FR2468840A1 - THERMALLY REGULATED CALORIE RECOVERY - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention est relative à un dispositif simple et perfectionné de récupération maximale de calories avec régulation thermique, automatique, produites dans une cheminée ou une chaudière où se trouve le dispositif, lequel peut en outre être utilisé en tant que climatiseur durant la saison d'été. The invention relates to a simple and improved device for maximum recovery of calories with thermal, automatic regulation, produced in a chimney or boiler where the device is located, which can also be used as an air conditioner during the season. summer.
L'invention proposée permet d'obtenir un fluide ou de l'air à température élevée pour assurer le chauffage total ou additif d'une habitation ou d'un local en général quelque soit son mode de chauffage antérieur, ainsi que la production d'eau chaude, le dispositif assurant son autorégulation thermique. The proposed invention makes it possible to obtain a fluid or air at high temperature to ensure the total or additive heating of a house or a room in general whatever its previous heating mode, as well as the production of hot water, the device ensuring its thermal self-regulation.
On a déjà proposé divers appareils répondant au souci de récupérer les calories dégagées par une cheminée à feu ouvert par exemple; les possibilités d'échanges thermiques donc de récupération des calories ne sont pas utilisées au maximum. L'autorégulation est inexistante. La finalité du dispositif (production fluide ou air chaud allant dans un réseau de chauffage) ne pouvant être supprimée ou court-circuitée ponctuellement (printempsété par exemple) lorsque non désirée. Various devices have already been proposed which meet the concern of recovering the calories released by an open fire, for example; the possibilities for heat exchange and therefore for recovering calories are not used to the maximum. Self-regulation is non-existent. The purpose of the device (fluid production or hot air going into a heating network) can not be deleted or short-circuited punctually (spring summer for example) when not desired.
On connait ainsi un appareil constitué de deux parallélépipèdes en acier l'un supportant les buches, l'autre à la place de la plaque de cheminée, où circule à l'intérieur de chacun d'eux un serpentin, le procédé a comme inconvénients de se détériorer facilement, de ne pas être en contact direct avec la source de chaleur (d'où une grande inertie). Par ailleurs le dispositif est inesthétique, coûteux, il n'assure pas la production d'eau chaude directe. I1 n'est prévu aucune régulation pour tempérer ou dévier la chaleur véhiculée dans les locaux chauffés. We thus know an apparatus consisting of two steel parallelepipeds one supporting the logs, the other in place of the chimney plate, where a coil coils inside each of them, the method has the disadvantages of deteriorate easily, not to be in direct contact with the heat source (hence great inertia). Furthermore, the device is unattractive, expensive, it does not ensure the production of direct hot water. No regulation is provided to temper or deflect the heat conveyed in the heated premises.
On connaît aussi un dispositif où un récupérateur est réalisé par une grille porte-buches, où passe le fluide, la régulation étant assurée par une plaque en verre avec une gaine d' arrivée d'air frais réglable arrivant au niveau de la grille; il ressort que sa réalisation et sa pose restent complexes, donc coùteuses, qu'il n'est pas prévu de production d'eau sanitaire directe, quant à la régulation thermique des locaux elle est peu fiable et manuelle. A device is also known where a recuperator is produced by a log carrier grid, through which the fluid passes, the regulation being ensured by a glass plate with an adjustable sheath for the arrival of fresh air arriving at the grid; it appears that its realization and its installation remain complex, therefore costly, that there is no provision for direct domestic water production, as for the thermal regulation of the premises it is unreliable and manual.
On connaît aussi un système avec grille foyère et grille similaire placée au fond de la cheminée, dans lesquelles se trouvent une âme cerr trale~reliée à l'extérieur par des ailettes, le tout étant réalisé en tube rond de façon à obtenir un volume annulaire du fluide. There is also known a system with hearth grid and similar grid placed at the bottom of the chimney, in which there is a central core connected to the outside by fins, the whole being produced in a round tube so as to obtain an annular volume. fluid.
