EP0038305A2 - Appareil de chauffage - Google Patents
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- F24H7/0408—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply
- F24H7/0433—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply the transfer medium being water
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0041—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having parts touching each other or tubes assembled in panel form
Definitions
- the present invention relates to a heating device comprising an insulating casing divided into two upper and lower compartments enclosing a thermal storage block provided with electrical heating resistors, respectively a heat exchanger and a fan.
- the storage heaters generally include a block of refractory bricks, electrical resistances to heat this block, a closed loop circuit to circulate air in order to extract the heat accumulated in the block, a fan placed in this circuit and an air / water exchanger to heat the water of a central heating installation.
- all the other elements are susceptible to failure, hence the importance of designing a device allowing rapid troubleshooting. Indeed, such a device called to operate without interruption for several consecutive months, it is essential that the failure of one of the organs can be repaired quickly. Depending on the position of the organs, they are difficult to access and intervention can be made even more difficult due to the heat accumulated in the block. These various factors can therefore make the repair long and painful.
- the faulty part on the organ responsible for the failure may require a more or less delicate intervention, this part may possibly be lacking and, once the organ has been repaired, it must be replaced. be correctly positioned in the appliance.
- DE-OS 1,579,181 relates to an accumulator heater in which the fan is integral with a casing which is detachably mounted on the lower part of the apparatus and which advances on the front face thereof.
- a heat exchanger and a deflector are slidably mounted on two rails, extending under the accumulation block.
- the fan was brought back in a way towards the front to make it independent and move its motor away from the hot air channel and a deflector was placed in the normal place of the fan to guide the air through the fan wheel.
- the object of the present invention is to remedy these drawbacks at least in part by proposing an apparatus the design of which greatly facilitates any urgent intervention following the failure of an organ while offering protection to sensitive organs vis-à-vis heat.
- the subject of this invention is a heating appliance comprising an insulating casing divided into two upper and lower compartments containing a thermal storage block provided with electrical heating resistors, respectively a heat exchanger and a fan, this appliance also comprising a closed circuit air circulation channel having convex channels passing through said block, connecting a distribution channel to an air collecting channel, both communicating with the outlet, respectively the inlet of said fan through said heat exchanger .
- This device is characterized by the fact that this heat exchanger and this fan are integral with a support since mun removably mounted in the lower compartment, at least a portion of this support serving to delimit the lower part of said air circulation channel and forming a partition between the drive and pivoting members on the one hand, and the fan wheel on the other hand located inside this channel.
- the apparatus illustrated comprises a frame 1 in the form of an inverted U. Its horizontal part carries a stack of refractory bricks 2 forming the accumulation block 3. Cast iron elements 4 are interposed between each brick level 2. These elements 4 each provide a housing 5 receiving an electrical resistance 6. Convection channels are formed on the faces of the elements 4 between the opposite faces of the accumulation block 3 adjacent to the front face illustrated by this figure. These channels make an air distribution channel 7 communicate with a collecting channel 8. Two openings 9 and 10 communicate the channels 7 and 8 respectively with the lower space located between the branches of the U-shaped frame 1. A covered metal casing internally with thermal insulation, the envelope covers the entire part of the device which has just been described and thus forms an upper compartment of this device intended to be closed by an insulating panel placed against the face of the accumulation block 3 illustrated.
- a lower compartment is formed inside the frame 1 in the shape of an inverted U, and is intended to receive a drawer 12 illustrated in the pulled position and between two front plates 12a and 12b of which are arranged an air-water heat exchanger 13 intended to come at a certain distance from the vertical branch of the frame 1 to allow the passage of the air leaving the opening 10, a tangential fan of which we essentially see the motor 14 disposed on the front of the front plate 12a of the drawer 12 the wheel of which extends over the entire depth of the drawer 12 and an air distribution flap 15 mounted oscillating and controlled by a synchronous servo-motor 16 also disposed on the front of the front plate 12a of the drawer 12.
- This distribution flap 15 is used to distribute the air between the opening 9 and a bypass passage formed under the horizontal branch of the frame 1. This air distribution is carried out as a function of the power necessary for heating the water.
- the flap 15 is constituted by a half-cylinder oscillating between the two limit positions in which it closes the opening 9, respectively the bypass passage.
- a seal 12c placed behind the front plate 12a bears against the frame 1.
- a seal can also be placed behind the rear plate 12b, in particular to protect the rear bearing from the fan zone .
- the air-water heat exchanger 13 is connected to the central heating circuit by two conduits 17 and 18 for supplying and discharging water respectively.
- the contact between the transverse branch of the frame 1 and the metal casing 11 ensures a slight heat loss, at most 5% when the accumulation block 3 is at its maximum temperature of 650 ° C.
