EP0088112A1 - Appareil perfectionne de chauffage - Google Patents

Appareil perfectionne de chauffage

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EP0088112A1
EP0088112A1 EP82902807A EP82902807A EP0088112A1 EP 0088112 A1 EP0088112 A1 EP 0088112A1 EP 82902807 A EP82902807 A EP 82902807A EP 82902807 A EP82902807 A EP 82902807A EP 0088112 A1 EP0088112 A1 EP 0088112A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
gases
compression
hot gases
means capable
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP82902807A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gaston Eugene Joseph Ghislain Malcorps
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority claimed from BE0/207087A external-priority patent/BE891827R/fr
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Publication of EP0088112A1 publication Critical patent/EP0088112A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a heating apparatus which allows an appreciable saving of energy in a heating installation.
  • the heat is produced by combustion of a fuel-air mixture, previously compressed and injected into a combustion chamber, in the form of vapor, through one or more several sprinklers.
  • the combustion temperature generally rises to 1200-1400 ° C in the burner flame, but it is only 500 to 800 ° C, depending on the type of combustion chamber, at the walls of the chamber combustion, where the heat is transferred to a heat transfer fluid which dissipates the heat to the outside of the boiler.
  • a boiler In a usual installation, comprising a gas evacuation chimney, a boiler can reach a maximum efficiency of 85%.
  • the determination of this yield of 85% takes into account the thermal losses of the apparatus even in the ambient environment (10 to 12%) and the losses in unburnt (3 to 5%), but does not take into account the thermal losses in the fumes. These rise to approximately 300 ° C, that is to say approximately 30% of the temperature produced produced in the combustion chamber.
  • the subject of the present invention is a heating appliance which recovers a large part of the heat of the combustion gases which has hitherto been lost.
  • the heating device can be, in particular, a boiler for heating the coolant fluid (for example for central heating of a building) and presents, in this case, an original solution to the problem of evacuation of combustion gases by making the use of a chimney unnecessary and in particular allowing easy purification of these combustion gases.
  • the apparatus according to the present invention comprises: - a source of hot gases,
  • the apparatus according to the invention can be, in particular, a boiler.
  • the heat receptors located in the compression and heat transfer chamber are constituted by one or more heat exchangers in which circulates a heat transfer fluid which captures the heat of the hot gases compressed in the compression chamber and discharged towards the outside of the enclosure thereof, for example towards a heating installation.
  • the means allowing the opening and closing of the inlet and outlet orifices of the compression and transfer chamber are actuated at predetermined temperatures and / or pressures, for example the closing of the inlet port is controlled when a higher value is reached and the opening of the outlet port is controlled when a lower value is reached .
  • the boiler according to the invention can advantageously be equipped with a device for depollution and purification of combustion gases, for example an enclosure containing an aqueous liquid, where purification by absorption is done by bubbling the gas.
  • a device for depollution and purification of combustion gases for example an enclosure containing an aqueous liquid, where purification by absorption is done by bubbling the gas.
  • the gases thus purified and cooled can then be discharged into the atmosphere.
  • the invention also applies to heating installations such as, for example, cooking ovens, in which case the compression and heat transfer chamber constitutes the oven enclosure and the objects to be cooked constitute the heat receiving elements.
  • the hot gas sources used by the invention can be of any suitable type and in particular burners for solid, liquid or gaseous fuels.
  • the source of hot gases is constituted by an internal combustion engine, in this case this internal combustion engine can drive an electric generator or any other means of using mechanical energy. of the motor.
  • Another particular embodiment of the invention provides a device for cleaning the heat exchanger located in the compression and transfer chamber.
  • This device driven either manually from the outside or automatically, for example by the variation of the pressure inside of the compression and transfer chamber is, for example, a movable piston forming the upper wall of the compression and heat transport chamber carrying sliding plates parallel to the plates of the heat exchanger.
  • This spring is advantageously biased downwards by a spring device or the like.
  • the piston When using the device, the piston then rises in the device after compression, enlarging the volume of the compression chamber and the heat transfer. When the consumed gases are released, the piston descends, due to the fact that it is biased downwards by its own weight and by the pressure exerted by the spring device, and by friction cleaning the plates of the heat exchanger and and so on, the cycle of raising and lowering of said piston recommencing at each re-loading and stopping operation.
  • FIG. 1 to 5 are schematic elevation views of boilers according to the invention intended for the production of steam or hot water
  • FIG. 6 is a schematic view of an oven according to the invention intended for firing bricks.
