid (4) forms a heat exchanger
primary heat between the embers and the heat recovery fluid, which is thus reheated.