FR2654200A1 - Chaudiere de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire et installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire utilisant la dite chaudiere. - Google Patents
Chaudiere de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire et installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire utilisant la dite chaudiere. Download PDFInfo
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Abstract
L'invention est relative à une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire ainsi qu'à une installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire. La chaudière (1) est constituée d'un corps de chauffe (2) double enveloppe définissant au moins un premier volume (3) dans lequel circule un fluide caloporteur, et un deuxième volume intérieur, appelé chambre de combustion (4), équipé d'un brûleur (5), apte à élever en température le dit fluide caloporteur. En outre, la chambre de combustion (4) est surmontée d'un échangeur tubulaire (6), traversé également par le dit fluide caloporteur. Selon l'invention, la chaudière comprend des moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion (4), apte à créer un tirage naturel important et une colonne de fumée très haute à température élevée, et en outre pour augmenter l'échange thermique dans le dit échangeur (6) apte à créer des pertes de charge préétablies en fonction du gain d'échange au niveau de la chambre de combustion et du tirage nécessaire à la bonne combustion.
Description
L'invention est relative à une chaudière de chauffage central et/ou de
production d'eau chaude sanitaire ainsi qu'à une installation de chauffage central et de production d'eau chaude
sanitaire utilisant la dite chaudière.
En matière de chauffage de locaux domestiques ou industriels, on fait couramment appel à la technique dite de chauffage central dont les installations comportent principalement une chaudière principale, un réseau d'émetteurs, tels que notamment
radiateurs, et/ou un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire.
La chaudière est destinée à élever en température un fluide caloporteur qui est alors dirigé vers le réseau d'émetteurs Ce fluide est généralement de l'eau Dans certains cas, la chaudière sert également à élever en température de l'eau destinée à un usage sanitaire Cette eau circule dans un circuit interne à la chaudière qui permet de réaliser une séparation entre l'eau sanitaire et le
fluide caloporteur.
Il est connu de telles chaudières utilisant des combustibles solides, liquides ou gazeux Toutefois, ce dernier est souvent préféré car il facile à mettre en oeuvre, efficace et son
coût de revient est intéressant par rapport aux autres combustibles.
Ainsi, on connait des chaudières de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, utilisant le gaz comme combustible, constitué d'un corps de chauffe double enveloppe, définissant au moins un premier volume dans lequel circule un fluide caloporteur, tel que de l'eau, et un deuxième volume intérieur, appelé chambre de combustion, équipé d'un brûleur, apte à élever en
température le dit fluide caloporteur.
Comme rappelé ci-dessus, ce fluide caloporteur est ensuite dirigé vers un ensemble d'émetteurs, via une pompe de circulation,
qui peut être assujetti à un ensemble de régulation.
De telles chaudières sont très répandues et sont généralement équipées d'un brûleur à rampes placé à la partie inférieure de la dite chambre de combustion Elles sont réalisées généralement pour délivrer une puissance de l'ordre de 20 à 25 k W et
présentent couramment un corps de chauffe de forme circulaire.
Aussi, pour épouser la forme de la chambre de combustion, on est amené à réaliser un brûleur constitué de plusieurs rampes tubulaires parallèles entre elles, disposées dans un plan horizontal, -2- les différents orifices de chaque rampe étant prévus pour épouser la
géométrie de la dite chambre.
Il est tout d'abord à remarquer qu'une telle disposition est d'une part onéreuse et d'autre part présente une efficacité relative à cause de l'adaptation du faisceau de rampes, qui définit une surface rectangulaire, alors que le corps de chauffe, quant à lui
présente une section circulaire.
Cela étant, dans les chaudières connues, la chambre de combustion présente une dimension réduite et il est courant de ne récupérer que 20 X de la chaleur dans la zone de production de l'énergie Aussi, il est obligatoire de prévoir, pour éviter le gaspillage, une récupération d'énergie au niveau des gaz de
combustion engendrés.
C'est pourquoi, il est courant de disposer au-dessus de la chambre de combustion d'un échangeur de chaleur constitué par un volume, apte à contenir le fluide caloporteur, traversé par des multitudes de tubes de fumée, l'échange de température se faisant alors au niveau de la surface de ces tubes De nos jours, il est constant de récupérer environ 80 Z de la puissance au niveau de cet
échangeur.