  • identical or analogous elements are designated by the same reference numbers.
  • Fig. 1 is a view of a boiler equipped with an external burner and comprising a compressor and a compression and transfer chamber
  • Fig. 2 is a detailed view of a boiler intended to collect hot gases from an external source, comprising a compression and transfer chamber and a compressor
  • Fig. 3 is a view of a boiler equipped with an external burner, comprising a compression and transfer chamber, a compressor and a depolluting device
  • Fig. 4 is a view of a boiler equipped with an external burner, comprising a compression and transfer chamber and a depolluting device?
  • Fig. 5 is a view of a boiler comprising an incorporated burner, a compression and transfer chamber and a depolluting device
  • Fig. 6 is a view of an oven intended for firing bricks.
  • Fig. 1 is a view of a boiler intended to produce steam or hot water. It has an outer casing 1 and is divided into two main parts located one above the other. The lower part is a combustion chamber 2 and the upper part is a compression and heat transfer chamber 3, which contains a coil-shaped heat exchanger 4 in which the heat transfer fluid circulates.
  • a current type burner 5 with liquid or gaseous fuel.
  • the hot gases produced during combustion in the combustion chamber 2 are transferred and compressed in the compression chamber 3 through an inlet orifice 6 by means of a compressor 7 provided with a non-return valve 8.
  • the compression undergone by the hot gases brings these to -a very high temperature which causes the combustion of unburnt still existing in the hot gases.
  • the compression of the gases is continued until a certain level of temperature or pressure (for example 1000 or 1200 ° C.) is reached in the compression and heat transfer chamber 3 or 2 or 3 bars of pressure).
  • the heat transfer fluid coming from a heating installation for example, enters the exchanger 4 through the inlet 9 and leaves it through the outlet 10, after having passed through the compression and transfer chamber 3 and after having was heated by heat exchange with the hot gases compressed in the chamber 3.
  • the temperature, and consequently the pressure which reigns in room 3 gradually decrease and eventually reach a threshold below which the gases can be evacuated towards the outside of the boiler by the outlet orifice 11.
  • the opening of the outlet orifice is controlled by a temperature sensor 12 or pressure which.
  • FIG. 2 illustrates a boiler intended to collect hot gases from an external source, in contrast to FIG. 1.
  • Fig. 2 shows in a more detailed manner the upper envelope of the boiler, in particular the envelope of the compression and heat transfer chamber 3.
  • This envelope consists of an internal bell 14 covered by an external bell 15.
  • the heat transfer fluid coming from the heating installation is introduced through the mouth 16 into the space 17 between the two bells 14 and 15 and thus receives the heat which diffuses through the internal bell 14.
  • the fluid thus heated leaves the space 17 via outlet 18 from where it is introduced into the exchanger 4 of the compression and transfer chamber 3 through inlet 9, where it is brought to a temperature superior.
  • the heated fluid is finally discharged, for example to a central heating installation of a building, through the outlet 10 of the exchanger 4.
  • a circulator 19 circulates the heat transfer fluid in the circuit of the heating installation.
  • the thermal insulation of the compression and transfer chamber 3 is further increased by an outer layer 20 of cellular resin or other thermal insulator.
  • Hot gases from an external source are admitted through the intake duct 21.
  • the compressor 7 introduces and compresses them into the compression and transfer chamber 3, through the inlet orifice 6 and the non-return valve 8. When a predetermined temperature and pressure are reached, the closing of the inlet orifice 6 is controlled and the admission of hot gases is stopped.
  • the opening of the valve 13 of the outlet orifice 11 of the chamber 3 is controlled, the gases are evacuated through the conduit 22 and the boiler is ready for a new compression cycle.
  • the boiler shown in FIG. 3 is constituted by the same elements as the boiler of FIG. 2, but is further equipped with a depollution and purification enclosure 23 for absorption by bubbling the gases in an aqueous liquid, provided with baffles 24.
  • the gases, at their outlet from the compression and transfer chamber 3 are evacuated to the depollution enclosure tion 23 through the discharge conduit 22.
  • the gases are purified by bubbling in an aqueous liquid 25 contained in the pollution control chamber 23 and are then evacuated to the atmosphere by the conduit 26.
  • the aqueous liquid contained in the pollution control enclosure 23 can be of any type usually used for this purpose, such as an aqueous solution of a surfactant and which may comprise other additives and in particular basic substances (in which case the CO 2 of the combustion gases will be absorbed).
