FR2498302A1 - Chaudiere d'atre a recuperation et restitution d'energie - Google Patents

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    • F24B1/188Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion characterised by use of heat exchange means , e.g. using a particular heat exchange medium, e.g. oil, gas  
    • F24B1/1885Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion characterised by use of heat exchange means , e.g. using a particular heat exchange medium, e.g. oil, gas   the heat exchange medium being air only

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE CHAUDIERE D'ATRE A RECUPERATION, STOCKAGE ET RESTITUTION D'ENERGIE A PARTIR D'UNE CHEMINEE A FOYER OUVERT. IL COMPREND: UN ECHANGEUR A EAU NOYE DANS UN BLOC ACCUMULATEUR EN BETON REFRACTAIRE, UN ECHANGEUR FUMEE-AIR DE TYPE PLAN AVEC PRODUCTION D'AIR A TEMPERATURE D'UTILISATION PAR INDUCTION D'AIR AMBIANT ET MELANGE A DE L'AIR A TEMPERATURE ELEVEE. CET ECHANGEUR SE COMPLETE PAR UN ACCUMULATEUR CONSTITUE DE BLOCS PERFORES DE BETON A CIRCULATION D'AIR. L'APPLICATION LA PLUS INTERESSANTE DE CET ENSEMBLE CONCERNE LA RECUPERATION MAXIMUM DE L'ENERGIE PRODUITE PAR UNE CHEMINEE A FOYER OUVERT ET LA DISTRIBUTION DE L'ENERGIE STOCKEE PENDANT LE FONCTIONNEMENT, MAIS SURTOUT APRES L'EXTINCTION DU FOYER, POUR DES UTILISATIONS DIVERSES TELLES QUE: CHAUFFAGE D'UN CIRCUIT RADIATEURS, RECHAUFFAGE D'AIR, PRODUCTION D'EAU CHAUDE SANITAIRE.

