FR2502303A1 - Cheminee de chauffage a feu de bois avec echangeur de calories et diffusion par insufflation - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE CHEMINEE DE CHAUFFAGE A FEU DE BOIS A FOYER OUVERT COMPORTANT UN ECHANGEUR DE CALORIES 6 ALLANT DE LA BASE DU FOYER JUSQU'A L'EXTREMITE SUPERIEURE DE L'AVALOIR ET PERMETTANT LE CHAUFFAGE PAR INSUFFLATION DE LA TOTALITE D'UNE HABITATION. L'AIR FRAIS, PRIS A L'EXTERIEUR, EST RECHAUFFE, PUIS DIRIGE A TRAVERS L'ECHANGEUR DE CALORIES 6 SUIVANT UN CIRCUIT EN LABYRINTHE, POUR ETRE ENSUITE, SUIVANT UN RESEAU DE DISTRIBUTION 12 A 18 INSUFLE DANS L'HABITATION. UN ELEMENT, EN FONTE, 7, 8, 9, CONSTITUE EN 3 PARTIES EPOUSE, DANS LA ZONE FOYER, LES FORMES DE L'ECHANGEUR 6. IL ASSURE UNE CHAUFFE PROGRESSIVE A L'AIR CIRCULANT DANS L'ECHANGEUR. SA PARTIE SUPERIEURE 9 INCLINEE VERS LE FOYER ABSORBE LES CALORIES QUE LES DEUX AUTRES PARTIES 7, 8, ONT LAISSE ECHAPPER. LE RESEAU DE DISTRIBUTION 12 A 18, AVEC TOUTES LES SECURITES DUES A L'AUTOMATISATION ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE PERMET LA DIFFUSION DE L'AIR CHAUD DANS TOUTES LES PIECES D'UNE HABITATION UNIQUEMENT PAR LE FAIT D'ALLUMER LA CHEMINEE.

Description

La présente invention concerne un ensemble de pièces tel qu'un échangeur de Calories, permettant de chauffer de l'air neuf, inséré dans une cheminée feu de bois i foyer ouvert, t d'un réseau de distribution, permettant d'insuffler cet air neuf chauffé, dans l'ensem- bis des pièces d'une habitation.

De noubreut récupérateurs, plus ou moins semblables les uns des autres, sont actuellement utilisés dans le commerce. Nombre d'entre eux sont très sommaires et de rendements doutsux. En général, ils sont créés pour améliorer sensiblement dans une seule pièce, le rendevent calorifique de la cheminée à feu de bois car nous savons que celle-ci à un rayonnement faible suivant l'ouverture du foyer et que, de plus, 80 pour cent dos calories partent dans le conduit d'Jvacua- tion des fumées.

Ces systèmes exploitent uniquement la convection naturelle de l'air chauffé. Certains un peu plus élaborés, emploient un petiot pulseur à faible débit. Le résultat en est le même t ils ne servent que pour chauffer au surchauffer une seule et unique pie ce. Hors, bien souvent, un thermostat d'ambiance unique commandant le chauffage principal de l'habitation, se situe dans cette pie ce. Le chauffage principal qu'il soit au gaz, fuel ou électrique, est donc stoppé et toutes les autres pièces sont assujetties à une température beaucoup moins clémente que celle où se situe la cheminée è feu de bois ouvert.

De plus, ces récupérateurs présentent on comparaison avec l'inusn- tion de nonbreux désavantages tels que : - pouvoir calorifique fqible.

- rapport prix / rendenent très élevé.

Ce ne sont, en définitive, que des chauffages complémentaires.

Notre invention permet de se substituer au chauffage éxistant et de réaliser de substantielles économies d'énergie.

Notre cheminée de chauffage a' feu de bois à foyer ouvert, objet de l'invention, comportant un échangeur de calories allant de la base du foyer jusqu'à l'extrêmité supérieure de l'avaloir, permet le chauf fage par insufflation de la totalité d'une habitation.Elle est caractérisée par le fait que l'air fraie, pris à l'extérieur, est réchauffé, puis dirigé à travers l'échangeur de calories, mn double paroi ot etan- che suivant un circuit en labyrintho, pour Titre ensuite, suivant un réseau de distribution, insufflé par des bouches dqns l'habitation
Le débit d'air frais, pris à l'extérieur est commandé par un clapet motorisé tout ou rien, lui-mome influencé par une sonde, en fonction de la température s'élevant dans la partie basse de l'échangeur de calories.Ce dernier, i double paroi et étanche, assure la circulation de l'air et lui assure un débit constant de par son système de circulation en forme de chicane et de labyrinthe, et lui permet de se réchauffer fortement au contact de l'élément décoratif en fonte venant jouer, à ce stade, son rôle prépondérant de diffuseur de chaleur ot coupe-flammes.

