EP4215820B1 - Heating device with secondary air supply - Google Patents
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- EP4215820B1 EP4215820B1 EP23152315.0A EP23152315A EP4215820B1 EP 4215820 B1 EP4215820 B1 EP 4215820B1 EP 23152315 A EP23152315 A EP 23152315A EP 4215820 B1 EP4215820 B1 EP 4215820B1
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Classifications
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- 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
- F24B5/025—Supply of secondary air for completing combustion of fuel
Definitions
- the document US10480782B2 discloses a combustion chamber comprising a secondary air supply means comprising a arrangement of several orifices extending over the rear surface.
- the one or more supply conduits that open onto the rear surface may open into a recessed or recessed region in the rear surface.
- the secondary air inlet opening as described in the document necessarily has a cross section which increases when the supply duct opens into the combustion chamber.
- the document FR2941036A1 discloses a heating device comprising a secondary air intake vent provided in the upper part of the combustion chamber and which is equipped with a deflector member operable by the user between two extreme positions.
- the deflector member is able to form channels for guiding the secondary air flow selectively either towards the smoke evacuation duct for operation of the stove in autonomous mode, or towards the hearth zone of the combustion chamber for operation of the stove in nominal mode.
- a slot-shaped opening is described. On the other hand, it does not extend over the entire width of the rear wall, and the only examples provided concern an opening made in the front wall of the heater.
- the document GB2336666A discloses a combustion chamber including a secondary air inlet in a component extending between the top wall and the rear wall of the combustion chamber.
- the component spans the full width of the combustion chamber, but only includes holes and no elongated ports.
- US20180080656 A1 discloses a secondary air inlet comprising one or more tubes extending across the entire width of the combustion chamber and pierced with one or more holes. The tubes are located at the top of the combustion chamber and extend laterally under the top wall. This document does not disclose a single elongated orifice extending over the entire width of the combustion chamber.
- EP 2 085 694 B1 discloses a heating device according to the preamble of claim 1.
- An aim of the invention is to resolve this problem by providing a device in which the combustion of gases and particles resulting from the combustion of solid fuel is more complete, and this by simple and robust technical means.
- the secondary air intake port in the combustion chamber is an elongated slot in the lateral direction X.
- Such a secondary air intake port makes it possible to inject a secondary air flow in the form of an air blade into the combustion chamber, and which extends continuously between the left and right side walls in the combustion chamber.
- the gases resulting from the primary combustion of the fuel cannot reach the chimney without passing through the secondary air flow and thus being supplied with oxygen.
- the secondary air intake orifice does not extend over the entire width of the combustion chamber, and neither does the secondary air flow. A significant part of the gases resulting from the primary combustion therefore bypass the secondary air flow and are not supplied with oxygen by it before escaping towards the chimney. The combustion of the gases constituting the smoke is therefore less complete in the devices of the prior art, which causes losses in energy efficiency and an increase in polluting emissions.
- the secondary air intake port into the combustion chamber is a slot.
- the slot is rectangular.
- the slot is elongated in the lateral direction X.
- the mechanical assembly further comprises a metal profile extending between the vicinity of the left side wall and the vicinity of the right side wall and such that a generatrix of the metal profile is parallel to the lateral vector
- the mechanical assembly is further configured so that the secondary air flow enters the combustion chamber according to an air flow admission vector secondary A which is orthogonal to the lateral direction 160°, preferably between 110° and 150°, preferably between 120° and 140°.
- the lateral vector X is parallel to the lateral direction X.
- the rear wall comprises a main part of the rear wall which is continuous and included in a surface of a rear plate made in one piece of a refractory material, preferably vermiculite, and the main part of the rear wall preferably constitutes an entire rear wall.
- the channel extends along an axis of the channel V which is orthogonal to the lateral vector to the axis of the channel V and an interior surface of the channel, a surface of the interior section of the channel being included in the plane normal to the axis of the channel V and surrounded by the interior section of the channel, an area of the surface of the internal section of the channel being minimal at a location of the secondary air intake port and increasing monotonically, preferably linearly, between the location of the secondary air intake port and a location of the canal entrance opening.
- the interior section of the channel is rectangular.
- the surface area of the interior section of the channel is minimum at the location of the secondary air intake port and maximum at the location of the opening canal entrance.
- a ratio of the surface area of the inner section of the channel at the location of the channel inlet opening to the surface area of the inner section of the channel at the location of the channel inlet opening is between 1.5 and 7, preferably between 2 and 6, preferably between 3.5 and 5.5.
- a length of the channel Le measured along the axis of the channel V and separating the surface of the interior section of the channel at the location of the secondary air intake port and the surface of the inner section of the channel at the location of the channel inlet opening is between 1 cm and 20 cm, preferably between 2 cm and 5 cm.
- the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice has a maximum width L1 which is measured according to the lateral vector X and is between 20 cm and 150 cm, preferably between 30 cm and 100 cm, preferably between 40 cm and 80 cm.
- the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice has a maximum height H1 which is measured in a direction orthogonal to the channel axis V and to the lateral vector X and is between 0.2 cm and 5 cm, preferably between 0.2 cm and 2 cm, preferably between 0.3 cm and 1.5 cm.
- the width of the channel measured according to the lateral vector X is constant over the entire length of the channel.
- the height of the channel measured in a direction orthogonal to the channel axis V and to the lateral vector X is constant over the entire width of the channel.
- the height of the channel is minimum at the location of the secondary air intake port and maximum at the location of the channel inlet opening.
- a ratio of the height of the channel at the location of the channel inlet opening to the height of the channel at the location of the secondary air intake port is between 1.5 and 7, preferably between 2 and 6, preferably between 3.5 and 5.5.
- the interior surface of the channel comprises an upper face of the channel and a lower face of the channel which are separated by, and preferably symmetrical with respect to, a plane of symmetry of the channel P which is parallel to the lateral vector the secondary air intake port at the channel inlet opening.
- the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice is a first rectangle, one side of which is parallel to the lateral vector X.
- the inlet opening of the channel is closed by a diffuser comprising an orifice of the diffuser and configured to impose a direction of the admission vector of the secondary air flow A, a surface of the orifice of the diffuser being preferably coplanar with the surface of the interior section of the channel at the location of the inlet opening of the channel, and preferably having symmetry with respect to the plane of symmetry of the channel P, the diffuser being configured so that the direction of the admission vector of the secondary air flow A is parallel to the axis of the channel V.
- the surface of the orifice of the diffuser is rectangular and extends from the vicinity of the left side wall to the vicinity of the right side wall, a ratio of an area of the surface of the orifice of the diffuser to the area of the surface of the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice being between 0.5 and 1.5, preferably between 0.8 and 1.2, preferably between 1.0 and 1.1.
- the turbulence of the secondary air flow entering the chamber of combustion are reduced.
- the secondary air flow entering the combustion chamber is therefore substantially laminar and the direction of the admission vector of the secondary air flow A into the combustion chamber is well controlled.
- the heating device further comprises a frame capable of supporting elements of the heating device comprising the front wall, the base and the left and right side walls, and in which the frame and the mechanical assembly are configured so that the mechanical assembly is removable relative to the chassis.
- the combustion chamber further comprises a tertiary air intake port contiguous to the front wall and configured to allow entry of a tertiary air flow into the combustion chamber. combustion at an upper end of the fuel insertion opening, and preferably according to a vector -Z opposite the vertical vector Z.
- the left side wall and the right side wall are included in a continuous surface of a left side plate and in a continuous surface of a right side plate, respectively, and/or the top wall is included in a continuous surface of a top plate.
- the combustion chamber further comprises a front auxiliary primary air intake port which is included in a part of the combustion chamber adjacent to the front wall and to the hearth, and configured to allow passage of a front auxiliary primary air flow entering the combustion chamber, the front auxiliary primary air intake port being preferably contiguous to the hearth, and preferably located at a distance from the sole measured according to the vertical vector Z less than 10 cm, preferably less than 5 cm.
- the mechanical assembly further comprises a mechanical spacer part configured to maintain a gap between the upper face of the channel and the lower face of the channel, the mechanical spacer part preferably being a fin or a metal tab, and having a thickness measured in the lateral direction X which is less than 5 mm, preferably less than 2 mm.
- the heating device 100 is configured to ensure the heating of a building, for example a room in a dwelling, a house, or even a workshop, for example by heating ambient air extracted from a interior of the building and returning towards it after having circulated within the heating device 100, and/or by conduction and/or convection and/or radiation of heat from the heating device 100 towards the ambient air at inside the building.
- the heating device 100 is for example a cassette, an insert, a hearth, or a stove.
- the heating device 100 comprises a combustion chamber 101 configured to receive a solid fuel, the heating device being configured to produce heat by combustion of the solid fuel with combustion air in the combustion chamber 101.
- the solid fuel comprises wood, and preferably one or more wooden logs.
- the combustion air comes from an interior atmosphere of the building, and/or preferably from an exterior atmosphere of the building.
- the heating device 100 according to the invention is configured to be coupled with a combustion air inlet pipe allowing the arrival of combustion air from the exterior atmosphere of the building. For example, this allows the heating device 100 to be used in buildings meeting recent energy insulation standards and generally airtight, and in which the combustion air cannot come from inside the building to avoid to consume the oxygen necessary for the breathing of the people occupying the building.
- the combustion chamber 101 of the device according to the invention comprises several surfaces which delimit the combustion chamber 101: a front wall 110, a lower wall which is a base 120, a left side wall 130, a right side wall 140, a wall upper 150, and a rear wall 160.
- the term wall designates one of the internal faces of the combustion chamber, for example a surface of a plate of a refractory material, which forms a border of the combustion chamber.
- the adjectives 'front', 'lower', 'left side', 'right side', 'upper', and 'back' refer to the positions of the walls from the point of view of a user positioned facing the front wall and looking toward an interior of the combustion chamber of the heater in use position from an exterior of the combustion chamber.
- the heating device 100 comprises a chassis 102 capable of supporting the front wall 110, the base 120 and the left 130 and right 140 side walls, the upper wall 150 and the rear wall 160.
- the front wall 110 is normal to a depth vector Y and includes a fuel insertion opening 111 which can be closed by a door 112.
- the door 112 can for example open by pivoting on a hinge or by sliding vertically in a slide.
- the front wall 110 closed by the door 112 is airtight.
- the formulation ⁇ wall or hearth normal to a particular vector' designates a wall or hearth extending mainly, but not necessarily only, in directions orthogonal to the particular vector, the particular vector which is normal to the wall or the sole being oriented towards the inside of the combustion chamber.
- This does not exclude the presence of openings, bevels, protrusions, dug grooves or curved parts included in the wall.
- the front wall 110, the sole 120, the left side wall 130, the right side wall 140, the upper wall 150, and the rear wall 160 comprise surfaces of one or more plates comprising at least one of: refractory material, metal, a grid, an opening.
- the sole 120 of the heating device according to the invention is normal to a vertical vector Z, the vertical vector Z being parallel to the direction of gravity when the heating device is in the use position, a lateral vector of depth Y, and the vertical vector Z forming a direct orthonormal base in the following order: (X, Y, Z), as illustrated on the Figure 2 .
- the hearth 120 is capable of supporting the solid fuel, and preferably comprises at least one primary air intake orifice of grid 121 configured to be crossed by a flow of primary air of grid 122 entering the combustion chamber.
- the at least one primary air intake orifice of the grille is by example an opening in a refractory base plate, or in a grille or in grille primary air distribution channels.
- two metal channels comprising primary grid air intake orifices 121 allow the passage of the primary grid air flow 122 between refractory hearth plates and up to the base of the solid fuel stored on the hearth 120.
