FR2499701A1

FR2499701A1 - Heat recovery for central heating boiler - has heat exchanger for boiler fumes in conjunction with vaned water jacket

Info

Publication number: FR2499701A1
Application number: FR8102378A
Authority: FR
Original assignee: CORSAUT JEAN
Current assignee: CORSAUT JEAN
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1982-08-13
Also published as: FR2499701B3

Abstract

The heat exchanger recovers heat from boiler fumes of a central heating boiler to heat a water circuit. It has a case for fumes with an upper face (1), a lower face (2) and side faces (3,4). The upper and lower faces have a hole (5,6) and a connection (7,8) for fumes. On one side face is a movable plate. There, or on the other face (4) is a water circulating jacket with vanes (17). Inside the case is a heat exchanger connected to the jacket at top and bottom via inlet (15) and outlet (16) connections.

Description

DISPOSITIF RECUPERATEUR DE CHALEUR POUR CHAUFFAGE CENTRAL.HEAT RECOVERY DEVICE FOR CENTRAL HEATING.

La présente invention a trait à un dispositif récup6- rateur de chaleur pour chauffage central destiné à récupérer une partie de l'énergie thermique normalement perdue dans les gaz de fumée de combustion des chaudières de chauffage central du type à mazout, gaz ou charbon. The present invention relates to a heat recovery device for central heating intended to recover part of the thermal energy normally lost in the flue gases of combustion of central heating boilers of the oil, gas or coal type.

On connait déjà le principe consistant à prévoir un récupérateur de chaleur ou réchauffeur destiné à utiliser la chaleur contenue dans les fumées d'une chaudière pour réchaufz fer un circuit d'eau, par exemple un circuit d'eau de chauffage central. Les dispositifs connus sont cependant, d'une façon générale, relativement compliqués, chers et mal adaptée à la mise en place et au montage sur des installations de chauffage déjà existantes. We already know the principle of providing a heat recuperator or heater intended to use the heat contained in the fumes of a boiler to reheat iron a water circuit, for example a central heating water circuit. The known devices are, however, in general, relatively complicated, expensive and ill-suited to setting up and mounting on already existing heating installations.

La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un dispositif récupérateur de chaleur de fumée destiné à réchauffer l'eau d'un circuit de chaudière, par exemple dans un circuit de chauffage central ou même simplement l'eau du circuit de chaudière destiné à réchauffer l'eau d'un ballon d'eau chaude sanitaire. Plus particulièrement, l'invention se propose de réaliser un tel dispositif qui soit sur, facile à monter sur les installations existantes, particulièrement facile à nettoyer et à entretenir et qui malgré un prix de revient relativement peu élevé, permette d'obtenir des gains énergétiques intéressants justifiant largement le surcoût entrainé par le dispositif et son installation. The present invention proposes to remedy these drawbacks and to provide a smoke heat recovery device intended to heat the water in a boiler circuit, for example in a central heating circuit or even simply the water in the heating circuit. boiler intended to heat water from a domestic hot water tank. More particularly, the invention proposes to produce such a device which is safe, easy to mount on existing installations, particularly easy to clean and maintain and which, despite a relatively low cost price, makes it possible to obtain energy savings. interesting largely justifying the additional cost caused by the device and its installation.