Description

Description "Chaudière d'atre à récupération et restituton d'énergie La prXsenteLinvention concerne une chasadière combinée avec récupérateur de chaleur à eirculation d'eau et récupérateur de chaleur à circulation d'air activée. Cet ensemble s'intègre parfaitement dans une cheminée à foyer ou- vert.
De nombreux dispositifs de récupération de chaleur sont actuellement sur le marché, ils sont adaptables à des chemines à foyer ouvert existantes, ils ont la particularité de récupérer partiellement la chaleur remise au niveau de la sole du foyer et de la partie de foyer en contact direct avec l'appareil. La plupart négligent la récupération d'énergie au niveau de la fumée et des gaz chauds. Leur fonctionnement ne permet une récupération que pendant la durez du fonctionnement de la cheminée La présente invention a la particularité de récupérer au maximum et de stocker l'énergie afin de la restituer suivant les besoins pendant plusieurs heures après l'extinction du foyer ; de plus, une porte en façade permet de "charger" le foyer pour continuer le fonctionnement de nuit ou en liabsence de ses utilisateurs.
Cette "chaudière d' tre" a une très grande surface de chauffe, constituée par un échangeur en tubes acier tarif 3 et tubes acier TU 37 b pour la sole protégés par grille fonte amovible. Cet échangeur est noyé dans un volume de béton réfractaire. La circulation de l'eau dans cet échangeur est assurée par une pompe placée sur le retour. La chaleur produite au niveau de la sole est immédiatement transmise p & l'eau circulant dans le reste de l'échangeur au bloc de béton qu'il charge en calories récupérées ; de plus, ce bloc se charge également en direct au contact des braises et éventuel- lement des flammes mais surtout des gaz chauds venant lècher sa paroi oblique avant l'avaloir de cheminée.La chaleur ainsi stockée peut etre utilisée immédiatement si l'installation de chauffage nécessite un apport calorifitue ou conserve dans le bloc réfractaire. Au point de vue sécurité, cette chaudière se raccorde sur un vase d'expansion à l'air libre, dimen sionnX suivant les normes actuelles, tube de sécurité 26/34. La "chaudière d'âtre" peut être jumelée avec une installation de chauffage dont la-chau dière -utilise une source quelconque d'énergie-- - seule précaution à prendre, que le vase d'expansion soit de type "à l'air libre" et dimensionné pour une chaudière à bois. Le jumelage nécessite, en cas d'automaticité totale, une vanne 3 ou 4 voies dite d'aiguillage et asservie à la sonde de température placée sur le départ contact à fermeture par + 300 C.
Cette "chaudière d'âtre" est, en outre, équipée d'un échangeur plan en forte tôle d'acier, strié côté conduit de fumée, dont il assure la fermeture.
Cet échangeur est divisé intérieurement en deux parties sur le plan vertical. e compartiment situé contre le conduit de fumée est porté Le tempéra- titre élevée, avec circulation d'air pris imnediatement sous la poutre au nez à la cheminée à Sa sortie, en partie haute, cet air chaud, dont la vitesse de dégagement est élevée, aspire par induction dans le second con- partiment l'air ambiant de la pièce. Le mélange s'opère et l'air chaud est disponible à 500/850 environ.
Cet air chaud eut autre utilisé directement dans la pièce où se trouve la cheminée ou par réseau de gaines dans des locaux voiins.
La récupération par gaine permet, éventuellement, d'alimenter un stockage réalisé en béton réfractaire et d'assurer ainsi une réserve complémentaire de calories. Ce stockage peut etre jumelé avec la sortie d'eau chaude de la "chaudière d'âtre" et prolonger ainsi la courée de restitution d'énergie.
La durée totale de restitution, apyres extinction du foyer, est de plusieurs heures. Le rendement global de l'ensemble se situe à 65 %.
Pour son fonctionnement propre, la "chaudière d'âtre" a Besoin d'air primaire, ce dernier est distribué par un collecteur noye à la base, et par deux rampes latérales - l'admission d'air est règlée par un régulateur agissant sur un volet.
La fonction principale de la chaudière d'âtre est l'utilisation du bois,
Bis la mise en place d'une grille fonte poste sur la sole de foyer permet l'utilisation des "buchettes" de charbon.
En complément un réservoir de production d'eau chaude, raccordé surl'échan- geur eau, peut etre installé entre l'échangeur air et le manteau décoratif de la cheminée.
Figure 1/16
représente i'échangent tubulaire équipe du clapet de réglage et de ferme
ture du conduit linéaire d'évacuation des gaz de combustion. On remarque
en haut et à gauche le piquage pour la sonde thermostatique de règlage
d'air.
Figure 2/16
représente en détail la sole de foyer selon la coupe AA. On remarque le
disque plein percé en son centre d'un trou de quelques millimètres.
Figure 3/16
représente l'échangeur tubulaire équipé de la plaque de façade munie de
ses deux portes et du tiroir de décendrage.
Figure 4/16
représente l'échangeur tubulaire en vue de dessus.
Figure 5/16
représente l'échangeur tubulaire en vue de profil gauche.
Figure 6/16
représente l'échangeur tubulaire selon la vue n 1 équipé du collecteur
d'air et des deux rampes latérales, du régulateur thermostatique et du
< Sblz la commande-d'ouverture ou de fermeture du'volet d'air.
Figure 7/16
représente l'6changeur tubulaire selon la figure 6 équipé de la façade et
des portes.
Figure 8/16
représente le générateur d'air chaud en vue de face.
Figure 9/16
représente le générateur d'air chaud en vue de profil gauche. On remarque
en pointillé la séparation centrale du générateur.
Figure 10/16
représente la chaudière d'âtre entièrement montée et équipée en vue de tacle.
Figure 11/16
représente la chaudière d'âtre entièrement montée et équipée en vue de
profil gauche.
Figure 12/16
représente l'échangeur tubulaire selon la figure 6 noyé dans la masse de
béton réfractaire en vue de face.
Figure 13/16
représente l'échangeur tubulaire selon la figure 12 équipé de la plaque
façade.
Figure 114/16
représente l'6changeur tubulaire selon la figure 12 en vue de profil gaur
che.
Figure 15/16
représente un des blocs de béton pour le stockage complémentaire d'éner-
gie air/air en air/eau.
Figure 16/16
représente ltéchangeur tubulaire selon la figure 1 en vue perspective sans
clapet ni piquage.
-L'échangeur est constitué par deux collecteur (2-et 5) en L placés de placés de chs- que côté de la sole de foyer (4). Cette sole de foyer (4), réalisée en tut bes acier TU 37 b, est assemblée par soudure électrique aux collecteurs (2 et 5), l'épaisseur du tube a été choisie en fonction de son utilisation a température élevée. Les tubes latéraux (7) constituant la surface d'échange principale sont réalisés en tubes acier tarif 3, les cintrages sont réalisés à froid, l'assemblage est fait par soudures électri-ques.
Les collecteurs (2 et 5) et tubes latéraux (7) sont noyés dans un bloc de béton réfractaire (22). La circulation de l'eau se fait par le collecteur(2) de gauche alimenté par le tube (l) de retour de l'installation au niveau du coude du collecteur (2) gauche. Juste avant la partie verticale se trouve placé un disque plein (3), perfore d'un orifice de quelques millimètres, permettant à l'air de s'évacuer vers le départ, l'eau circule dans les tubes noyés de ltéchangeur pour sortir à l'orifice de départ.
L'admission d'air frais réalisé par un collecteur horizontal (20) noyé en partie inférieure régulé par un volet asservi à une sonde thermostatique, l'air primaire est distribué au niveau de la sole de foyer (4) par deux rampes horizontales (21) avec un orifice linéaire.
L'échangeur air/air, construction en tale d'acier chaudronné de forteépais- seur comporte 2 compartiments (13 et 16) sépares par une cloison (12). La face côté passage des fumées est réalisée en tôle striée, pour augmenter ltéchange, assemblage par soudure électrique. Fonctionnement, la face chaude élève itair aspiré à température élevée pour le compartiment (13) proche du conduit de fumée, à sa sortie en partie haute (15), cet air entraîne par induction celui plus frais du compartiment avant (16) et le mélange sort ainsi à 60/85 .Particularités : cet échangeur en comporte 3 - a) la prise d'air eafaçade assure une protection (14) parfaite de la poutre de déco- ration-- b) la partie assurant la couverture du foyer est réalisée avec une pente de 30 , de 'extérieur vers l'intérieur, constituant ainsi un matelas d'air chaud interdisant tout refoulement de fumée vers la pièce - c) à la jonction entre ltéchangeur et le bloc de béton se trouve le clapet (10) de réglage de l'avaloir. Cet organe ormet de faire varier la vitesse des fu- mées, donc la température, faisant varier ainsi le rendement de la chaudière.
Dans l'étau actuel de la crise de l'énergie, cette invention peut intéres- ser tous ceux qui ont la chance de posseder-dubois et, qui désirant joindre l'utile à }'agréable, veulent réaliser une cheminée à foyer ouvert dans leur résidence. Tous les éléments constitutifs de la chaudière d'âtre peuvent être industrialisés pour réaliser des petites ou moyennes séries.