Par ailleurs, pour produire de l'eau chaude sanitaire, la chaudière comporte un serpentin, plongé dans le fluide caloporteur, dont le diamètre correspond sensiblement au diamètre extérieur du
corps de chauffe de la chaudière.
Dans ce cas, l'eau chaude sanitaire étant produite instantanément, c'està-dire sans réserve d'accumulation, généralement on ne se contente pas de chauffer l'eau sanitaire du serpentin uniquement par la technique dite du "bain-marie", par l'intermédiaire du volume de fluide caloporteur stagnant dans la chaudière, mais au contraire, on isole le corps de chauffe du circuit radiateur et on force la circulation du fluide caloporteur dans le
corps de chauffe pour améliorer l'échange thermique.
Ceci est couramment effectué en utilisant une vanne trois voies qui permet de bipasser, dans une position, le corps de chauffe, et qui autorise en outre la circulation du fluide caloporteur en circuit court par l'intermédiaire de la pompe de circulation de chauffage central Une telle disposition est généralement utilisée
pour économiser une pompe complémentaire.
-3- De telles installations de chauffage et/ou de production d'eau chaude sanitaire donnent généralement satisfaction à l'utilisateur Toutefois, il est à remarquer qu'on n'utilise pas l'énergie consommée au maximum, ce qui se répercute d'une part sur le coût de revient de l'installation proprement dite mais également à
plus long terme sur le coût de l'énergie utilisée.
Le but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire qui permette de maitriser au maximum l'échange thermique entre les produits de la combustion, l'eau de chauffage, et/ou l'eau sanitaire. Un des buts de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central et/ou une production d'eau chaude sanitaire présentant une chambre de combustion exploitée au maximum pour favoriser ce dit échange thermique car, c'est bien là que se trouvent les conditions les meilleures pour un échange de chaleur important; en effet c'est à ce niveau que l'on trouve les différences les plus fortes de température entre les produits de la combustion et l'eau. Un autre but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central, et/ou de production d'eau chaude sanitaire équipée d'un brûleur adapté tout spécialement à la forme et aux dimensions de la chambre de combustion pour garantir des conditions optimales de combustion et pour atteindre des coefficients
d'échanges thermiques très élevés.
Un autre but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire qui soit avantageuse au niveau de son coût de revient mais sans que ceci se répercute sur son rendement En outre, la chaudière de la présente invention présente, à dimensions extérieures égales, si pas moindres, une puissance comparable aux chaudières à gaz
généralement connues.
Un autre but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire équipé d'un brûleur cylindrique permettant d'atteindre
avantageusement les objectifs recherchés.
Un autre but de la présente invention est de proposer une installation de chauffage central et de production d'eau chaude -4- sanitaire, mettant en oeuvre la chaudière de la présente invention, qui soit simplifiée par rapport aux installations existantes, et qui permette de faire l'économie de la dite vanne trois voies d'isolement utilisée, dans les chaudières connues, lors de la production d'eau chaude sanitaire. D'autres buts et avantages de la présente invention
apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est
cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Selon la présente invention, la chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, constituée d'un corps de chauffe double enveloppe définissant au moins un premier volume dans lequel circule un fluide caloporteur, et un deuxième volume intérieur, appelé chambre de combustion, équipé d'un brûleur, apte à élever en température le dit fluide caloporteur, est caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion, aptes à créer un tirage naturel important et une colonne de fumée très haute à
température élevée.
Une autre caractéristique de la chaudière de la présente invention réside dans le fait que la dite chambre de combustion est surmontée d'un échangeur tubulaire, à travers lequel circule le dit fluide caloporteur, équipé de moyens pour augmenter l'échangeur thermique dans le dit échangeur, aptes à créer des pertes de charge préétablies, en fonction du gain d'échange au niveau de la chambre de
combustion et du tirage nécessaire à la bonne combustion.