- the heating device according to the invention preferably comprises several primary grille air intake orifices 121, and which are preferably configured so that the primary grille air flow 122 enters the combustion chamber. below the solid fuel stored on base 120.
- the left side wall 130 is normal to a left normal vector L which is orthogonal to the vertical vector Z, and such that an orientation angle of the left side wall ⁇ measured from the vector lateral X to the left normal vector L in the trigonometric direction is between -30° and 0°, and is preferably equal to 0°.
- the left side wall 130 of the heating device 100 according to the invention is therefore substantially perpendicular to the front wall 110, or slightly oriented towards the front wall 110.
- the right side wall 140 of the heating device 100 according to the invention is normal to a right normal vector R which is orthogonal to the vertical vector Z, and such that an angle of orientation of the right side wall ⁇ measured from the lateral vector to the right normal vector R in the trigonometric direction is between -180° and -150°, and is preferably equal to -180°.
- the right side wall 140 of the heating device 100 according to the invention is therefore substantially perpendicular to the front wall 110, or slightly oriented towards the front wall 110.
- the orientation angle of the left side wall ⁇ is equal to 0° and the orientation angle of the right side wall ⁇ is equal to -180°, that is, the left normal vector L and the right normal vector R are parallel to the vector side X, and that the left side walls 130 and right 140 are substantially parallel to each other.
- the left side wall 130 and the right side wall 140 are included in a flat and continuous surface of a refractory left side plate and a refractory right side plate, respectively, as shown in Fig. Figure 1 .
- the refractory left side plate and the refractory right side plate may be made of vermiculite.
- a thickness of the left side plate and the right side plate can be between 1 and 5 cm, and preferably substantially equal to 3 cm.
- an entire left side wall 130 and an entire right side wall 140 are included in the refractory left side plate and the refractory right side plate, respectively.
- a surface is continuous if it is connected, that is to say it is in one piece and is not pierced.
- the upper wall 150 of the heating device 100 according to the invention is normal to an oblique vector W orthogonal to the lateral vector X, and such that an angle of inclination of the upper wall ⁇ measured from the vertical vector Z to the oblique vector W in the trigonometric direction is between 100° and 180°, preferably between 110° and 160°, preferably between 120° and 150°.
- the angle of inclination of the upper wall ⁇ is equal to 180°
- the upper wall 150 and the base 120 are substantially parallel to each other
- the oblique vector W is opposite to the vertical vector Z
- the upper wall is horizontal if the device is in the use position.
- the upper wall 150 is oriented towards the front wall 110 of the heating device. In the heating device 100 according to the invention in the use position, the upper wall 150 at least partially overhangs the hearth 120 and the solid fuel stored on the hearth 120.
- the upper wall 150 is adjacent to the left side walls 130 and right 140.
- walls or parts of the heating device 100 which are adjacent are not necessarily in contact, for example because of assembly tolerances, but are in the immediate vicinity of each other.
- the upper wall 150 comprises a lower edge of the upper wall 151 which is an end of the upper wall 150 located at the rear of the upper wall 150, at a minimum distance from the sole 120 according to the vertical vector Z.
- the lower edge of the upper wall 151 extends from the left side wall 130 to the right side wall 140.
- the lower edge of the upper wall 151 is rectilinear.
- the upper wall 150 is included in a substantially flat and preferably continuous surface of a refractory upper plate which is preferably made of vermiculite.
- a refractory upper plate which is preferably made of vermiculite.
- an entire upper wall 150 is included in the upper refractory plate.
- a thickness of the upper refractory plate made of vermiculite is preferably between 1 and 5 cm, preferably substantially equal to 3 cm.
- the rear wall 160 of the heating device according to the invention is normal to a vector -Y opposite the depth vector Y, and is adjacent to the sole 120 and to the left 130 and right 140 side walls.
- the rear wall 160 is included in a substantially flat and preferably continuous surface of a refractory backplate 163, which is preferably made of vermiculite.
- the rear wall 160 is opposite the fuel insertion opening 111 and adjacent to the sole 120, and therefore undergoes numerous shocks during the insertion of the solid fuel during the life of the device. heating 100.
- the refractory rear plate 163 comprising the rear wall 160 which is continuous offers greater resistance to shock and wear, and greater ease of manufacturing than the refractory rear plate 163 comprising the rear wall 160 which does not is not continuous.
- a refractory back plate thickness 163 consisting of vermiculite is preferably between 1 and 5 cm, preferably substantially equal to 3 cm.
- the rear wall 160 comprises a main part of the rear wall 162 included in the refractory rear plate 163, and the main part of the rear wall 162 preferably constitutes a entire rear wall 160.
- the rear wall 160 further comprises a secondary part of the rear wall 164 included in a rear metal part adjacent to the sole 120 and comprising at least one rear auxiliary primary air intake port, the at least one rear auxiliary primary air intake port being located at a distance less than 10 cm, preferably less than 5 cm from the sole 120, and the rear metal part adjacent to the hearth 120 is configured to allow the passage of a rear auxiliary primary air flow entering the combustion chamber 101 at the level of the base of the fuel stored on the hearth 120.
- the combustion chamber 101 in the heating device 100 may comprise a front auxiliary primary air intake port 190 included in a part of the combustion chamber adjacent to the front wall and the hearth 193 which is configured to allow a passage of a front auxiliary primary air flow 191 entering the combustion chamber 101.
- the front auxiliary primary air intake orifice 190 is preferably contiguous to the hearth 120, and preferably located at a distance less than 10 cm, preferably less than 5 cm from the base 120 measured along the vertical vector Z.
- the front auxiliary primary air intake port 190 is preferably configured so that the front auxiliary primary air flow 191 enters the chamber combustion 101 at the level of the base of the fuel stored on the sole 120.
- the heating device 100 also comprises a gap 170 which is located between the rear wall 160 and the upper wall 150.
- a gap 170 is present between the rear wall 160 and the upper wall 150 of the heating device.
- heating 100 according to the invention Preferably, there is only one gap between the rear wall 160 and the upper wall 150 in the heating device 100 according to the invention.
- the gap 170 preferably extends from the left side wall 130 to the right side wall 140.
- the gap 170 is delimited by the rear wall 160, and by the upper wall 150, and by the left side wall 130 , and by the right side wall 140.
- the gap 170 is preferably of elongated shape and has a rectangular section of which two opposite sides are defined by the upper wall 150 and by the rear wall 160, and the two remaining sides are defined by the left side walls 130 and right 140.
- the gap 170 is closed by a mechanical assembly 200 shown in Figures 5 and 6 .
- the mechanical assembly 200 comprises at least one mechanical part of the assembly, and preferably several mechanical parts of the assembly which are securely attached to each other. Preferably, the mechanical assembly does not include mechanical parts of the assembly which are movable relative to each other.
- the mechanical assembly 200 is preferably made of metal, preferably stainless steel, preferably stainless steel 304.
- the mechanical assembly 200 includes a channel 210 passing through the gap and is configured to allow a secondary air flow 220 d enter the combustion chamber 101.
- the mechanical assembly 200 closes the gap 170 in an airtight manner, that is to say that the mechanical assembly 200 is configured so that the flow of secondary air 220 which enters the combustion chamber 101 through the gap 170 necessarily passes through the channel 210 of the mechanical assembly 200 which closes the gap 170.
- the mechanical assembly 200 is configured so that the flow of secondary air 220 entering the combustion chamber 101 cannot pass through the gap 170 without passing through the channel 210 of the assembly mechanical 200.
- the channel 210 includes an inlet opening of the channel 211 and a secondary air intake port.
- the mechanical assembly 200 is configured so that the secondary air flow 220 which enters the combustion chamber passes through the channel 210 from the inlet opening of the channel 211 towards the secondary air intake port 212 in the combustion chamber 101.
- the mechanical assembly 200 comprises a metal profile 230 which extends between a vicinity of the left side wall 131 and a vicinity of the right side wall 141 and of which a generator of the metal profile 231 is parallel to the lateral vector Figures 5 and 6 .
- the vicinity of one of the walls 110, 120, 130, 140, 150, 160 of the heating device 100 according to the invention is defined as the space between 0 and 1 cm distance from said wall.
- the vicinity of one of the left side walls 130 or right side walls 140 of the heating device 100 according to the invention is located at a distance measured in the lateral direction X of said wall which is between 0 and 1 cm, preferably between 0 and 0.5 cm.
- the metal profile 230 comprises a left side end of the metal profile included in the vicinity of the left side wall 131 which is closed by a first metal plate, and a right side end of the metal profile which is included in the vicinity of the right side wall 141 which is closed by a second metal plate, as shown in Figure 5 .
- a profile is a part whose surfaces are generated by a generating line supported on a profile or a section. An example of such a profile or section is shown in Figure 6 .
- the chassis 102 is configured to support the mechanical assembly 200 when the heating device 100 is in the use position, by mechanical attachment or fixing means such as notches, rivets, screws and nuts, hinges , angles, and preferably thanks to the effect of the force of gravity.
- the mechanical assembly 200 comprises hooks capable of being inserted in notches of the chassis, the mechanical assembly 200 whose hooks are in position inserted in the notches of the chassis being in a stable position by the effect of the force of gravity when the heating device is in the position of use .
- the chassis 102 and the mechanical assembly 200 are configured so that the mechanical assembly 200 is removable relative to the chassis 102 in order to facilitate the assembly and disassembly of the mechanical assembly 200 and/or the walls adjacent to the mechanical assembly 200 relative to chassis 102.
- the upper wall 150 further comprises a lower edge of the upper wall 151 which is preferably an end of the upper wall 150 extending from the left side wall 130 to the right side wall 140 and located at a minimum distance from the sole 120 according to the vertical vector Z.
- the lower edge of the upper wall 151 is rectilinear and parallel to the lateral vector upper 150.
- the mechanical assembly 200 further comprises a metal support element 250 configured to receive the lower edge of the upper wall 151 and prevent movement of the lower edge of the upper wall 151 according to a vector -Z opposite the vertical vector Z, l the metal support element 250 being for example a groove, or an angle iron 251 of which a wing of the angle iron 252 preferably covers a part of the upper wall contiguous to the lower edge of the upper wall 152.
- the rear wall 160 further comprises an upper edge of the rear wall 161 which is preferably an end of the rear wall 160 extending from the left side wall 130 to 'to the right side wall 140 and located at a maximum distance from the balance 120 according to the vertical vector Z.
- the upper edge of the rear wall 161 is rectilinear and parallel to the lateral vector X.
- the upper edge of the rear wall 161 is an edge of the refractory rear plate 163 comprising the rear wall 160.
- the mechanical assembly 200 further comprises a second metal support element 260 configured to receive the upper edge of the rear wall 161 and prevent movement of the upper edge of the rear wall 161 according to a vector -Y opposite to the depth vector Y , the second metal support element 260 being for example a second groove, or a second angle of which a wing of the second angle 261 preferably covers a part of the rear wall contiguous to the upper edge of the rear wall.
- the heating device 100 is characterized in that the secondary air intake port 212 in the combustion chamber 101 extends from the vicinity of the left side wall 131 to the vicinity of the side wall right 141.
- the secondary air intake orifice 212 extends continuously, that is to say uninterrupted, from the vicinity of the left side wall 131 to the vicinity of the right side wall 141, and the secondary air intake port 212 therefore consists of a single secondary air intake opening.
- the secondary air intake port 212 is a slot elongated in the lateral direction X, and which extends from the left side wall 130 to the right side wall 140.
- the heating device 100 is further characterized in that the mechanical assembly 200 is configured so that the secondary air flow 220 supplying the combustion chamber 101 extends continuously, that is to say in an uninterrupted manner, between the vicinity of the left side wall 131 and the vicinity of the right side wall 141.