  • the depollution enclosure 23 may be different and may in particular include bubbling plates arranged in series and successively traversed by said combustion gases.
  • a boiler according to the invention will have a considerably higher thermal efficiency than a standard type boiler, since the combustion gases, on leaving the pollution control chamber 23, are moreover at a sufficiently low temperature, less than 100 ° C, for example 70 ° C, to be discharged into the atmosphere, at ground level; the use of a chimney is therefore no longer necessary.
  • the compression of these hot gases inside the compression and heat transfer chamber 3 brings them to a very high temperature, for example 100 ° C., and causes the combustion of unburnt gases still existing in the gases coming from combustion chamber 2, or from another source of hot gases. Furthermore, as the heat exchange takes place between the compressed hot gases and the heat transfer fluid circulating in the heat exchanger 4, the temperature and the gas pressure decreases. The water vapor coming from the combustion of hydrocarbons and present in the combustion gases, gradually condenses; a mist is thus formed in the compression and heat transfer chamber 3 and water droplets are deposited on the walls of the chamber 3 and the surfaces of the heat exchanger 4. The presence of liquid droplets in suspension in the gases in the compression and heat transfer chamber 3 increases the heat exchanges between the gases and the heat transfer fluid.
  • Figs. 4 and 5 illustrate two embodiments of boilers similar to the boiler of FIG. 3 respectively equipped with an external burner 27 for the first, and an incorporated burner 28 for the second.
  • the compression of the gases in the compression chamber 3 is accomplished by the source of hot gases itself, that is to say by the burners 26 and 27 respectively and therefore does not require a separate compressor , as for the boiler in fig. 3.
  • the injection pressure of the fuel-air mixture will be chosen as a function of the pressure which it is desired to reach in the compression chamber 3.
  • the boilers according to the invention reduce the consumption level of more than 30% for liquid fuel boilers and more than 40% for gas boilers.
  • the transfer of heat between the combustion gases and the heat transfer fluid being favored by the compression of the gases and the condensation of the water vapor contained in them, it takes place much faster than in boilers currently existing; the burner (or any other gas source may be cut much more often.
  • the boiler according to the invention can be controlled by an electric clock regulation for example, which would allow the ignition one hour before the offices are occupied, and the closing of the boiler one hour before the end of the office occupancy.
  • the danger of freezing in the heating installation does not exist, since the heat transfer fluid may contain an antifreeze.
  • FIGs. 1 to 5 are only schematic representations of boilers according to the invention.
  • the boilers represented like all other boilers are part of a heating installation comprising various elements designed in themselves, such as room thermostats which control the boiler remotely, parallel or "by-pass" connections which isolate the boilers from the heating circuit, or circulators which drive the heat transfer fluid, and which have no not shown here, not being the subject of the present invention.
  • Fig. 6 shows an example of application of a heating device according to the invention for heating a brick oven.
  • the burner 5 injects the hot gases into the compression and transfer chamber 3, which, in this case, is the oven containing the bricks to be cooked 29, through the inlet orifice 6 of the chamber 3, provided with a non-return valve 8.
  • temperature and / or pressure sensors 12 adjusted to a predetermined value control the shutdown of the burner 5.
  • the cooking then takes place and the temperature and the pressure which reigns in the chamber 3 gradually decrease and eventually reach a threshold below which the gases can be evacuated towards the outside of the furnace by the outlet orifice 11.
  • the said sensors 12 then control the opening of the valve 13 of the outlet 11 and the gases are evacuated.
  • the invention is not limited to the embodiments which have been described and shown by way of non-limiting examples, and numerous modifications can be made thereto without departing from the scope of the invention.

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Abstract

Appareil de chauffage comprenant une source de gaz chauds, des moyens aptes à comprimer et à injecter les dits gaz chauds dans une chambre de compression et de transfert calorifique (3), pourvue d'au moins un orifice d'entrée (6) et d'au moins un orifice de sortie (11), et pourvue de moyens aptes à ouvrir et à former les dits orifices d'entrée et de sortie, des récepteurs de chaleur (4, 29) situés dans la dite chambre de compression et de transfert calorifique aptes à absorber la chaleur des gaz comprimés et à évacuer éventuellement cette chaleur vers l'extérieur de l'enceinte de la chambre de compression, des moyens (12) aptes à mesurer la température et/ou la pression régnant dans la dite chambre de compression et des moyen aptes à agir sur l'ouverture et la fermeture des dits orifices d'entrée et de sortie de la dite chambre de compression.

