FR2507293A1 - HIGH YIELD BOILER WITHOUT BLOWER - Google Patents
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Abstract
CHAUDIERE A GRAND RENDEMENT AVEC UN BRULEUR 2, UN ECHANGEUR DE CHALEUR 3 ET UN MOYEN POUR LA FOURNITURE D'AIR ET L'EVACUATION DES FUMEES. LES MOYENS D'ALIMENTATION ET D'EVACUATION FORMENT UN CIRCUIT FERME ET COMPRENNENT UNE COLONNE DE GAZ CHAUDS 8 RELIEE DIRECTEMENT AU BRULEUR 2 ET DONT LE TIRAGE THERMIQUE ENGENDRE PEUT SURMONTER AU MOINS LA RESISTANCE A TRAVERS L'ECHANGEUR DE CHALEUR. EN VERTU DE CETTE CONSTRUCTION, LA CHAUDIERE PEUT FONCTIONNER SANS AVOIR BESOIN DE SOUFFLERIE POUR AIDER A L'EVACUATION DES FUMEES. L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE POUR DES CHAUDIERES DE TOUTES CAPACITES DE CHAUFFE.HIGH-EFFICIENCY BOILER WITH A BURNER 2, A HEAT EXCHANGER 3 AND A MEANS FOR THE SUPPLY OF AIR AND THE EXHAUST OF FUMES. THE SUPPLY AND EVACUATION MEANS FORM A CLOSED CIRCUIT AND INCLUDE A HOT GAS COLUMN 8 CONNECTED DIRECTLY TO BURNER 2 AND WHOSE THERMAL DRAFT GENERATED CAN AT LEAST OVERCOME THE RESISTANCE THROUGH THE HEAT EXCHANGER. BY THIS CONSTRUCTION, THE BOILER CAN OPERATE WITHOUT THE NEED FOR A BLOWER TO ASSIST IN THE EXHAUST OF THE FUMES. THE INVENTION CAN BE USED FOR BOILERS OF ALL HEATING CAPACITIES.
Description
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L'invention a pour objet une chaudière à grand rendement, The subject of the invention is a boiler with high efficiency,
sans soufflerie.without blower.
L'invention concerne une chaudière à grand rendement, The invention relates to a boiler with high efficiency,
d'une capacité allant jusqu'à environ 35 KW,et comprenant un br - with a capacity of up to about 35 KW, and including a br
leur, un échangeur de chaleur et un moyen d'admission de l'air their, a heat exchanger and a means of admission of air
et d'évacuation des fumées.and evacuation of fumes.
Dans le cas de chaudières à gaz, l'expression "grand ren- In the case of gas boilers, the expression "large
dement" signifie qu'au moins le rendement de service est de 88 % du pouvoir calorifique brut, contrairement aux chaudières normale This means that at least the service yield is 88% of the gross calorific value, unlike normal boilers.
o le rendement est de l'ordre de 70-75 % Une conséquence du ren- o the yield is of the order of 70-75% A consequence of the re-
dement élevé est que la température des fumées diminue notablemen high is that the temperature of the fumes
en exigeant des mesures particulières pour s'assurer que ces fu- requiring special measures to ensure that these fu-
mées sont bien évacuées Dans une chaudière normale, le tirage engendré dans le carneau, peut être utilisé pour venir à bout de la résistance à travers l'échangeur de chaleur, en raison de la température relativement élevée des fumées évacuées Le tirage de la chaudière et le tirage de la cheminée sont souvent séparés Vu de l'autre par un registre obligatoire qui autorise l'admission In a normal boiler, the draft generated in the flue can be used to overcome the resistance through the heat exchanger, due to the relatively high temperature of the flue gases exhausted. the draft of the chimney are often separated Seen from the other by a compulsory register which authorizes the admission
d'air venant de l'espace Il faut considérer que dans les chau- of air coming from space It must be considered that in the
dières à grand rendement, avec une surface d'échange de chaleur high efficiency dies, with a heat exchange surface
agrandie, il y a davantage de chaleur qui est fournie par les fu- magnified, there is more heat that is provided by the fu-
mées, avec de ce fait, une plus grande résistance et une moindre température des fumées conduisant à un tirage insuffisant C'est pour cette raison que les chaudières à grand rendement équipées d'un échangeur de chaleur en deux parties placées l'une à côté de l'autre et reliées entre elles par une section de carneau courbe, sont équipées d'une soufflerie dans le circuit air/fumées Il fau remarquer que l'incorporation d'une soufflerie dans le circuit engendre des inconvénients notoires On note à cet effet, que l'utilisation d'une soufflerie signifie qu'une énergie-électrique With this in mind, high efficiency boilers equipped with a two-part heat exchanger placed next to one another the other and connected by a curved flue section, are equipped with a blower in the circuit air / fumes It should be noted that the incorporation of a blower in the circuit generates significant drawbacks It is noted for this purpose , that the use of a wind tunnel means that an electric-electric
supplémentaire doit être fournie avec des régulations et des dis- should be provided with regulations and
positifs de sécurité augmentant les prix de revient tout en impli positive safety measures that increase the cost price while
quant en outre, un risque accru de panne. in addition, an increased risk of failure.