Cet appareil présente les inconvénients suivants : esthétique non satisfaisante, pas de production d'eau sanitaire directe, la régulation thermique est inexistante. I1 est impossible de connaître le trajet réalisé par le fluide dans l'appareil par contre il est certain que le fluide sta gne à de nombreux endroits du dispositif d'où surchauffe, d'où risque d'encrassement et détérioration de l'appareil. This device has the following drawbacks: unsatisfactory aesthetics, no direct domestic water production, thermal regulation is non-existent. I1 is impossible to know the path made by the fluid in the device by cons it is certain that the fluid stagnates in many places of the device where overheating, hence the risk of fouling and deterioration of the device.
L'invention permet de remédier aux inconvénients ci-dessus énoncés et a pour but de fournir un moyen économique et sûr de chauffage total ou d'appoint de locaux sans détruire l'esthétique dans le cas d'une cheminée à feu ouvert. Sa conception permet en effet d'obtenir un rendement calorifique maximum (contact direct avec la braise et les flammes suivant le modèle) de plus le fluide ne pouvant stagner, il ne pourra y avoir ni encrassement, ni détérioration. Le noyau tubulaire central parcourant la totalité de l'appareil, on obtiendra une production d'eau chaude sanitaire directe et rapide. L'eau ne pouvant stagner, l'inertie de-production du chauffage ou d'eau sanitaire sera réduite au minimum. Sa conception simple permet un prix de revient peu élevé et un fonctionnement fiable. The invention overcomes the above drawbacks and aims to provide an economical and safe means of total heating or extra space without destroying the aesthetics in the case of an open fireplace. Its design makes it possible to obtain a maximum calorific output (direct contact with the embers and flames depending on the model) plus the fluid can not stagnate, there can be no fouling or deterioration. The central tubular core running through the entire apparatus, we will obtain direct and rapid domestic hot water production. As water cannot stagnate, the inertia of heating or domestic water production will be reduced to a minimum. Its simple design allows a low cost price and reliable operation.
Le fait que le fluide ait un trajet forcé, supprime la création de poche d'air donc évite la présence d'un purgeur avec tous les inconvénients s'y rattachant. The fact that the fluid has a forced path, eliminates the creation of air pocket therefore avoids the presence of a trap with all the associated drawbacks.
ta dispositif assure lui-même sa thermorégulation avec constitution d'une réserve à chaleur importante en sous-sol par exemple, ce thermorégulateur permet de dissocier les deux fonctions de la cheminée à feu ouvert à savoir : agrément et chauffage, donc d'assurer une utilisation à tout moment au cours d'une année en éliminant les inconvénients qui pourraient en résulter (chauffage non désiré en été, par exemple). your device itself ensures its thermoregulation with the constitution of a significant heat reserve in the basement for example, this thermoregulator makes it possible to dissociate the two functions of the open fire chimney namely: approval and heating, thus ensuring a use at any time during a year by eliminating the inconveniences that could result from it (unwanted heating in summer, for example).
Sa conception en tubes carrés assure une esthétique correcte, cela ajouté au fait qu'il est équipé d'une façon standardisée de chenets massifs en fonte ou acier, augmentant ainsi la quantité totale de chaleur absorbée. I1 va de soi que le dispositif peut fonctionner avec un fluide quelconque ou avec de l'air, dans ce dernier cas l'appareil constitué de 1, 2 ou 3 modules sera le plus adopté. Its design in square tubes ensures correct aesthetics, this added to the fact that it is equipped in a standardized way with solid andirons made of cast iron or steel, thus increasing the total amount of heat absorbed. It goes without saying that the device can operate with any fluid or with air, in the latter case the device consisting of 1, 2 or 3 modules will be the most adopted.