- the mechanical assembly 200 is configured so that the secondary air flow 220 supplying the combustion chamber 101 extends continuously between the vicinity of the left side wall 131 and the vicinity of the right side wall 141 at the location of the secondary air intake port 212.
- the mechanical assembly 200 is configured so that the secondary air flow 220 either a blade or air curtain which enters the combustion chamber 101 and covers the solid fuel stored on the sole 120, the blade or air curtain extending continuously between the vicinity of the left side wall 131 and the vicinity of the right side wall 141.
- the secondary air intake port 212 is directly in contact with the interior of the combustion chamber, and is contiguous to the rear wall 160 and the upper wall 150 which are preferably partially covered by the wing of the angle 252 and/or by the wing of the second angle 261.
- the mechanical assembly 200 is configured so that the secondary air flow 220 enters the combustion chamber 101 according to an admission vector of the air flow secondary A which is orthogonal to the lateral direction between 90° and 160°, preferably between 110° and 150°, preferably between 120° and 140°.
- the secondary air intake port 212 extending continuously along the rear wall 160 from a vicinity of the left side wall 131 to a vicinity of the side wall right 141, as well as the mechanical assembly 200 configured so that the secondary air flow 220 supplying the combustion chamber 101 extends continuously between the vicinity of the left side wall 131 and the vicinity of the right side wall 141
- the secondary air flow 220 entering the combustion chamber 101 is in the form of a blade or air curtain.
- the secondary air intake port 212 is located at a height in the combustion chamber, which is a distance relative to the base 120 measured in the vertical direction Z, of between 10 cm and 100 cm, preferably between 15 cm and 50 cm, preferably between 20 cm and 40 cm.
- the secondary air intake port 212 is configured to be located at the height in the combustion chamber that is greater than the height in the combustion chamber of the top of a typical quantity of fuel solid stored on the hearth 120.
- This typical quantity of solid fuel depends on the heating device and corresponds to optimal use of the combustion device, and can be determined by testing by a designer of the heating device.
- the preceding characteristic allows the secondary air flow 220 to cover the solid fuel stored on the hearth 120 and to prevent gases and particles resulting from the combustion of the solid fuel and which rise from the solid fuel stored on the hearth 120 towards the upper wall 150 to escape from the combustion chamber 101, for example towards the chimney of the building, without crossing or coming into contact with the secondary air flow 220.
- the secondary air flow 220 therefore ensures a supply of additional oxygen to more completely burn the gases and particles resulting from the combustion of the solid fuel, compared to the devices of the prior art. This results in greater heat production and therefore in an improvement in the combustion efficiency and therefore in the heat efficiency of the heating device 100 according to the invention compared to the devices of the prior art. In addition, emissions of particles and incompletely burned gases are reduced, which reduces the pollution caused by the emission of smoke from combustion. The environmental impact of the combustion of solid fuel in the heating device 100 according to the invention is therefore reduced compared to the heating devices of the prior art.
- the secondary air intake port 212 is located between the rear 160 and upper 150 walls of the heating device 100.
- the rear wall 160 is continuous, it is more robust and easier to manufacture than a rear wall 160 which is not continuous.
- the channel 210 extends along an axis of the channel V which is orthogonal to the lateral vector plane normal to the axis of the channel V and the interior surface of the channel 214.
- a surface of the interior section of the channel 217 is defined as being a surface included in the plane normal to the axis of the channel V and surrounded by the interior section of channel 213.
- a surface area of the inner section of the channel 217 is minimal at a location of the secondary air intake port 212 and increases monotonically, preferably linearly, between the location of the port secondary air intake 212 and a location of the inlet opening of the channel 211.
- a length of the channel Le measured along the axis of the channel V and separating the surface of the interior section of the channel 217 at the location of the secondary air intake port 212 from the surface of the interior section of channel 217 at the location of the inlet opening of channel 211 is between 1 cm and 20 cm, preferably between 2 cm and 5 cm.
- the interior section of the channel 213 at the location of the secondary air intake orifice 212 preferably has a maximum width L1 which is measured according to the lateral vector X and is between 20 cm and 150 cm, preferably between 30 cm and 100 cm, preferably between 40 cm and 80 cm.
- the interior section of the channel 213 at the location of the secondary air intake orifice 212 preferably has a maximum height H1 which is measured in a direction orthogonal to the lateral vector the location of the secondary air intake orifice 212, and which is between 0.2 cm and 5 cm, preferably between 0.2 cm and 2 cm, preferably between 0.3 cm and 1.5 cm.
- the interior surface of the channel 214 in the heating device 100 comprises an upper face of the channel 215 and a lower face of the channel 216 which are symmetrical with respect to a plane of symmetry of the channel P which is parallel to the lateral vector Figure 6 .
- the upper face of the channel 215 and the lower face of the channel 216 each extend from the vicinity of the left side wall 131 to the vicinity of the right side wall 141.
- the upper face of the channel 215 and the lower face of the channel 216 each extend from the secondary air intake port 212 to the inlet opening of the channel 211.
- the interior section of the channel 213 at the location of the secondary air intake orifice 212 is a first rectangle, one side of which is parallel to the lateral vector X.
- the mechanical assembly 200 in the heating device 100 according to the invention may further comprise a mechanical spacer part configured to maintain a gap between the upper face of the channel 215 and the lower face of the channel 216, the mechanical part of spacing preferably being a fin or a metal tab, and having a thickness measured in the lateral direction X which is less than 5 mm, preferably less than 2 mm.
- the mechanical spacer part does not significantly impact the secondary air flow 220 in the combustion chamber 101 of the heating device 100 according to the invention measured at a distance greater than 3 cm from the orifice. secondary air intake 212.
- the mechanical assembly 200 of a first heating device according to the invention and which comprises the mechanical spacer part is configured so that a flow of the secondary air flow 220 at a distance greater than 3 cm from the secondary air intake port in the combustion chamber of the first heating device is substantially identical to a flow of the secondary air flow 220 at a distance greater than 3 cm from the air intake port secondary in the combustion chamber of the second heating device according to the invention, the second heating device being identical to the first heating device except in that the second heating device does not include the mechanical spacer part. Verifying that the flow of the secondary air flows 220 in the first and the second heating device are substantially identical can for example be carried out by test or simulation of fluid mechanics in the combustion chamber 101 by finite element method.
- the inlet opening of the channel 211 is closed by a diffuser 240 comprising at least one orifice of the diffuser 241 as shown in Fig. Figure 6 .
- the orifice of the diffuser 241 is configured to impose a direction of the admission vector of the secondary air flow A.
- a surface of the orifice of the diffuser 242 is coplanar with the surface of the interior section of the channel 217 at the location of the inlet opening of the channel 211.
- the surface of the orifice of the diffuser 242 has symmetry with respect to the plane of symmetry of the channel P.
- the diffuser 241 is configured so that the direction of the admission vector of the secondary air flow A is parallel to the axis of the channel V.
- the surface of the orifice of the diffuser 242 is rectangular and extends from the vicinity of the left side wall 131 to the vicinity of the right side wall 141.
- a ratio of an area of the surface of the orifice of the diffuser 242 to the area of the surface of the interior section of the channel 217 at the location of the secondary air intake orifice 212 is between 0.5 and 1.5, preferably between 0.8 and 1.2, preferably between 1.0 and 1.1.
- the heating device 100 further and preferably comprises a secondary air intake chamber 270 as shown in Figure 6 .
- the secondary air intake chamber 270 is located upstream of the channel 210, and configured so that the secondary air flow 220 enters the combustion chamber 101 passing successively through the secondary air intake chamber 270 , then through the orifice of the diffuser 242, then through the channel 210, then through the secondary air intake orifice 212.
- the secondary air intake chamber 270 is separated from the channel 210 by the diffuser 242, and has a volume of the secondary air intake chamber 270 which is preferably greater than a volume of the channel 210, preferably greater than two times the volume of channel 210, preferably greater than five times the volume of channel 210.
- the combustion chamber 101 further comprises a tertiary air intake port 180 as shown in Figure 3 .
- the tertiary air intake port 180 is configured to allow passage of a tertiary air flow 181 entering the combustion chamber 101 at an upper end of the fuel insertion opening 111 , and preferably according to a vector -Z opposite the vertical vector Z.
- the tertiary air intake orifice 180 is contiguous to the front wall 110 and preferably extends from the vicinity of the left side wall 131 to the vicinity of the right side wall 141.
- the upper end of the fuel insertion opening 111 is a part of the fuel insertion opening 111 located at a maximum distance from the hearth 120 and which preferably extends from the vicinity of the left side wall 131 in the vicinity of the right side wall 141.
- the upper end of the fuel insertion opening 111 is preferably rectilinear.
- the tertiary air flow 181 entering the combustion chamber 101 according to the vector - Z preferably sweeps a window included in the door 112 in order to limit a deposit of soot or tar resulting from the combustion of the solid fuel on the window.
- the combustion chamber 101 comprises a chimney opening 103 as shown in Figure 3 , which is configured to allow fluid communication between the combustion chamber 101 and the chimney of the building, itself in fluid communication with the exterior atmosphere of the building, so that the fumes resulting from the combustion of the solid fuel escape from the combustion chamber 101 through the chimney opening 103 and towards the exterior atmosphere of the building.
- the rise in the chimney of the smoke leaving the combustion chamber 101 creates a depression in the combustion chamber 101.
- This effect is generally called chimney draft.
- This depression generates a suction force for the combustion air towards the interior of the combustion chamber, so that an opening of one or more air intake orifices causes the arrival of one or more several flows of combustion air from an atmosphere outside the building, as an oxidizer for the combustion of solid fuel.
- the heating device 100 comprises at least one combustion air intake port, such as the primary grille air intake port 121, the auxiliary primary air intake port front 190, the rear auxiliary primary air intake port, the secondary air intake port 212, the tertiary air intake port 180, each being configured to allow a passage of a flow of combustion air entering the combustion chamber.
- combustion air flows can be extracted separately from the exterior atmosphere of the building, or come from a common air flow extracted from the exterior atmosphere of the building.
- the combustion air flows can be interrupted or partially interrupted by manual or electromechanical mechanical means preferably included in the heating device 100 and configured to interrupt at least one of the combustion air flows, for example a valve system.
Description
L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage par combustion d'un combustible solide avec apport d'air comme comburant, tel un poêle ou un insert pour un usage domestique. Afin de diminuer les émissions de particules fines et d'augmenter le rendement de la combustion, des versions récentes de ce type de dispositif de chauffage comprennent au moins un orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion permettant l'arrivée d'air frais ou air de combustion au niveau de la partie supérieure du combustible, en plus de l'au moins un orifice d'admission d'air primaire permettant l'arrivée d'air frais au niveau de la partie inférieure du combustible dans le voisinage de la sole. Lors de la combustion, l'air frais arrivant au niveau de la partie supérieure du combustible entreposé dans la chambre de combustion permet une combustion plus complète des gaz et particules dégagées par la combustion du combustible solide, avant leur échappement dans une cheminée d'un bâtiment, par exemple. Ceci procure à l'utilisateur du poêle les avantages suivants, pour une quantité donnée de combustible brûlée :
- la chaleur dégagée et donc le rendement de la combustion sont augmentés,
- les émissions de gaz incomplètement brûlés, tel que le monoxyde de carbone (CO) et l'oxyde d'azote (Nox) sont diminuées,
- les émissions de particules fines sont diminuées.
- the heat released and therefore the combustion efficiency are increased,
- emissions of incompletely burned gases, such as carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (Nox) are reduced,
- emissions of fine particles are reduced.
