EP2013541A1 - Foyer ferme de cheminee a combustion amelioree et a temperature de fonctionnement augmentee - Google Patents

Foyer ferme de cheminee a combustion amelioree et a temperature de fonctionnement augmentee

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EP2013541A1
EP2013541A1 EP07731383A EP07731383A EP2013541A1 EP 2013541 A1 EP2013541 A1 EP 2013541A1 EP 07731383 A EP07731383 A EP 07731383A EP 07731383 A EP07731383 A EP 07731383A EP 2013541 A1 EP2013541 A1 EP 2013541A1
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EP
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hearth
fireplace
refractory
closed
air circuit
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Frédéric HAAS
Marc Boulanger
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Fondis SA
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
    • F24B5/026—Supply of primary and secondary air for combustion

Definitions

  • the present invention relates to a fireplace closed combustion improved including wood and increased temperature.
  • It also relates to improved primary and secondary air supply circuits and thermal insulation and thermal inertia in the case of a closed fireplace including wood with at least one transparent wall of flame vision.
  • the main purpose of the invention is to substantially increase the operating temperature of the furnace while keeping it as long as possible in order to obtain a better combustion, a pyrolytic elimination of the maximum of 1 unburned and of products staining the interior of the furnace. fireplace, especially the inside of the glass door.
  • Another object of the invention is to increase the speed of the outlet airflow, thus removing more quickly and more volatile materials which may dirty the inside of the hearth and the rear face of the glazed door.
  • the invention also aims to provide an improved primary and secondary air supply circuit for a closed fireplace contributing fireplace better combustion and cleanliness of the fireplace.
  • the inventors have designed a side system for supplying primary combustion air, passing through each time a refractory block and opening by means of orifices located on each side of the hearth approximately level with the fire.
  • the invention also relates to a secondary air circuit which starts from the air inlet and extends upwards along the bottom and side refractory blocks to give rise to a heated air flow which is projected. in a descending layer against the rear face of the glass wall of the chimney door to ensure cleanliness, on the one hand by removing the dirty particles by the force of the air flow, and on the other hand by burning those arriving nearby by the high temperature of the air flow and its oxygen richness.
  • Figure 1 is a general perspective view of a closed fireplace according to the invention.
  • FIG. 2 is a general perspective view of the front of a closed hearth chimney according to the invention, the lateral part of the body of the chimney being shown partially cut away and transparent for the thermal insulation plate and the cladding of the sidewall, the air flows being represented by arrows;
  • Figure 3 is a general perspective view, similar to that of Figure 2, of the front of a closed fireplace according to the invention, wherein the upper part of the door and its frame was also partially removed;
  • FIG. 4 is a general perspective view of the rear of a closed hearth chimney according to the invention, the rear and side portion of the body of the chimney being partially shown in cutaway and transparent for the thermal insulation plate; and the dressing of the side and the back; .
  • Figure 5 is a schematic sectional view taken horizontally through the fireplace of a closed fireplace according to the invention.
  • a primary air and secondary air circuit designed to improve combustion and to ensure the cleanliness of the glass regardless of the appearance of the fire.
  • a solid-fuel burning appliance in particular with wood, for example a closed hearth with a metal body 1 taken by way of example, with a front door 2 having a curved or multifaceted glass surface 3, and an interior fireplace 4, a total interior lining is provided, but at least lateral to the hearth and bottom of hearth in the form of refractory blocks.
  • lateral blocks 5 and 6 and base blocks including a central block 7 bottomed bottom 8 and peripheral blocks such as 9 and a special front block 10 shaped fender 11 constituting the front stop for the logs of wood .
  • the refractory blocks have a density and a thickness adapted to act as a heat accumulator having an effective thermal inertia to ensure a certain thermal relay between the different heating stages.
  • thermal insulating plates 12 and 13 of sufficient thickness dress the inside or outside face of at least each of the side walls of the hearth body and it is possible to optionally provide a cast iron plate that occupies at least a portion of the rear wall of the fireplace. This cast iron plate acts as a steering wheel additional thermal acting in conjunction with the refractory blocks.
  • thermal insulation of the hearth Various other means of thermal insulation of the hearth are possible such as sandwich structures, hollow structures in which heated air passes or other.
  • the general purpose is to limit thermal losses by radiation from the walls of the body of the home.
  • thermoly insulating glass single or double glazed glass can be used for the glass door.
  • the fireplace comprises a circuit 14 for supplying primary and secondary air.