Un objet de la présente invention est de fournir une chau dière à grand rendement o l'évacuation des fumées peut se faire An object of the present invention is to provide a high efficiency boiler where fumes can be evacuated.
d'une façon fiable, sans avoir besoin d'utiliser une soufflerie. Reliably, without the need to use a blower.
Selon la présente invention, la chaudière à grand rende- According to the present invention, the boiler with high efficiency
ment est équipée de moyens d'alimentation et d'évacuation formant un circuit fermé Ces moyens comprennent une colonne de gaz chaud reliée directement au brûleur, dont le tirage thermique engendré This means comprises a hot gas column connected directly to the burner, the thermal output of which is generated.
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surmonte la résistance engendrée par l'échangeur de chaleur, tan- overcomes the resistance generated by the heat exchanger, tan-
dis qu'un moyen est en outre prévu pour limiter la formation de say that a means is also provided to limit the formation of
chaleur par la colonne de gaz chauds. heat through the hot gas column.
Selon ces caractéristiques, un circuit thermique fermé, relative- According to these characteristics, a closed thermal circuit, relatively
ment important, sous forme de colonne de gaz chauds, est créé importantly, in the form of a column of hot gases, is created
dans la chaudière à grand rendement, pour l'alimentation et l'éva- in the high-efficiency boiler, for feeding and
cuation cui sont disposées à proximité l'une de l'autre Cette which are arranged close to each other.
disposition évite l'emploi de registre entre l'échangeur de cha- provision avoids the use of a register between the heat exchanger
leur et le carneau, tout en créant des conditions supplémentaires their and the flue, while creating additional conditions
pour que l'évacuation des fumées soit assurée sans aides exté- so that smoke evacuation is ensured without outside help
rieures Un des avantages de cette disposition désignée sous le nom de système à carneau équilibré, est que toutes les variations de pression dans le circuit air/fumées, sont éliminées en évitant le fonctionnement défectueux de la colonne de gaz chauds De ce One of the advantages of this arrangement, referred to as a balanced flue system, is that all pressure variations in the air / flue circuit are eliminated by avoiding the defective operation of the hot gas column.
fait, le rendement du générateur thermique est optimum Ces dis- In fact, the efficiency of the thermal generator is optimum.
positions éliminent les moyens connus, prévus dans la partie mu- positions eliminate the known means provided for in the
rale de la chaudière, au-dessus du brûleur, et destinés à utiliser la chaleur d'une façon efficace pour chauffer son propre moyen de transport. Dans une réalisation préférée de l'invention, la chaudière à grand rendement est adaptée pour fonctionner en utilisant le gaz boiler, above the burner, and intended to use heat efficiently to heat its own In a preferred embodiment of the invention, the high efficiency boiler is adapted to operate using the gas
comme combustible Cette chaudière est caractérisée par un change- This boiler is characterized by a change in
ment de température qui diminue doucement dans la colonne de gaz chauds, suivant une hauteur dépendant de sa capacité Par exemple, cette hauteur varie d'environ 20 cm ou plus, pour une capacité maximale d'une chaudière, de 8 KW, jusqu'à environ 35 cm ou plus, dans le cas d'une capacité maximale d'une chaudière, de 35 KW Il est également possible de réaliser une chaudière à grand rendement avec des dimensions verticales qui diffèrent à peine des chaudières connues Dans une variante, le sens de débit de l'alimentation et d'évacuation d'air et des fumées, est essentiellement vertical pour réduire au minimum la résistance de la circulation Dans une autre The temperature decreases slowly in the hot gas column, depending on a height depending on its capacity. For example, this height varies from about 20 cm or more, for a maximum capacity of one boiler, up to 8 KW. about 35 cm or more, in the case of a maximum capacity of a boiler, of 35 KW It is also possible to realize a high efficiency boiler with vertical dimensions that hardly differ from the known boilers In a variant, the meaning of flow of the supply and discharge of air and fumes, is essentially vertical to minimize the resistance of the circulation In another
variante, la conception de la chaudière à grand rendement est con- Alternatively, the design of the high efficiency boiler is
sidérablement améliorée avec une construction de gaine de la colonne de gaz chauds, calculée pour que l'émission de chaleur provenant de la radiation et de la convection, soit minime La transmission de la chaleur par la colonne de gaz chauds peut encore être améliorée si la gaine de la colonne de gaz chauds comprend un isolant ou est significantly improved with a sheath construction of the hot gas column, calculated so that the emission of heat from radiation and convection, is minimal The heat transmission through the hot gas column can be further improved if the sheath of the hot gas column includes an insulator or is
établie avec un matériau mauvais conducteur L'on conçoit que se- established with a bad conductor material It is conceivable that
lon l'invention, les dimensions de la chaudière à grand rendement sont réduites au minimum, avec un effet optimal, si la colonne ( gaz chauds qui est limitée en bas par le brûleur, est limitée et According to the invention, the dimensions of the high-efficiency boiler are minimized, with an optimal effect, if the column (hot gases which is limited at the bottom by the burner) is limited and
haut par l'échangeur de chaleur.high through the heat exchanger.
