FR2583809A3

FR2583809A3 - Chimney with low thermal capacity

Info

Publication number: FR2583809A3
Application number: FR8608863A
Authority: FR
Inventors: Meier Livio
Original assignee: ALLSCHWIL KAMINWERK
Current assignee: ALLSCHWIL KAMINWERK
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1986-12-26
Also published as: CH670858A5; FR2583809B3; DE8614864U1

Abstract

Double-walled chimney comprising a load-bearing inner flue 1 and an outer flue 3. A continuous intermediate space 2 between these flues is used for ventilation. The inner flue consists of heat-insulating, porous particles of an inorganic material which may be moulded by compression with an inorganic binder containing, preferably, a reaction agent intended to increase the resistance to water and/or a product for making it water-repellant. According to a preferred embodiment, the inner flue 1 has a wear-resistant inner layer 4 made of a waterproof material and preventing the diffusion of steam and/or an outer layer 5 made of fibrous material or thread which is continuous, stranded and crossworked.

Description

La présente invention a pour objet une cheminée à faible capacité thermique. The present invention relates to a chimney with low thermal capacity.

La technique d'économie d'énergie exige notamment pour le chauffage au mazout ou au gaz, des températures de plus en plus basses pour les gaz d'évacuation. On requiert parfois des températures qui se situent audessous du point de rosée, c'est-à-dire au-dessous de la température à laquelle se forme l'eau de condensation. The energy-saving technique requires, in particular for oil or gas heating, increasingly lower temperatures for the exhaust gases. Temperatures sometimes below the dew point are required, that is, below the temperature at which condensation water forms.

Les conditions requises pour une cheminée moderne sont les suivantes
a) une faible capacité thermique afin que la cheminée puisse se réchauffer rapidement,
b) une bonne isolation thermique pour que les gaz d'évacuation soient refroidis aussi peu que possible,
c) la plus grande simplicité et rapidité de montage.The requirements for a modern fireplace are as follows
a) low thermal capacity so that the chimney can heat up quickly,
b) good thermal insulation so that the exhaust gases are cooled as little as possible,
c) the greatest simplicity and speed of assembly.

Jusqu'à cette date, ces conditions étaient satisfaites par exemple avec des cheminées en acier à trois parois dans lesquelles on utilisait une matière fibreuse pour l'isolation thermique. Until that date, these conditions were satisfied, for example with three-walled steel chimneys in which a fibrous material was used for thermal insulation.

Ces cheminées en acier à trois parois ont pour inconvénient une forte corrosion, une évaporation lente de l'eau de condensation ainsi qu'une transmission importante des bruits. The disadvantages of these three-walled steel chimneys are severe corrosion, slow evaporation of the water of condensation and significant transmission of noise.

L'invention a pour but de réaliser une cheminée peu sujette à la corrosion, dans laquelle l'eau de condensation s'évapore rapidement et qui présente, outre une bonne isolation thermique, un faible poids ainsi qu'une bonne isolation acoustique. The object of the invention is to produce a chimney which is not very subject to corrosion, in which the water of condensation evaporates quickly and which, in addition to good thermal insulation, has a low weight as well as good acoustic insulation.

Ce but est atteint grâce à une cheminée suivant l'invention, caractérisée en ce qu'elle est à deux parois et comporte un conduit intérieur porteur en particules de matière inorganique calorifuges, poreuses, comprimées de manière à être indéformables avec un liant inorganique, ainsi qu'un conduit extérieur et en ce qu'il est prévu un espace intérieur continu entre le conduit intermédiaire et le conduit extérieur pour l'aération. This object is achieved by means of a chimney according to the invention, characterized in that it has two walls and has an inner duct carrying particles of heat-insulating, porous inorganic material, compressed so as to be undeformable with an inorganic binder, thus an external duct and in that there is provided a continuous internal space between the intermediate duct and the outer duct for ventilation.