Une autre caractéristique importante de la chaudière de la présente invention réside dans le fait qu'elle comporte des moyens pour autoriser un chauffage de l'eau sanitaire, sensiblement par convexion directe au niveau de la chambre de combustion, et des moyens pour créer une circulation naturelle du fluide caloporteur au niveau du dit échangeur tubulaire, pour autoriser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau sanitaire, le dit
fluide caloporteur étant stagnant dans la chaudière.
Enfin, l'installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, mettant en oeuvre la chaudière de la présente invention, est caractérisée par le fait qu'elle présente deux circuits séparés, l'un alimentant un réseau d'émetteurs en fluide caloporteur, via une pompe de circulation, l'autre alimentant un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire, à partir du réseau d'eau froide, sans utilisation de pompe de circulation forcée du
fluide caloporteur contenu dans la chaudière.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de
la description suivante accompagnée des dessins en annexe qui en font
partie intégrante.
La figure 1 montre une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation selon la présente invention d'une chaudière de
chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire.
La figure 2 montre une coupe de la chaudière représentée à
la figure 1 selon l'axe II-II.
La figure 3 montre une coupe de la chaudière représentée à
la figure 1 selon l'axe III-III.
La figure 4 montre une coupe partielle de la chaudière représentée à la figure 1 selon l'axe IV-IV, sans les tubes de
l'échangeur primaire.
La figure 5 montre une vue de face d'un turbulateur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la chaudière comme cela est représenté
à la figure 1.
La figure 6 montre une vue en coupe selon l'axe VI-VI de la
figure 5.
La figure 7 montre une vue de dessus du turbulateur
représenté à la figure 5.
La figure 8 montre schématiquement une chaudière de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire selon la présente invention et illustre le principe de chauffage de l'eau sanitaire. La présente invention concerne une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire ainsi qu'une installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire. La présente invention propose une chaudière à haut rendement utilisant les combustibles gazeux du type gaz naturel, gaz
de ville, butane, propane ou similaire.
La présente invention a été également particulièrement mise au point pour réaliser une chaudière murale domestique dont la puissance est de l'ordre de 20 à 25 k W Toutefois, les dispositions -6- structurelles ne sont limitées en aucun cas à ce type de réalisation et on pourrait envisager une chaudière qui ne soit pas murale ou
encore une chaudière dans des puissances plus faibles ou plus fortes.
La chaudière de la présente invention a été spécialement conçue pour maitriser au maximum l'échange thermique entre les produits de la combustion, le fluide caloporteur, et éventuellement
l'eau sanitaire, dans le corps de chauffe.
A ce sujet, comme le montre la figure 1, la chaudière 1 est constituée principalement d'un corps de chauffe 2, double enveloppe, définissant au moins un premier volume 3 dans lequel circule un fluide caloporteur, tel que l'eau par exemple, ainsi qu'un deuxième volume intérieur, appelé chambre de combustion 4, dans laquelle on produira une énergie apte à élever en température le dit fluide
caloporteur, par l'intermédiaire d'un brûleur 5.
Un premier objectif que vise la présente invention est d'utiliser le fait qu'au niveau de la chambre de combustion existent les conditions les meilleures pour un échange de chaleur important, car c'est à cet endroit que l'on trouve les différences les plus fortes de température entre les produits de la combustion et le
fluide caloporteur.
Contrairement aux chaudières classiques connues, dans lesquelles on ne récupère sensiblement que 20 Z d'énergie au niveau de la chambre de combustion, selon la présente invention, la chaudière comporte des moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion 4, aptes à créer un tirage naturel important
et une colonne de fumée très haute à température élevée.
Autrement dit, selon la présente invention, on cherche, au niveau de la chambre de combustion 4 à avoir un échange de chaleur d'environ 40 Z, les 60 autres Z étant alors récupérés dans le reste
du corps de chauffe 2 de la chaudière.
A cet égard, la chambre de combustion 4 est surmontée, comme c'est le cas des chaudières traditionnelles, d'un échangeur tubulaire 6, constitué par exemple par un ensemble de tubes de fumée 7 disposés sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal 8 de la chaudière et aptes à être parcourus par les gaz de combustion émis
dans la chambre de combustion 4.