Il est également possible, dans le cadre de l'invention, de réaliser l'échangeur de chaleur sous forme d'un tube vertical It is also possible, in the context of the invention, to produce the heat exchanger in the form of a vertical tube
à double paroi, disposé au-dessus du brûleur. double-walled, arranged above the burner.
Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le M- To fix the object of the invention, without however the
miter, dans le dessin annexé.miter, in the attached drawing.
La figure 1 est une vue schématique d'une première réali -10 sation d'une chaudière selon l'invention; La figure 2 est une vue schématique d'une réalisation er Figure 1 is a schematic view of a first realization of a boiler 10 according to the invention; FIG. 2 is a schematic view of an embodiment
variante d'une chaudière selon l'invention. variant of a boiler according to the invention.
La chaudière à grand rendement illustrée figure 1 et for tionnant au gaz, ( 1), comprend un brûleur ( 2), un échangeur de The high efficiency boiler illustrated in FIG. 1 and gas-fired, (1) comprises a burner (2), a heat exchanger
chaleur ( 3) et un espace de récupération des fumées ( 4) en comm. heat (3) and a flue gas recovery space (4) in comm.
nication avec un carneau ( 5) Il est prévu, entre le brûleur ( 2 J et l'échangeur de chaleur ( 3) avec un tuyau d'arrivée d'eau ( 6) et un tuyau de sortie d'eau ( 7), un espace ( 8) ayant une hauteur with flue (5) Between the burner (2 J and the heat exchanger (3) is provided with a water inlet pipe (6) and a water outlet pipe (7), a space (8) having a height
suffisante pour former générateur thermique sous forme d'une co- sufficient to form a thermal generator in the form of a
lonne de gaz chauds proportionnelle à la capacité de la chaudièl (l} A titre d'exemple, cette hauteur est d'environ 20 cm ou pli dans le cas d'une petite chaudière ayant une capacité maximale d'environ 8 KW, et de 35 cm ou plus, dans le cas d'une grosse cl the amount of hot gas proportional to the capacity of the boiler (l) For example, this height is about 20 cm or fold in the case of a small boiler with a maximum capacity of about 8 KW, and 35 cm or more, in the case of a big cl
dière ayant une capacité maximale d'environ 35 KW. with a maximum capacity of approximately 35 KW.
Dans cette colonne de gaz chauds, la zone disposée à côt In this column of hot gases, the area located next to
du brûleur ( 2), a une température la plus élevée Cette tempéra- the burner (2), has the highest temperature.
ture diminue dès que la colonne de gaz chauds est irrégulière et perturbée La capacité du générateur thermique, déterminée par 1 température et la hauteur de la colonne de gaz chauds, doit en outre tenir compte de la diminution de température dans ladite colonne qui doit être réduite au minimum Cet inconvénient est supprimé en construisant la gaine de la chaudière à proximité d E la colonne de gaz chauds, suivant le brûleur utilisé, de telle manière que la somme de transmission de chaleur par radiation et When the hot gas column is irregular and disturbed, the capacity of the thermal generator, determined by the temperature and the height of the hot gas column, must also take into account the temperature decrease in the column which must be reduced. This disadvantage is abolished by constructing the boiler sheath near the hot gas column, according to the burner used, so that the sum of heat transfer by radiation and
par convection, soit minimale, sans toutefois exclure l'utilisa- convection, which is minimal, but does not exclude the use of
tion d'une chemise d'eau En outre, il est également possible d'équiper la gaine de la chaudière d'un isolant ou d'un matériat In addition, it is also possible to equip the boiler sheath with insulation or material.
mauvais conducteur.bad driver.
