FR2560673A3 - Boiler with main and ancillary heat surfaces - Google Patents

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Abstract

The boiler (1) has a main heating surface (2) which is heated by radiation and an ancillary heating surface (3). The boiler has a circulating pump (5) which delivers the water to the heating installation (6) and the water returns to the boiler through the pipe (8). The main heating surface operates at a higher temp. than the ancillary surface. The region heated by the main heating surface is connected by a pipe (10) to the ancillary surface. This pipe is connected to the return flow pipe (8) at a junction (4) close to the ancillary surface.

Description

L'invention concerne une chaudière de chauffage avec au moins deux surfaces de chauffe agissant séparément, par exemple une surface de chauffe par rayonnement et une surface de chauffe secondaire, et avec des raccordements pour conduite tes de départ et de retour d'une installation de chauffage équipée d'une pompe de circulation, dont la conduite de départ provient de la surface de chauffe qui présente en fonctionnement une température superficielle supérieure et dont la conduite de retour est raccordée à la surface de chauffe à température superficielle plus basse. The invention relates to a heating boiler with at least two separately acting heating surfaces, for example a radiant heating surface and a secondary heating surface, and with connections for the start and return lines of a heating installation. heating equipped with a circulation pump, whose starting pipe comes from the heating surface which has in operation a higher surface temperature and whose return pipe is connected to the heating surface at lower surface temperature.

Pour les chaudières de chauffage, il est connu d'assu- rer la condensation de la vapeur d'eau contenue dans les gaz de chauffe pour obtenir par utilisation de la chaleur de vaporisation un rendement très élevé. La vapeur d'eau ne se condense qu'aux surfaces de chauffe présentant une température superficielle qui se trouve au-dessous de la température du point de rosée des produits de combustion et qui est donc ainsi relativement basse. Dans les chaudières de chauffage, il est ainsi usuel de réintroduire dans la chaudière l'eau de retour provenant de l'installation de chauffage dans la zone terminale du parcours des gaz de chauffe, de façon que la faible température de l'eau et la faible température des gaz de chauffe coincident dans cette zone de la chaudière.Une surface de chauffe se trouvant à cet endroit présentera ainsi la faible température superficielle désirée qui aboutit à la condensation de la vapeur d'eau contenue dans les gaz de chauffe et permet l'utilisation de la chaleur de vaporisation mentionnée ci-dessus. Entre les gaz de chauffe et l'eau de chauffage circulant à travers la chaudière s'applique le principe de contre-courant qui stest révélé comme le plus favorable à l'économie dans la technique du transfert de chaleur car la différence de température agissante entre les tempéra- tures finale et initiale des fluides en échange calorifique atteint sa valeur maximale. For heating boilers, it is known to ensure the condensation of the water vapor contained in the heating gases to obtain a very high efficiency by using the heat of vaporization. The water vapor condenses only at heating surfaces having a surface temperature which is below the dew point temperature of the products of combustion and which is therefore relatively low. In the heating boilers, it is thus usual to reintroduce into the boiler the return water coming from the heating installation in the terminal zone of the path of the heating gases, so that the low temperature of the water and the low temperature of the heating gases coincide in this zone of the boiler. A heating surface located at this point will thus have the desired low surface temperature which results in the condensation of the water vapor contained in the heating gases and allows the use of the heat of vaporization mentioned above. Between the heating gases and the heating water circulating through the boiler applies the principle of counter-current which is revealed as the most favorable to the economy in the heat transfer technique because the temperature difference acting between the final and initial temperatures of the heat exchange fluids reach its maximum value.