L'invention a donc pour objet le produit industriel nouveau que constitue un dispositif récupérateur de chaleur destiné à récupérer la chaleur de fumée d'une chaudière pour réchauffer un circuit d'eau, caractérisé en ce qu'il comporte une boite de fumée avec une face supérieure, une face inf- rieure et des faces latérales, la face supérieure et la face inférieure étant pourvues chacune d'un orifice et d'un raccord pour le conduit de fumée, ladite boite présentant sur l'une de ses faces latérales et sur la quasi-totalité de ladite face une plaque amovible, la ou les autres faces latérales de la boite formant une chemise de circulation d'eau avec chicanes, ladite boîte contenant, à son intérieur et sensiblement aligné avec les deux orifices de fumée, un échangeur relié d'une part en un poi@t haut de la chemise et, d'autre part, en un point bas de la @@em@@e, cetts dernière étant en outre munie de raccor@@ d'er@@ée et de @ortie en un point haut: et en un point bas,
De préférence, la boîte de fum@@ présants, en dehors de la paroi plane formée par ladite plaque démortable, une paroi courbe, l'ensemble de la boîte ayast sensiblement l'allure d'un demi-cylindre. Cependant, la boîte peut également avoir une soction rectangulaire ou trapéîofdale.The subject of the invention is therefore the new industrial product that constitutes a heat recovery device intended to recover the heat of smoke from a boiler for heating a water circuit, characterized in that it comprises a smoke box with a upper face, a lower face and lateral faces, the upper face and the lower face each being provided with an orifice and a connector for the flue, said box having on one of its lateral faces and on almost all of said face a removable plate, the other side face (s) of the box forming a water circulation jacket with baffles, said box containing, inside and substantially aligned with the two smoke orifices, a exchanger connected on the one hand to a poi @ t top of the liner and, on the other hand, to a bottom point of the @@ em @@ e, this latter being furthermore provided with a connector @@ of er @@ ée et de @ortie at a high point: and at a low point,
Preferably, the smoke box @@ present, apart from the flat wall formed by said demortable plate, a curved wall, the whole of the box having the appearance of a semi-cylinder substantially. However, the box can also have a rectangular or trapezoidal section.

De façon avantageuse, la face interne a la boite de la partie de bof te qui forme la chemise présente des nervures ou ailettes longitudinales destinées à accroftre l'échange thermique
Les faces supérieure et inférieure de la boîte, qui présentent les origices de fumée, peuvent étre soudées sur les parois de la chemise dont les extrémités peuvent ainsi être obturées par lesdites plaques inférieure et supérieure.Advantageously, the internal face of the box of the part of the box which forms the shirt has ribs or longitudinal fins intended to enhance the heat exchange.
The upper and lower faces of the box, which have the origins of smoke, can be welded to the walls of the jacket, the ends of which can thus be closed by said lower and upper plates.

L'échangeur disposé à l'intérieur de la boîte peut être avantageusement réalisé sous forme d'un tube rectiligne par exemple vertical, obturé à mi-hautezr de façon à former deux demi-tubes: un certain nombre de tubes de dérivation convenablement incurvés et angulairement espacés reliant ces deux moitiés de tubes.Ces tubes de dérivation peuvent avantageusement autre des tubes à ailettes de façon à accroftre encore la surface d'échange De façon très avantageuse, ces tubes de dérivation, courant entre les deux moitiés de tube, forment avec ces dernières, au niveau de jonction, des angles aigus de sorte que cet échangeur peut être disposé dans des positions aussi bien verticales qu'horizontales ou inclinées sans présenter de points susceptibles de capter de l'air et d'interrompre la circulation de l'eau. On peut ainsi disposer la bof te qui contient le tube soit verticalement soit horizontalement, soit de façon inclinée, en fonction de la position occupée par la boite de fumée elle-méme. The exchanger arranged inside the box can advantageously be produced in the form of a rectilinear tube, for example a vertical tube, closed at mid-height so as to form two half-tubes: a number of suitably curved branch tubes and angularly spaced connecting these two halves of tubes. These branch tubes can advantageously other than finned tubes so as to further increase the exchange surface. Very advantageously, these branch tubes, running between the two tube halves, form with the latter, at the junction, acute angles so that this exchanger can be arranged in positions both vertical and horizontal or inclined without presenting points capable of capturing air and interrupting the circulation of the water. It is thus possible to arrange the box which contains the tube either vertically or horizontally, or in an inclined manner, depending on the position occupied by the smoke box itself.

De façon préférée, l'échangeur est réalisé en cuivre galvanisé. Preferably, the exchanger is made of galvanized copper.