En outre, cet échangeur de chaleur tubulaire 6 définit, au niveau de la partie supérieure du corps de chauffe 2, un espace intérieur 9 à travers lequel circule le dit fluide caloporteur Cet espace 9 étant naturellement en relation avec le dit volume 3 de la partie inférieure du corps de chauffe 2 double enveloppe dans lequel
le fluide caloporteur circule.
A la figure 1, on a simulé par les flèches 10 et 11 respectivement d'une part l'entrée de la chaudière Ecc ou autrement dit le retour réseau d'émetteurs et d'autre part, la sortie chaudière
Scc ou autrement dit le départ vers les émetteurs.
Pratiquement, dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le corps de chauffe est formé de deux cloches 12, 13,
notamment en acier inoxydable, soudés ensemble à leur base 14.
Les plafonds respectifs 15, 16 des deux dites cloches 12, 13 seront avantageusement constitués par des tôles, percées
d'orifices aptes à maintenir les dits tubes de fumée 7 verticalement.
La figure 3 montre une des dispositions des tubes de fumée envisageable Par ailleurs, les figures 2 et 4 montrent la disposition relative vue de dessus des cloches formant le corps de chauffe. Cela étant, selon l'invention, les dits moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion 4 se présentent sous la forme d'une augmentation des dimensions de la dite chambre, définissant une lame de fluide caloporteur 17 enveloppante au niveau de laquelle on cherche à réaliser un échange thermique de l'ordre de 40 X de l'échange total, là o contrairement, dans les chaudières connues, l'échange était de l'ordre de 20 Z. Dans le mode de réalisation tel que proposé, pour une chaudière de 20 à 25 k W, on obtient ce résultat en prévoyant un diamètre de chambre de combustion notamment de l'ordre de 260 mm et une hauteur de chambre de combustion avoisinant les 300 mm par
exemple.
En agissant ainsi, on cherche à créer une augmentation du tirage naturel et une colonne de fumée très haute à température élevée. Etant donné cette disposition, et pour retrouver un encombrement voisin des chaudières classiques connues, on doit alors réduire la hauteur de l'échangeur 6 et notamment des tubes de fumée 7. Pour pallier cette diminution, et néanmoins récupérer les -8- autres Z de l'énergie, la chaudière de la présente invention, et plus précisément l'échangeur tubulaire 6, est équipé de moyens pour augmenter l'échange thermique dans le dit échangeur, aptes à créer des pertes de charge préétablies en fonction du gain d'échange au niveau de la chambre de combustion, et du tirage nécessaire à la
bonne combustion.
En effet, il s'agit donc de trouver le juste compromis entre la nécessité de garder de bons rendements de combustion, et la nécessité de garder une bonne circulation d'air secondaire, c'est-à-dire une hygiène de combustion non polluante dans les limites
de la norme.
Selon l'invention, les dits moyens pour aumgenter l'échange thermique dans l'échangeur tubulaire 6 se présentent sous la forme de turbulateurs 18, à pouvoir important de freinage de passage des gaz
de combustion dans l'échangeur 6.
Il est à noter que ces pertes de charge peuvent être envisagées car elles sont compensées selon la présente invention par la dite augmentation du tirage naturel de la chaudière provoquée
notamment en augmentant la hauteur de la chambre de combustion.
Un mode de réalisation particulièrement intéressant de tels turbulateurs 18 est illustré aux figures 5 à 7 Il s'agit de tôles en acier inox coupées définissant une pluralité d'ailettes 19, 20 formant saillie par rapport au plan du turbulateur comme le montre
particulièrement la figure 6.
En fonction de la dimension de l'ailette 19-20 et de son inclinaison, ainsi que du pas d'écartement 'p' entre deux étages d'ailettes, on réalise des turbulences plus ou moins fortes qui freinent le passage des gaz de combustion et qui permettent ainsi une récupération plus importante de la température pour le fluide
caloporteur.
Pour éviter des pertes de charge trop importantes, il est néanmoins souhaité de réaliser les ailettes 19-20 en alternance comme
le montrent particulièrement les figures 6 et 7.