Différents modes de réalisation de l'invention sont décrits ci-après à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une coupe longitudinale d'une cheminée suivant l'invention,
La figure 2 représente un élément de cette cheminée,
La figure 3 est une coupe transversale de l'élément de la figure 2,
La figure 4 est une coupe longitudinale d'une variante de réalisation d'un élément de cheminée,
La figure 5 est une coupe transversale de l'élément de la figure 4.Different embodiments of the invention are described below by way of nonlimiting example, with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a longitudinal section of a chimney according to the invention,
FIG. 2 represents an element of this chimney,
FIG. 3 is a cross section of the element in FIG. 2,
FIG. 4 is a longitudinal section of an alternative embodiment of a chimney element,
FIG. 5 is a cross section of the element of FIG. 4.

La figure l représente une coupe longitudinale d'une cheminée suivant l'invention. Elle est constituée de différents éléments T de cheminée. La figure 2 représente un élément de cheminée qui comporte un conduit intérieur 1, pourvu d'une couche 4 intérieure résistant à l'abrasion et d'une couche de renfort 5 extérieure. Figure l shows a longitudinal section of a chimney according to the invention. It is made up of different chimney T elements. FIG. 2 represents a chimney element which comprises an interior duct 1, provided with an interior abrasion-resistant layer 4 and an exterior reinforcement layer 5.

Il est entouré à une certaine distance d'un conduit extérieur 3, de sorte qu'il se forme entre le conduit intérieur 1 et le conduit extérieur 3, un espace annulaire servant de canal de tirage. Des éléments d'écartement 8 assurent un écartement régulier. Pour des raisons de stabilité, les éléments d'écartement 8 ne sont pas fixés directement sur le conduit intérieur 1, mais sur un anneau de fixation 7 inséré dans les extrémités du conduit, fabriqué par exemple en un métal résistant à la corrosion. A l'extrémité inférieure du conduit se trouve une gorge annulaire 11. La couche intérieure 4 résistant à l'abrasion recouvre les faces frontales des extrémités du conduit intérieur 1 jusqu'à l'anneau de fixation 7. Le conduit extérieur 3 présente à ses extrémités une saillie 9 annulaire qui sert de point d'appui aux anneaux de serrage 10.It is surrounded at a certain distance by an outer conduit 3, so that an annular space serving as a pulling channel forms between the inner conduit 1 and the outer conduit 3. Spacing elements 8 ensure regular spacing. For reasons of stability, the spacer elements 8 are not fixed directly to the inner pipe 1, but to a fixing ring 7 inserted in the ends of the pipe, made for example from a corrosion-resistant metal. At the lower end of the conduit is an annular groove 11. The abrasion resistant inner layer 4 covers the front faces of the ends of the inner conduit 1 up to the fixing ring 7. The outer conduit 3 has at its ends an annular projection 9 which serves as a fulcrum for the clamping rings 10.

La figure 3 représente une coupe transversale d'un élément de cheminée T. On y voit le conduit intérieur 1 avec une couche 4 intérieure résistant à l'abrasion et une couche extérieure 5 de renfort. Entre l'anneau de fixation 7 et le conduit extérieur 3, se trouvent les éléments d'écartement 8. Figure 3 shows a cross section of a chimney element T. We see the inner duct 1 with an inner layer 4 resistant to abrasion and an outer layer 5 of reinforcement. Between the fixing ring 7 and the outer conduit 3 are the spacer elements 8.

En référence à la figure 1, la cheminée constituée des différents éléments T de cheminée repose sur une plaque de base 12. Entre l'élément inférieur T de cheminée et le conduit intérieur 1, ainsi qu'entre les différents éléments T de cheminée, un cordon d'étanchéité 19 est inséré dans la gorge annulaire 11. Sur la plaque de base 12, il est prévu une tubulure de raccordement 14 pour un conduit de fumée menant au chauffage, dont l'ouverture correspond au diamètre intérieur 6 du conduit intérieur 1. Sur l'élément supérieur T de cheminée, il est prévu une couverture 16.Elle est fixée sur des éléments d'écartement 15, prolongés, faisant saillie dans cette zone au-dessus de l'anneau de fixation 7, et qi servent en meme temps à maintenir la distancie entre 'anneau de fixation supérieur 7 et le conduit extérieur 3. With reference to FIG. 1, the chimney made up of the different chimney elements T rests on a base plate 12. Between the lower chimney element T and the internal duct 1, as well as between the different chimney elements T, a sealing bead 19 is inserted into the annular groove 11. On the base plate 12, there is provided a connecting tube 14 for a smoke duct leading to the heating, the opening of which corresponds to the internal diameter 6 of the internal duct 1 On the upper chimney element T, a cover 16 is provided. It is fixed on extended spacer elements 15, protruding in this zone above the fixing ring 7, and which are used for at the same time to maintain the distance between the upper fixing ring 7 and the external conduit 3.