De façon avantageuse, les deux orifices d'entrée et de sortie de fumEe de la botte à fumée peuvent avoir un diamètre nettement supérieur au diamètre des conduits de fumée usuels, les raccords étant montés de façon excentrique . Il est ainsi possible d'adapter facilement la botte à fumée à des installations existantes. Advantageously, the two smoke inlet and outlet orifices of the smoke boot can have a diameter much greater than the diameter of the usual smoke ducts, the connectors being mounted eccentrically. It is thus possible to easily adapt the smoke boot to existing installations.

Selon une forme de réalisation préférée, le dispositif selon l'invention comporte un circulateur ou pompe de circu- lation permettant d'établir une circulation forcée dans la chemise et l'échangeur. According to a preferred embodiment, the device according to the invention comprises a circulation pump or pump making it possible to establish forced circulation in the jacket and the exchanger.

Ainsi, dans le cas du montage de la botte sur une chaudière de chauffage central simple possédant un départ d'eau chaude avec circulateur et un retour d'eau en provenance des radiateurs, la chemise est connectée entre le départ d'eau chaude, de préférence en amont du circulateur d'eau chaude de façon à dériver une partie de l'eau chaude vers la botte, la sortie de la botte étant reliée au circulateur du dispositif selon l'invention, dont la sortie est elle-même reliée, avec un angle convenable, au retour d'eau froide. On peut ainsi surchauffer la partie dérivée de l'eau chaude et la renvoyer sur le retour de sorte que l'on augmente la température moyenne à l'intérieur de la chaudière, obtenant une meilleure masse thermique. Thus, in the case of mounting the boot on a simple central heating boiler having a hot water flow with circulator and a return of water from the radiators, the jacket is connected between the hot water flow, preferably upstream of the hot water circulator so as to divert part of the hot water towards the boot, the outlet of the boot being connected to the pump of the device according to the invention, the outlet of which is itself connected, with a suitable angle for the return of cold water. It is thus possible to overheat the part derived from hot water and return it to the return so that the average temperature inside the boiler is increased, obtaining a better thermal mass.

Il serait cependant également possible de faire fonctionner le dispositif en sens contraire dans le cas, par exe- ple, d'un chauffage central possédant une vanne trois voies. It would however also be possible to operate the device in the opposite direction in the case, for example, of a central heating having a three-way valve.

On peut alors prélever une partie de l'eau de retour et bypasser la chaudière qui, de ce fait, reçoit moins d'eau froids
De préférence, on peut associer au dispositif, dans l'installation selon l'invention, un clapet automatique de fumée du type clapet coupe-tirage, ce clapet étant,de préférence, actionné par un moteur raccordé électriquement à lins- tallation électrique du brûleur de chaudière, de façon à ne n' ouvrir qu'en cas de combustion. Le circulateur auxiliaire de l'installation selon l'invention est, de préférence, également raccordé électriquement au brûleur de la chaudière ou à un autre dispositif de façon à ne se mettre en marche qu'en cas de combustion. We can then take part of the return water and bypass the boiler which, as a result, receives less cold water
Preferably, it is possible to associate with the device, in the installation according to the invention, an automatic smoke valve of the draft shutter type, this valve being preferably actuated by a motor electrically connected to the electrical installation of the burner. of boiler, so as to open only in case of combustion. The auxiliary circulator of the installation according to the invention is preferably also electrically connected to the burner of the boiler or to another device so as to only start up in the event of combustion.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 représente une nie schématique en pers- pective d'une botte de fumée d'un dispositif selon l'inven- tion ;
- la figure 2 représente une vi en-dessus de cette botte, la plaque d'accès ainsi que la plaque supérieure étant ôtées;
- la figure 3 représente une vue schématique de l'échangeur disposé à l'intérieur de la boîte
- la figure 4 représente une vue d'un dispositif selon l'invention.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description, given by way of nonlimiting example and referring to the appended drawing in which
- Figure 1 shows a schematic view in perspective of a smoke boot of a device according to the invention;
- Figure 2 shows a vi above this boot, the access plate and the upper plate being removed;
- Figure 3 shows a schematic view of the exchanger arranged inside the box
- Figure 4 shows a view of a device according to the invention.