  • This circuit has a single input 15 at the rear of the apparatus formed of a junction box 16 to an air intake duct, the box covering an air intake opening 17 with an adjustable flow rate, for example under the shape of a pivoting flap 18 controlled by a handle or an operating lever 19 outside the device connected by linkage to the pivoting flap 18.
  • the air inlet opening 17 is located approximately in the middle position at the rear of the hearth. It opens onto a channel 20 along the rear of the hearth which forms two branches 21 and 22 each going to one of the rear corners 23 and 24 of the hearth 4.
  • the airflow is divided on each side of the hearth into two branches: a branch of secondary air 25 and 26 along the vertical rear edge of the hearth and a horizontal branch of primary air 27 and 28 respectively following each lateral side of the fireplace under the corresponding lateral refractory block.
  • the secondary air circuit is formed of two symmetrical parts joining in the upper part of the glass wall.
  • Each lateral refractory block 5, 6 has a parallelepipedal overall shape with an oblique cutaway 29 and 30 with a rear edge each forming, when the lateral block is in place, with the dressed side wall of the thermal insulation plate 12 or 13 and the back plate of the hearth body, the two joining at the rear edge, a rising channel 31 or 32 of triangular section forming each rising branch 25 or 26 along which the secondary air travels to the upper part of the hearth .
  • the secondary air path continues forward on each side by an upper transverse channel such as 33 running along the top of each refractory block transversely and at the edge of the hearth.
  • the upper transverse channels 33 extending each ascending branch 25 or 26 of the secondary air circuit open at the ends of a distributor 34 whose shape follows at a distance the contour of the upper part 35 of the glass part 3 to create at this level a descending air curtain preferably guided by means of a curvilinear baffle 36 inclined downwards ( Figure 3).
  • This air curtain provides a hot air flow in a down ply to ensure the cleanliness of the glass by removing the messy particles that could stick on the rear face of the glass and burning those of them.
  • the primary air arrives at the rear of the side refractory blocks 5 and 6 after preheating the along the edge of the base of the hearth itself filled with refractory blocks 7 and 9.
  • a group 37 orifices such as primary air inlet furnace gui individually communicate with outlet openings of the side channel by recesses such as 39 dug in the rear face of each side block 5 and 6. The primary air is thus still heated in contact with each refractory block before leaving it in the firebox.
  • the air circuits described above by the location of their outlets and the reheating of the air they allow, contribute to ensure perfect cleanliness of the rear face of the glass wall of the chimney and excellent combustion of solid fuel, for example wood, which provides energy saving and reduced emission of pollutants.
  • solid fuel for example wood

Description

Foyer fermé de cheminée à combustion améliorée et à température de fonctionnement augmentée.
La présente invention se rapporte à un foyer fermé de cheminée à combustion améliorée notamment celle du bois et à température augmentée.
Elle se rapporte aussi à des circuits améliorés d'alimentation en air primaire et secondaire et à l ' isolation et à l ' inertie thermique dans le cas d'un foyer fermé notamment au bois comportant au moins une paroi transparente de vision des flammes .
Avec des normes devenant de plus en plus strictes, une cheminée doit présenter un rendement thermique maximal et une combustion aussi propre que possible, c'est-à-dire qu'elle doit ne rejeter que de faibles quantités de matières polluantes volatiles ou à particules solides microscopiques pour une meilleure écologie.
L ' alimentation en air d' une cheminée à foyer fermé et sa température de fonctionnement sont des caractéristiques déterminantes pour la qualité de la combustion et par conséquent la propreté du foyer.
L'invention a pour but principal d'augmenter sensiblement la température de fonctionnement du foyer tout en la gardant le plus longtemps possible afin d'obtenir une meilleure combustion, une élimination par pyrolyse du maximum d1 imbrûlés et de produits salissant l'intérieur du foyer, notamment la face intérieure de la porte vitrée. L'invention a également pour but d'augmenter la vitesse du flux aéraulique de sortie emportant ainsi plus et plus rapidement de matières volatiles risquant de salir l'intérieur du foyer et la face arrière de la porte vitrée.
L'invention a aussi pour but de proposer un circuit perfectionné d'alimentation en air primaire et secondaire pour un foyer fermé de cheminée contribuant à une meilleure combustion et à la propreté du foyer.