On a obtenu de bons résultats avec des ailettes rectangulaires de dimension voisine de 20 mm x 8,5 mm écartées d'un pas de 40 mm, ce dans des tubes cylindriques de fumée de l'ordre de
32 mm, sensiblement sur toute leur longueur.
Par ailleurs, dans cette réalisation, on a prévu 22 tubes de fumée d'une hauteur sensiblement égale à 400 mm disposés dans un corps de chauffe dont la partie supérieure présente un diamètre
voisin de 260 mm.
Une telle configuration débouche sur la réalisation d'une chaudière de dimension voisine à celle connue avec un rendement
équivalent voire même supérieur.
Il est à noter à ce sujet que l'efficacité d'une chaudière dépend de la bonne adaptation entre la chambre de combustion et le brûleur A ce sujet, la chaudière de la présente invention peut être équipée soit d'un brûleur à rampes traditionnel formé de tubes horizontaux et parallèles disposés au niveau de la partie basse de la
chambre de combustion, ou encore par un brûleur de type cylindrique.
Le brûleur de type cylindrique convient particulièrement à l'obtention de conditions optimales car sa forme cylindrique est tout
à fait adaptée à la forme cylindrique de la chambre de combustion.
Un tel brûleur cylindrique 5 est notamment illustré à la figure 1 schématiquement Particulièrement le brûleur 5 est constitué d'une enveloppe cylindrique 21 délimitant une chambre intérieure 22 dans laquelle le mélange de gaz carburant-comburant est introduit par
l'intermédiaire d'un dispositif venturi 23.
L'enveloppe cylindrique 21 présente en outre sur sa face latérale une multitude d'orifices 24 pour autoriser la circulation du mélange de l'intérieur vers l'extérieur du brûleur De plus, pour favoriser la répartition de la chaleur émise et pour réduire le diamètre de la chambre de combustion, l'enveloppe cylindrique 21 présentera une hauteur importante par rapport à son diamètre, pour
une même puissance.
La réalisation d'un tel brûleur, qui sera avantageusement placé dans la partie basse de la chambre de combustion, nécessite le respect de deux impératifs à savoir bonne alimentation en air
primaire, bonne alimentation en air secondaire complémentaire.
Pour ce qui est de l'admission d'air primaire, le brûleur utilisé autorise une admission au moins égale à 80 Z du gaz comburant, strictement nécessaire à la production de gaz de combustion neutres, ceci est permis par un large dimensionnement du
dispositif venturi 23.
Cette première disposition facilite également une bonne alimention en air secondaire complémentaire nécessaire, malgré la -10-
hauteur importante du brûleur.
En effet, grâce à ce très bon mélange introduit dans l'intérieur du brûleur, il n'est plus nécessaire que de disposer d'un air secondaire de l'ordre de 40 X, ce qui est tout à fait possible en prévoyant la disposition des orifices 24 en rampes verticales, parallèles entre elles, et espacées régulièrement suffisamment pour
former un canal d'admission entre les flammes conséquentes.
Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le diamètre de la chambre du brûleur est compris entre 130 et 150 mm, les rampes étant espacées d'un pas compris entre 30 et 50 mm, et présentant une surface totale de passage comprise entre 30 et cm En outre, la hauteur de la dite enveloppe est au moins égale à 70 mm, ce qui permet une bonne répartition de la flamme sur toute
la surface de l'enveloppe.
Dans un mode particulier de réalisation du brûleur, et à titre d'exemple, on a obtenu de bons résultats, pour une chambre de combustion 4 de diamètre intérieur de 260 mm, avec les caractéristiques suivantes: diamètre de la chambre du brûleur 21 sensiblement égal à 141 mm, hauteur de la chambre du brûleur 21 sensiblement égale à 166 mm, grand diamètre du col d'entrée du venturi 23 sensiblement égal à 76 mm, petit diamètre du col d'entrée du venturi sensiblement égal à 45 mm, hauteur du col d'entrée du venturi sensiblement égal à 34 mm, longueur totale du tube du venturi sensiblement égale à 257 mm, espace entre le plafond du brûleur 5 et l'orifice de sortie du venturi sensiblement égal à 40 mm, pas entre chaque rampe sensiblement égal à 42 mm, hauteur de chaque rampe sensiblement égale à 142 mm, largeur de chaque rampe sensiblement égale à 11 mm, section de passage total des 11 rampes sensiblement égale
à 3,92 103 mm 2.