On a déJà proposé des chaudières de chauffage dans lesquelles des zones de surfaces de chauffe à basse tempira- ture superficielle, sur lesquelles peut ainsi sieffectuer une condensation des gaz d'échappement, sont séparées par construction des zones de surfaces de chauffe à température superfi- cielle plus élevée sur lesquelles les gaz d'échappement ne subissent pas de condensation0 Des surfaces de chauffe à températures superficielles plus élevées sont généralement des surfaces de chauffe par rayonnement qui, par suite de leéchange élevé de chaleur par rayonnement, n'ont pas tendance pendant le fonctionnement de la chaudière à donner lieu à la formation de condensat quand elles sont soumises à une température dBeau de chauffage plus basse. Une zone de surface de chauffe séparée par construction à température superficielle plus basse peut par exemple être une surface de chauffe secondaire ou un condenseur. Avec une disposition séparée par construction, une surface de chauffe par rayonnement et une surface de chauffe secondaire peuvent agir séparément, ce qui permet de bénéficier de l'avantage que l'eau de retour du chauffage plus froide ne s'écoule d'abord que contre la surface de chauffe secondaire.La disposition constructive séparée présente en outre cet avantage que les zones de surface de chauffe agissant séparément peuvent être établies en matériaux différents0 Ainsi, par exemple la surface de chauffe secondaire exposée à la corrosion peut être établie avantageusement en un matériau résistant à la corrosion tandis que, pour la surface de chauffe par rayonnement moins exposée à la corrosion, on peut utiliser un matériau moins motteux.  Heating boilers have already been proposed in which zones of low surface temperature heating surfaces, on which condensation of the exhaust gases can thus take place, are separated by construction of the zones of heating surfaces at superficial temperature. Higher heating surfaces at higher surface temperatures are generally radiant heating surfaces which, as a result of the high radiation heat exchange, do not tend for a period of time. the operation of the boiler to give rise to the formation of condensate when they are subjected to a lower heating water temperature. For example, a lower surface temperature region of the heating surface area may be a secondary heating surface or a condenser. With a provision separated by construction, a radiant heating surface and a secondary heating surface can act separately, which makes it possible to benefit from the advantage that the return water of the colder heating first flows out than The separate structural arrangement further has the advantage that the separately acting heating surface areas can be made of different materials. Thus, for example, the secondary heating surface exposed to corrosion can be advantageously set up in a suitable manner. corrosion-resistant material whereas, for the radiation-less heating surface exposed to corrosion, a less dense material may be used.

Le principe de circulation à contre-courant qui a été exposé peut s'appliquer sans problème à des installations de chauffage équipées de pompes de circulation car une pompe de cXrculfition agit pour la circulation nécessa'ire à travers l'installation de chauffage. La pompe de circulation refoule dtabord l'eau en retour plus froide à travers une surface de chauffe secondaire et ensuite, par un raccord-approprié à l'intérieur de la chaudière de chauffage, à travers les chambres à eau d'une surface de chauffe par rayonnement qui est séparée de la surface de chauffe secondaire et à partir de laquelle l'eau de chauffage réchauffée quitte de nouveau la chaudière de chauffage par le raccordement de la conduite de départ. The principle of countercurrent circulation which has been exposed can be applied without problem to heating installations equipped with circulation pumps because a heat pump acts for the necessary circulation through the heating system. The circulation pump first discharges the colder return water through a secondary heating surface and then, through a suitable connection inside the heating boiler, through the water chambers of a heating surface. by radiation which is separated from the secondary heating surface and from which the heated heating water again leaves the heating boiler through the connection of the starting pipe.

Il y a des situations de fonctionnement des installations de chauffage dans lesquelles la pompe de circulation qui se trouve dans le circuit de la chaudière et des radia teurs est débranchée . Cela est le cas par exemple quand un préparateur d'eau chaude est alimenté en chaleur par priorité et que cet élément constitue avec la chaudière proprement dite un ensemble constructif unitaire.L'eau de chauffage peut alors s'écouler au préparateur d'eau chaude par gravité ou sous faction d'une pompe de charge de sorte qu'il ney a plus d'écoulement à travers la chaudière depuis le raccord de retour au raccord de départ (pour l'alimentation des radiateurs de chauffe)0 Il y a aussi le cas où la chaudière de chauffage doit être maintenue à une température minimale sans fournir de chaleur à ltextérieurO Pendant ce temps, la pompe de circulation est encore au repos et il se peut que par exemple par un mélangeur l'installation soit séparée en un circuit de chaudière et un circuit des radiateurs de chauffage. There are operating situations for heating systems in which the circulation pump in the boiler and radiator circuit is disconnected. This is the case for example when a hot water boiler is supplied with heat by priority and that this element constitutes with the boiler itself a unitary construction unit. The heating water can then flow to the hot water tank. by gravity or under load of a charge pump so that there is no more flow through the boiler from the return connection to the starting connection (for the supply of the heating radiators) 0 There is also the case where the heating boiler must be kept at a minimum temperature without providing heat to the outside O During this time, the circulation pump is still at rest and it may be that for example by a mixer the installation is separated into a circuit boiler and a circuit of heating radiators.