En se référant à la figure 1, on voit une boite de fumée comprenant une plaque supérieure 1, une plaque inférieure 2, une plaque latérale d'accès 3 et une face latérale incurvée 4. Les plaques 1 et 2 sont pourvues d'orifices de fumée 5, 6 munis chacun d'un embout de raccordement 7, 8 destiné à recevoir les extrémités des tuyaux de fumée du genre tuyau de poële. Referring to Figure 1, we see a smoke box comprising an upper plate 1, a lower plate 2, a side access plate 3 and a curved side face 4. The plates 1 and 2 are provided with orifices smoke 5, 6 each provided with a connecting piece 7, 8 intended to receive the ends of the smoke pipes of the stove pipe type.

La face incurvée 4 présente en fait une double paroi comportant une paroi intérieure 9 et une paroi extérieure 10 de façon à former entre ces deux parois un espace de chemise 11, d'une épaisseur par exemple d'environ 7mm. Les plaques formant les parois incurvées 9 et 10 sont convenablement soudées en leurs extrémités 12, ces extrémités portant par exemple des gougeons 13 permettant grace à des écrous 14 la fixation de la plaque 3. Cette dernière peut, bien entendu, être revêtue d'un revêtement isolant par exemple en amiante. The curved face 4 in fact has a double wall comprising an inner wall 9 and an outer wall 10 so as to form between these two walls a jacket space 11, for example of a thickness of approximately 7mm. The plates forming the curved walls 9 and 10 are suitably welded at their ends 12, these ends carrying for example studs 13 allowing, by means of nuts 14, the fixing of the plate 3. The latter can, of course, be coated with a insulating coating, for example asbestos.

Les plaques supérieures 1 et 2 sont, de préférence, soudées sur les bords correspondants des plaques formant les parois 9 et 10 de façon à obturer complètement la chemise au point haut et au point bas. Des raccords 15, 16 permettent l'entrée et la sortie d'eau hors de la chemise, ces raccords étant disposés au point haut et au point bas. On voit encore qu'à l'intérieur de l'espace 11 se trouvent disposés un certain nombre d'eléments métalliques soudés 17 prévus de façon à former des chicanes forçant l'eau à suivre un trajet en chicanes dans la chemise 11. The upper plates 1 and 2 are preferably welded to the corresponding edges of the plates forming the walls 9 and 10 so as to completely seal the jacket at the high point and at the low point. Connections 15, 16 allow the entry and exit of water out of the jacket, these connections being arranged at the high point and at the low point. It can also be seen that inside the space 11 are placed a certain number of welded metal elements 17 provided so as to form baffles forcing the water to follow a path in baffles in the jacket 11.

On voit encore que la face interne de la paroi 9 présente une pluralité de nervures ou ailettes longitudinales 18 destinées à accroître sa surface d'échange. It can also be seen that the internal face of the wall 9 has a plurality of longitudinal ribs or fins 18 intended to increase its exchange surface.

La hauteur totale de la boite peut, avantageusement, être de l'ordre de 50 cm, la largeur de la plaque étant par exemple, de l'ordre de 25 cm et la plus grande dimension transversale de l'ordre de 35 cm. The total height of the box can advantageously be of the order of 50 cm, the width of the plate being for example of the order of 25 cm and the largest transverse dimension of the order of 35 cm.