La fIgure 4 montre un autre mode de réalisation de l'élément de cheminée T. On y voit encore le conduit intérieur avec sa couche 4 intérieure résistant à l'usure, recouvrant les faces frontales des extrémités des conduits ainsi qu'une couche 5 extérieure de renfort. FIG. 4 shows another embodiment of the chimney element T. We still see the inner duct with its wear-resistant inner layer 4, covering the end faces of the ends of the ducts as well as an outer layer 5 reinforcement.

Comme le montre la coupe transversale de la figure 5, le conduit extérieur 3 présente des entretoises 18, de sorte qu'au lieu d'un espace intermédiaire annulaire continu, il est formé quatre canaux de tirage 2. As shown in the cross section of FIG. 5, the outer conduit 3 has spacers 18, so that instead of a continuous annular intermediate space, four pull channels 2 are formed.

Le conduit intérieur 1 est fait de particules poreuses et résistant aux hautes températures qui sont comprimées de façon à être indéformables avec un liant inorganique résistant aux hautes températures, généralement à base de silicates. Ces particules inorganiques poreuses constituent en même temps une isolation thermique et acoustique. The inner conduit 1 is made of porous particles resistant to high temperatures which are compressed so as to be non-deformable with an inorganic binder resistant to high temperatures, generally based on silicates. These porous inorganic particles simultaneously constitute thermal and acoustic insulation.

Une cheminée est d'autant plus facile et plus rapide à monter que le poids des éléments de cheminée
T est faible.A chimney is all the easier and faster to assemble than the weight of the elements of chimney
T is weak.

En choisissant convenablement les matériaux, le conduit intérieur 1 peut avoir un poids spécifique n'excédant pas à,2 à 0,4 kg/dm3. By suitably choosing the materials, the inner duct 1 can have a specific weight not exceeding .2 to 0.4 kg / dm3.

Afin que le conduit intérieur soit moins sujet à la formation de fissures, il est avantageux d'utiliser un mélange de particules poreuses de différents types, par exemple de la perlite et de la vermiculite. In order to make the inner duct less prone to the formation of cracks, it is advantageous to use a mixture of porous particles of different types, for example perlite and vermiculite.

Comme liant, les silicates de métaux alcalins conviennent tout particulièrement, tels que le verre soluble, notamment le verre soluble de potassium. Par dm3 de particules poreuses, il faut environ 50 à 150g de liait. As binder, the alkali metal silicates are very particularly suitable, such as water glass, in particular water glass of potassium. Per dm3 of porous particles, approximately 50 to 150 g of binder are required.

Afin que le conduit intérieur absorbe moins facilement l'eau, on ajoute de réserence au liant un produit hydrofugeant, tel que le siliconate de méthyl de potassium, le siliconate de propyl de potassium ou des composés de silicones similaires. Pour accroître la résistance à l'eau, le liant aux silicates peut être complété de manière avantageuse par au moins un produit de réaction, par exemple de l'oxyde de fer, du fluorure de sodium, du fluorure d'aluminium ou d'autres sels métalliques appropriés présentant des propriétés comparables. In order to make the internal conduit less easily absorb water, a water-repellent product, such as potassium methyl siliconate, potassium propyl siliconate or similar silicone compounds, is added to the binder. To increase water resistance, the silicate binder can be advantageously supplemented with at least one reaction product, for example iron oxide, sodium fluoride, aluminum fluoride or the like. suitable metal salts with comparable properties.