Le problème de l'invention est maintenant d'obtenir automatiquement une circulation entre les zones différentes d'une chaudière de chauffage s'il n'y a plus actionnement d'une pompe de circulation. The problem of the invention is now to automatically obtain circulation between the different zones of a heating boiler if there is no longer actuation of a circulation pump.

Ce problème est résolu selon l'invention par le fait qu'à partir de la chambre d'eau chaude de la zone des surfaces de chauffe à température superficielle élevée, par exemple de la surface de chauffe par rayonnement, est branché un canal de retour vers la zone des surfaces de chauffe à température superficielle plus basse, par exemple une surface de chauffe secondaire et à la zone de la Jonction de la conduite de retour. This problem is solved according to the invention by the fact that from the hot water chamber of the zone of the heating surfaces at high surface temperature, for example of the radiant heating surface, is connected a return channel. to the zone of the lower surface temperature heating surfaces, for example a secondary heating surface and to the area of the Return Line Junction.

Par le canal de retour selon l'invention, les zones de surfaces de chauffe agissant séparément, par exemple une surface de chauffe par rayonnement et une surface de chauffe secondaire, sont reliées entre elles hydrauliquement de façon que par l'action d'une pompe de circulation pour le chauffage la surface de chauffe secondaire ou un condenseur soit dtabord traversé par l'eau chaude qui traverse ensuite la surface de chauffe par rayonnement ; quand la pompe de circulation pour le chauffage est débranchée, par exemple pour préparation exclusive d'eau chaude, une circulation d'eau chaude peut encore s'effectuer dans la chaudière par gravité parce que, à travers le canal de retour aJouté, il peut s'établir le circuit d'eau nécessaire entre la surface de chauffe secondaire et la surface de chauffe par rayonnement. Through the return channel according to the invention, the areas of heating surfaces acting separately, for example a radiant heating surface and a secondary heating surface, are interconnected hydraulically so that by the action of a pump circulation for heating the secondary heating surface or a condenser is first crossed by the hot water which then passes through the heating surface by radiation; when the circulation pump for heating is disconnected, for example for the exclusive preparation of hot water, a circulation of hot water can still be made in the boiler by gravity because, through the return channel added, it can establish the necessary water circuit between the secondary heating surface and the radiant heating surface.

Par le canal de retour l'eau moins chaude est extraite de la chambre d'eau de la surface de chauffe par rayonnemenl et amenée à la surface de chauffe secondaire. Dans la surface de chauffe secondaire, l'eau aJoutée se réchauffe et peut revenir à la surface de chauffe par rayonnement sous l'action d'un effet connu de gravité établi par le réchauffage, ce passage s'effectuant par la conduite de communication normale existante.Le circuit qui s'établit ainsi par effet de gravit à l'intérieur de la chaudière correspond ainsi également au principe de circulation à contre-courant mis en oeuvre par une pompe de circulation, de sorte que la chaudière de chauffage selon l'invention conserve, meme quand la pompe de circuit lation est hors d'action, ses avantages spécifiques d'utilisation de la chaleur de vaporisation par condensation des gaz d'échappement. Through the return channel the less hot water is extracted from the water chamber of the heating surface by radiation and fed to the secondary heating surface. In the secondary heating surface, the added water heats up and can return to the heating surface by radiation under the effect of a known effect of gravity established by the heating, this passage being effected by the normal communication line The circuit which is thus established by gravitational effect inside the boiler also corresponds to the principle of countercurrent circulation implemented by a circulation pump, so that the heating boiler according to the The invention retains, even when the circuit pump is out of action, its specific advantages of using the heat of vaporization by condensation of the exhaust gases.