Constatant que le perfectionnement de l'arrivée centrale d'air par le cendrier ne procure qu'une amélioration limitée, les inventeurs ont conçu un système latéral d'alimentation en air primaire de combustion, traversant à chaque fois un bloc réfractaire et débouchant par des orifices situés de chaque côté du foyer approximativement à niveau avec le feu. Par l'utilisation conjointe de blocs réfractaires qui accumulent la chaleur côté foyer et d'une isolation thermique suffisante contre la paroi métallique du corps de l'appareil, le foyer concentre et garde plus longtemps sa température. Cette température plus élevée se traduit par une meilleure combustion pendant le fonctionnement et qui se maintient encore à allure réduite et une réduction sensible des taux d'émission de matières polluantes même aux allures réduites de fonctionnement du foyer fermé de cheminée.
De même, pour une meilleure économie, 1 ' alimentation en air se fait par l ' arrière de la cheminée, ce qui permet de se raccorder directement à l'extérieur. En réchauffant l'air par le circuit d'air primaire et secondaire contre diverses surfaces dont celles des blocs réfractaires, on améliore la combustion pour un meilleur rendement thermique et une bonne régularité de température dans la pièce. L'invention se rapporte aussi à un circuit d'air secondaire qui part de l'entrée d'air et se prolonge vers le haut le long des blocs réfractaires de fond et latéraux pour donner naissance à un flux d'air réchauffé qui est projeté en nappe descendante contre la face arrière de la paroi vitrée de la porte de la cheminée pour en assurer la propreté, d'une part en éloignant les particules salissantes par la force du flux d'air, et d'autre part en brûlant celles arrivant à proximité par la température élevée du flux d'air et sa richesse en oxygène. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
. la figure 1 est une vue générale en perspective d'une cheminée à foyer fermé selon l'invention ;
. la figure 2 est une vue générale en perspective de l'avant d'une cheminée à foyer fermé selon l'invention, la partie latérale du corps de la cheminée étant représentée partiellement en écorché et en transparent pour la plaque d'isolation thermique et l'habillage du flanc, les flux d'air étant représentés par des flèches ;
. la figure 3 est une vue générale en perspective, similaire à celle de la figure 2, de l'avant d'une cheminée à foyer fermé selon l'invention, dans laquelle la partie supérieure de la porte et de son cadre a également été partiellement enlevée ;
. la figure 4 est une vue générale en perspective de l'arrière d'une cheminée à foyer fermé selon l'invention, la partie arrière et latérale du corps de la cheminée étant représentée partiellement en écorché et en transparent pour la plaque d'isolation thermique et l'habillage du flanc et de l'arrière ; . la figure 5 est une vue schématique en coupe réalisée horizontalement à travers le foyer d'une cheminée à foyer fermé selon l ' invention.
Dans la suite de cette description, par cheminée, nous entendrons tout type d'appareil de chauffage à combustible solide, fermé par une porte transparente permettant la vision des flammes . La présente invention se rapporte à
1 ' amélioration de la combustion notamment du bois et de la température de fonctionnement du foyer et à l'isolation et l'inertie thermique d'un foyer fermé à porte transparente.
Elle se rapporte aussi à un circuit d'air primaire et d'air secondaire destiné à améliorer la combustion et à garantir la propreté de la vitre quelle que soit l'allure du feu. Sur un appareil de chauffage à combustible solide, notamment à bois, par exemple un foyer fermé de cheminée à corps 1 métallique pris a titre d'exemple, à porte avant 2 présentant une surface vitrée 3 incurvée ou multifacettes, et à foyer intérieur 4, on prévoit un habillage intérieur total, mais au moins latéral au foyer et de fond de foyer sous la forme de blocs réfractaires . On distingue ainsi des blocs latéraux 5 et 6 et des blocs de base dont un bloc central 7 à fond 8 surbaissé et des blocs périphériques tels que 9 ainsi qu'un bloc spécial avant 10 conformé en chenets 11 constituant la butée avant pour les bûches de bois .
Les blocs réfractaires présentent une densité et une épaisseur adaptées pour jouer le rôle d'accumulateur de chaleur présentant une inertie thermique efficace pour assurer un certain relais thermique entre les différentes allures de chauffe.
Pour améliorer les performances thermiques , et notamment augmenter la température de fonctionnement du foyer, des plaques d'isolant thermique 12 et 13 d'épaisseur suffisante, habillent la face intérieure ou extérieure au moins de chacune des parois latérales du corps du foyer et on peut prévoir à titre optionnel, une plaque de fonte qui occupe au moins une partie de la paroi arrière du foyer. Cette plaque de fonte tient lieu de volant thermique supplémentaire agissant en conjonction avec les blocs réfractaires .