La chaudière ( 1) est en outre équipée d'un circuit fermé d'alimentation d'air et d'évacuation des fumées A cet effet, ur 3 - canalisation d'alimentation d'air ( 9) est prévue, avec une entrée The boiler (1) is furthermore equipped with a closed circuit for supplying air and exhausting flue gases. For this purpose, an air supply duct (9) is provided with an inlet
située à proximité de la sortie du carneau ( 5), aboutissant norma- located near the exit of the flue (5), resulting
lement à l'atmosphère, tandis que les deux canalisations sont dis- to the atmosphere, while the two pipes are
posées dans une enveloppe de la chaudière ( 1) Par suite de cette disposition de la canalisation d'alimentation d'air ( 9), la chau- dière est complètement étanche Une telle construction est connue placed in a boiler casing (1) As a result of this arrangement of the air supply duct (9), the boiler is completely sealed. Such a construction is known.
sous le nom de "système à carneau équilibré", ce qui, en collabo- under the name "balanced flue system", which, together with
ration avec le générateur thermique, rend possible la bonne éva- ration with the thermal generator, makes it possible to evaluate the
cuation des fumées dans une chaudière à grand rendement, sans flue gas in a high efficiency boiler, without
avoir à faire appel à des aides supplémentaires, telles une souf- have to resort to additional aid, such as
flerie Puisque le "système à carneau équilibré" supprime les variations de pression différentielle entre l'alimentation et Since the "balanced flue system" suppresses differential pressure variations between the feed and
l'évacuation, le registre peut être supprimé De ce fait, la co- evacuation, the register can be deleted.
lonne de gaz chauds agissant comme un générateur thermique, est capable de fournir un tirage suffisant pour une alimentation et une évacuation adéquates de l'air et des fumées, en assurant un of hot gases acting as a heat generator, is able to provide a sufficient draft for adequate supply and evacuation of air and fumes,
bon fonctionnement du système.smooth operation of the system.
La figure 2 illustre une variante de réalisation de la chaudière selon l'invention Selon cette variante, la chaudière à grand rendement ( 11) comporte un échangeur de chaleur ( 13) formé par un tube à double paroi constituant un espace qui se rétreint en ( 14) au-dessus du brûleur ( 12), et qui se continue par une FIG. 2 illustrates an alternative embodiment of the boiler according to the invention. According to this variant, the high-efficiency boiler (11) comprises a heat exchanger (13) formed by a double-walled tube constituting a space that shrinks ( 14) above the burner (12), and which continues with a
canalisation ( 15) de section constante, comparable à un carneau. pipe (15) of constant section, comparable to a flue.
L'eau circulant dans le tube à double paroi forme échangeur de chaleur et est acheminée par une canalisation d'alimentation ( 16) The water circulating in the double-walled tube forms a heat exchanger and is conveyed by a supply pipe (16)
et une canalisation d'évacuation ( 17) L'espace ( 14) et la cana- and an evacuation pipe (17) The space (14) and the channel
lisation ( 15) peuvent être de toute forme, afin d'optimiser la (15) can be of any form, in order to optimize the
transmission de chaleur entre les fumées et l'eau. heat transfer between fumes and water.
Entre le brûleur ( 12) et l'espace rétreint ( 14), est éga- Between the burner (12) and the narrowed space (14), is also
lement formé un espace ( 18) de section transversale constante et d'une hauteur suffisante suivant la capacité de la chaudière, pour assurer la formation d'un générateur thermique sous forme formed a space (18) of constant cross section and of sufficient height according to the capacity of the boiler, to ensure the formation of a thermal generator in form
d'une colonne de gaz chauds.a column of hot gases.
En raison de la forme particulière de l'échangeur de cha- Due to the particular shape of the heat exchanger
leur ( 13), l'émission de la colonne de gaz chauds est favorable- (13), the emission of the hot gas column is favorable
ment limitée La qaine de la chaudière peut être construite judi- the boiler can be constructed
cieusement, de façon que la somme de transmission de chaleur par so that the sum of heat transfer by
radiation et par convection, soit minimale. radiation and convection, which is minimal.
Une canalisation d'air ( 19) est en outre prévue avec une entrée située en dehors de l'espace o la chaudière ( 11) est 4 - An air duct (19) is further provided with an inlet outside the space where the boiler (11) is 4 -
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installée, et à proximité du carneau ( 15), de manière à former un circuit fermé d'alimentation et d'évacuation La canalisation installed, and close to the flue (15), so as to form a closed circuit of supply and discharge The pipeline
d'alimentation d'air ( 19) et le carneau ( 15) disposés concentri- (19) and the flue (15) arranged concentrically
quement, se prolongent en dehors d'une enveloppe ( 20). only extend outside an envelope (20).
Il est bien évident que cet échangeur peut s'appliquer également dans le cas d'autres fluides, tels un échange de chaleu air/air. L'invention ne se limite aucunement à celui de ces modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ces O 10 diverses parties ayant plus spécialement été indiqués; elle en It is obvious that this exchanger can also be applied in the case of other fluids, such as a heat exchange air / air. The invention is in no way limited to that of these modes of application, nor to those of the embodiments of these various parts which have been especially indicated; she
embrasse au contraire toutes les variantes. on the contrary, embraces all variants.
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