Claims (6)

Revendications
1) Chaudière d'autre à circulation d'eau et à accumulation d'énergie carantérisEe
par le fait qu'elle est associée à un générateur d'air chaud à recyclage de
l'air ambiant.
2) Chaudière d'âtre selon 1) caractérisée par le fait que la capacité de stockage
de l'énergie est réalisée par l'utilisation d'une masse de béton réfractaire
dans laquelle est noyé le faisceau tubulaire.
3) Chaudière d'âtre selon 1) caractérisée par le fait que la capacité de stockage
de l'énergie est augmentée de façon sensible par des blocs de béton placés sur
le parcours de recyclage de l'air ambiant.
4) Chaudière d'âtre selon l'une quelconque des revendications précèdentes caracté
risée par le fait que la production d'eau chaude sanitaire est fournie par
l'installation d'un réservoir entre le manteau d'habillage de la cheminée et le
générateur d'air chaud.
5) Chaudière d'âtre selon l'une quelconque des revendications précèdentes caracté
risée par le fait qu'elle comporte deux portes (17) transformant cette chaudière
d'aire à foyer ouvert en chaudière d'âtre à foyer fermé, d'un régulateur à sonde
thermostatique (18) d'air primaire agissant sur un volet (19), cet air est ache
miné par un collecteur (20) noye dans la masse de béton réfractaire et est dis
tribué de part et d'autre des collecteurs 2 et 5 de la sole de foyer par deux
rampes latérales (21).
6) chaudière d'âtre selon l'une quelconque des revendications précèdentes caracté
risée par le fait qu'elle comporte un tube d'alimentation (1) dans lequel circu
le l'eau de retour des radiateurs jusqu'au collecteur horizontal (2) bouché à
son extrêmité cintrée par un disque épais d'acier (3) percé en son centre d'un
trou de quelques millimètres permettant à l'air de s'échapper dans le collecteur
(8), elle passe ensuite dans les tubes horizontaux de la sole de foyer (4) sur
lesquels reposent les braises du combustible solide, on remarque qu'ils remon
tent très en avant et assez haut dans les cintres des collecteurs 2 et 5 et for
ment ainsi les chenêts.L'eau se réchauffe donc très rapidement et passe dans le
collecteur cintré (5), elle est bloque par un fond plein (6) à I'extrêmité ver
ticale du collecteur (5) et est donc obligée de passer dans les tubes du fais
ceau (7) noyé dans la masse de béton réfractaire (22) qu'elle charge en énergie
thermique par l'intérieur. L'eau est ensuite canalisée dans le tube (9) du fais
ceau et va alimenter les radiateurs de l'installation. Sur ce tube (9) est fixé
un clapet mobile règlable (10) contre lequel vient buter le générateur d'air
chaud (11), lequel est divisé en deux parties sur le plan horizontal et vertical
par une tale d'acier (12). Le compartiment (13) le plus proche du foyer et du
conduit de fumée est ainsi porté à température élevée, la prise d'air se faisant
au nez du générateur air chaud, juste au dessous de la tôle d'acier de protec
tion (14) de la poutre, à sa sortie (15) en partie haute cet air chaud dont la vitesse est élevée aspire par invention dans le second compartiment (16) l'air ambiant de la pièce, le mélange s'opère et l'air chaud est disponible à une tem pérature convenable.
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