Cet élément décoratif, en fonte, est constitué de 3 éléments dont les formes géométriques épousent exactement celles de l'échangeur de calories, dans sa partie foyer, en assurant une chauffe progressive de l'air circulant 'a l'intérieur de celui-ci. Sa partie supérieure, inclinée vers l'intérieur du foyer, " retour des vents ", absorbe ne partie des calories que les deux autres éléments on laissé échapper.

I1 est régulateur naturel st assure la fonction n coupe flamme " de par se conception, ce qui assure une très grande sécurité.

Le réseau de distribution est caractérisé par le fait qu'unie vanne trois voies modulante et motorisée, influencée par un ther reliée mostat, pas à pas, à sonde taré par capillaire, régule l'arrivée d'air frais extérieur en fonction de la température souhaité à la sortie du groupe d'insufflation du réseau de distribution, assurant ainsi as longévité.

Un filtre, intercalé dans ce réseau de distribution entre la vanne trois voies et le groupe d'aspiration et d'insufflation, dont les composants des éléments filtrants sont ininflanaablesw filtre l'air pfovenant de l'extérieur.

Le groupe d'aspiration et d'insufflation de ce réseau de distribution, comportant un variateur électronique, modifie le débit de l'air chaud en fonction de la température reçue, et, en fonction de la sonde du clapet, télécommande la mise en marche : arrêt du réseau.

Une vanne trois voies motorisée tout ou rien, commandée par un thermostat d'ambiance précis, permet de bi-passer l'air chaud vers des pièces annexes, évitant ainsi une surchauffe des pièces de l'habitation.

Ce réseau de distribution, avec toutes les sécurités dûes à l'automatisation électrique et électronique permet la diffusion de l'air chaud dans toutes les pinces où se situent les bouches d'insufflation uniquement par le fait d'allumer la cheminée à feu de bois à
Foer ouvert.

Notre réalisation, comme le montre la figure 1, ne dépare en aucuns points la traditionnelle cheminée à feu de bois ouvert dans son ssth8tique. L'invention passe complètement inaperçue aux yeux de l'observateur, même averti.

Les dessins annexés vont mieux faire comprendre la structure et le fonctionnement da l'invention
- La figure 2 represente, en coupe, la zone foyer avaloir de notre cheminés à feu de bois ouvert.

- La figure 3 représente la partie inférieure de l'échangeur de calories, avec en coupe AA et B8 le détail de la circulation d'air.

- La figure 4 représente la partie supérieure du producteur de calories, c'est à dire, l'avaloir.

- La figure 5 représente le réseau de distribution en perspective.

-La figure 6 représente le réseau de distribution global à l'intérieur d'une habitation.

De nombreux éléments existent actuellement dans le commerce, mais l'adaptation et l'utilisation sont de nature différente.

L'échangeur de calories, figures 3 et 4, ne font qu'une seule et même partie. Cet ensemble est constitué en tole type chaudière en double paroi. On remarquera dans les coupes AA et 68 de la figure 3 que la circulation de l'air est astucieusement dirigée par des chicanes, (19) de mime que dans la partie haute, avaloir, figure 4, le tout formant labyrinthe.

Dans la figure 2, l'élément décoratif 7,8,9 est en fonte et sa constitution géométrique est telle que positionné devant la partie basse de l'échengeur de calories, cette dernière n'est en aucun cas on contact avec le foyer proprement dit de la cheminée.

A travers une grille 1 située à l'extérieur ou en sous-sol, 1' air frais passe dans une gaine souple cylindrique non isolée 2, d'un diamàtre en rapport avec l'importance de l'installation et arrive sous la partie avent de l'dchangeur de calories. A noter au passage que tous les raccords sont étanchés par une p te capaDle de résister à des températures très élevées, et maintenus par des colliers de serrage.