L'appareil ainsi conçu et conforme à l'invention fonctionne suivant le principe des échangeurs de chaleur. La formule de base est la suivante
O = k S tSt dans laquelle
Q = chaleur totale transférée
k = coefficient de transmission
S = surface d'échange
2sot= différence de température entre la source de chaleur et le fluide,
Dans le dit appareil, k étant déterminé par la matière utilisée lors de la fabrication, il n'est possible de jouer que sur les deux autres facteurs. Ceci explique le choix du tube de section carrée qui, à section égale présente plus de surface d'échange qu'un tube cylindrique et la recherche d'une différence de température maximale entre le fluide et la source de chaleur.The device thus designed and in accordance with the invention operates on the principle of heat exchangers. The basic formula is as follows
O = k S tSt in which
Q = total heat transferred
k = transmission coefficient
S = exchange surface
2sot = temperature difference between the heat source and the fluid,
In the said device, k being determined by the material used during manufacture, it is only possible to play on the two other factors. This explains the choice of the square section tube which, with equal section has more exchange surface than a cylindrical tube and the search for a maximum temperature difference between the fluid and the heat source.
Cette différencé maximale est obtenue par la circulation forcée du fluide dans l'appareil ainsi que son renouvellement continu par du fluide à plus basse température. This maximum differentiation is obtained by the forced circulation of the fluid in the device as well as its continuous renewal by fluid at lower temperature.
Le dispositif suivant l'invention se caractérise en ce que le module de base est horizontal et sert de grille porte-buches. Suivant la place disponible et la puissance de chauffe désirée, ce module pourra varier de dimensions, de matière, de forme ou de positions. I1 pourra être vertical, incliné, placé sous le foyer ou au-dessus, se composera de un ou plusieurs modules de base. L'assemblage de 2 ou 3 modules de base en équerre, ou en forme dé C ainsi que d'autres variantes n'altère en rien l'idée de l'invention. The device according to the invention is characterized in that the basic module is horizontal and serves as a log carrier grid. Depending on the space available and the desired heating power, this module may vary in size, material, shape or positions. I1 can be vertical, inclined, placed under the fireplace or above, will consist of one or more basic modules. The assembly of 2 or 3 basic modules at an angle, or in a C shape as well as other variants does not alter the idea of the invention in any way.
Le dispositif conforme à l'invention comprend : un module de base constitué de plusieurs tubes carrés réunis à leurs extrémités par un tube carré support perpendiculaire à eux de plus grosse section. L'ensemble formant grille foyère. Le module de base est relié en amont à un régulateur thermique, l'ensemble étant relié à un circuit de chauffage central. The device according to the invention comprises: a basic module consisting of several square tubes joined at their ends by a square support tube perpendicular to them of larger section. The fire grid assembly. The basic module is connected upstream to a thermal regulator, the assembly being connected to a central heating circuit.
Le dispositif de l'invention se caractérise en ce que les tubes carrés support possèdent un noyau central plein ou creux pourvu d'ailettes radiales formant un réseau de chicanes à la manière d'un serpentin obligeant tout le fluide propulsé par un accélérateur à circuler dans chaque tube, sans pouvoir stagner, supprimant la création de poche d'air évitant l'incon- vénient d'une purge. The device of the invention is characterized in that the square support tubes have a solid or hollow central core provided with radial fins forming a network of baffles in the manner of a serpentine forcing all the fluid propelled by an accelerator to circulate in each tube, without being able to stagnate, eliminating the creation of an air pocket avoiding the drawback of a purge.
Dans le cas d'une cheminée, le module de base pourra être complété d'un deuxième module identique vertical ou incliné contre le fond de la cheminée, voire d'un troisième module horizontal ou incliné et perpendiculaire au second placé à la partie supérieure du foyer. In the case of a chimney, the basic module can be completed with a second identical vertical or inclined module against the bottom of the chimney, or even a third horizontal or inclined module perpendicular to the second placed at the top of the foyer.