Comme on le voit sur la figure 2, un réchauffeur 19 est situé à l'intérieur de la botte. Ce réchauffeur, mieux vu sur la figure 3, comporte un demi-tube supérieur 20 et un demi-tube inférieur 21 convenablement courbés pour que leurs extrémités puissent être raccordées à la paroi 9 de façon que le demi-tube 20 communique avec l'espace de chemise 11 en un point haut et que le demi-tube 21 communique avec l'intérieur de chemise 11 en un point bas. La communication directe entre les deux-demi-tubes 20 et 21 est empêchée en 22. Un certain nombre de tubes de dérivation 23, 24, 25, 26 font communiquer entre eux les deux demi-tubes 20, 21.Ces tubes de dérivation sont convenablement étagés en hauteur et angulairement répartis de façon régulière pour occuper une partie de l'espace interne de la bofte. Comme on le voit, ces tubes de dériva- tion 23 à 26 sont reliés aux demi-tubes 20, 21 en formant avec ceux-ci des angles aigus dans le sens de la circulation, ce qui facilite le passage et également empêche l'accumulation d'air. As seen in Figure 2, a heater 19 is located inside the boot. This heater, best seen in FIG. 3, comprises an upper half-tube 20 and a lower half-tube 21 suitably curved so that their ends can be connected to the wall 9 so that the half-tube 20 communicates with the space of shirt 11 at a high point and that the half-tube 21 communicates with the inside of shirt 11 at a low point. Direct communication between the two half-tubes 20 and 21 is prevented at 22. A certain number of branch tubes 23, 24, 25, 26 make the two half-tubes 20, 21 communicate with each other. suitably stepped in height and angularly distributed regularly to occupy part of the internal space of the box. As can be seen, these branch tubes 23 to 26 are connected to the half-tubes 20, 21 forming with them acute angles in the direction of circulation, which facilitates passage and also prevents accumulation of air.

Comme on l'a reprsenté sur le dessin pour le tube 26, ces tubes 23 à 26 peuvent avantageusement être pourvus d'ailettes permettant encore d'accrortre la surface d'échange
Les différents constituants de cet échangeur 19 sont, de préférence, réalisés en cuivre galvanisé, ce qui permet de résister à la corrosion par les fumées.As shown in the drawing for the tube 26, these tubes 23 to 26 can advantageously be provided with fins which further allow the exchange surface to be increased.
The various constituents of this exchanger 19 are preferably made of galvanized copper, which makes it possible to resist corrosion by fumes.

On conçoit que lorsqu une boite de fumée telle que celle représentée sur le dessin est montée en sortie de chaudière, l'accès à la boîte de fumée est particulièrement facile par simple démontage de la plaque 3. On aboutit alors directement à l'intérieur de tout l'espace de la boite qui peut être facilement nettoyé et entreteau. It is understood that when a smoke box such as that shown in the drawing is mounted at the outlet of the boiler, access to the smoke box is particularly easy by simple disassembly of the plate 3. It then leads directly inside all the space of the box which can be easily cleaned and maintained.

En se référant à la figure 4, on voit une installation comportant un dispositif selon l'invention dans laquelle une chaudière de chauffage central 27. du type à mazout, possède un départ d'eau chaude 28 avec un circulateur 29 et un retour d'eau froide 30. La boîte selon l'invention est montée sur le conduit de fumée 31 pou@@@@ an aval de la boîte 3, d'un clapet automatique de fum@e @@ suscaptible d'@tre commandé par un @ervo-moteur 33 @elié @@ circuit électrique de brûleur de façon à ouvrir le clapet 32 lers de la combustion et à le refermer après la combustion
On voit que le raccord supérieur 15 de la chemise est relié au conduit d'eau chaude 23, en emont du circulateur 29,par une vanne d'isolement 34.L'embout 16 est pour sa part relié à un conduit 35 qui comporte um clapet de nonretour 36, une vanne d'isolement 37 et un circulateur auxiliaire 38 avant de rejoindre en 39 le retour d'eau froide 30.Referring to Figure 4, there is shown an installation comprising a device according to the invention in which a central heating boiler 27. of the oil type, has a hot water outlet 28 with a circulator 29 and a return of cold water 30. The box according to the invention is mounted on the smoke duct 31 for downstream of the box 3, with an automatic smoke valve capable of being controlled by a @ servomotor 33 @ elié @@ electric burner circuit so as to open the valve 32 lers of combustion and to close it after combustion
It can be seen that the upper connector 15 of the jacket is connected to the hot water pipe 23, upstream of the circulator 29, by an isolation valve 34. The end piece 16 is for its part connected to a pipe 35 which comprises a non-return valve 36, an isolation valve 37 and an auxiliary circulator 38 before joining in 39 the cold water return 30.