Différents autres moyens d'isolation thermique du foyer sont possibles tels que des structures en sandwich, des structures creuses dans lesquelles passe de l'air réchauffé ou autres. Le but général est de limiter les déperditions thermiques par rayonnement des parois du corps du foyer.
Ainsi, un verre spécial thermiquement isolant en lame unique ou en double vitrage peut être utilisé pour la porte vitrée.
Ces moyens ont pour but de conserver la chaleur du foyer le plus longtemps possible lorsqu'il fonctionne à allure réduite ou lorsqu'il va s'éteindre.
Le foyer comporte un circuit 14 d'alimentation en air primaire et secondaire. Ce circuit présente une seule entrée 15 à l'arrière de l'appareil formée d'une boîte de raccordement 16 à une conduite de prise d'air, la boîte recouvrant une ouverture 17 d'admission d'air à débit réglable par exemple sous la forme d'un volet pivotant 18 commandé par une poignée ou une manette de manoeuvre 19 à l'extérieur de l'appareil reliée par tringlerie au volet pivotant 18.
L'ouverture 17 d'admission d'air est située approximativement en position médiane à l ' arrière du foyer. Elle débouche sur un canal 20 longeant l'arrière du foyer qui forme deux branches 21 et 22 allant chacune vers un des coins arrière 23 et 24 du foyer 4.
A ce niveau, le flux d'air se divise de chaque côté du foyer en deux branches : une branche montante d'air secondaire 25 et 26 le long de l'arête verticale arrière du foyer et une branche horizontale d'air primaire 27 et 28 longeant respectivement chaque côté latéral du foyer sous le bloc réfractaire latéral correspondant .
Le circuit d'air secondaire est formé de deux parties symétriques se rejoignant en partie supérieure de la paroi vitrée.
Chaque bloc réfractaire latéral 5, 6 présente une forme générale parallélépipédique à pan coupé oblique 29 et 30 de chant arrière formant à chaque fois, lorsque le bloc latéral est en place, avec la paroi latérale habillée de la plaque d'isolant thermique 12 ou 13 et la plaque arrière du corps du foyer, les deux se rejoignant selon l'arête arrière, un canal montant 31 ou 32 de section triangulaire formant chaque branche montante 25 ou 26 le long duquel chemine l'air secondaire jusqu'en partie supérieure du foyer.
Le chemin de l ' air secondaire se poursuit vers l'avant de chaque côté par un canal transversal supérieur tel que 33 longeant la partie supérieure de chaque bloc réfractaire transversalement et en bordure du foyer.
Les canaux transversaux supérieurs 33 prolongeant chaque branche montante 25 ou 26 du circuit d'air secondaire débouchent aux extrémités d'un distributeur 34 dont la forme suit à distance le contour de la partie supérieure 35 de la partie vitrée 3 pour créer à ce niveau un rideau d'air descendant de préférence guidé au moyen d'un déflecteur curviligne 36 incliné vers le bas (figure 3). Ce rideau d'air apporte un flux d'air chaud en nappe descendante pour assurer la propreté de la vitre en éloignant les particules salissantes qui pourraient venir se coller sur la face arrière de la vitre et en brûlant celles d'entre elles. L'air primaire arrive à l'arrière des blocs réfractaires latéraux 5 et 6 après préchauffage le long de la bordure de la base du foyer garnie elle même de blocs réfractaires 7 et 9. Ceux-ci possèdent à une certaine hauteur par rapport au plan de base du foyer et par exemple approximativement au niveau du feu, un groupe 37 d'orifices tels que 38 d'amenée d ' air primaire au foyer gui communiquent individuellement avec des ouvertures de sortie du canal latéral par des évidements tels que 39 creusés dans la face arrière de chaque bloc latéral 5 et 6. L'air primaire est ainsi encore chauffé au contact de chaque bloc réfractaire avant sa sortie dans le foyer.