Description

Appareil perfectionné de chauffage.
La présente invention concerne un appareil de chauffage qui permet de réaliser une économie appréciable d'énergie dans une installation de chauffage.
Dans une installation de chauffage habituelle, une quantité appréciable d'énergie est perdue sous forme de chaleur dissipée, et, par la suite, n'est pas transmise aux récepteurs de chaleur.
Ainsi dans une chaudière de type courant, fonctionnant par exemple au mazout ou au gaz, la chaleur est produite par combustion d'un mélange combustible-air, préalablement comprimé et injecté dans une chambre de combustion, sous forme de vapeur, à travers un ou plusieurs gicleurs.
La température de la combustion s'élève généralement à 1200-1400°C dans la flamme du brûleur, mais elle n'est plus que de 500 à 800°C, suivant le type de chambre de combustion, au niveau des parois de la chambre de combustion, où se fait le transfert de chaleur vers un fluide caloporteur qui évacue la chaleur vers 1'extérieur de la chaudière.
Cet abaissement de la température des gaz de combustion est dû à la détente de ceux-ci à l'intérieur de la chambre de combustion et à l'apport d'air de ventilation dans la chambre de combustion. D'autre part, une fraction importante de la chaleur des gaz est rejetée à travers la buse de sortie des gaz de la chaudière. En effet, dans une installation conventionnelle, il est d'usage de régler une chaudière de manière à ce que la température de sortie des gaz de combustion soit d'environ 300 °C, de façon à en favoriser l'évacuation au travers d'une cheminée verticale. Ainsi, une température des gaz de 300 °C à l'entrée d'une cheminée favorisera le tirage de celleci. De plus, la condensation le long des parois de la cheminée de la vapeur contenue dans les gaz de com bustion, qui provient de la combustion des hydrocarbures, doit être évitée. Pour cela la température à l'entrée d'une cheminée doit être suffisamment élevée pour maintenir la température des gaz dans la cheminée au-dessus du point de rosée, c'est-à-dire de la température à laquelle survient la condensation de 1'eau sur les parois.
Dans une installation habituelle, comportant une cheminée d'évacuation des gaz, une chaudière peut atteindre un rendement maximum de 85%. La détermination de ce rendement de 85% tient compte des pertes thermiques de l'appareillage même dans le milieu ambiant (10 à 12%) et des pertes dans les imbrûlés (3 à 5%), mais ne tient pas compte des pertes thermiques dans les fumées. Celles-ci s'élèvent à environ 300°C, c'est-à- dire environ 30% de la température effectuée produite dans la chambre de combustion.
Le rendement énergétique réel d'une installation habituelle ne se situe pas aux environs de 85%, mais descend à 55%, avec 15%+30%=45% des pertes énergétiques réelles.
La présente invention a pour objet un appareil de chauffage qui récupère une part importante de la chaleur des gaz de combustion qui était jusqu'ici perdue.
L'appareil de chauffage suivant la présente invention peut être, en particulier, une chaudière pour le chauffage de fluide des caloporteurs (par exemple pour un chauffage central d'immeuble) et présente, dans ce cas, une solution originale au problème de l'évacuation des gaz de combustion en rendant inutile 1'emploi d'une cheminée et en permettant notamment l'épuration aisée de ces gaz de combustion.
L'appareil suivant la présente invention comprend : - une source de gaz chauds,
- des moyens aptes à comprimer ces gaz chauds à une pression et à une température prédéterminées et à injecter ces gaz chauds dans - une chambre de compression et de transfert calorifique pourvue d'un ou plusieurs orifices d'entrée et de sortie équipés de dispositifs d'ouverture et de fermeture,
- des récepteurs de chaleur situés dans la chambre de compression qui absorbent et éventuellement évacuent vers l'extérieur la chaleur des gaz chauds comprimés,
- des capteurs ou autres moyens pour mesurer la température et/ou la pression régnant dans la chambre de compression et de transfert calorifique, et
- des moyens pouvant commander l'ouverture et la fermeture des orifices d'entrée et de sortie de la chambre de compression et de transfert calorifique,
- des moyens permettant l'ouverture et la fermeture des orifices d'entrée et de sortie de la chambre de compression et de transfert calorifique, tels que des clapets.
