EP2013541B1

EP2013541B1 - Enclosed fireplace with improved combustion and increased operating temperature

Info

Publication number: EP2013541B1
Application number: EP07731383A
Authority: EP
Inventors: Frédéric HAAS; Marc Boulanger
Original assignee: Fondis SA
Current assignee: Fondis SA
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: EP2013541A1; WO2007125211A1; FR2900461A1; DE602007009512D1; FR2900461B1; ATE483141T1; WO2007125211B1

Abstract

The enclosed fireplace is notable in that it has a rear air inlet, and a fireplace the base and side walls of which are lined with refractory blocks (7), (9) and (5), (6), a primary air circuit formed of two symmetric branches, each one opening through a side refractory block (5) or (6) via ports (38) situated above the base plane of the fireplace (1) and a secondary air circuit formed of two symmetric parts grafted onto the primary air circuit and running along the side refractory blocks (5) and (6) to end at a distributor despatching the heated air in a downwards stream against the rear face of the glazed part (3) via a curved deflector (36). The fireplace is lined with refractory blocks and thermally insulated. This invention is of interest to the manufacturers of enclosed fireplaces.

Description

La présente invention se rapporte à un foyer fermé de cheminée à combustion améliorée notamment celle du bois et à température augmentée.The present invention relates to a fireplace closed combustion improved including wood and increased temperature.

Les brevets DE-4 329 425 A , WO 99/64 789 et FR 2 597 196 décrivent des foyers fermés de l'art antérieur.Licences DE-4,329,425 A , WO 99/64789 and FR 2 597 196 describe closed foci of the prior art.

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.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.

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.With standards becoming more stringent, a chimney must have the maximum thermal efficiency and the cleanest possible combustion, that is, it must reject only small amounts of volatile or particulate pollutants. microscopic solids for a better ecology.

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.The air supply of a closed fireplace and its operating temperature are decisive factors for the quality of combustion and therefore the cleanliness of the fireplace.

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 d'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.The main purpose of the invention is to significantly increase the operating temperature of the furnace while keeping it as long as possible in order to obtain a better combustion, a pyrolysis elimination of the maximum of unburnt and of products that dirty 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.

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.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.

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.Noting that the improvement of the central air intake by the ashtray provides only a limited improvement, 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.

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.By the joint use of refractory blocks that accumulate the heat side fireplace and sufficient thermal insulation against the metal wall of the body of the device, the focus focuses and keeps its temperature longer. This higher temperature results in better combustion during operation and is still maintained at reduced speed and a significant reduction in pollutant emission rates even at the reduced operating speeds of the closed fireplace.

De même, pour une meilleure économie, l'alimentation en air se fait par l'arrière de la cheminée, ce qui permet de se raccorder directement à l'extérieur.In the same way, for a better economy, the air supply is done by the back of the chimney, which makes it possible to be connected directly to the outside.

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.By heating the air by the primary and secondary air circuit against various surfaces including those of the refractory blocks, the combustion is improved for better thermal performance and a good temperature regularity in the room.

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.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.

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.

Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, description made with reference to the accompanying drawings, in which:

the figure 1 is a general perspective view of a closed fireplace according to the invention;
the figure 2 is a general perspective view of the front of a closed hearth chimney according to the invention, the side portion of the body of the chimney being shown partially cutaway and transparent for the thermal insulation plate and the cladding of the flank, the air flows being represented by arrows;
the figure 3 is a general perspective view, similar to that of the figure 2 from the front of a closed hearth chimney according to the invention, in which the upper part of the door and its frame has also been partially removed;
the figure 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 heat insulation plate and the cladding of the side and the back;
the figure 5 is a schematic sectional view taken horizontally through the hearth of a closed fireplace according to the 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.In the remainder of this description, by chimney, we will hear any type of solid fuel heater, closed by a transparent door allowing the vision of the flames.

La présente invention se rapporte à l'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.The present invention relates to the improvement of combustion including wood and the operating temperature of the fireplace and the insulation and thermal inertia of a closed hearth with transparent door.

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.It also relates to 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.

Sur un appareil de chauffage à combustible solide, notamment à bois, par exemple un foyer fermé de cheminée à corps 1 métallique pris à 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.On a solid fuel heating appliance, in particular with a 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. There are thus 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.

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.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.

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.To improve the thermal performance, and in particular to increase the operating temperature of the hearth, 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.

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.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.

Ainsi, un verre spécial thermiquement isolant en lame unique ou en double vitrage peut être utilisé pour la porte vitrée.Thus, a special thermally insulating glass single or double glazed glass can be used for the glass door.

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.These means are to keep the heat of the home for as long as possible when it runs at reduced speed or when it goes out.

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.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.

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.The air intake opening 17 is located approximately in the middle position at the rear of the firebox. 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.

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.At this level, 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.