Afin que le conduit intérieur ne soit pas endommagé lors du ramonage, ii est pourvu d'une couche intérieure en matière résistant à l'abrasion. Cette couche intérieure 4 peut en outre contribuer à ce qu'un minimum d'humidité pénètre dans le conduit intérieur 1, si elle est étanche à l'eau et empêche la diffusion de vapeur. A cet effet, une matière céramique convient parfaitement, par exemple un mélange de chamotte et de liant aux silicates (verre soluble). Cette couche intérieure 4 assure en outre l'étanchéité au gaz indispensable. Enfin, la couche intérieure 4 résistant à l'abrasion peut être renforcée aux fibres de céramique ou de verre. Dans ce cas, la longueur des fibres ne doit pas être supérieure à 1 cm. In order that the inner duct is not damaged during sweeping, it is provided with an inner layer of abrasion resistant material. This inner layer 4 can further contribute to a minimum of humidity penetrating into the inner duct 1, if it is waterproof and prevents the diffusion of vapor. For this purpose, a ceramic material is perfectly suitable, for example a mixture of chamotte and binder to silicates (soluble glass). This inner layer 4 furthermore provides gas tightness which is essential. Finally, the abrasion resistant inner layer 4 can be reinforced with ceramic or glass fibers. In this case, the length of the fibers should not be more than 1 cm.

La couche intérieure 4 résistant à l'abrasion et empêchant la diffusion de vapeur, ne peut cependant empêcher que de l'humidité pénètre dans le conduit intérieur 1. Pour évacuer l'humidité, il est prévu le canal d'aération 2 (figures 1 à 3) ou les canaux d'aération selon la figure 5. A cet effet, de l'air provenant du local chauffé peut pénétrer dans le ou les canaux intermédiaires par les trous 13 prévus dans la plaque de base 12. L'air est entrain vers le haut par la chaleur du conduit intérieur, absorbe de l'humidité en passant sur la paroi extérieure du conduit intérieur 1 et est évacué par l'ouverture formée entre le couvercle 16 et le conduit extérieur 3 (voir flèche de la figure 1). La couverture 16 empêche que l'eau de pluie pénètre dans le canal d'aération ou dans les canaux d'aération (2). The inner layer 4, resistant to abrasion and preventing the diffusion of vapor, cannot however prevent moisture from entering the inner duct 1. To evacuate the humidity, the ventilation channel 2 is provided (FIGS. 1 to 3) or the ventilation channels according to FIG. 5. For this purpose, air coming from the heated room can enter the intermediate channel or channels through the holes 13 provided in the base plate 12. The air is upward heat from the inner duct, absorbs moisture passing through the outer wall of the inner duct 1 and is discharged through the opening formed between the cover 16 and the outer duct 3 (see arrow in Figure 1 ). The cover 16 prevents rainwater from entering the aeration channel or the aeration channels (2).

Dans certains cas, il est avantageux que de l'air soit entrainé en sens inverse - c'est-à-dire de haut en bas - à travers le canal d'aération. Le dispositif de ventilation nécessaire à cet effet peut être prévu soit dans la zone supérieure, soit dans la zone inférieure de la cheminée. Cette variante convient notamment aux cheminées pour feux de bois ou chauffage au gaz, pour l'alimentation en air frais préchauffé de cette façon. In certain cases, it is advantageous for air to be entrained in the opposite direction - that is to say from top to bottom - through the aeration channel. The ventilation device necessary for this purpose can be provided either in the upper zone or in the lower zone of the chimney. This variant is particularly suitable for fireplaces for wood fires or gas heating, for supplying fresh air preheated in this way.

Par suite de la chute de température importante, il se produit dans le conduit intérieur des contraintes considérables. Celles-ci se répercutent sur le pourtour intérieur, sous la forme de contraintes de compression, mais sur le pourtour extérieur sous la forme de contraintes de traction. Les particules poreuses sont en mesure d'absorber une certaine contrainte de compression. As a result of the significant temperature drop, considerable stresses occur in the interior duct. These have repercussions on the inner periphery, in the form of compressive stresses, but on the outer periphery in the form of tensile stresses. The porous particles are able to absorb a certain compressive stress.