L'appareil suivant l'invention peut être, en particulier, une chaudière. Dans ce cas, les récepteurs de chaleur situés dans la chambre de compression et de transfert calorifique sont constitués par un ou plusieurs échangeurs de chaleur dans lesquels circule un fluide caloporteur qui capte la chaleur des gaz chauds comprimés dans la chambre de compression et l'évacué vers l'extérieur de l'enceinte de celle-ci, par exemple vers une installation de chauffage.
Suivant une forme d'exécution avantageuse de la chaudière suivant l'invention, les moyens permettant l'ouverture et la fermeture des orifices d'entrée et de sortie de la chambre de compression et de transfert sont actionnés à des températures et/ou pressions prédéterminées, par exemple la fermeture de l'orifice d'entrée est commandée lorsqu'une valeur supérieure est atteinte et l'ouverture de l'orifice de sortie est commandée lorsqu'une valeur inférieure est atteinte.
D'autre part, la chaudière suivant l'invention peut être avantageusement équipée d'un dispositif de dépollution et d'épuration des gaz de combustion, par exemple une enceinte contenant un liquide aqueux, où l'épuration par absorption se fait par barbotage des gaz.
Les gaz ainsi épurés et refroidis peuvent être ensuite évacués dans l'atmosphère.
L'invention s'applique également à des installations de chauffage telles, par exemple, des fours de cuisson, auquel cas la chambre de compression et de transfert calorifique constitue l'enceinte du four et les objets à cuire constituent les éléments récepteurs de chaleur. Les sources de gaz chauds utilisées par l'invention peuvent être de tout type approprié et notamment des brûleurs à combustibles solides, liquides ou gazeux.
Suivant une forme d'exécution particulière de 1 ' invention la source de gaz chauds est constituée par un moteur à combustion interne, dans ce cas ce moteur à combustion interne peut entraîner une génératrice électrique ou tout autre moyen d'utilisation de l'énergie mécanique du moteur. Une autre forme d' exécution particulière de l'invention prévoit un dispositif de nettoyage de l' êchangeur de chaleur situé dans la chambre de compression et de transfert. Ce dispositif, entraîné soit manuellement de l'extérieur, soit automatiquement, par exemple par la variation de la pression à l'intérieur de la chambre de compression et de transfert est, par exemple, un piston mobile formant la paroi supérieure de la chambre de compression et de transport calorifique portant des plaques coulissant parallèlement aux plaques de l'échangeur calorifique. Ce ressort est avantageusement sollicité vers le bas par un dispositif à ressort ou analogue.
Lors de l'usage de l'appareil, le piston remonte alors dans l'appareil suite à la compression, en agrandissant le volume de la chambre de compression et le transfert calorifique. Lors de la libération des gaz consumés, le piston redescend, du fait: qu'il est sollicité vers le bas par son propre poids et par la pression exercée par le dispositif à ressort, et nettoie par frottement les plaques de 1 ' échangeur calorifique et ainsi de suite, le cycle de montée et de descente du dit piston recommençant à chaque opération de remise en charge et d'arrêt.
On trouvera ci-après les descriptions de plusieurs formes de réalisation préférées, données avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : les Fig. 1 à 5 sont des vues schématiques en élévation de chaudières suivant l'invention destinées à la production de vapeur ou d'eau chaude, et la Fig. 6 est une vue schématique d'un four suivant l'invention destiné à la cuisson des briques. Sur toutes ces figures, les éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
La Fig. 1 est une vue d'une chaudière équipée d'un brûleur extérieur et comprenant un compresseur et une chambre de compression et de transfert; la Fig. 2 est une vue détaillée d'une chaudière destinée à recueillir les gaz chauds provenant d'une source extérieure, comprenant une chambre de compression et de transfert et un compresseur; la Fig. 3 est une vue d'une chaudière équipée d'un brûleur extérieur, comprenant une chambre de compression et de transfert, un compresseur et un dispositif dépolluant; la Fig. 4 est une vue d'une chaudière équipée d'un brûleur extérieur, comprenant une chambre de compression et de transfert et un dispositif dépolluant? la Fig. 5 est une vue d'une chaudière compre nant un brûleur incorporé, une chambre de compression et de transfert et un dispositif dépolluant; la Fig. 6 est une vue d'un four destiné à la cuisson de briques.