A l'entrée du producteur de calories, un clapet 5, qui peut-etre à commande manuelle, mais de préférence motorisé, muni d'un ressort de rapoel en cas de panne électrique, est commandé par un thermostat 4, à bulbe et capillaire, à inverseur tout où rien, permettant le con trolle de la température de l'air de l'échangeur de calories.

Ce thermostat qui doit entre précis et à temps de réponse rapidel comme toutes les sondes de l'installation, en agissant sur le moteur, permet l'ouverture du clapet d'arrivée d'air'extérieurquand la tempé- rature est suffisamment élevée dans la base inférieure de l'échangeur de calorie, 6.

A ce stade, l'air est dirigé an assurant un débit constant, à l'intérieur de ltéchangeur de calories.

L'élément décoratif, 7,8,9, en fonte intervenant à ce niveau en assurant une chauffe progressive au débit d'air circulant à l'inté- rieur de l'dchangeur de calories, est considéré comme un régulateur naturel. Ses caractéristiques géométriques ne sont pas dues au hasard.

Sa forme épouse exactement celle de la partie basse de l'schangeur de calories, 7,8. Sa réhausse, 9 inclinée, vers l'intérieur du foyer absorbe une partie des 'calories que les deux autres éléments 7,8, qui forment un plan perpendiculaire, ont laissé échapper.

Cet élurent a do nc l'avantage de protéger physiquement, donc une longévité certaine, la partie basse de l'échangeur de calories, et d'assurer, la fonction " coupe flamme ", comme il doit titre conçu par tout bon constructeur assurant une trous grande sécurité.

Cet élément décoratif 7,8,9, n'est en fait que la seule partie visible pour l'observateur, de notre mystère d'invention.

Dans la partie haute du producteur de calories, c'est à dire, l'avaloir, l'air absorbé continue de se réchauffer.

A noter, que, toujours par soucis d'économie de calories, lléchan- geur, est isolé de la plaque atrière, 3, de la cheminée, et sur sa partie dorsale, appuyée sur le mur d'adossement de la cheminée, 10, par de la laine minérale ininflammable.

Notre échangeur de calories est équipé dans sa zone avaloir, d'une trappe d'obturation, 11, dont la fonction est importante lors du non fonctionnement de la chemine.

A la sortie de l'échangeur de calories, une gaine métallique souple, 12, isolée thermiquement par une enveloppe à base de laine minérqîs ininflammable, arrive à une vanne trois voies RotorisBe, 13, à clapet influencé par une sonde. Cette vanne, 13, est uns caisse métallique isolée par de la laine minérale ininflammable. Elle régule l'arrivée d'air chaud par apport d'air frais extérieur en cas d'élévation trop importante de température dans le réseau de distribution, celle-ci pouvant atteindra 200' et faire " fondre " le groupe et les gaines ( expérience faite ).

Son moteur, ou cervomoteur, modulant réversible comporte un ressort de rappel de sécurité en cas de panne électrique. Sa sonde, prda- lablement tarée afin d'obtenir une teapérature légale d'insufflation en sortie de bouche est un régulateur de température proportionnel à bulbe situé dans la gaine de sortie du groupe d'aspiration et d'insufflation, 15, Ce régulateurvbranché au moteur de la vanne trois voies.

L'air utilisé dans l'installation provenant de, l'extérieur,13, il est nécessaire d'intercaler un filtre, 14, entre 18 vanne trois voies 13, et le groupe d'aspiration et d'însunlation, 15.

Ce filtre et la gaine métallique souple de raccordement sont thermiquement isolés par une enveloppe à base de laine minérale ininflao mable.

Suivant l'importance de l'installation, le groupe d'aspiration et d'insufflation, 15, peut avoir un débit allant de 200 à 800 m3 heure. C'est lui qui permet l'aspiration de l'air chaud dans sa partie basse, et la distribution de cet air, par insufflation, dens a partie haute. Sous forme de caisson, isolé thermiquement par de la laine minérale ininflammable, il comoorte une turbine à réaction reliée à un commutateur ou un variateur électronique, permettant de modifier le débit de la turbine suivant la puissance calorifique dégagée par l'é- changeur d'air chaud.

En automatique,l'alimentation électrique du groupe d'aspiration et d'insufflation est relise au système de fonctionnement d'ouverture du clapet d'arrivée d'air frais, 5, situé sous l'échangeur de calories.