Dans le cas du modèle à 3 modules, on obtiendra la combinaison des 4 moyens de chauffage à savoir : conduction, radiation, convection et réverbération
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un serpentin de préférence en cuivre sera installé à l'intérieur du module, son trajet étant identique à celui du fluide. Le dit serpentin sera traversé par de l'eau sanitaire avec pour objet soit la production d'eau chaude sanitaire, soit le refroidissement du fluide du chauffage des locaux si le serpentin cuivre est relié au thermo-régulateur, le serpentin faisant l'objet d'une variante de l'invention. In the case of the 3-module model, we will obtain the combination of the 4 heating means, namely: conduction, radiation, convection and reverberation
According to another characteristic of the invention, a coil preferably made of copper will be installed inside the module, its path being identical to that of the fluid. Said coil will be crossed by sanitary water with the object of either producing domestic hot water, or cooling the heating fluid of the premises if the copper coil is connected to the thermo-regulator, the coil being the object of 'a variant of the invention.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le sens de circulation est réversible tant pour le fluide chauffage que pour le fluide eau sanitaire. According to another characteristic of the invention, the direction of circulation is reversible both for the heating fluid and for the sanitary water fluid.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la batterie de conduits tubulaires est en tube de section carrée et est positionnée de façon que l'une de leur diagonale soit parallèle à l'axe du tube carré support. According to another characteristic of the invention, the battery of tubular conduits is in a tube of square section and is positioned so that one of their diagonals is parallel to the axis of the square support tube.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un therme régulateur est placé en amont du récupérateur de préférence au sous-sol. I1 est constitué d'un caisson métallique ouvert dans lequel se trouve un serpentin ou radiateur avec un ventilateur équipé d'un thermo-détecteur. Une vanne thermostatique placée en amont permet la mise hors circuit du thermo-régulateur si le fluide est à une température basse et inversement si le fluide est à une température trop élevée permettant ainsi le refroidissement du fluide avant son retour au récupérateur jouant ainsi le rôle de dissipateur de chaleur et en même temps de chauffage intermittant du sous-sol. Ce local jouant alors le rôle de réservoir de calories. According to another characteristic of the invention, a regulating therm is placed upstream of the recuperator preferably in the basement. I1 consists of an open metal box in which there is a coil or radiator with a fan equipped with a thermo-detector. A thermostatic valve placed upstream allows the thermo-regulator to be switched off if the fluid is at a low temperature and vice versa if the fluid is at a too high temperature thus allowing the cooling of the fluid before its return to the recuperator thus playing the role of heat sink and at the same time intermittent heating of the basement. This room then plays the role of calorie reservoir.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le régulateur pourra en été par inversion du sens du ventilateur et en court-circuitant les radiateurs de l'installation à l'aide d'une vanne thermostatique en aval du récupérateur de ne pas chauffer l'habitation et d'évacuer les calories non désirées à l'extérieur (par un soupirail par exemple) permettant dans le cas d'une cheminée à feu ouvert son utilisation à une saison ou a un moment donné pour l'agrément uniquement. According to another characteristic of the invention, the regulator may in summer by reversing the direction of the fan and by short-circuiting the radiators of the installation using a thermostatic valve downstream of the recuperator not to heat the dwelling and to evacuate the unwanted calories outside (by an air vent for example) allowing in the case of an open fireplace its use for a season or at a given time for approval only.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le régulateur équipé facultativement d'un réfrigérant peut fonctionner comme un climatiseur à cette même saison. According to another characteristic of the invention, the regulator optionally equipped with a refrigerant can function as an air conditioner for the same season.
Enoncé des figures
La figure 1 est une vue de côté d'un module de base dans sa position horizontale.Statement of figures
Figure 1 is a side view of a basic module in its horizontal position.