- the role of this loss is to provide protection in the lower compartment and prevent the building from buckling and the water from turning into steam in the event of a power failure occurring when the accumulation block is very hot. Tests have shown that a small loss is enough to achieve this goal. The energy expenditure is also tolerable, the loss of 5% decreasing as the temperature of the accumulation block decreases.
- the drawer 12 housed in the lower compartment of the appliance contains all of the members liable to cause a breakdown necessitating the shutdown of the appliance and consequently the shutdown of the heating installation.
- the drawer 12 can be separated from the appliance by removing the panel from the casing attached to the open face of the appliance illustrated in the drawing, by disconnecting the conduits 17 and 18 from the water circulation circuit and by pulling out the drawer.
- the breakdown requires significant work or if this breakdown occurs at a time when it cannot be repaired quickly, it suffices to replace a spare drawer instead while waiting for the cause of the breakdown to be repaired.
- Such an intervention requires only a few minutes of work so that it can be done in an emergency even on a public holiday, without causing an extended shutdown of the installation. For this, the installer only needs to have a spare drawer in working order.
- This feature is important since it allows the installation of the device, only its side face, giving access to the drawer 12 and the electrical resistors 6, to be released.
- the resistors 6 can be removed from the block 3 by simply sliding them out of their housings 5.
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Abstract
Description
- La présente invention se rapporte à un appareil de chauffage comprenant un carter isolant divisé en deux compartiments supérieur et inférieur renfermant un bloc de stockage thermique muni de résistances électriques de chauffage, respectivement un échangeur de chaleur et un ventilateur.
- Les appareils de chauffage à accumulation comportent généralement un bloc d'accumulation en briques réfractaires, des résistances électriques pour chauffer ce bloc, un circuit en boucle fermée pour faire circuler de l'air afin d'extraire la chaleur accumulée dans le bloc, un ventilateur placé dans ce circuit et un échangeur air/eau pour chauffer l'eau d'une installation de chauffage central. Mis à part les briques constituant le bloc d'accumulation, tous les autres éléments sont susceptibles de défaillances, d'où l'importance de concevoir un appareil permettant un dépannage rapide. En effet, un tel appareil appelé à fonctionner sans interruption durant plusieurs mois consécutifs, il est indispensable que la défaillance de l'un des organes puisse être réparée rapidement. Suivant la position des organes, ils sont malaisément accessibles et l'intervention peut être rendue encore plus difficile en raison de la chaleur accumulée dans le bloc. Ces différents facteurs peuvent donc rendre la réparation longue et pénible. En outre, la pièce défaillante sur l'organe responsable de la panne peut nécessiter une intervention plus ou moins délicate, cette pièce peut faire éventuellement défaut et, une fois l'organe réparé, il y a lieu de le remettre correctement en place dans l'appareil.
- Il n'est pas impossible qu'une telle panne rende l'installation de chauffage central inutilisable durant plusieurs heures voire davantage, suivant le cas. En effet la panne peut se produire la nuit ou un jour férié où il sera bien souvent impossible de trouver un installateur pour y remédier, surtout si la remise en marche de l'appareil demande plusieurs heures de travail. Il est bien entendu qu'une telle situation entraîne toujours une gêne certaine et peut même avoir des conséquences fâcheuses au cas où la température extérieure est extrêmement rigoureuse.
- En outre, la plupart du temps, les organes sensibles tels que le moteur du ventilateur et les roulements sont peu ou pas protégés du courant d'air chaud circulant en boucle fermée. Or la tenipératu- re de cet air, même après son refroidissement à travers l'échangeur, peut atteindre des valeurs relativement élevées, notamnent lorsque le bloc d'accumulation est à sa température maximum. Il y a en effet a priori, une certaine contradiction dans le besoin de réaliser un appareil dans lequel les organes d'échange, de circulation et de régulation sont facilement et rapidement démontables et l'isolation des éléments sensibles, moteurs et roulements, du courant d'air chaud circulant en boucle fermée.
- Il a déjà été proposé dans le brevet AT 309 607 de fixer sous le bloc accumulateur de chaleur un support présentant la forme d'un conduit de circulation d'air et renfermant l'échangeur de chaleur et le ventilateur. D'une part, ce support n'est pas monté coulissant mais doit être fixé par ses deux extrèmités, nécessitant un démontage délicat en cas de réparation d'urgence lorsque le bloc est chaud, d'autre part, ce qui est sans doute encore plus gênant, le ventilateur et son moteur sont emprisonnés dans le conduit de circulation d'air. Même disposé en aval de l'échangeur de chaleur, le moteur et les organes de roulement sont. soumis à des conditions de travail sévères étant exposés à des températures de l'ordre de 150°C sans compter les risques de surchauffe accidentelle.