Pour obtenir la circulation de l'eau de chauffage par gravité à un degré suffisant avec la chaudière de chauffage selon l'invention, on a prévu selon une caractéristique supplf mentaire de la chaudière selon l'invention que le débit de chaleur par rapport à la quantité d'eau chauffée est plus grand pour la surface de chauffe secondaire que pour la surfais de chauffe par rayonnement. Ainsi, l'eau de chauffage dans la surface de chauffe secondaire ou dans un condenseur se réchauffe touJours plus vite que dans la surface de chauffe par rayonnement, de sorte qu'elle s'élève ainsi dans la surface ce de chauffe secondaire et s'écoule à travers la surface de chauffe par rayonnement. In order to obtain the circulation of the heating water by gravity to a sufficient degree with the heating boiler according to the invention, it has been provided according to an additional characteristic of the boiler according to the invention that the heat flow with respect to the The amount of heated water is larger for the secondary heating surface than for the radiant heating sura. Thus, the heating water in the secondary heating surface or in a condenser is always warmer than in the radiant heating surface, so that it rises in the secondary heating surface and is flows through the radiant heating surface.

Une forme d'exécution constructive possible obtient cela par le fait que les chambres d'eau de la surface de chauffe secondaire présentent un volume relativement faible en étant constituées en petits canaux d'écoulement d'eau. A possible constructive embodiment obtains this by the fact that the water chambers of the secondary heating surface have a relatively small volume being constituted by small water flow channels.

De plus, la circulation désirée par gravité à l'intérieur de la chaudière de chauffage peut etre encore améliorée par une constitution de la surface de chauffe secondaire telle que, pour la circulation par gravité de liteau de chauffage dans les zones des surfaces de chauffe, la surface de chauffe secondaire se trouve dans une position géométrique favorable par rapport à la surface de chauffe par rayonnement.  In addition, the desired circulation by gravity inside the heating boiler can be further improved by a constitution of the secondary heating surface such that, for the gravity circulation of the heating batt in the zones of the heating surfaces, the secondary heating surface is in a favorable geometric position with respect to the radiant heating surface.

Un entratnement plus puissant à l'intérieur de la surface de chauffe secondaire peut s'obtenir par exemple par le fait que cette surface est disposée dans la zone inférieure de la chaudière et que les gaz de chauffe qui swéchappclt sont envoyés à la surface de chauffe secondaire, de façon que l'échauffement de lteau de chauffage se concentre dans la zone inférieure de la surface de chauffe secondaire0 Dans cette zone inférieure débouche le canal de retour de sorte qu'une plus forte poussée ascendante peut s'établir selon le principe du thermosiphon.A more powerful entrapment inside the secondary heating surface can be obtained for example by the fact that this surface is disposed in the lower zone of the boiler and that the heating gases that are swept off are sent to the heating surface. secondary, so that the heating of the heating water is concentrated in the lower zone of the secondary heating surface0 In this lower zone opens the return channel so that a higher upward thrust can be established according to the principle of thermosyphon.

Evidemment, une. structure géométriquement favorable comprend la conservation de possibilités de raccordement pour les conduites correspondantes. Obviously, one. Geometrically favorable structure includes the conservation of connection possibilities for the corresponding pipes.

Selon une forme dtexécution avantageuse , la chaudière de chauffage se caractérise en ce que le canal de retour débouche dans la conduite de retour selon un angle aigu0 Ainsi s'établit une forme de raccordement d'écoulement du canal de retour qui garantit que le canal de retour ne peuttre parcouru que dans le sens allant de la surface de chauffe par rayonnement vers la surface de chauffe complémentaire, et cela même si la pompe de circulation est en action. According to an advantageous embodiment, the heating boiler is characterized in that the return duct opens into the return duct at an acute angle. Thus, a flow connection shape of the return duct is established which ensures that the duct The return can only be traveled in the direction from the radiant heating surface to the additional heating surface, even if the circulation pump is in operation.