En revanche, elles ne conviennent pas à l'absorbtion des sollicitations à la traction. C'est pourquoi il est avantageux que le conduit intérieur 1 soit renforcé sur son pourtour extérieur d'une couche de renfort extérieur en tissu de fibres ou de fil continu torsadé croisé, pour absorber les contraintes de traction. Les matières fibreuses qui conviennent sont par exemple les fibres de verre, de carbone, d'acier ou d'aramide.However, they are not suitable for absorbing tensile stresses. This is why it is advantageous for the inner conduit 1 to be reinforced on its outer periphery with an outer reinforcing layer of fabric of fibers or of crossed twisted continuous wire, in order to absorb the tensile stresses. Suitable fibrous materials are, for example, glass, carbon, steel or aramid fibers.

On peut ainsi empêcher la formation de fissures dues à des contraintes thermiques. Afin de pouvoir évacuer l'humidité, la perméabilité à la vapeur de la couche de renfort 5 doit être maintenue. C'est pourquoi les colles qui conviennent le mieux sont en particulier les silicates de métaux alcalins.This can prevent the formation of cracks due to thermal stresses. In order to be able to evacuate the humidity, the vapor permeability of the reinforcing layer 5 must be maintained. This is why the most suitable adhesives are in particular the alkali metal silicates.

La couche extérieure de renfort 5 sert également de protection contre les effets mécaniques extérieurs, car la matière du conduit intérieur 1 est relativement tendre et friable. On peut obtenir un renforcement supplémentaire du conduit intérieur 1 en ajoutant aux particules poreuses des fibres céramiques avant le moulage par compression. The outer reinforcing layer 5 also serves as protection against external mechanical effects, since the material of the inner duct 1 is relatively soft and brittle. Additional reinforcement of the inner duct 1 can be obtained by adding ceramic fibers to the porous particles before compression molding.

Le conduit extérieur 3 peut être construit en métal ou en béton, de préférence en béton léger. Mais on a aussi la possibilité d'utiliser comme conduit extérieur 3 une cheminée existante. Les anciennes cheminées présentent fréquemment des sections qui sont trop importantes pour le chauffage actuel au mazout ou au gaz ; ceci peut s'expliquer par le fait qu'elles avaient été dimensionnées pour des combustibles solides ou pour des capacités de chauffage plus importantes. The outer conduit 3 can be constructed of metal or concrete, preferably lightweight concrete. But there is also the possibility of using an existing chimney as an external conduit 3. The old chimneys frequently have sections which are too large for the current heating with oil or gas; this can be explained by the fact that they were designed for solid fuels or for higher heating capacities.

Le conduit intérieur 1 moulé par compression de façon à être, indéformable, peut servir à réduire la section de la cheminée lors de la rénovation. Dans ce cas, le conduit extérieur peut être remplacé par la cheminée existante et la cavité intermédiaire servir de canal d'aération.The inner duct 1 compression molded so as to be non-deformable, can be used to reduce the section of the chimney during the renovation. In this case, the external duct can be replaced by the existing chimney and the intermediate cavity serve as a ventilation channel.

Dans les cheminées carrées - ce mode de réalisation se rencontre fréquemment dans les anciennes cheminées - les éléments d'écartement seront de préférence fixés dans les angles pour centrer le conduit intérieur. Pour compenser les irrégularités, les éléments d'écartement seront élastiques. In square chimneys - this embodiment is frequently encountered in old chimneys - the spacers will preferably be fixed in the corners to center the interior duct. To compensate for irregularities, the spacers will be elastic.

Comme représenté sur la figure 1, la cheminée peut être constituée de différents éléments T. Au droit des joints d'assemblage, on peut poser un cordon d'étanchéité 19 dans les gorges 11 prévues à cet effet, afin que de l'eau de condensation ne puisse pénétrer dans le conduit intérieur 1. Les matériaux qui conviennent pour le cordon d'étanchéité 19 sont par exemple l'amiante, les fibres de céramique ou do verre. Mais on peut aussi rendre étanches les joints entre les éléments de conduit
T à l'aide d'une colle spéciale résistant aux hautes températures.As shown in FIG. 1, the chimney can be made up of different elements T. At the level of the assembly joints, a sealing bead 19 can be laid in the grooves 11 provided for this purpose, so that water from condensation cannot penetrate into the interior duct 1. The materials which are suitable for the sealing bead 19 are for example asbestos, ceramic or glass fibers. But we can also seal the joints between the duct elements
T using a special adhesive resistant to high temperatures.