La Fig. 1 est une vue d'une chaudière destinée à produire de la vapeur ou de l'eau chaude. Elle comporte une enveloppe extérieure 1 et se divise en deux parties principales situées l'une au-dessus de l'autre. La partie inférieure est une chambre de combustion 2 et la partie supérieure est une chambre de compression et de transfert calorifique 3, qui contient un êchangeur de chaleur en forme de serpentin 4 dans lequel circule le fluide caloporteur. Dans la chambre de combustion 2 débouche un brûleur de type courant 5 à combustible liquide ou gazeux. Les gaz chauds produits lors de la combustion dans la chambre de combustion 2 sont transférés et comprimés dans la chambre de compression 3 à travers un orifice d'entrée 6 au moyen d'un compresseur 7 muni d'un clapet antiretour 8. La compression subie par les gaz chauds porte ceux-ci à -une température très élevée qui provoque la combustion des imbrûlés existant encore dans les gaz chauds. La compression des gaz est poursuivie jusqu'au moment où on atteint dans la chambre de compression et de transfert calorifique 3 un certain niveau de température ou de pression (par exemple 1000 ou 1200°C de température ou 2 ou 3 bars de pression). Le fluide caloporteur, provenant d'une installation de chauffage par exemple, pénètre dans l' echangeur 4 par l'entrée 9 et ressort de celui-ci par la sortie 10, après avoir traversé la chambre de compression et de transfert 3 et après avoir été chauffé par échange de chaleur avec les gaz chauds comprimés dans la chambre 3. Au fur et à mesure de 1 ' évacuation de la chaleur vers l'extérieur de la chambre 3 par le fluide caloporteur, la température, et par suite la pression qui règne dans la chambre 3, . diminuent progressivement et finissent par atteindre un seuil au-dessous duquel les gaz peuvent être évacués vers l'extérieur de la chaudière par l'orifice de sortie 11. L'ouverture de l'orifice de sortie est commandée par un capteur 12 de température ou de pression qui. agit sur un clapet 13 et qui est réglé à une valeur prédéterminée en dessous de laquelle les gaz sont évacués hors de la chambre 3, terminant ainsi un cycle de travail de la chaudière. La Fig. 2 illustre une chaudière destinée à recueillir les gaz chauds provenant d'une' source extérieure, contrairement à la Fig. 1. La Fig. 2 représente de façon plus détaillée l'enveloppe supérieure de la chaudière, en particulier l'enveloppe de la chambre de compression et de transfert calorifique 3. Cette enveloppe est constituée d'une cloche intérieure 14 recouverte par une cloche extérieure 15. Le fluide caloporteur venant de l'installation de chauffage est introduit par l'embouchure 16 dans l'espace 17 compris entre les deux cloches 14 et 15 et reçoit ainsi la chaleur qui diffuse au travers de la cloche intérieure 14. Le fluide ainsi chauffé ressort de l'espace 17 par la sortie 18 d'où il est introduit dans l'echangeur 4 de la chambre de compression et de transfert 3 par l'entrée 9, où il est porté à une température supérieure. Le fluide chauffé est enfin évacué, par exemple vers une installation de chauffage central d'un immeuble, à travers la sortie 10 de l'echangeur 4.
Un circulateur 19 assure la circulation du fluide caloporteur dans le circuit de l'installation de chauffage.
L'enveloppe formée des deux cloches 14 et 15 ainsi décrite, à travers laquelle circule le fluide caloporteur empêche la déperdition calorifique. L'iso lation thermique de la chambre de compression et de transfert 3 est encore accrue par une couche extérieure 20 de résine cellulaire ou autre isolant thermique. Les gaz chauds provenant d'une source extérieure sont admis par le conduit d'admission 21. Le compresseur 7 les introduit et les comprime dans la chambre de compression et de transfert 3, à travers l'orifice d'entrée 6 et le clapet antiretour 8. Lorsqu'une température et une pression prédéterminées sont atteintes, la fermeture de l'orifice d'entrée 6 est commandée et l'admis sion des gaz chauds est arrêtée. Lorsque l'échange calorifique entre les gaz chauds et le fluide caloporteur au travers de l'echangeur 4 est terminé, et que la température et la pression ont atteint le seuil, par exemple 100ºC, en dessous duquel les gaz peuvent être évacués vers l'extérieur, l'ouverture du clapet 13 de .l'orifice de sortie 11 de la chambre 3 est commandée, les gaz sont évacués par le conduit 22 et la chaudière est prête pour un nouveau cycle de compression.