Pour soutenir davantage le sens d'écoulement désiré à l'intérieur du canal de retour, on a encore prévu que la section de la conduite de retour est rétrécie dans la zone de l'embouchure du canal de retour. Par ce rétrécissement, la pression statique d'un écoulement contraire possible s'abaisse dans la mesure ou,par le rétrécissement, de l'eau ne peut s'écouler à travers le canal de retour vers la surface de chauffe par rayonnement. To further support the desired flow direction within the return channel, it is further provided that the section of the return line is narrowed in the area of the mouth of the return channel. By this narrowing, the static pressure of a possible reverse flow is lowered in that, by the narrowing, water can not flow through the return channel to the radiant heating surface.

Un exemple d'exécution de l'invention faisant apparattre d'autres caractéristiques de l'invention est représenté schématiquement au dessin annexé. An exemplary embodiment of the invention showing other features of the invention is shown schematically in the accompanying drawing.

La chaudière de chauffage 1 est indiquée seulement par une ligne de contour. La chaudière de chauffage présente une surface de chauffe par rayonnement 2 et une surface de chauffe secondaire 3, cette dernière pouvant être établie comme condenseur. La chaudière de chauffage est reliée à des éléments utilisateurs de chaleur 6 d'une installation de chauffage par la conduite de départ 7 équipée d'une pompe de circulation Se A partir des éléments utilisateurs de chaleur, l'eau de chauffage revient à la chaudière 1 par la conduite de retour 8e L'eau de chauffage en retour pénètre d'abord dans la surface de chauffe secondaire 3 puis s'écoule par une conduite de communication 9 dans la surface de chauffe par rayonnement séparée en construction de la surface de chauffe secondaire En 10, on a indiqué un canal de retour entre la surface de chauffe par rayonnement et la surface de chauffe secondaire 3, ce canal de retour se raccordant par son embouchure 4 à la conduite de retour 8. L'embouchure 4 peut être établie comme embouchure à angle aigu qui est constituée de façon que dans le canal de retour l'eau de chauffage ne puisse s'écouler que dans le sens allant de la surface de chauffe par rayonnement 2 à la surface de chauffe secondaire 3. On obtient cela par le fait que le canal de retour 10 débou-- che dans la conduite de retour 8 sous un angle aigu.En outre, la conduite de retour 8 dans la zone de lssembouchure du canal de retour 10 est étranglée, de sorte que, selon l'effet d'un tube de Venturi la pression statique dans la direction du canal de retour est diminuée de façon que par le canal de retour de l'eau de chauffage ne peut pas s'écouler vers la surface de chauffage par rayonnement 2. Si la pompe de circulation 5 disposée dans la conduite de départ 7 vient à l'arrêt, par exemple par préparation exclusive d > eau chaude, il y a dans la chaudière 1 une circulation d'eau chaude par gravité. The heating boiler 1 is indicated only by a contour line. The heating boiler has a radiant heating surface 2 and a secondary heating surface 3, the latter being able to be established as a condenser. The heating boiler is connected to heat-consuming elements 6 of a heating installation via the flow line 7 equipped with a circulation pump Se From the heat-consuming elements, the heating water returns to the boiler 1 by return line 8e The return heating water first enters the secondary heating surface 3 and then flows through a communication line 9 into the separate radiant heating surface in the construction of the heating surface. In 10, there is indicated a return channel between the radiant heating surface and the secondary heating surface 3, this return channel being connected by its mouth 4 to the return pipe 8. The mouth 4 can be established as an acute angle mouth which is so constituted that in the return channel the heating water can flow only in the direction from the radiant heating surface 2 to the surface This is achieved by the fact that the return duct 10 opens in the return duct 8 at an acute angle. In addition, the return duct 8 in the area of the mouth of the return duct 10 is constricted, so that, according to the effect of a Venturi tube the static pressure in the direction of the return channel is decreased so that by the return channel of the heating water can not flow to the radiant heating surface 2. If the circulation pump 5 disposed in the outlet pipe 7 comes to a standstill, for example by exclusively preparing hot water, there is in the boiler 1 a circulation of water hot by gravity.