Celui-ci, en s'ouvrant, provoquera la mise en marche du groupe et inversement.

Pour éviter que des vibrations ne puissent se répercuter par laine termédiaire des gaines, le groupe sera suspendu.

A partir du groupe, 15, et Jusqu'aulx bouches d'insufflations, les gaines souples, 16, la vanne trois voies motorisée, 17, et le bloc répartiteur, 18, sont isolés thermophoniquement à l'aide de matériaux ininflammable.

Entre le groupe d'aspiration et d'insufflation, 15, et le bloc répartiteur, 18, une vanne trois voies, 17, à moteur tout ou rien, commandée par un thermostat d'ambiance précis, permet de bi-passer l'air chaud vers des pièces annexes ( sous-sol, garage, etc...) dans le cas où la température ambiante des pièces à chauffer est atteinte.

Le thermostat d'ambiance doit entre placé, de préférence, dans la salle de séjour, mais ne doit pas pouvoir être influencé par le rayon nement direct de la cheminée.

Véritable caisson de distribution, le répartiteur, 18, doit être placé en position centrale par rapport à lrensembls des pièces à chauffer. Comportant huit sorties permettant de brancher des gaines qui canalisent la chaleur dans les pie ces à chauffer, il est de forme tra pézo;dale, sa grande base étant située cotée arrivée d'air chaud et les huit sorties étant réparties sur les trois autres parois latérales.

Pour doser la diffusion de l'air chaud, les premières bouches servent aux gaines les plus courtes et las dernières bouches permettent de brancher les gaines les plus longues.

Les gaines aboutissement à des bouches d'insufflation à débit réglable par pas de vis, permettant un meilleur équilibrage de l'installation. Pour un diamètre de 80, de telles bouches permettent un débit de t à 150 m3 heure.

Cette invention qui a été l'objet d'une expérimentation très poussée, est entièrement au point. Elle peut donc etre, d'ores et déjà, commercialisée à toutes les habitations déjà construites ou en cours de construction.

L'invention peut-etre également employée pour tous halls d'expositions, bureaux, entrepots, ateliers, etc...

L'invention peut etre adaptée à tout-chauffage par gaines, exemple chauffage à air pulsé, électrique double flux, pompe à chaleur air air.

Pour cela, on lui fera subir certaines modifications : ces transformations abaisseront son coût de revient.

L'invention peut être simplifiée, mais cela entraine des contraintes.

I1 suffit de supprimer la vanne trois voies modulante, donc l'apport d'air frais extérieur, et d'aspirer en lieu, l'air du hall, en le faisant passer, par une entrée supplémentaire, dans le filtre. Ceci permet de faire une économie non négligeable, mais on supprimerait de ce fait, une partie de la sécurité de l'installation.

Autre simplification possible, en remplaçant la vanne trois voies, modulante motorisée par une vanne quatre voies motorisée tout ou rien :
L'arrivée d'air frais de l'extérieur est alors supprimés. Lair du hall sera aspiré et relié par gaine à la vanne quatre voies. La quatrième voie devra etre reliée à la gaine bi-passant, les calories excédentaires refoulées par le thermostat.

Le cout en sera réduit d'autant, mais au détriment du chauffage de l'installation.

Dans ces deux derniers cas, et afin d'éviter de mettre an cause une partie du réseau de distribution, il suffit de n'employer que la partie basse de l'échangeur de calories, figure 3. On diminue la récupération de calories. Le procédé est valable lorsque l'habitation ou les lieux à chauffer ne nécessite pas l'invention complète

Claims (11)