La chaudière représentée à la Fig. 3 est constituée par les mêmes éléments que la chaudière de la Fig. 2, mais est équipée en plus d'une enceinte 23 de dépollution et d'épuration à absorption par barbotage des gaz dans un liquide aqueux, pourvue de chicanes 24. Les gaz, à leur sortie de la chambre de compression et de transfert 3 sont évacués vers l'enceinte de dépollu tion 23 à travers le conduit d'évacuation 22. Les gaz sont épurés par barbotage dans un liquide aqueux 25 contenu dans l'enceinte de dépollution 23 et sont ensuite évacués vers l'atmosphère par le conduit 26. Le liquide aqueux contenu dans l'enceinte de dépollution 23 peut être de tout type habituellement utilisé à cette fin, tel qu'un solution aqueuse d'un agent tensio-actif et pouvant comprendre d'autres additifs et notamment des substances basiques (auquel cas le CO2 des gaz de combustion sera absorbé). Bien entendu, l'enceinte de dépollution 23 peut être différente et peut notamment comporter des plateaux de barbotage disposés en série et traversés successivement par les dits gaz de combustion. Une chaudière suivant l'invention aura un rendement thermique considérablement plus élevé qu'une chaudière de type courant, car les gaz de combustion, à leur sortie de l'enceinte de dépollution 23, sont de plus à une température suffisamment basse, inférieure à 100°C, par exemple 70°C, pour être évacués dans l'atmosphère, au niveau du sol; l'emploi d'une cheminée n'est donc plus nécessaire.
L'utilisation de la chaleur de combustion et de la chaleur contenue dans les gaz de combustion est optimale. En effet, en plus de la chaleur des gaz chauds provenant d'une source, par exemple un brûleur
5, la compression de ces gaz chauds à l'intérieur de la chambre de compression et de transfert calorifique 3 porte ceux-ci à une température très élevée, par -exemple 100°C, et provoque la combustion des imbrûlés existant encore dans les gaz venant de la chambre de combustion 2, ou d'une autre source de gaz chauds. Par ailleurs, au fur et à mesure de l'échange calorifique entre les gaz chauds comprimés et le fluide caloporteur circulant dans l' echangeur de chaleur 4, la température et la pression des gaz diminuent. La vapeur d'eau provenant de la combustion des hydrocarbures et présente dans les gaz de combustion, se condense peu à peu; un brouillard se forme ainsi dans la chambre de compression et de transfert calorifique 3 et des gouttelettes d'eau se déposent sur les parois de la chambre 3 et les surfaces de l'echangeur calorifique 4. La présence de gouttelettes liquides en suspension dans les gaz dans la chambre de compression et de transfert calorifique 3 augmente les échanges calorifiques entre les gaz et le fluide caloporteur.
Les Fig. 4 et 5 illustrent deux formes d'exécution de chaudières similaires à la chaudière de la Fig. 3 équipées respectivement d'un brûleur extérieur 27 pour la première, et d'un brûleur incorporé 28 pour la seconde. Dans ces deux chaudières la compression des gaz dans la chambre de compression 3 est accomplie par la source de gaz chauds elle-même, c'est-à-dire par les brûleurs 26 et 27 respectivement et ne fait donc pas appel à un compresseur distinct, comme pour la chaudière de la Fig. 3. La pression d'injection du mélange combustible-air sera choisie en fonction de la pression que l'on désire atteindre dans la chambre de compression 3. par rapport aux chaudières les plus sophistiquées existant actuellement, les chaudières suivant l'invention réduisent le niveau de consommation de plus de 30% pour les chaudières à combustible liquide et de plus de 40% pour les chaudières à gaz. Le transfert de la chaleur entre les gaz de combustion et le fluide caloporteur étant favorisé par la compression des gaz et la condensation de la vapeur d'eau contenue dans ceux-ci, il se fait beaucoup plus rapidement que dans les chaudières existant actuellement; le brûleur (ou toute .autre source de gaz chauds) pourra être coupé beaucoup plus souvent.
Il pourra par exemple être coupé chaque fois que l'on quitte l'immeuble pour une durée plus ou moins longue. En effet, dès le retour on remet la chaudière en marche, et, la compression permettant d'atteindre une température beaucoup plus élevée plus rapidement, le fluide caloporteur est porté à température suffisante beaucoup plus rapidement. Cela permettra un rétablissement des températures selon les besoins de l'immeuble dans un délai très court, quelques minutes, par exemple.
L'avantage d'utiliser une chaudière suivant l'invention pour le chauffage d'immeubles de bureaux qui sont vides 14 heures sur 24 pendant les jours ouvrables et 24 heures sur 24 pendant les jours fériés et week-ends.