Pour les fabricants de poêles et inserts, la présence d'au moins un orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion constitue un moyen efficace pour satisfaire aux normes de plus en plus strictes concernant les émissions polluantes, telle que la nouvelle norme européenne EcoDesign 2022.For manufacturers of stoves and inserts, the presence of at least one secondary air intake port in the combustion chamber constitutes an effective means of meeting increasingly strict standards concerning polluting emissions, such as the new European EcoDesign 2022 standard.
Le document
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Il existe un besoin pour des dispositifs de chauffage dans lesquels le rendement de la combustion est amélioré et les émissions de gaz et de particules incomplètement brûlés sont diminuées, tout en diminuant les coûts de fabrication et d'entretien du dispositif de chauffage.There is a need for heating devices in which the combustion efficiency is improved and the emissions of incompletely burned gases and particles are reduced, while reducing the manufacturing and maintenance costs of the heating device.
Un but de l'invention est de résoudre ce problème en fournissant un dispositif dans lequel la combustion des gaz et des particules issues de la combustion du combustible solide est plus complète, et ce par des moyens techniques simples et robustes.An aim of the invention is to resolve this problem by providing a device in which the combustion of gases and particles resulting from the combustion of solid fuel is more complete, and this by simple and robust technical means.
L'invention est définie par la revendication indépendante. Les revendications dépendantes définissent des modes de réalisations préférés.The invention is defined by the independent claim. The dependent claims define preferred embodiments.
Suivant un premier aspect, l'invention fournit un dispositif de chauffage par combustion d'un combustible solide et comprenant une chambre de combustion comprenant :
- une paroi avant qui est normale à un vecteur de profondeur Y et comprend une ouverture d'insertion du combustible fermable par une porte,
- une sole qui est normale à un vecteur vertical Z, apte à supporter le combustible solide, et comprend de préférence un orifice d'admission d'air primaire de grille configuré pour permettre à un flux d'air primaire de grille d'entrer dans la chambre de combustion, une base orthonormée directe étant formée par un vecteur latéral X, le vecteur de profondeur Y et le vecteur vertical Z,
- une paroi latérale gauche qui est normale à un vecteur normal gauche L orthogonal au vecteur vertical Z, un angle d'orientation de la paroi latérale gauche α mesuré du vecteur latéral X au vecteur normal gauche L dans le sens trigonométrique étant compris entre -30° et 0°, de préférence égal à 0°,
- une paroi latérale droite qui est normale à un vecteur normal droit R orthogonal au vecteur vertical Z, un angle d'orientation de la paroi latérale droite β mesuré du vecteur latéral X au vecteur normal droit R dans le sens trigonométrique étant compris entre -180° et -150°, de préférence égal à - 180°,
- une paroi supérieure qui est normale à un vecteur oblique W orthogonal au vecteur latéral X, un angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ mesuré du vecteur vertical Z au vecteur oblique W dans le sens trigonométrique étant compris entre 100° et 180°, de préférence entre 110° et 160°, de préférence entre 120° et 150°, la paroi supérieure étant adjacente aux parois latérales gauche et droite,
- une paroi arrière qui est normale à un vecteur -Y opposé au vecteur de profondeur Y et adjacente à la sole et aux parois latérales gauche et droite,
- un interstice étant présent entre la paroi arrière et la paroi supérieure et qui s'étend préférablement de la paroi latérale gauche à la paroi latérale droite, l'interstice étant fermé par,
- un assemblage mécanique, préférablement en métal, de préférence en acier inoxydable, comprenant un canal traversant l'interstice et configuré pour permettre à un flux d'air secondaire de traverser le canal depuis une ouverture d'entrée du canal vers un orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion,
- une extrémité gauche de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance comprise entre 0 cm et 1 cm de la paroi latérale gauche, ladite distance étant mesurée parallèlement au vecteur latéral X, et
- une extrémité droite de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance comprise entre 0 cm et 1 cm de la paroi latérale droite, ladite distance étant mesurée parallèlement au vecteur latéral X, et en ce que l'assemblage mécanique est configuré pour que le flux d'air secondaire alimentant la chambre de combustion s'étende continûment entre le voisinage de la paroi latérale gauche et le voisinage de la paroi latérale droite.
- a front wall which is normal to a depth vector Y and includes a fuel insertion opening which can be closed by a door,
- a hearth which is normal to a vertical vector Z, capable of supporting the solid fuel, and preferably comprises a primary grid air intake port configured to allow a flow of primary grid air to enter the combustion chamber, a direct orthonormal base being formed by a lateral vector X, the depth vector Y and the vertical vector Z,
- a left side wall which is normal to a left normal vector L orthogonal to the vertical vector Z, an angle of orientation of the left side wall α measured from the lateral vector X to the left normal vector L in the trigonometric direction being between -30° and 0°, preferably equal to 0°,
- a right side wall which is normal to a right normal vector R orthogonal to the vertical vector Z, an orientation angle of the right side wall β measured from the lateral vector X to the right normal vector R in the trigonometric direction being between -180° and -150°, preferably equal to - 180°,
- an upper wall which is normal to an oblique vector W orthogonal to the lateral vector preferably between 110° and 160°, preferably between 120° and 150°, the upper wall being adjacent to the left and right side walls,
- a rear wall which is normal to a vector -Y opposite the depth vector Y and adjacent to the sole and to the left and right side walls,
- a gap being present between the rear wall and the upper wall and which preferably extends from the left side wall to the right side wall, the gap being closed by,
- a mechanical assembly, preferably of metal, preferably of stainless steel, comprising a channel passing through the gap and configured to allow a secondary air flow to pass through the channel from an inlet opening of the channel to an inlet port secondary air in the combustion chamber,
- a left end of the secondary air intake port located at a distance between 0 cm and 1 cm from the left side wall, said distance being measured parallel to the lateral vector X, and
- a right end of the secondary air intake port located at a distance between 0 cm and 1 cm from the right side wall, said distance being measured parallel to the lateral vector X, and in that the mechanical assembly is configured so that the secondary air flow supplying the combustion chamber extends continuously between the vicinity of the left side wall and the vicinity of the right side wall.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion est une fente allongée selon la direction latérale X.In an advantageous embodiment of the invention, the secondary air intake port in the combustion chamber is an elongated slot in the lateral direction X.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion s'étend depuis :
- une extrémité gauche de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance comprise entre 0 cm et 1 cm, de préférence entre 0 cm et 0.5 cm, de la paroi latérale gauche, ladite distance étant mesurée selon la direction latérale X, et jusqu'à
- une extrémité droite de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance comprise entre 0 cm et 1 cm, de préférence entre 0 cm et 0.5 cm, de la paroi latérale droite, ladite distance étant mesurée selon la direction latérale X.
- a left end of the secondary air intake port located at a distance between 0 cm and 1 cm, preferably between 0 cm and 0.5 cm, of the left side wall, said distance being measured in the lateral direction
- a right end of the secondary air intake port located at a distance between 0 cm and 1 cm, preferably between 0 cm and 0.5 cm, from the right side wall, said distance being measured in the lateral direction .
Un tel orifice d'admission d'air secondaire permet d'injecter un flux d'air secondaire sous forme d'une lame d'air dans la chambre de combustion, et qui s'étend continûment entre les parois latérales gauches et droites dans la chambre de combustion. De la sorte, les gaz issus de la combustion primaire du combustible ne peuvent atteindre la cheminée sans traverser le flux d'air secondaire et être ainsi alimentés en oxygène. Cela favorise une combustion plus complète de l'entièreté des gaz issus de la combustion primaire du combustible. Dans les dispositifs de l'art antérieur, l'orifice d'admission d'air secondaire ne s'étend pas sur toute la largeur de la chambre de combustion, et le flux d'air secondaire non plus. Une partie significative des gaz issus de la combustion primaire contournent donc le flux d'air secondaire et n'est pas alimenté en oxygène par celui-ci avant de s'échapper vers la cheminée. La combustion des gaz constituant les fumées est donc moins complète dans les dispositifs de l'art antérieur, ce qui engendre des pertes de rendement énergétique et une augmentation des émissions polluantes.Such a secondary air intake port makes it possible to inject a secondary air flow in the form of an air blade into the combustion chamber, and which extends continuously between the left and right side walls in the combustion chamber. In this way, the gases resulting from the primary combustion of the fuel cannot reach the chimney without passing through the secondary air flow and thus being supplied with oxygen. This promotes more complete combustion of all the gases resulting from the primary combustion of the fuel. In prior art devices, the secondary air intake orifice does not extend over the entire width of the combustion chamber, and neither does the secondary air flow. A significant part of the gases resulting from the primary combustion therefore bypass the secondary air flow and are not supplied with oxygen by it before escaping towards the chimney. The combustion of the gases constituting the smoke is therefore less complete in the devices of the prior art, which causes losses in energy efficiency and an increase in polluting emissions.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion est une fente. De préférence, la fente est rectangulaire. De préférence, la fente est allongée selon la direction latérale X.In an advantageous embodiment of the invention, the secondary air intake port into the combustion chamber is a slot. Preferably, the slot is rectangular. Preferably, the slot is elongated in the lateral direction X.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'assemblage mécanique comprend en outre un profilé métallique s'étendant entre le voisinage de la paroi latérale gauche et le voisinage de la paroi latérale droite et tel qu'une génératrice du profilé métallique est parallèle au vecteur latéral X.In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical assembly further comprises a metal profile extending between the vicinity of the left side wall and the vicinity of the right side wall and such that a generatrix of the metal profile is parallel to the lateral vector
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'assemblage mécanique est en outre configuré pour que le flux d'air secondaire entre dans la chambre de combustion selon un vecteur d'admission du flux d'air secondaire A qui est orthogonal à la direction latérale X, un angle d'admission du flux d'air secondaire δ mesuré du vecteur vertical Z au vecteur d'admission du flux d'air secondaire A dans le sens trigonométrique étant compris entre 90° et 160°, de préférence entre 110° et 150°, de préférence entre 120° et 140°.In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical assembly is further configured so that the secondary air flow enters the combustion chamber according to an air flow admission vector secondary A which is orthogonal to the
Dans le contexte du présent document, le vecteur latéral X est parallèle à la direction latérale X.In the context of this document, the lateral vector X is parallel to the lateral direction X.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la paroi arrière comprend une partie principale de la paroi arrière qui est continue et comprise dans une surface d'une plaque arrière constituée d'un seul tenant en un matériau réfractaire, préférablement une vermiculite, et la partie principale de la paroi arrière constitue de préférence une entièreté de la paroi arrière.In an advantageous embodiment of the invention, the rear wall comprises a main part of the rear wall which is continuous and included in a surface of a rear plate made in one piece of a refractory material, preferably vermiculite, and the main part of the rear wall preferably constitutes an entire rear wall.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le canal s'étend le long d'un axe du canal V qui est orthogonal au vecteur latéral X et préférablement rectiligne, une section intérieure du canal étant formée par une intersection entre un plan normal à l'axe du canal V et une surface intérieure du canal, une surface de la section intérieure du canal étant comprise dans le plan normal à l'axe du canal V et entourée par la section intérieure du canal, une aire de la surface de la section intérieure du canal étant minimale à un endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et croissant de manière monotone, de préférence linéairement, entre l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et un endroit de l'ouverture d'entrée du canal.In an advantageous embodiment of the invention, the channel extends along an axis of the channel V which is orthogonal to the lateral vector to the axis of the channel V and an interior surface of the channel, a surface of the interior section of the channel being included in the plane normal to the axis of the channel V and surrounded by the interior section of the channel, an area of the surface of the internal section of the channel being minimal at a location of the secondary air intake port and increasing monotonically, preferably linearly, between the location of the secondary air intake port and a location of the canal entrance opening.