Dans le cas de conduits extérieurs 3 métalliques, les différents éléments T peuvent être fixés les uns aux autres à l'aide d'anneaux de serrage. Mais on peut aussi souder directement les conduits ou les visser avec des brides d'assemblage. Pour les conduits extérieurs 3 en béton, les différents éléments T peuvent être assemblés avec du mortier. In the case of metallic external conduits 3, the different elements T can be fixed to each other using clamping rings. But it is also possible to directly weld the conduits or screw them with assembly flanges. For the external concrete conduits 3, the various elements T can be assembled with mortar.

La cheminée représentée dans la figure 1 repose sur une plaque de base 12 qui peut être vissée d'en bas au plafond de la pièce chauffée. Cette solution qui permet une traversée de plafond particulièrement impeccable, est rendue possible grâce au faible poids de la cheminée. On a ainsi une solution peu coûteuse puisque la cheminée ne doit pas aller jusqu'au sol du local à chauffer. Le tuyau d'évacuation des gaz part d'une tubulure de raccordement 14 fabriquée par exemple en acier au chrome-nickel, pour aboutir à l'ouverture intérieure 6 du conduit intérieur 1. Mais on a aussi la possibilité de prolonger la cheminée jusqu'au sol du local à chauffer, auquel cas, il faudra prévoir un raccordement spécial. The chimney shown in Figure 1 rests on a base plate 12 which can be screwed from below to the ceiling of the heated room. This solution, which allows a particularly impeccable ceiling crossing, is made possible by the low weight of the fireplace. There is thus an inexpensive solution since the chimney must not go to the floor of the room to be heated. The gas evacuation pipe starts from a connecting pipe 14 made, for example from chrome-nickel steel, to end up at the interior opening 6 of the interior duct 1. But there is also the possibility of extending the chimney up to on the floor of the room to be heated, in which case a special connection must be provided.

L'eau de condensation éventuelle peut être évacuée par une évacuation d'eau de condensation non représentée, prévue dans le pied de la cheminée ou dans la tubulure de raccordement 14. Any condensation water can be evacuated by an evacuation of condensation water, not shown, provided in the base of the chimney or in the connection pipe 14.

Claims

1. Chimney with low thermal capacity, characterized in that it has two walls and has an inner duct (1) carrying particles of heat-insulating, porous inorganic material, compression molded so as to be non-deformable, with an inorganic binder, as well as an external duct (3) and in that there is provided a continuous intermediate space (2) between the internal duct (1) and the external duct (3) for ventilation.

2. Chimney according to claim 1, characterized in that the porous particles have a bulk density of less than 0.4 kg / dm3.

3. Chimney according to one of claims 1 or 2, characterized in that the binder is a silicate binder containing at least one reaction agent intended to increase the resistance to water.

4. Chimney according to one of claims 1 to 3, characterized in that the binder is a water repellent.

5. Chimney according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner duct (1) is reinforced with ceramic fibers.

6. Chimney according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner duct 1 is reinforced on its outer periphery with an outer layer 5 of fiber fabric or crossed twisted continuous wire.

7. Chimney according to claim 6, characterized in that the outer layer (5) is made of glass fibers, carbon fibers, or aramid fibers.

8. Chimney according to one of claims 1 to 7, characterized in that the outer duct (3) is made of metal or concrete.

9. Chimney according to one of claims 1 to 8, characterized in that an existing chimney is used as the external conduit (3).

10. Chimney according to one of claims 1 to 9, characterized in that the inner duct (1) is provided with an inner layer (4) resistant to abrasion.

11. Chimney according to claim 10, characterized in that the inner layer (4) resistant to abrasion is made of a material impervious to water and gas and preventing the diffusion of vapor.

12. Chimney according to one of claims 10 or 11, characterized in that the inner layer (4) resistant to abrasion is reinforced with short fibers.