Le circuit d'air secondaire est formé de deux parties symétriques se rejoignant en partie supérieure de la paroi vitrée.The secondary air circuit is formed of two symmetrical parts joining in the upper part of the glass wall.

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.Each lateral refractory block 5, 6 has a parallelepipedal overall shape with an oblique cutaway 29 and 30 of a rear edge forming each time, 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 .

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.The secondary air path continues forwards 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.

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).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 deflector 36 inclined downwards ( 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.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.

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 qui 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.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. These have at a certain height from the base plane of the hearth and for example approximately at the level of the fire, a group 37 orifices such as primary air supply to the furnace which individually communicate with outlet openings of the side channel by recesses such as are 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.

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.Therefore, 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.

D'autres modes de réalisation pourront être envisagés par l'homme du métier sans s'écarter du principe général de l'invention.Other embodiments may be envisaged by those skilled in the art without departing from the general principle of the invention.

Claims

Enclosed fireplace with improved combustion and increased operation temperature including a fire tube (4), with at least one glazed part (3) for vision of the flames, a primary air circuit and a secondary air circuit for combustion and cleanliness of the glazed wall, as well as an air intake (15) with regulable flow located in the rear of the fireplace (4), characterized by:
. a filling of the fire tube (4) with refractory blocks on its base plane and its side walls with fireplace base blocks (7) and (9) and lateral blocks (5) and (6),

. a reinforced thermal insulation at least around the fireplace

. a primary air circuit formed by two branches running alongside the fireplace base refractory blocks (7) and (9) and lateral blocks (5) and (6),

. starting from the air intake (15), running alongside the lateral and rear edges of the fireplace and exiting each inside the fireplace at a low level through a refractory lateral block (5) or (6) through several openings (38) placed above the basis of the fireplace,

. a secondary air circuit which starts from the air intake (15), runs along the fireplace base refractory blocks (9) and (7) for warming up and prolongs upward along the lateral refractory blocks (5) and (6) to create a secondary air flow, descending along the back of the glazed part (3) and forming a hot air isolation curtain for protecting this back from dirt and for burning material able to soil the pane.
Enclosed fireplace according to claim 1 characterized in that the secondary air circuit is connected to the primary air circuit, the first branches from the rear air intake (15) onwards being in common.
Enclosed fireplace according to claim 1 characterized in that the rear air entry (15) is in middle position in the lower part in the rear of the fireplace.
Enclosed fireplace according to claim 1 characterized in that the two branches of the primary circuit start from the rear air entry (15), first run along the lower rear edges of the fire tube (4) then the lateral edges of the fireplace and connect each by several exits to corresponding vertical longitudinal hollows (39) recessed in each refractory side block (5) or (6) in order to, after having traversed the corresponding refractory block, lead into the fire tube (4) at the exit of each hollow (39) through an opening (38) at a higher height than the level of the refractory blocks covering the basis of the fireplace.
Enclosed fireplace according to the previous claim characterized in that the primary air exit openings (38) in the fireplace are essentially placed at the level of the fire.
Enclosed fireplace according to claim 4 characterized in that each of the two branches of the primary air circuit runs along the edges of the fireplace base refractory blocks (7) and (9) and lateral blocks (5) and (6) for ending in and across the corresponding lateral refractory block (5) or (6).
Enclosed fireplace according to any of the preceding claims characterized in that the secondary air circuit is formed by two symmetrical parts and at each side consists of a lower branch common with that of the primary air circuit between the air entry (15) and the corresponding lower corner (23) or (24) of the body of the heating apparatus containing the fireplace, of a rising branch respectively (25) or (26) along each rear edge, of a horizontal upper branch (27) or (28) along the upper edge of the fireplace, the two symmetrical parts rejoining above the top edge of the glazed wall (3) to form a common distribution ramp for the air to create a descending hot air sheet for the cleanliness of its back.
Enclosed fireplace according to the previous claim characterized in that the branches of the secondary air circuit run along the edges of the refractory blocks (9) and (7), the rear vertical edge of each refractory side block (5) or (6) forming one of the side walls of each rising branch (25) or (26) of the secondary air circuit.
Enclosed fireplace according to claim 7 characterized in that the common ramp is of curvilinear form, slightly distant from the top edge of the glazed part (3), and opens on the whole inner upper edge of this glazed part (3).
Enclosed fireplace according to the previous claim characterized in that the common ramp is prolonged downwards by a descending inclined bent baffle (36).
Enclosed fireplace according to claim 1 characterized in that each side wall of the enclosed fireplace (1) is equipped with a thermic insulation plate (12) or (13) in contact or not with the back of the corresponding lateral refractory block.
Enclosed fireplace according to claim 1 characterized in that all the walls of the fireplace are equipped with a thermal insulation.
Enclosed fireplace according to claim 1 characterized in that the pane of the glass door is in thermically insulating glass.
Enclosed fireplace according to claim 1 characterized in that the pane of the glass door is double-glazed.