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal est rectangulaire.In an advantageous embodiment of the invention, the interior section of the channel is rectangular.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'aire de la surface de la section intérieure du canal est minimale à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et maximale à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal. De préférence, un ratio de l'aire de la surface de la section intérieure du canal à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal sur l'aire de la surface de la section intérieure du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire est compris entre 1.5 et 7, de préférence entre 2 et 6, de préférence entre 3.5 et 5.5.In an advantageous embodiment of the invention, the surface area of the interior section of the channel is minimum at the location of the secondary air intake port and maximum at the location of the opening canal entrance. Preferably, a ratio of the surface area of the inner section of the channel at the location of the channel inlet opening to the surface area of the inner section of the channel at the location of the channel inlet opening The secondary air intake port is between 1.5 and 7, preferably between 2 and 6, preferably between 3.5 and 5.5.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, une longueur du canal Le mesurée selon l'axe du canal V et séparant la surface de la section intérieure du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et la surface de la section intérieure du canal à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal est comprise entre 1 cm et 20 cm, de préférence entre 2 cm et 5 cm.In an advantageous embodiment of the invention, a length of the channel Le measured along the axis of the channel V and separating the surface of the interior section of the channel at the location of the secondary air intake port and the surface of the inner section of the channel at the location of the channel inlet opening is between 1 cm and 20 cm, preferably between 2 cm and 5 cm.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire a une largeur maximale L1 qui est mesurée selon le vecteur latéral X et est comprise entre 20 cm et 150 cm, de préférence entre 30 cm et 100 cm, de préférence entre 40 cm et 80 cm.In an advantageous embodiment of the invention, the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice has a maximum width L1 which is measured according to the lateral vector X and is between 20 cm and 150 cm, preferably between 30 cm and 100 cm, preferably between 40 cm and 80 cm.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire a une hauteur maximale H1 qui est mesurée selon une direction orthogonale à l'axe de canal V et au vecteur latéral X et est comprise entre 0.2 cm et 5 cm, de préférence entre 0.2 cm et 2 cm, de préférence entre 0.3 cm et 1.5 cm.In an advantageous embodiment of the invention, the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice has a maximum height H1 which is measured in a direction orthogonal to the channel axis V and to the lateral vector X and is between 0.2 cm and 5 cm, preferably between 0.2 cm and 2 cm, preferably between 0.3 cm and 1.5 cm.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la largeur du canal mesurée selon le vecteur latéral X est constante sur toute la longueur du canal. De préférence, la hauteur du canal mesurée selon une direction orthogonale à l'axe de canal V et au vecteur latéral X est constante sur toute la largeur du canal.In an advantageous embodiment of the invention, the width of the channel measured according to the lateral vector X is constant over the entire length of the channel. Preferably, the height of the channel measured in a direction orthogonal to the channel axis V and to the lateral vector X is constant over the entire width of the channel.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la hauteur du canal est minimale à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et maximale à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal. De préférence, un ratio de la hauteur du canal à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal sur la hauteur du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire est compris entre 1.5 et 7, de préférence entre 2 et 6, de préférence entre 3.5 et 5.5.In an advantageous embodiment of the invention, the height of the channel is minimum at the location of the secondary air intake port and maximum at the location of the channel inlet opening. Preferably, a ratio of the height of the channel at the location of the channel inlet opening to the height of the channel at the location of the secondary air intake port is between 1.5 and 7, preferably between 2 and 6, preferably between 3.5 and 5.5.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la surface intérieure du canal comprend une face supérieure du canal et une face inférieure du canal qui sont séparées par, et préférablement symétriques par rapport à, un plan de symétrie du canal P qui est parallèle au vecteur latéral X et comprend l'axe du canal V, la face supérieure du canal et la face inférieure du canal s'étendant chacune du voisinage de la paroi latérale gauche au voisinage de la paroi latérale droite, et s'étendant préférablement chacune de l'orifice d'admission d'air secondaire à l'ouverture d'entrée du canal.In an advantageous embodiment of the invention, the interior surface of the channel comprises an upper face of the channel and a lower face of the channel which are separated by, and preferably symmetrical with respect to, a plane of symmetry of the channel P which is parallel to the lateral vector the secondary air intake port at the channel inlet opening.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire est un premier rectangle dont un côté est parallèle au vecteur latéral X.In an advantageous embodiment of the invention, the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice is a first rectangle, one side of which is parallel to the lateral vector X.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'ouverture d'entrée du canal est fermée par un diffuseur comprenant un orifice du diffuseur et configuré pour imposer une direction du vecteur d'admission du flux d'air secondaire A, une surface de l'orifice du diffuseur étant préférablement coplanaire avec la surface de la section intérieure du canal à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal, et présentant préférablement une symétrie par rapport au plan de symétrie du canal P, le diffuseur étant configuré pour que la direction du vecteur d'admission du flux d'air secondaire A soit parallèle à l'axe du canal V.In an advantageous embodiment of the invention, the inlet opening of the channel is closed by a diffuser comprising an orifice of the diffuser and configured to impose a direction of the admission vector of the secondary air flow A, a surface of the orifice of the diffuser being preferably coplanar with the surface of the interior section of the channel at the location of the inlet opening of the channel, and preferably having symmetry with respect to the plane of symmetry of the channel P, the diffuser being configured so that the direction of the admission vector of the secondary air flow A is parallel to the axis of the channel V.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la surface de l'orifice du diffuseur est rectangulaire et s'étend du voisinage de la paroi latérale gauche au voisinage de la paroi latérale droite, un ratio d'une aire de la surface de l'orifice du diffuseur à l'aire de la surface de la section intérieure du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire étant compris entre 0.5 et 1.5, de préférence entre 0.8 et 1.2, de préférence entre 1.0 et 1.1. Dans un tel mode de réalisation du diffuseur, et lorsque la hauteur du canal diminue entre l'ouverture d'entrée du canal et l'orifice d'admission d'air secondaire, les turbulences du flux d'air secondaire entrant dans la chambre de combustion sont diminuées. Le flux d'air secondaire entrant dans la chambre de combustion est donc sensiblement laminaire et la direction du vecteur d'admission du flux d'air secondaire A dans la chambre de combustion est bien maitrisée.In an advantageous embodiment of the invention, the surface of the orifice of the diffuser is rectangular and extends from the vicinity of the left side wall to the vicinity of the right side wall, a ratio of an area of the surface of the orifice of the diffuser to the area of the surface of the interior section of the channel at the location of the secondary air intake orifice being between 0.5 and 1.5, preferably between 0.8 and 1.2, preferably between 1.0 and 1.1. In such an embodiment of the diffuser, and when the height of the channel decreases between the inlet opening of the channel and the secondary air intake orifice, the turbulence of the secondary air flow entering the chamber of combustion are reduced. The secondary air flow entering the combustion chamber is therefore substantially laminar and the direction of the admission vector of the secondary air flow A into the combustion chamber is well controlled.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de chauffage comprend en outre un châssis apte à supporter des éléments du dispositif de chauffage comprenant la paroi avant, la sole et les parois latérales gauche et droite, et dans lequel le châssis et l'assemblage mécanique sont configurés pour que l'assemblage mécanique soit amovible par rapport au châssis.In an advantageous embodiment of the invention, the heating device further comprises a frame capable of supporting elements of the heating device comprising the front wall, the base and the left and right side walls, and in which the frame and the mechanical assembly are configured so that the mechanical assembly is removable relative to the chassis.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention,
- la paroi supérieure comprend en outre un bord inférieur de la paroi supérieure qui est de préférence une extrémité de la paroi supérieure s'étendant de la paroi latérale gauche à la paroi latérale droite et située à une distance minimale de la sole selon le vecteur vertical Z,
- l'assemblage mécanique comprend en outre un élément métallique de support configuré pour recevoir le bord inférieur de la paroi supérieure et empêcher un déplacement du bord inférieur de la paroi supérieure selon un vecteur -Z opposé au vecteur vertical Z, l'élément métallique de support étant par exemple une gorge, ou une cornière dont une aile de la cornière couvre préférablement une partie de la paroi supérieure contigüe du bord inférieur de la paroi supérieure.
- the upper wall further comprises a lower edge of the upper wall which is preferably an end of the upper wall extending from the left side wall to the right side wall and located at a minimum distance from the sole according to the vertical vector Z,
- the mechanical assembly further comprises a metal support element configured to receive the lower edge of the upper wall and prevent movement of the lower edge of the upper wall according to a vector -Z opposite the vertical vector Z, the metal support element being for example a groove, or an angle of which a wing of the angle preferably covers a part of the upper wall contiguous to the lower edge of the upper wall.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la chambre de combustion comprend en outre un orifice d'admission d'air tertiaire contigu à la paroi avant et configuré pour permettre une entrée d'un flux d'air tertiaire dans la chambre de combustion au niveau d'une extrémité supérieure de l'ouverture d'insertion du combustible, et préférablement selon un vecteur -Z opposé au vecteur vertical Z.In an advantageous embodiment of the invention, the combustion chamber further comprises a tertiary air intake port contiguous to the front wall and configured to allow entry of a tertiary air flow into the combustion chamber. combustion at an upper end of the fuel insertion opening, and preferably according to a vector -Z opposite the vertical vector Z.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la paroi latérale gauche et la paroi latérale droite sont comprises dans une surface continue d'une plaque latérale gauche et dans une surface continue d'une plaque latérale droite, respectivement, et/ou la paroi supérieure est comprise dans une surface continue d'une plaque supérieure.In an advantageous embodiment of the invention, the left side wall and the right side wall are included in a continuous surface of a left side plate and in a continuous surface of a right side plate, respectively, and/or the top wall is included in a continuous surface of a top plate.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la chambre de combustion comprend en outre un orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avant qui est compris dans une partie de la chambre de combustion adjacente à la paroi avant et à la sole, et configuré pour permettre un passage d'un flux d'air primaire auxiliaire avant entrant dans la chambre de combustion, l'orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avant étant préférablement contigu à la sole, et préférablement situé à une distance de la sole mesurée selon le vecteur vertical Z inférieure à 10 cm, préférablement inférieure à 5 cm.In an advantageous embodiment of the invention, the combustion chamber further comprises a front auxiliary primary air intake port which is included in a part of the combustion chamber adjacent to the front wall and to the hearth, and configured to allow passage of a front auxiliary primary air flow entering the combustion chamber, the front auxiliary primary air intake port being preferably contiguous to the hearth, and preferably located at a distance from the sole measured according to the vertical vector Z less than 10 cm, preferably less than 5 cm.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'assemblage mécanique comprend en outre une pièce mécanique d'écartement configurée pour maintenir un écart entre la face supérieure du canal et la face inférieure du canal, la pièce mécanique d'écartement étant préférablement une ailette ou une patte métallique, et présentant une épaisseur mesurée selon la direction latérale X qui est inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 2 mm.In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical assembly further comprises a mechanical spacer part configured to maintain a gap between the upper face of the channel and the lower face of the channel, the mechanical spacer part preferably being a fin or a metal tab, and having a thickness measured in the lateral direction X which is less than 5 mm, preferably less than 2 mm.