- Dans le DE-OS 1 958 077, on a proposé de monter un ventilateur d'un appareil de chauffage à accumulation dans un compartiment latéral de l'appareil pour permettre de l'extraire en le tirant depuis le devant de l'appareil. A cet effet, ce ventilateur est positionné par des éléments élastiques appuyant contre les parois de ce can- partiment. Seul le ventilateur est amovible, en outre rien n'est prévu pour protéger son moteur et ses .roulements exposés au flux d'air chaud.
- Le DE-OS 1 579 181 se rapporte à un appareil de chauffage à ac- cumulaticn dans lequel le ventilateur est solidaire d'un carter monté amovible à la partie inférieure de l'appareil et ravançant sur la face avant de celui-ci. Un échangeur de chaleur et un déflecteur sont montés coulissant sur deux rails, s'étendant sous le bloc d'accumulation. Dans cette construction, on a ramené en quelque sorte le ventilateur vers l'avant pour le rendre indépendant et éloigner son moteur du canal d'air chaud et on a disposé un déflecteur à la place normale du ventilateur pour guider l'air à travers la roue du ventilateur.
- Cette solution présente l'inconvénient de déplacer tout le ventilateur de la trajectoire normale du circuit d'air alors que seuls, le moteur et les roulements doivent être protégés, ce qui conduit à séparer les différents éléments, clapet de réglage, échangeur et ventilateur les uns des autres.
- Il apparaît qu'aucune solution proposée jusqu'ici ne permet de résoudre de manière satisfaisante, le problème de l'intervention d'urgence sur un appareil dont le bloc d'accumulation est chaud tout en offrant une protection efficace aux organes sensibles vis-à-vis du flux d'air chaud en circulation.
- Le but de la présente invention est de remédier au moins en partie à ces inconvénients en proposant un appareil dont la conception facilite au maximum toute intervention urgente consécutive à la défaillance d'un organe tout en offrant une protection aux organes sensibles vis-à-vis de la chaleur.
- A cet effet, cette invention a pour objet un appareil de chauffage comprenant un carter isolant divisé en deux compartiments supérieur et inférieur renfermant un bloc de stockage thermique muni de résistances électriques de chauffage, respectivement un échangeur de chaleur et un ventilateur, cet appareil comprenant également un canal de circulation d'air en circuit fermé présentant des canaux de convexicn traversant ledit bloc, reliant un canal de distribution à un canal collecteur d'air, communiquant tous deux avec la sortie, respectivement l'entrée dudit ventilateur à travers ledit échangeur de chaleur. Cet appareil est caractérisé par le fait que cet échangeur de chaleur et ce ventilateur sont solidaires d'un support car mun monté amovible dans le compartiment inférieur, une portion au moins de ce support servant à délimiter la partie inférieure dudit canal de circulation d'air et à former une cloison de séparation entre les organes d'entraînement et de pivotement d'une part, et la roue du ventilateur d'autre part située à l'intérieur de ce canal.
- La figure unique du dessin annexé illustre très schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention, vue en perspective.
- L'appareil illustré comporte un bâti 1 en forme de U renversé. Sa partie horizontale porte un empilement de briques réfractaires 2 formant le bloc d'accumulation 3. Des éléments en fonte 4 sont interposés entre chaque étage de briques 2. Ces éléments 4 ménagent chacun un logement 5 recevant une résistance électrique 6. Des canaux de convection sont ménagés sur les faces des éléments 4 entre les faces opposées du bloc d'accumulation 3 adjacentes à la face avant illustrée par cette figure. Ces canaux font communiquer un canal de distribution d'air 7 à un canal collecteur 8. Deux ouvertures 9 et 10 font communiquer respectivement les canaux 7 et 8 avec l'espace inférieur situé entre les branches du bâti 1 en U. Un carter métallique recouvert intérieurement d'une isolation thermique lla enveloppe toute la partie de l'appareil qui vient d'être décrite et forme ainsi un compartiment supérieur de cet appareil destiné à être fermé par un panneau isolant placé contre la face du bloc d'accumulation 3 illustrée.
- La branche transversale du bâti 1 en U sur laquelle repose le bloc d'accumulation 3 déborde des branches verticales sur lesquelles cette branche transversale repose pour venir en contact avec le carter métallique 11.
- Un compartiment inférieur est ménagé à l'intérieur du bâti 1 en forme de U renversé, et est destiné à recevoir un tiroir 12 illustré en position tirée et entre deux plaques avant 12a et 12b duquel sont disposés un échangeur de chaleur air-eau 13 destiné à venir à une certaine distance de la branche verticale du bâti 1 pour permettre le passage de l'air sortant de l'ouverture 10, un ventilateur tangentiel dont on aperçoit essentiellement le moteur 14 disposé sur le devant de la plaque avant 12a du tiroir 12 dont la roue s'étend sur toute la profondeur du tiroir 12 et un volet de répar- titicn d'air 15 monté oscillant et commandé par un servo-moteur synchrone 16 disposé également sur le devant de la plaque avant 12a du tiroir 12. Ce volet de répartition 15 sert à répartir l'air entre l'ouverture 9 et un passage de dérivation ménagé sous la branche horizontale du bâti 1. Cette répartition d'air est réalisée en fonction de la puissance nécessaire au chauffage de l'eau. Le volet 15 est constitué par un demi-cylindre oscillant entre les deux positions limites dans lesquelles il ferme l'ouverture 9, respectivement le passage de dérivation.