Par conséquent, les circuits d'air décrits ci-dessus, par l'emplacement de leurs orifices de sortie et le réchauffage de l'air qu'ils permettent, concourent à assurer une parfaite propreté de la face arrière de la paroi vitrée de la cheminée et une excellente combustion du combustible solide, par exemple du bois, ce qui procure une économie d'énergie et une émission réduite en matières polluantes. D'autres modes de réalisation pourront être envisagés par l'homme du métier sans s'écarter du principe général de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Foyer fermé de cheminée à combustion améliorée et à température de fonctionnement augmentée comportant un foyer intérieur (4 ) , au moins une partie vitrée (3) de vision des flammes, un circuit d'air primaire et un circuit d'air secondaire de combustion et de propreté de la paroi vitrée caractérisé par :
. une entrée d'air (15) à débit réglable située à l'arrière du foyer intérieur (4),
. un foyer intérieur (4) à plan de base et à parois latérales garnis de blocs réfractaires par des blocs de fond de foyer (7) et (9) et par des blocs latéraux ( 5 ) et ( 6 ) , . une isolation thermique au moins autour du foyer
. un circuit d'air primaire formé de deux branches longeant les blocs réfractaires de fond de foyer
(7) et (9) et latéraux (5) et (6) sortant chacune à l ' intérieur du foyer à travers un bloc latéral réfractaire (5) ou (6) par des orifices (38) situés au-dessus du fond du foyer,
. un circuit d'air secondaire qui part de l'entrée d'air (15), longe les blocs réfractaires de fond de foyer ( 9 ) et ( 7 ) et se prolonge vers le haut le long des blocs réfractaires latéraux (5) et (6) pour donner naissance à un flux d'air descendant le long de la face arrière de la partie vitrée ( 3 ) formant un rideau d'isolation d'air chaud pour protéger cette face arrière et brûler des matières pouvant souiller la vitre.
2. Foyer fermé de cheminée selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit d'air secondaire se greffe sur le circuit d'air primaire, les premières branches à partir de l'entrée d'air arrière (15) étant communes.
3. Foyer fermé de cheminée selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'entrée d'air arrière (15) est en position médiane en partie inférieure à l'arrière du foyer.
4. Foyer fermé de cheminée selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux branches du circuit primaire partent de l'entrée d'air arrière (15), longent les bords arrière inférieurs du foyer intérieur ( 4 ) puis les bords latéraux du foyer et se raccordent chacune par plusieurs sorties, à des évidements longitudinaux verticaux correspondants (39) en- retrait dans chaque bloc latéral réfractaire (5) ou (6) pour, après avoir traversé le bloc réfractaire correspondant, déboucher dans le foyer intérieur (4) à la sortie de chaque évidemment (39) par un orifice (38) à une hauteur supérieure au niveau des blocs réfractaires garnissant le fond du foyer.
5. Foyer fermé de cheminée selon la revendication précédente caractérisé en ce que les orifices (38) de sortie de l'air primaire dans le foyer sont situés sensiblement au niveau du feu.
6. Foyer fermé selon la revendication 4 caractérisé en ce que chacune des deux branches du circuit d'air primaire longe les bords des blocs réfractaires de fond de foyer (7) et (9) et latéraux (5) et (6) pour se terminer dans et à travers le bloc réfractaire latéral correspondant ( 5 ) ou ( 6 ) .
7. Foyer fermé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit d'air secondaire est formé de deux parties symétriques et se compose de chaque côté d'une branche inférieure commune avec celle du circuit d'air primaire entre l'entrée d'air (15) et le coin inférieur correspondant (23) ou (24) du corps de l'appareil de chauffage contenant le foyer, d'une branche montante respectivement (25) ou (26) le long de chaque arête arrière, d'une branche supérieure horizontale (27) ou (28) le long de l'arête supérieure du foyer, les deux parties symétriques se rejoignant au-dessus du bord supérieur de la paroi vitrée (3) pour former une rampe commune de distribution de l'air en vue de la création d'une nappe descendante d'air chaud pour la propreté de sa face arrière.
8. Foyer fermé selon la revendication précédente caractérisé en ce que les branches du circuit d'air secondaire longent les bords des blocs réfractaires (9) et (7), le chant vertical arrière de chaque bloc latéral réfractaire (5) ou (6) constituant une des parois latérales de chaque branche montante (25) ou (26) du circuit d'air secondaire.
9. Foyer fermé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la rampe commune est de forme curviligne légèrement distante du bord supérieur de la partie vitrée ( 3 ) et s ' ouvre sur toute la bordure supérieure intérieure de cette partie vitrée ( 3 ) .
10. Foyer fermé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la rampe commune est prolongée vers le bas par un déflecteur incurvé incliné descendant (36).
11. Foyer fermé selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque paroi latérale du foyer fermé (1) est garnie par une plaque d'isolant thermique (12) ou (13) en contact ou non avec la face arrière du bloc réfractaire latéral correspondant.
12. Foyer fermé selon la revendication 1 caractérisé en ce que toutes les parois du foyer sont garnies d'une isolation thermique.
13. Foyer fermé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vitre de la porte vitrée est en verre thermiquement isolant.
14. Foyer fermé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vitre de la porte vitrée est en double vitrage.
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