Ces aspects et d'autres aspects de l'invention seront expliqués plus en détail au moyen du/des modes de réalisation de l'invention décrits ci-après à titre d'exemple(s), en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la
Fig. 1 est une vue en coupe et en perspective cavalière d'un dispositif selon l'invention, sur laquelle sont représentés les flux d'air primaire de grille et d'air secondaire, - la
Fig. 2 est une vue de face d'un dispositif selon l'invention sans la porte fermant l'ouverture d'insertion du combustible, - la
Fig. 3 est une vue en coupe latérale d'un dispositif selon l'invention, sur laquelle sont représentés les flux d'air primaire auxiliaire avant et d'air tertiaire, - la
Fig. 4 est une vue détaillée en coupe latérale d'un mode de réalisation de l'assemblage mécanique du dispositif selon l'invention, dans laquelle sont représentés l'orifice d'admission d'air secondaire et les parois arrière et supérieure, - la
Fig. 5 est une vue en perspective cavalière d'un mode de réalisation de l'assemblage mécanique du dispositif selon l'invention, qui comprend l'orifice d'admission d'air secondaire, - la
Fig. 6 est une vue détaillée en coupe latérale d'un mode de réalisation de l'assemblage mécanique du dispositif selon l'invention qui comprend l'orifice d'admission d'air secondaire.
- there
Fig. 1 is a cross-sectional perspective view of a device according to the invention, on which the flows of primary grille air and secondary air are represented, - there
Fig. 2 is a front view of a device according to the invention without the door closing the fuel insertion opening, - there
Fig. 3 is a side sectional view of a device according to the invention, on which the front auxiliary primary air and tertiary air flows are represented, - there
Fig. 4 is a detailed side sectional view of an embodiment of the mechanical assembly of the device according to the invention, in which the secondary air intake port and the rear and upper walls are shown, - there
Fig. 5 is a cavalier perspective view of one embodiment of the mechanical assembly of the device according to the invention, which comprises the secondary air intake port, - there
Fig. 6 is a detailed side sectional view of an embodiment of the mechanical assembly of the device according to the invention which comprises the secondary air intake port.
Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est configuré pour assurer le chauffage d'un bâtiment, par exemple une pièce d'une habitation, une maison, ou encore un atelier, par exemple par chauffage d'un air ambiant extrait d'un intérieur du bâtiment et retournant vers celui-ci après avoir circulé au sein du dispositif de chauffage 100, et/ou par conduction et/ou convection et/ou rayonnement de chaleur du dispositif de chauffage 100 vers l'air ambiant à l'intérieur du bâtiment. Le dispositif de chauffage 100 est par exemple une cassette, un insert, un foyer, ou un poêle.The
Un mode de réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention est représenté sur les
La chambre de combustion 101 du dispositif selon l'invention comprend plusieurs surfaces qui délimitent la chambre de combustion 101 : une paroi avant 110, une paroi inférieure qui est une sole 120, une paroi latérale gauche 130, une paroi latérale droite 140, une paroi supérieure 150, et une paroi arrière 160. Dans la présente demande de brevet, le terme paroi désigne une des faces interne de la chambre de combustion, par exemple une surface d'une plaque d'un matériau réfractaire, qui forme une frontière de la chambre de combustion. Les adjectifs 'avant', 'inférieure', 'latérale gauche', 'latérale droite', 'supérieure', et 'arrière' font référence aux positions des parois du point de vue d'un utilisateur positionné en face de la paroi avant et regardant vers un intérieur de la chambre de combustion du dispositif de chauffage en position d'utilisation depuis un extérieur de la chambre de combustion.The
De manière générale, le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend un châssis 102 apte à supporter la paroi avant 110, la sole 120 et les parois latérales gauche 130 et droite 140, la paroi supérieure 150 et la paroi arrière 160.Generally speaking, the
La paroi avant 110 est normale à un vecteur de profondeur Y et comprend une ouverture d'insertion du combustible 111 fermable par une porte 112. La porte 112 peut par exemple s'ouvrir en pivotant sur une charnière ou en glissant verticalement dans une glissière. De préférence, la paroi avant 110 fermée par la porte 112 est hermétique à l'air.The
Dans la présente demande de brevet, la formulation `paroi ou sole normale à un vecteur particulier' désigne une paroi ou une sole s'étendant principalement, mais pas nécessairement uniquement, selon des directions orthogonales au vecteur particulier, le vecteur particulier qui est normal à la paroi ou la sole étant orienté vers l'intérieur de la chambre de combustion. Ceci n'exclut pas la présence d'ouvertures, de biseaux, de protrusions, de rainures creusées ou de parties courbées comprises dans la paroi. De manière générale, la paroi avant 110, la sole 120, la paroi latérale gauche 130, la paroi latérale droite 140, la paroi supérieure 150, et la paroi arrière 160 comprennent des surfaces d'une ou plusieurs plaques comprenant au moins un parmi : du matériau réfractaire, du métal, une grille, une ouverture.In the present patent application, the formulation `wall or hearth normal to a particular vector' designates a wall or hearth extending mainly, but not necessarily only, in directions orthogonal to the particular vector, the particular vector which is normal to the wall or the sole being oriented towards the inside of the combustion chamber. This does not exclude the presence of openings, bevels, protrusions, dug grooves or curved parts included in the wall. Generally, the
La sole 120 du dispositif de chauffage selon l'invention est normale à un vecteur vertical Z, le vecteur vertical Z étant parallèle à la direction de la gravité lorsque le dispositif de chauffage est en position d'utilisation, un vecteur latéral X, le vecteur de profondeur Y, et le vecteur vertical Z formant une base orthonormée directe dans l'ordre suivant : (X, Y, Z), tel qu'illustrée sur la
Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la paroi latérale gauche 130 est normale à un vecteur normal gauche L qui est orthogonal au vecteur vertical Z, et tel qu'un angle d'orientation de la paroi latérale gauche α mesuré du vecteur latéral X au vecteur normal gauche L dans le sens trigonométrique est compris entre -30° et 0°, et est de préférence égal à 0°. La paroi latérale gauche 130 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention est donc sensiblement perpendiculaire à la paroi avant 110, ou légèrement orientée vers la paroi avant 110.In the
La paroi latérale droite 140 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention est normale à un vecteur normal droit R qui est orthogonal au vecteur vertical Z, et tel qu'un angle d'orientation de la paroi latérale droite β mesuré du vecteur latéral X au vecteur normal droit R dans le sens trigonométrique est compris entre -180° et -150°, et est de préférence égal à -180°. La paroi latérale droite 140 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention est donc sensiblement perpendiculaire à la paroi avant 110, ou légèrement orientée vers la paroi avant 110.The
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention illustré aux
La paroi supérieure 150 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention est normale à un vecteur oblique W orthogonal au vecteur latéral X, et tel qu'un angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ mesuré du vecteur vertical Z au vecteur oblique W dans le sens trigonométrique est compris entre 100° et 180°, de préférence entre 110° et 160°, de préférence entre 120° et 150°. Dans un dispositif de chauffage 100 selon l'invention dans lequel l'angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ est égal à 180°, la paroi supérieure 150 et la sole 120 sont sensiblement parallèles entre elles, le vecteur oblique W est opposé au vecteur vertical Z, et la paroi supérieure est horizontale si le dispositif est en position d'utilisation. Dans un dispositif de chauffage 100 selon l'invention dans lequel l'angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ est strictement supérieur à 180°, la paroi supérieure 150 est orientée vers la paroi avant 110 du dispositif de chauffage. Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention en position d'utilisation, la paroi supérieure 150 surplombe au moins partiellement la sole 120 et le combustible solide entreposé sur la sole 120.The
La paroi supérieure 150 est adjacente aux parois latérales gauche 130 et droite 140. Dans la présente demande de brevet, des parois ou parties du dispositif de chauffage 100 qui sont adjacentes ne sont pas forcément en contact, par exemple à cause de tolérances d'assemblage, mais se trouvent dans le voisinage immédiat l'une de l'autre. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention tel qu'illustré à la
De préférence, la paroi supérieure 150 est comprise dans une surface sensiblement plane et préférablement continue d'une plaque supérieure réfractaire qui est préférablement constituée de vermiculite. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention tel que représenté à la
La paroi arrière 160 du dispositif de chauffage selon l'invention est normale à un vecteur -Y opposé au vecteur de profondeur Y, et est adjacente à la sole 120 et aux parois latérales gauche 130 et droite 140. De préférence, la paroi arrière 160 est comprise dans une surface sensiblement plane et préférablement continue d'une plaque arrière réfractaire 163, qui est préférablement constituée de vermiculite. De manière générale, la paroi arrière 160 est opposée à l'ouverture d'insertion du combustible 111 et adjacente à la sole 120, et subit donc de nombreux chocs lors de l'insertion du combustible solide au cours de la durée de vie du dispositif de chauffage 100. La plaque arrière réfractaire 163 comprenant la paroi arrière 160 qui est continue offre une plus grande résistance aux chocs et à l'usure, et une plus grande facilité de fabrication que la plaque arrière réfractaire 163 comprenant la paroi arrière 160 qui n'est pas continue. Une épaisseur de la plaque arrière réfractaire 163 constituée de vermiculite est préférablement comprise entre 1 et 5 cm, de préférence sensiblement égale à 3 cm.The
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la paroi arrière 160 comprend une partie principale de la paroi arrière 162 comprise dans la plaque arrière réfractaire 163, et la partie principale de la paroi arrière 162 constitue de préférence une entièreté de la paroi arrière 160. Dans un mode de réalisation alternatif du dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la paroi arrière 160 comprend en outre une partie secondaire de la paroi arrière 164 comprise dans une pièce métallique arrière adjacente à la sole 120 et comprenant au moins un orifice d'admission d'air primaire auxiliaire arrière, l'au moins un orifice d'admission d'air primaire auxiliaire arrière étant situé à une distance inférieure à 10 cm, préférablement inférieure à 5 cm de la sole 120, et la pièce métallique arrière adjacente à la sole 120 est configurée pour permettre le passage d'un flux d'air primaire auxiliaire arrière entrant dans la chambre de combustion 101 au niveau de la base du combustible entreposé sur la sole 120.In a preferred embodiment of the
Comme représenté à la
Comme illustré aux
L'interstice 170 est fermé par un assemblage mécanique 200 représenté aux
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention, l'assemblage mécanique 200 comprend un profilé métallique 230 qui s'étend entre un voisinage de la paroi latérale gauche 131 et un voisinage de la paroi latérale droite 141 et dont une génératrice du profilé métallique 231 est parallèle au vecteur latéral X, tel que représenté aux
De préférence, et dans le contexte du présent document, le voisinage d'une des parois latérale gauche 130 ou latérale droite 140 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention se situe à une distance mesurée selon la direction latérale X de ladite paroi qui est comprise entre 0 et 1 cm, de préférence entre 0 et 0.5 cm.Preferably, and in the context of this document, the vicinity of one of the
De préférence, le profilé métallique 230 comprend une extrémité latérale gauche du profilé métallique comprise dans le voisinage de la paroi latérale gauche 131 qui est fermée pas une première plaque métallique, et une extrémité latérale droite du profilé métallique qui est comprise dans le voisinage de la paroi latérale droite 141 qui est fermée par une deuxième plaque métallique, tel que représenté à la
De préférence, le châssis 102 est configuré pour supporter l'assemblage mécanique 200 lorsque le dispositif de chauffage 100 est en position d'utilisation, par des moyens d'attache ou de fixation mécanique tels que des encoches, rivets, vis et écrous, charnières, cornières, et préférablement grâce à l'effet de la force de gravité. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'assemblage mécanique 200 comprend des crochets aptes à être insérés dans des encoches du châssis, l'assemblage mécanique 200 dont les crochets sont en position insérées dans les encoches du châssis étant dans une position stable par l'effet de la force de gravité lorsque le dispositif de chauffage est dans la position d'utilisation.Preferably, the
De préférence, le châssis 102 et l'assemblage mécanique 200 sont configurés pour que l'assemblage mécanique 200 soit amovible par rapport au châssis 102 afin de faciliter le montage et le démontage de l'assemblage mécanique 200 et/ou des parois adjacentes à l'assemblage mécanique 200 par rapport au châssis 102.Preferably, the
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention tel que représenté à la