1. RE\IENDICATIONS.

   t - Cheminée de chauffage à feu de bois à foyer ouvert comportant un échangeur de calories fig 2 rep 6.7.8. allant de la base du foyer jusqu'à l'extrêmité supérieure de l'avaloir, permettant le chauffage par insufflation de la totalité d'une habitation caractérisée par le fait que l'air fraie, pris à l'extérieur, est réchauffé, puis dirigé à travers l'échangeur de calories, on double paroi et étanche, suivant un circuit on labyrinthe, pour être ensuite, suivant un réseau de distribution, fig 5 rep 12 à 18J insufflé par des bouches dans l'habitation.
2. 2 - Cheminée suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que le débit d'air frais, pris à l'extérieur est commandé par un clapet motorisé fig 2 rep 5, influencé par une sonde, an fonction de la température s'élevant dans la partie basse de l'échangeur de calories.
3. 3 - Cheminée suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que l'échangeur de calories fig 2 rep 6,7,8, à double paroi et étanche assure la circulation de l'air et lui assure un débit constant d par son systàme de circulation en ferme de chicanas st de labyrinthe, fig 3 rep 19, et lui permet de se réchauffer fortement au contact de l'élément décoratif, en fonte fig 2 rep 7,8,9, venant jouer à ce stade son rôle prépondérant de diffuseur de chaleur et do coupe flamme.
4. 4 - Cheminée suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que l'élément décoratif en fonte est constitué de 3 éléments fig 2 rep 7,8,9, dont les formes géométriques épousent exactement colles de l'échangeur de calories dans sa partie foyer en assurant une chauffd progressive ds l'air circulant à l'intérieur de celui-ci. Sa partie supérieure, fig 2 rap 9, inclinée vers 'l'intérieur du foyer " retour des vents n absorbe une partie des calories que les deux autres éléments fig 2 rep 7,8, ont laissé échapper. il est régulateur naturel et assure la fonction " coupe flamme " de part sa conception, ce qui assure une très grande sécurité.
5. 5 - Cheminée suivant revendication 1 caractérisée par le fait qu'une vanne trois voies modulante motorisée, fig 5 rep 13, influencée par un thermostat pas à pas à sonde tarée, reliée par capillaire, régule l'S=L- vée d'air frais extérieur en fonction de la température souhaitée à la sortie du groupe d'insufflation du réseau de distribution assurant ainsi sa longévité.
6. 6 - Chemine suivant la revendication 1 caractérisée par le fait qu'un filtre fig 5 rap 14, intercalé dans le réseau de distribution entre la vanne trois voies fig 5 rep 13, et le groupe d'aspiration et d'insufflation fig 5 rap 15, dont les composants des éléments filtrants sont ininflammables, filtre l'air provenant de l'extérieur.
7. 7 - Chemin4 suivant la revendication 1 caractérisé. par le fait que le groupe d'aspiration, fig 5 rap 15, et d'insufflation du réseau de distribution, fig 5 comportant un variateur électroni- que, modifie le débit de l'air chaud en fonction de la température reçue, et, an fonction de la sonde du clapet, fig 2 rep 5 tXlicom- mande la mise en marche t arrêt du réseau.
8. 8 - Cheminée suivant la revendication 1 caractérisée par le fait qu'une vanne trois voies motorisée tout ou rion, fig 5 rap 17, com mandée par un thermostat d'ambiance précis, permet de bi-passer l'air chaud vers des pièces annexes, évitent ainsi une sur chauffe des pièces do l'habitation.
9. 9 - Cheminffie suivant revendication 1 caractériaée par la diffusion de l'air chaud dans toutes les pièces où se situent les bouches d'insufflation, uniquement pat le fait d'allumer la cheminée à feu de bois, avec toutes les sécurité dues à l'automatisation électrique ou alec- tronique du réseau d'insufflation, fin 5/ceci uniquement par le fait d'avoir installé la long du circuit d'air, un clapet obturateur motorisé, rep 5, fig 2, avant l'échangeur de calories, une vanne trois voies motorisée fig 5 rep 13, régulant la température de l'air dans le réseau par une arrivée d'air froid ss d'un groupe d'insufflation de puissance variable, fig 5 rap 15, commandé aussi par la sonde du clapet d'arrivée d'air frais, Fig 2 rap 5, d'une vanne trois voies motorisée tout ou rien, fiq 5 rep 17, commandé par un thermostat d'ambiance précis permettant de bi-passer l'air chaud vers des pièces annexes en cas de surchauffe de l'habitation.
10. 10 - Cheminés suivant revendication 1 caractérisée par le fait que l'invention peut-être adaptée à toute habitation équipée du chauffage électrique double flux et possédant ce système de distribution par gaines uniquement en venant y adjoindre une vanne trois voies motorisée modulante avec sonde fig 5 rep 13, qui régulera l'air dans le réseau éxistant.
11. 11 - Chemine suivant revendication 1 caractérisée par le fait que l'invention peut-être adaptée à toute habitation équipée du chauf- fage à air pulsé ou d'une pompe à chaleur air-air, ainsi que tout système possédant un réseau de distribution par gaines.