- Lorsque le tiroir 12 est en place, un joint d'étanchéité 12c disposé derrière la plaque avant 12a vient appuyer contre le bâti 1. Un joint peut être également disposé derrière la plaque arrière 12b, notamment pour protéger le roulement arrière de la zone du ventilateur. Ainsi, en position fermée du tiroir 12, le canal d'écoulement d'air entre les ouvertures 9 et 10 est délimité par les plaques avant et arrière 12a, 12b du tiroir 12, les moteurs 14 et 16 et les roulements de la roue du ventilateur étant ainsi séparés du flux d'air chaud.
- L'échangeur de chaleur air-eau 13 est relié au circuit de chauffage central par deux conduits 17 et 18 d'amenée, respectivement d'évacuation d'eau.
- Le contact entre la branche transversale du bâti 1 et le carter métallique 11 assure une légère déperdition thermique, au maximum 5% lorsque le bloc d'accumulation 3 est à sa température maximum de 650°C. Le rôle de cette déperdition est d'assurer une protec- tien du compartiment inférieur et d'empêcher un flambage du bâti et une transformation de l'eau en vapeur en cas de panne d'électricité intervenant au moment où le bloc d'accumulation est très chaud. Des essais ont montré qu'une faible déperdition suffit pour atteindre ce but. La dépense énergétique est par ailleurs tolérable, la déperdition de 5% diminuant au fur et à mesure que la température du bloc d'accumulation s'abaisse.
- Le tiroir 12 logé dans le compartiment inférieur de l'appareil renferme tous les organes susceptibles d'engendrer une panne nécessitant l'arrêt de l'appareil et par conséquent l'arrêt de l'instal- laticn de chauffage.
- Dans ce cas, le tiroir 12 peut être séparé de l'appareil en enlevant le panneau du carter rapporté sur la face ouverte de l'appareil illustré par le dessin, en débranchant les conduits 17 et 18 du circuit de circulation d'eau et en tirant le tiroir. Au cas où la panne récessite un travail important ou si cette panne intervient à un moment où elle ne peut être réparée rapidement, il suffit alors de remettre un tiroir de rechange à la place en attendant que la cause de la panne soit réparée. Une telle intervention ne nécessite que quelques minutes de travail de sorte qu'elle peut être faite en cas d'urgence même un jour férié, sans entraîner un arrêt prolongé de l'installation. Il suffit pour cela que l'installateur ait à dispo- si tien un tiroir de rechange en état de marche.
- Même dans le cas où la réparation peut être faite sans délai, cette disposition des organes vitaux de l'appareil dans un seul compartiment et solidaires d'un support commun monté amovible dans ce compartiment, présente un intérêt évident. En effet, le temps de démontage du tiroir est extrêmement court et l'opération est facile. Le fait de sortir le tiroir de l'appareil permet de le laisser refroidir. Il ne faut pas oublier qu'en général une intervention urgente survient alors que l'appareil fonctionne et que le bloc d'accumulation 3 est chaud, sa température étant comprise entre 250°C et 650°C. Le fait de pouvoir séparer les organes susceptibles de défaillances, ensemble de l'appareil, permet donc de travailler sur des pièces refroidies, facilitant les opérations et accélérant leur déroulement.
- Outre les organes contenus dans le tiroir 12, seules les résistances sont susceptibles d'être en panne. Encore faut-il remarquer que sur les résistances chauffant le bloc d'accumulation de la chaudière illustrée, la défaillance d'une résistance ne nécessite pas une intervention urgente étant donné qu'elle ne met pas l'installation de chauffage en panne. Toutefois, l'appareil décrit a été conçu pour permettre un remplacement facile des résistances électriques 6. L'accès à ces résistances est rendu possible par l'enlèvement du panneau latéral du carter 11 et de l'isolation qui est placée entre ce panneau et le bloc d'accumulation 3. On peut remarquer que le panneau latéral d'accès au tiroir 12 et celui d'accès aux résistances électriques 6 se trouvent sur une même face latérale de la chaudière. Cette particularité est importante étant donné qu'elle permet l'encastrement de l'appareil, seule sa face latérale, donnant accès au tiroir 12 et aux résistances électriques 6, devant être dégagée. Lorsque le panneau fermant le compartiment supérieur est enlevé, les résistances 6 peuvent être extraites du bloc 3 en les faisant simplement glisser hors de leurs logements 5.
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