Le circulateur 38 est électriçuement commandé par le circuit électrique de brûleur de façon à n'assurer une circulation d'eau dans la chemise que dans le cas où le brûleur fonctionne. En cas d'arrêt du brûleur, le cireulateur 38 ' s'arrête et l'eau ne circule plus dans la chemise 11. On comprend que de cette façon, lorsque le brûleur fonctionne, la boîte est alimentée en fumée et sous l'effet de la circulation provoquée par le circulateur 38, l'eau chaude provenant du départ 28 est dérivée dans la chemise il et l'échangeur 19 et s'y réchauffe davantage pour autre renvoyée dans le retour 30 dont: la température de retour r d'eau à l'entrée de la chaude dière se trouve donc augmentée de sorte que la masse totale d'eau chaude dans la chaudière se trouve portée à une température supérieure. The circulator 38 is electrically controlled by the electric burner circuit so as to ensure a circulation of water in the jacket only in the case where the burner is operating. If the burner stops, the cireulator 38 'stops and the water no longer circulates in the jacket 11. It is understood that in this way, when the burner operates, the box is supplied with smoke and under the effect of the circulation caused by the circulator 38, the hot water coming from the flow 28 is diverted in the jacket il and the exchanger 19 and is heated there more for other returned in the return 30 of which: the return temperature r d ' The water entering the hot water is therefore increased so that the total mass of hot water in the boiler is brought to a higher temperature.

Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications de forme ou de matériau sans pour cela s'éloi- gner ni de son cadre, ni de son esprit. Although the invention has been described with regard to a particular embodiment, it is understood that it is in no way limited thereto and that it can be made various modifications of shape or material without thereby move away neither from its frame, nor from its spirit.

Claims

1 - Heat recovery device intended to recover the smoke heat from a central heating boiler for heating a water circuit, characterized in that it comprises a smoke boot with an upper face (1), a lower face (2) and side faces (3,4), the upper face (1) and the lower face (2) being each provided with an orifice (5,6) and a fitting (7,8) for the smoke duct, said boot having, on one of its lateral faces (3) and on almost all of this face, a removable plate, the (or the other) lateral face (s) ( 4) of the boot forming a jacket (11) for circulating water with baffles (17), said boot containing inside, and substantially aligned with the two smoke orifices (5,6), an exchanger (19) connected , on the one hand, at a high point of the jacket (11) and, on the other hand, at a low point of the shirt, the latter being, moreover, provided with inlet (15) and outlet fittings (16) at a high point and a low point.

2 - Device according to claim 1, characterized in that the smoke boot has, outside the flat side wall formed by said removable plate (3), a curved wall (4), the whole of the boot having substantially semi-cylindrical shape.

3 - Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the internal face (9) of the boot part which forms the jacket (11) has ribs or longitudinal fins (18).

4 - Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the height of the boot is of the order of 50 cm, the width of said removable plate (3) being of the order of 250 cm, and the largest transverse dimension with respect to said plate is of the order of 35 cm.

5 - Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said exchanger (19) comprises two consecutive half-tubes (20, 21) closed at their common point (22), said two tubes being connected by a plurality of branch tubes (23, 24, 25, 26) regularly staggered in height and angularly distributed so as to occupy part of the internal space of the smoke box, said branch tubes being connected to said half-tubes (20 , 21) by forming acute angles with them in the direction of circulation.

6 - Device according to claim 5, characterized in that said bypass tubes are formed of finned tubes.

7 - Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the inlet ports (6) and outlet (5) of smoke from the smoke box have a diameter significantly greater than the diameter of the conduits smoke and that the fittings (7,8) can be mounted in said orifices eccentrically.

8 - Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a circulator (38) allowing a circulation of water through the jacket (11) by bypassing part of the water circuit hot of a boiler, said circulator (38) being electrically connected to the boiler so as to ensure circulation only during combustion.

9 - Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises, in the smoke duct disposed downstream of the smoke box, an automatic smoke valve (32) controlled by a motor (33 ) electrically connected to said boiler so as to open only during combustion.