Pour obtenir l'effet par gravité à un degré suffisant, la surface de. chauffe secondaire doit être constituée de façon qu'elle se trouve géométriquement en position favorable par rapport à la surface de chauffe par rayonnement 2 et que l'eau de chauffage y soit réchauffée plus vite que dans la surface de chauffe par rayonnement. Cet effet peut s'obtenir par le fait que le rendement de chauffage spécifique rapporté au contenu d'eau chaude pour la surface de chauffe secondaire soit plus grand que pour la surface de chauffe par rayonnement.To obtain the effect by gravity to a sufficient degree, the surface of. The secondary heater must be made geometrically in a favorable position with respect to the radiant heating surface 2 and the heating water is heated therein faster than in the radiant heating surface. This effect can be achieved by the fact that the specific heating efficiency with respect to the hot water content for the secondary heating surface is greater than for the radiant heating surface.

Dans une utilisation de la chaudière de chauffage pour les besoins de chauffage, dans laquelle la pompe 'de circulation 5 est en action, les rapports de température dans la chaudière changent et l'eau de la surface de chauffe secondaire 3 est de nouveau plus froide que l'eau dans la surface de chauffe par rayonnement 2. In a use of the heating boiler for heating purposes, in which the circulation pump 5 is in operation, the temperature ratios in the boiler change and the water of the secondary heating surface 3 is again colder water in the radiant heating surface 2.

Claims (5)

R E V E N D I C A T I O N S.R E V E N D I C A T IO N S. 1. Chaudière de chauffage avec au moins deux zones de surfaces de chauffe agissant séparément, par exemple une surface de chauffe par rayonnement et une surface de chauffe secondaire, et avec des raccords pour conduite de départ et conduite de retour d'une installation de chauffage équipée dune pompe de circulation, dont la conduite de départ part de la zone de surface de chauffe qui présente en fonctionnement une température superficielle plus élevée et dont la conduite de retour est raccordée à la surface de chauffe à température superficielle plus basse, caractérisée en ce que de la chambre d'eau chaude de la zone des surfaces de chauffe à température superficielle plus élevée, par exemple de la surface de chauffe par rayonnement (2),part un canal de retour (10) aboutissant à la zone -de surface de chauffe à température superficielle plus basse,par exemple à la surface de chauffe complémentaire (3), et se raccorde dans la zone du raccord de la conduite de retour (8)o Heating boiler with at least two zones of separately acting heating surfaces, for example a radiant heating surface and a secondary heating surface, and with connections for the return pipe and return pipe of a heating installation equipped with a circulation pump, whose starting pipe starts from the heating surface area which has a higher surface temperature in operation and whose return pipe is connected to the lower surface temperature heating surface, characterized in that the hot water chamber of the zone of the higher surface temperature heating surfaces, for example of the radiant heating surface (2), starts from a return channel (10) leading to the surface area of heating at a lower surface temperature, for example to the supplementary heating surface (3), and is connected in the zone of the connection of the heating pipe. etour (8) o 2. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rendement spécifique rapporté au contenu dteau chaude pour la surface de chauffe complémentaire (3) est plus grand que pour la surface de chauffe par rayonnement (2). 2. Heating boiler according to claim 1, characterized in that the specific efficiency relative to the hot water content for the complementary heating surface (3) is greater than for the radiant heating surface (2). 3. Chaudière de chauffage selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisée par une structure de la surface de chauffe complémentaire (3) telle qu'en ce qui cmoerne une circulation d'eau chaude dans les zones des surfaces de chauffe par effet de gravité, elle se trouve en position géométrique favorable par rapport à la surface de chauffe par rayonnement (2). 3. Heating boiler according to either of claims 1 or 2, characterized by a structure of the complementary heating surface (3) such as that cmoerne circulation of hot water in the areas of the surfaces by gravity effect, it is in a favorable geometric position with respect to the radiant heating surface (2). 4. Chaudière de chauffage selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le canal de retour (10) débouche sous un angle aigu dans la conduite de retour (8). 4. Heating boiler according to any one of the preceding claims, characterized in that the return channel (10) opens at an acute angle into the return line (8). 5. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée an ce que la section de la conduite de retour (8) est diminuée dans la zone d'embouchure du canal de retour (10).  5. Heating boiler according to any one of the preceding claims, characterized in that the section of the return line (8) is reduced in the mouth area of the return channel (10).
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