Pour ces immeubles, la chaudière suivant l'invention peut être commandée par une régulation à horloge électrique par exemple, qui permettrait l'allumage une heure avant l'occupation des bureaux, et la fermeture de la chaudière une heure avant la fin de l'occupation des bureaux.
L'économie d'énergie ainsi obtenue par la réduction de la consommation de combustible; dans les grands bâtiments administratifs et les grands complexes est très importante.
Par ailleurs, on notera que le danger de gel dans l'installation de chauffage n'existe pas, puisque le fluide caloporteur peut contenir un antigel.
I1 est évident que les Fig. 1 à 5 ne sont que des représentations schématiques de chaudières suivant l'invention. En fait, les chaudières représentées comme toutes les autres chaudières font partie d'une installation de chauffage comportant des éléments divers conçus en soi, tels des thermostats d'ambiance qui commandent la chaudière à distance, des raccordements en parallèle ou "by-pass" qui isolent les chaudières du circuit de chauffage, ou des circulateurs qui entrainent le fluide caloporteur, et qui n'ont pas été représentés ici, ne faisant pas l'objet de la présente invention.
La Fig. 6 représente un exemple d'application d'un appareil de chauffage suivant l'invention pour le chauffage d'un four à brique. Le brûleur 5 injecte les gaz chauds dans la chambre de compression et de transfert 3, qui, dans ce cas, est le four contenant les briques à cuire 29, à travers l'orifice d'entrée 6 de la chambre 3, muni d'un clapet antiretour 8. Dès que la température et/ou la pression requises sont atteintes, des capteurs 12 de température et/ou de pression réglés à une valeur prédéterminée commandent l'arrêt du brûleur 5. La cuisson a alors lieu et la température et la pression qui régnent dans la chambre 3 diminuent progressivement et finissent par atteindre un seuil en dessous duquel les gaz peuvent être évacués vers l'extérieur du four par l'orifice de sortie 11. Les dits capteurs 12 commandent alors l'ouverture du clapet 13 de l'orifice de sortie 11 et les gaz sont évacués. Bien entendu, l'invention n'est pas limitées aux formes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemples, non limitatifs, et de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1.- Appareil de chauffage comprenant une source de gaz chauds, caractérisé en ce qu'elle com prend, en outre :
- des moyens aptes à imprimer les dits gaz chauds à une pression et à une température prédéterminées, et à injecter les dits gaz chauds dans
- une chambre de compression qui, d'une part, est pourvue d'au moins un orifice d'entrée et d'au moins un orifice de sortie et, d'autre part, est pourvue dé moyens aptes à ouvrir et à fermer les dits orifices d'entrée et de sortie,
- des récepteurs de chaleur situés dans la dite chambre de compression, aptes à absorber la chaleur des gaz comprimés et à évacuer éventuellement cette chaleur vers l'extérieur de l'enceinte de la chambre de compression,
- des moyens aptes à mesurer la température et/ou la pression régnant dans la dite chambre de compression, et
- des moyens aptes à agit sur l'ouverture et la fermeture des dits orifices d'entrée et de sortie de la dite chambre de compression.
2.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les récepteurs de chaleur situés dans la chambre de compression consistent en un ou plusieurs echangeurs de chaleur dans lesquels circule un fluide caloporteur apte à évacuer la chaleur des gaz vers l'extérieur de l'enceinte de la chambre de compression.
3.- Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'elle comprend, en outre :
- des moyens aptes à ouvrir et à fermer les ouvertures d'entrée et de sortie de la chambre de compression à des températures et/ou des pressions prédéterminées, et
- un dispositif de dépollution et d'épuration à absorption par barbotage des gaz dans un liquide aqueux, le dit dispositif étant raccordé à l'ouverture de sortie de la chambre de compression et comprenant des moyens aptes a évacuer vers l'atmosphère les gaz épurés et refroidis.
4.— Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de compression est un four de cuisson dans lequel les objets à cuire constituent les éléments récepteurs de chaleur.
5.— Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de gaz chauds est constituée par un brûleur.
6.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source de gaz chauds est un moteur à combustion interne.
7.- Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'une génératrice est accouplée au moteur à combustion interne.
8.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens aptes à comprimer les gaz chauds sont constitués par un compresseur distinct de la source de gaz chauds.
9.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens aptes à comprimer les gaz chauds sont constitués par la source de gaz chauds elle-même.
10.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de compression et de transfert (3) est une enceinte à volume variable.
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