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention tel que représenté à la
De préférence, dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la paroi arrière 160 comprend en outre un bord supérieur de la paroi arrière 161 qui est de préférence une extrémité de la paroi arrière 160 s'étendant de la paroi latérale gauche 130 jusqu'à la paroi latérale droite 140 et située à une distance maximale de la solde 120 selon le vecteur vertical Z. De préférence, le bord supérieur de la paroi arrière 161 est rectiligne et parallèle au vecteur latéral X. Par exemple, le bord supérieur de la paroi arrière 161 est une arête de la plaque arrière réfractaire 163 comprenant la paroi arrière 160.Preferably, in the
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention tel que représenté à la
Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est caractérisé en ce que l'orifice d'admission d'air secondaire 212 dans la chambre de combustion 101 s'étend du voisinage de la paroi latérale gauche 131 jusqu'au voisinage de la paroi latérale droite 141. De préférence, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 s'étend continûment, c'est-à-dire de manière ininterrompue, du voisinage de la paroi latérale gauche 131 jusqu'au voisinage de la paroi latérale droite 141, et l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est donc constitué d'une unique ouverture d'admission d'air secondaire. De préférence, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est une fente allongée selon la direction latérale X, et qui s'étend depuis la paroi latérale gauche 130 jusqu'à la paroi latérale droite 140. Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est en outre caractérisé en ce que l'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le flux d'air secondaire 220 alimentant la chambre de combustion 101 s'étende continûment, c'est-à-dire de manière ininterrompue, entre le voisinage de la paroi latérale gauche 131 et le voisinage de la paroi latérale droite 141. De préférence, l'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le flux d'air secondaire 220 alimentant la chambre de combustion 101 s'étende continûment entre le voisinage de la paroi latérale gauche 131 et le voisinage de la paroi latérale droite 141 à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212. Autrement dit, l'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le flux d'air secondaire 220 soit une lame ou rideau d'air qui entre dans la chambre de combustion 101 et recouvre le combustible solide entreposé sur la sole 120, la lame ou rideau d'air s'étendant continûment entre le voisinage de la paroi latérale gauche 131 et le voisinage de la paroi latérale droite 141.The
Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est directement en contact avec l'intérieur de la chambre de combustion, et est contigu à la paroi arrière 160 et à la paroi supérieure 150 qui sont de préférence partiellement recouverte par l'aile de la cornière 252 et/ou par l'aile de la deuxième cornière 261.In the
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention, l'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le flux d'air secondaire 220 entre dans la chambre de combustion 101 selon un vecteur d'admission du flux d'air secondaire A qui est orthogonal à la direction latérale X, et tel qu'un angle d'admission du flux d'air secondaire δ mesuré du vecteur vertical Z au vecteur d'admission du flux d'air secondaire A dans le sens trigonométrique est compris entre 90° et 160°, de préférence entre 110° et 150°, de préférence entre 120° et 140°.In a preferred embodiment of the
Aucun des dispositifs de l'art antérieur ne comprend l'orifice d'admission d'air secondaire 212 s'étendant continûment le long de la paroi arrière 160 depuis un voisinage de la paroi latérale gauche 131 jusqu'à un voisinage de la paroi latérale droite 141, ainsi que l'assemblage mécanique 200 configuré pour que le flux d'air secondaire 220 alimentant la chambre de combustion 101 s'étende de manière continue entre le voisinage de la paroi latérale gauche 131 et le voisinage de la paroi latérale droite 141. Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, le flux d'air secondaire 220 entrant dans la chambre de combustion 101 se présente sous forme de lame ou rideau d'air. De préférence, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est situé à une hauteur dans la chambre de combustion, qui est une distance par rapport à la sole 120 mesurée selon la direction verticale Z, comprise entre 10 cm et 100 cm, de préférence entre 15 cm et 50 cm, de préférence entre 20 cm et 40 cm. De préférence, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est configuré pour être situé à la hauteur dans la chambre de combustion qui est supérieure à la hauteur dans la chambre de combustion du sommet d'une quantité typique de combustible solide entreposé sur la sole 120. Cette quantité typique de combustible solide dépend du dispositif de chauffage et correspond à une utilisation optimale du dispositif de combustion, et est déterminable par test par un concepteur du dispositif de chauffage. La caractéristique précédente permet au flux d'air secondaire 220 de recouvrir le combustible solide entreposé sur la sole 120 et d'empêcher les gaz et particules issues de la combustion du combustible solide et qui s'élèvent depuis le combustible solide entreposé sur la sole 120 vers la paroi supérieure 150 de s'échapper de la chambre de combustion 101, par exemple vers la cheminée du bâtiment, sans traverser ni entrer en contact avec le flux d'air secondaire 220. Ce n'est pas le cas dans les dispositifs de chauffage de l'art antérieur dans lesquels l'admission d'air secondaire est réalisée par des trous traversant la paroi arrière ou par une ouverture allongée ne s'étendant pas sur toute la largeur de la chambre de combustion.None of the devices of the prior art includes the secondary
Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, le flux d'air secondaire 220 assure donc un apport d'oxygène supplémentaire pour brûler de manière plus complète les gaz et particules issues de la combustion du combustible solide, par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. Cela se traduit par une plus grande production de chaleur et donc par une amélioration du rendement de la combustion et donc du rendement calorifique du dispositif de chauffage 100 selon l'invention par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. De plus, les émissions de particules et de gaz incomplètement brûlés sont diminuées, ce qui diminue la pollution engendrée par l'émission des fumées issues de la combustion. L'impact environnemental de la combustion de combustible solide dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est donc réduit par rapport aux dispositifs de chauffage de l'art antérieur.In the
Par ailleurs, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 selon l'invention est situé entre les parois arrière 160 et supérieure 150 du dispositif de chauffage 100. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel la paroi arrière 160 est continue, celle-ci est plus robuste et facile à fabriquer qu'une paroi arrière 160 qui n'est pas continue.Furthermore, the secondary
Dans un mode de réalisation préféré de l'assemblage mécanique 200 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention tel que représenté à la
De préférence, une aire de la surface de la section intérieure du canal 217 est minimale à un endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212 et croit de manière monotone, de préférence linéairement, entre l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212 et un endroit de l'ouverture d'entrée du canal 211.Preferably, a surface area of the inner section of the
De préférence, une longueur du canal Le mesurée le long de l'axe du canal V et séparant la surface de la section intérieure du canal 217 à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212 de la surface de la section intérieure du canal 217 à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal 211 est comprise entre 1 cm et 20 cm, de préférence entre 2 cm et 5 cm.Preferably, a length of the channel Le measured along the axis of the channel V and separating the surface of the interior section of the
Comme illustré à la
Comme représenté à la
De préférence, la surface intérieure du canal 214 dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend une face supérieure du canal 215 et une face inférieure du canal 216 qui sont symétriques par rapport à un plan de symétrie du canal P qui est parallèle au vecteur latéral X et comprend l'axe du canal V qui est rectiligne, tel que représenté à la
De préférence, la section intérieure du canal 213 à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est un premier rectangle dont un côté est parallèle au vecteur latéral X.Preferably, the interior section of the
L'assemblage mécanique 200 dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention peut en outre comprendre une pièce mécanique d'écartement configurée pour maintenir un écart entre la face supérieure du canal 215 et la face inférieure du canal 216, la pièce mécanique d'écartement étant préférablement une ailette ou une patte métallique, et présentant une épaisseur mesurée selon la direction latérale X qui est inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 2 mm. De préférence, la pièce mécanique d'écartement n'impacte pas sensiblement le flux d'air secondaire 220 dans la chambre de combustion 101 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention mesuré à une distance supérieure à 3 cm de l'orifice d'admission d'air secondaire 212.The
De préférence, l'assemblage mécanique 200 d'un premier dispositif de chauffage selon l'invention et qui comprend la pièce mécanique d'écartement est configuré pour qu'un écoulement du flux d'air secondaire 220 à une distance supérieure à 3 cm de l'orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion du premier dispositif de chauffage soit sensiblement identique à un écoulement du flux d'air secondaire 220 à une distance supérieure à 3 cm de l'orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion du deuxième dispositif de chauffage selon l'invention, le deuxième dispositif de chauffage étant identique au premier dispositif de chauffage excepté en ce que le deuxième dispositif de chauffage ne comprend par la pièce mécanique d'écartement. Vérifier que les écoulement des flux d'air secondaire 220 dans le premier et le deuxième dispositif de chauffage sont sensiblement identiques peut par exemple être réalisé par test ou simulation de mécanique des fluides dans la chambre de combustion 101 par méthode d'éléments finis.Preferably, the
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention, l'ouverture d'entrée du canal 211 est fermée par un diffuseur 240 comprenant au moins un orifice du diffuseur 241 tel que représenté à la
De préférence, la surface de l'orifice du diffuseur 242 est rectangulaire et s'étend du voisinage de la paroi latérale gauche 131 au voisinage de la paroi latérale droite 141. De préférence, un ratio d'une aire de la surface de l'orifice du diffuseur 242 à l'aire de la surface de la section intérieure du canal 217 à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est compris entre 0.5 et 1.5, de préférence entre 0.8 et 1.2, de préférence entre 1.0 et 1.1.Preferably, the surface of the orifice of the
Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend en outre et préférablement une chambre d'admission d'air secondaire 270 telle que représentée à la
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la chambre de combustion 101 comprend en outre un orifice d'admission d'air tertiaire 180 tel que représenté à la
Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la chambre de combustion 101 comprend une ouverture de cheminée 103 telle que représentée à la
L'élévation dans la cheminée des fumées sortant de la chambre de combustion 101 crée une dépression dans la chambre de combustion 101. Cet effet est généralement appelé le tirage de la cheminée. Cette dépression engendre une force d'aspiration de l'air de combustion vers l'intérieur de la chambre de combustion, de sorte qu'une ouverture d'un ou plusieurs orifices d'admission d'air provoque l'arrivée d'un ou plusieurs flux d'air de combustion depuis une atmosphère extérieure du bâtiment, comme comburant pour la combustion du combustible solide.The rise in the chimney of the smoke leaving the
Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend au moins un orifice d'admission d'air de combustion, tel que l'orifice d'admission d'air primaire de grille 121, l'orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avant 190, l'orifice d'admission d'air primaire auxiliaire arrière, l'orifice d'admission d'air secondaire 212, l'orifice d'admission d'air tertiaire 180, chacun étant configuré pour permettre un passage d'un flux d'air de combustion entrant dans la chambre de combustion. Ces flux d'air de combustion peuvent être extraits séparément de l'atmosphère extérieure du bâtiment, ou être issus d'un flux d'air commun extrait de l'atmosphère extérieure du bâtiment. Les flux d'air de combustion peuvent être interrompus ou partiellement interrompus par des moyens mécaniques manuels ou électromécaniques préférablement compris dans le dispositif de chauffage 100 et configurés pour interrompre au moins un des flux d'air de combustion, par exemple un système de clapets.The
- 100100
- dispositif de chauffageheating device
- 101101
- chambre de combustioncombustion chamber
- 102102
- châssisframe
- 103103
- ouverture de cheminéechimney opening
- 110110
- paroi avantfront wall
- 111111
- ouverture d'insertion du combustiblefuel insertion opening
- 112112
- portedoor
- 120120
- solesole
- 121121
- orifice d'admission d'air primaire de grillegrille primary air intake port
- 122122
- flux d'air primaire de grilleprimary grille airflow
- 123123
- plaque de sole réfractairerefractory bottom plate
- 130130