La ~ figure 2 est une coupe suivant a - a
La figure 3 est une coupe suivant b - b
La figure 4 est une perspective du noyeu 6 ou 7 contenu dans les tubes carrés 2 ou 3.The ~ Figure 2 is a section along a - a
Figure 3 is a section along b - b
FIG. 4 is a perspective of the core 6 or 7 contained in the square tubes 2 or 3.
Les figures 5 et 6 sont des variantes-composées de 2 ou 3 modules de base. Figures 5 and 6 are variants-composed of 2 or 3 basic modules.
La figure 7 est une coupe partielle d'une variante de l'invention (celle contenant le serpentin 10). Figure 7 is a partial section of a variant of the invention (that containing the coil 10).
a figure 8 est une coupe suivant c- - c de ladite variante. Figure 8 is a section along c- - c of said variant.
La figure 9 est une perspective du serpentin 10
La figure 10 est une représentation du dispositif incorporé dans une installation.Figure 9 is a perspective of the coil 10
FIG. 10 is a representation of the device incorporated in an installation.
Description d'un mode de réalisation
Dans une cheminée à foyer ouvert est installé le présent dispositif conforme à l'invention, comprenant un module de base constitué d'une batterie de tubes I de section carrée et positionnés de telle sorte que l'une de leurs diagonales soit parallèle à l'axe des tubes carrés support 2 et 3, l'ensemble formant grille foyer, le tout étant relié à un système de chauffage par les raccords filetés 4 et 5. Les tubes support 2 et 3 possèdent un noyau 6 et 7 plein ou creux pourvu d'ailettes massives radiales 8 formant un réseau de chicanes, déterminant ainsi un circuit 9 en forme de serpentin.Description of an embodiment
In this open fireplace is installed the present device according to the invention, comprising a basic module consisting of a battery of tubes I of square section and positioned so that one of their diagonals is parallel to the axis of the square support tubes 2 and 3, the assembly forming a hearth grid, the whole being connected to a heating system by the threaded connections 4 and 5. The support tubes 2 and 3 have a solid or hollow core 6 and 7 provided with 'massive radial fins 8 forming a network of baffles, thus determining a circuit 9 in the form of a serpentine.
Sur la figure 5 et 6 sont représentés deux variantes possibles d'accouplement de deux ou trois modules de base reliés entre eux par un de leurs tubes carrés support. In FIGS. 5 and 6 are shown two possible variants for coupling two or three basic modules linked together by one of their square support tubes.
Sur la figure 7, 8 et 9 est représentée une autre variante de l'invention, à savoir l'installation d'un serpentin en cuivre 10 servant à produire de l'eau chaude sanitaire. In FIGS. 7, 8 and 9, another variant of the invention is shown, namely the installation of a copper coil 10 used to produce domestic hot water.
La figure 10 représente l'appareil équipé d'une pompe II envoyant le fluide dans le tuyau 12 lequel alimente les radiateurs 13. Le fluide revient par le circuit 14. Un thermo-régulateur 15 est placé en amont de l'appareil. I1 est constitué d'un serpentin 16 et d'un ventilateur 17 équipé d'un thermo-détecteur. Une vanne thermostatique 18 permet la mise hors circuit du thermo-régulateur 15. Le fluide ainsi réfrigéré réintègrera le tuyau 14 de retour au récupérateur. Le circuit peut comporter un vase d'expansion 19. FIG. 10 represents the apparatus equipped with a pump II sending the fluid in the pipe 12 which feeds the radiators 13. The fluid returns by the circuit 14. A thermo-regulator 15 is placed upstream of the apparatus. I1 consists of a coil 16 and a fan 17 equipped with a thermo-detector. A thermostatic valve 18 allows the thermo-regulator 15 to be switched off. The fluid thus refrigerated will return to the pipe 14 back to the recuperator. The circuit may include an expansion tank 19.
Application au chauffage avec régulation de locaux.Application to heating with room regulation.
Application à la fabrication industrielle de chaudières. Application to the industrial manufacture of boilers.
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