- paroi latérale gaucheleft side wall
- 131131
- voisinage de la paroi latérale gauchevicinity of the left side wall
- 132132
- surface continue d'une plaque latérale gauchecontinuous surface of a left side plate
- 140140
- paroi latérale droiteright side wall
- 141141
- voisinage de la paroi latérale droitevicinity of the right side wall
- 142142
- surface continue d'une plaque latérale droitecontinuous surface of a right side plate
- 150150
- paroi supérieureupper wall
- 151151
- bord inférieur de la paroi supérieurelower edge of the upper wall
- 152152
- partie de la paroi supérieure contigüe au bord inférieur de la paroi supérieurepart of the upper wall contiguous to the lower edge of the upper wall
- 160160
- paroi arrièrerear wall
- 161161
- bord supérieur de la paroi arrièreupper edge of the rear wall
- 162162
- partie principale de la paroi arrièremain part of the rear wall
- 163163
- plaque arrière réfractairerefractory back plate
- 164164
- partie secondaire de la paroi arrièresecondary part of the rear wall
- 170170
- intersticegap
- 180180
- orifice d'admission d'air tertiairetertiary air intake port
- 181181
- flux d'air tertiairetertiary air flow
- 190190
- orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avantfront auxiliary primary air intake port
- 191191
- flux d'air primaire auxiliaire avantfront auxiliary primary air flow
- 193193
- partie de la chambre de combustion adjacente à la paroi avant et à la solepart of the combustion chamber adjacent to the front wall and the hearth
- 200200
- assemblage mécaniquemechanical assembly
- 210210
- canalchannel
- 211211
- ouverture d'entrée du canalchannel entrance opening
- 212212
- orifice d'admission d'air secondairesecondary air intake port
- 213213
- section intérieure du canalinner section of the channel
- 214214
- surface intérieure du canalinner surface of the channel
- 215215
- face supérieure du canalupper side of the channel
- 216216
- face inférieure du canalunderside of the channel
- 217217
- surface de la section intérieure du canalsurface of the inner section of the channel
- 220220
- flux d'air secondairesecondary airflow
- 230230
- profilé métalliquemetal profile
- 231231
- génératrice du profilé métalliquegenerator of the metal profile
- 240240
- diffuseurStreamer
- 241241
- orifice du diffuseurdiffuser orifice
- 242242
- surface de l'orifice du diffuseurdiffuser orifice surface
- 250250
- élément métallique de supportmetal support element
- 251251
- cornièreangle iron
- 252252
- aile de la cornièrewing of the angle
- 260260
- deuxième élément métallique de supportsecond metal support element
- 261261
- aile de la deuxième cornièrewing of the second angle
- 270270
- chambre d'admission d'air secondairesecondary air intake chamber
Claims (15)
- Heating device (100) by combustion of a solid fuel, comprising a combustion chamber (101) comprising:- a front wall (110) that is normal to a vector of depth Y and comprises an opening for the insertion of fuel (111) that can be closed by a door (112),- a plate (120) that is normal to a vertical vector Z, able to support the solid fuel, and preferably comprises a grate primary air intake orifice (121) configured to allow a grate primary air flow (122) to enter into the combustion chamber, a direct orthonormal basis being formed by a side vector X, the vector of depth Y and the vertical vector Z,- a left side wall (130) that is normal to a left normal vector L orthogonal to the vertical vector Z, an orientation angle of the left side wall α measured from the side vector X to the left normal vector L in the trigonometric direction being comprised between -30° and 0°, preferably equal to 0°,- a right side wall (140) that is normal to a right normal vector R orthogonal to the vertical vector Z, an orientation angle of the right side wall β measured from the side vector X to the right normal vector R in the trigonometric direction being comprised between -180° and -150°, preferably equal to -180°,- an upper wall (150) that is normal to an oblique vector W orthogonal to the side vector X, an inclination angle of the upper wall γ measured from the vertical vector Z to the oblique vector W in the trigonometric direction being comprised between 100° and 180°, preferably between 110° and 160°, preferably between 120° and 150°, the upper wall (150) being adjacent to the left (130) and right (140) side walls,- a rear wall (160) that is normal to a vector -Y opposite the vector of depth Y and adjacent to the plate (120) and to the left (130) and right (140) side walls,- an interstice (170) being present between the rear wall (160) and the upper wall (150) and which preferably extends from the left side wall (130) to the right side wall (140), the interstice (170) being closed by,- a mechanical assembly (200), preferably made of metal, preferably made of stainless steel, comprising a channel (210) passing through the interstice and configured to allow a secondary air flow (220) to pass through the channel (210) from an entry opening of the channel (211) to a secondary air intake orifice (212) in the combustion chamber (101),characterized in that the secondary air intake orifice (212) in the combustion chamber (101) has an extended shape substantially parallel to the side vector X and that extends from:- a left end of the secondary air intake orifice (212) located at a distance comprised between 0 cm and 1 cm from the left side wall (130), said distance being measured parallel to the side vector X, and to- a right end of the secondary air intake orifice (212) located at a distance comprised between 0 cm and 1 cm from the right side wall (140), said distance being measured parallel to the side vector X,and in that the mechanical assembly (200) is configured so that the secondary air flow (220) supplying the combustion chamber (101) extends continuously between the vicinity of the left side wall (131) and the vicinity of the right side wall (141).
- Heating device according to claim 1, wherein the mechanical assembly (200) further comprises a metal profile (230) extending between the vicinity of the left side wall (131) and the vicinity of the right side wall (141) and such that a generatrix of the metal profile (231) is parallel to the side vector X.
- Heating device according to one of claims 1 to 2, wherein the mechanical assembly (200) is further configured so that the secondary air flow (220) enters into the combustion chamber (101) according to an intake vector of the secondary air flow A that is orthogonal to the side vector X, an intake angle of the secondary air flow δ measured from the vertical vector Z to the intake vector of the secondary air flow A in the trigonometric direction being comprised between 90° and 160°, preferably between 110° and 150°, preferably between 120° and 140°.
- Heating device according to one of the preceding claims, wherein the rear wall (160) comprises a main portion of the rear wall (162) which is continuous and comprised in a surface of a rear plate (163) formed integrally of a refractory material, preferably a vermiculite, the main portion of the rear wall (162) preferably constituting the entire rear wall.
- Heating device according to one of the preceding claims, and wherein:- the channel (210) extends along an axis of the channel V that is orthogonal to the side vector X and preferably straight, an inner section of the channel (213) being formed by an intersection between a plane normal to the axis of the channel V and an inner surface of the channel (214), a surface of the inner section of the channel (217) being comprised in the plane normal to the axis of the channel V and surrounded by the inner section of the channel (213), an area of the surface of the inner section of the channel (217) being minimal at a location of the secondary air intake orifice (212) and monotonically increasing, preferably linearly, between the location of the secondary air intake orifice (212) and a location of the entry opening of the channel (211),- a length of the channel Le measured along the axis of the channel V and separating the surface of the inner section of the channel (217) at the location of the secondary air intake orifice (212) and the surface of the inner section of the channel (217) at the location of the entry opening of the channel (211) is comprised between 1 cm and 20 cm, preferably between 2 cm and 5 cm,- the inner section of the channel (213) at the location of the secondary air intake orifice (212) has a maximum width L1 that is measured along the side vector X and is comprised between 20 cm and 150 cm, preferably between 30 cm and 100 cm, preferably between 40 cm and 80 cm, and a maximum height H1 that is measured along a direction orthogonal to the axis of channel V and to the side vector X and is comprised between 0.2 cm and 5 cm, preferably between 0.2 cm and 2 cm, preferably between 0.3 cm and 1.5 cm.
- Heating device according to claim 5, and wherein the inner surface of the channel (214) comprises an upper face of the channel (215) and a lower face of the channel (216) which are separated by, and preferably symmetrical with respect to, a plane of symmetry of the channel P that is parallel to the side vector X and comprises the axis of the channel V, the upper face of the channel (215) and the lower face of the channel (216) each extending from the vicinity of the left side wall (131) to the vicinity of the right side wall (141), and each preferably extending from the secondary air intake orifice (212) to the entry opening of the channel (211).
- Heating device according to one of claims 5 to 6, and wherein the inner section of the channel (213) at the location of the secondary air intake orifice (212) is a first rectangle one side of which is parallel to the side vector X.
- Heating device according to any one of the preceding claims, and wherein the entry opening of the channel (211) is closed by a diffuser (240) comprising an orifice of the diffuser (241) and configured to impose a direction of the intake vector of the secondary air flow A, a surface of the orifice of the diffuser (242) being preferably coplanar with the surface of the inner section of the channel (217) at the location of the entry opening of the channel (211), and preferably having a symmetry with respect to the plane of symmetry of the channel P, the diffuser being configured so that the direction of the intake vector of the secondary air flow A is parallel to the axis of the channel V.
- Heating device according to claim 8, and wherein the surface of the orifice of the diffuser (242) is rectangular and extends from the vicinity of the left side wall (131) to the vicinity of the right side wall (141), a ratio of an area of the surface of the orifice of the diffuser (242) over the area of the surface of the inner section of the channel (217) at the location of the secondary air intake orifice (212) being comprised between 0.5 and 1.5, preferably between 0.8 and 1.2, preferably between 1.0 and 1.1.
- Heating device according to any one of the preceding claims, and further comprising a frame (102) able to support elements of the heating device (100) comprising the front wall (110), the plate (120) and the left (130) and right (140) side walls, and wherein the frame (102) and the mechanical assembly (200) are configured so that the mechanical assembly (200) is removable with respect to the frame (102).
- Heating device according to any one of the preceding claims, and wherein:- the upper wall (150) further comprises a lower edge of the upper wall (151) that is preferably an end of the upper wall (150) extending from the left side wall (130) to the right side wall (140) and located at a minimum distance from the plate (120) according to the vertical vector Z,- the mechanical assembly (200) further comprises a metal support element (250) configured to receive the lower edge of the upper wall (151) and prevent a displacement of the lower edge of the upper wall (151) along a vector -Z opposite the vertical vector Z, the metal support element (250) being for example a groove, or an angle section (251) of which one flange of the angle section (252) preferably covers a portion of the upper wall contiguous with the lower edge of the upper wall (152).
- Heating device according to any one of the preceding claims, and wherein the secondary air intake orifice (212) in the combustion chamber (101) has the shape of an elongated slot substantially parallel to the side vector X.
- Heating device according to claim 6, and wherein the mechanical assembly (200) further comprises a mechanical spacer part configured to maintain a gap between the upper face of the channel (215) and the lower face of the channel (216), the mechanical spacer part preferably being a wing or a metal tab, and having a thickness measured along the side vector X that is less than 5 mm, preferably less than 2 mm.
- Heating device according to any one of the preceding claims, wherein a ratio of the area of the surface of the inner section of the channel (213) at the location of the entry opening of the channel (211) over the area of the surface of the inner section of the channel (213) at the location of the secondary air intake orifice (212) is comprised between 1.5 and 7, preferably between 2 and 6, preferably between 3.5 and 5.5.
- Heating device according to any one of the preceding claims, wherein:- the height of the channel measured in a direction orthogonal to the axis of the channel V and to the side vector X is minimal at the location of the secondary air intake orifice (212) and maximal at the location of the entry opening of the channel (211), and- a ratio of the height of the channel at the location of the entry opening of the channel (211) over the height of the channel at the location of the secondary air intake orifice (212) is comprised between 1.5 and 7, preferably between 2 and 6, preferably between 3.5 and 5.5.
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