Un tel brûleur coopère avec la chambre de combustion pour augmenter le tirage naturel et obtenir une colonne de fumée très
haute à température élevée, grâce à ses dimensions.
Cela étant, dans le cas o la chaudière de la présente invention est destinée au chauffage central et à la production d'eau chaude sanitaire, elle comporte avantageusement des moyens pour autoriser un chauffage de l'eau sanitaire sensiblement par conduction directe au niveau de la chambre de combustion et des moyens pour créer une circulation naturelle du fluide caloporteur au niveau du dit échangeur tubulaire 6 pour autoriser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau sanitaire, le dit fluide caloporteur
étant stagnant dans la chaudière.
Ceci est particulièrement illustré à la figure 8 qui montre la chaudière dans une représentation schématique On retrouve le corps de chauffe 2, la chambre de combustion 4, à la partie inférieure du corps de chauffe et l'échangeur de chaleur tubulaire 6,
au niveau de sa partie supérieure.
L'eau chaude sanitaire circule dans le corps de chauffe de façon traditionnelle c'est-à-dire dans un serpentin repéré 25 en
partie basse du corps de chauffe et 26 en partie haute de ce dernier.
Il est à noter que la disposition du serpentin 25-26 est plus
précisément illustrée aux figures 1 à 4.
Cela étant, il est à noter que le serpentin 25-26 pour la production d'eau chaude sanitaire, plongé dans le fluide caloporteur contenu dans la chaudière, est enroulé au moins sur deux diamètres
différents.
Le premier diamètre correspond sensiblement au diamètre de la chambre de combustion 4 et constitue le serpentin repéré 25
enroulé tout autour de cette chambre de combustion.
Au niveau de l'échangeur 6, la partie supérieure 26 du serpentin présente un diamètre inférieur que celui de la partie basse, afin que les tubes de fumée 7 de l'échangeur 6 soient disposés de part et d'autre du serpentin 26 pour créer autour des surfaces de ce dernier un flux de circulation naturel du dit fluide stagnant à ce niveau. L'enroulement sur les deux diamètres est particulièrement illustré à la figure 1 sur laquelle on peut voir la partie supérieure 26 du serpentin enroulée autour d'un groupe central de sept tubes de fumée 7, une couronne extérieure de quinze tubes de fumée 7 -12-
enveloppant alors à l'extérieur du serpentin 26.
Pour compléter cette disposition et pour faciliter la création de la dite circulation naturelle du fluide caloporteur stagnant dans la chaudière, on prévoit l'entrée Eecs 27 d'eau sanitaire froide à la partie supérieure du dit échangeur 6 et la sortie Secs 28 d'eau chaude sanitaire au niveau de la partie basse de
la chambre de combustion 4.
Lors du fonctionnement du brûleur 5, au niveau de la chambre de combustion 4, on a une convection directe quasiment entre la flamme et le serpentin 25 L'espace défini entre les deux cloches 12 et 13 rempli de fluide caloporteur 17 stagnant n'est soumis à aucune circulation étant données les dimensions réduites des
interstices de passage.
En revanche, au niveau de l'échangeur 6, il se crée deux flux de circulation illustrés schématiquement sur la figure 8 par les flèches 29 et 30 Cette circulation est descendante à l'intérieur du
serpentin 26 et montante à l'extérieur.
La création d'une telle circulation est nécessaire à un bon échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau à chauffer, ce qui permet d'éviter l'utilisation d'une circulation forcée de l'eau
contenue dans le corps de chauffe.
En effet, rappelons dans les chaudières traditionnelles, on est obligé d'utiliser une vanne à trois voies qui permet de bipasser
le circuit chauffage central lorsque l'on soutire de l'eau chaude.
Cette vanne tois voies permet également la circulation de l'eau
contenue dans le corps de chauffe en circuit court.
Grâce à la disposition du serpentin selon la présente
invention, ces dispositions traditionnelles ne sont plus nécessaires.
Ainsi, selon la présente invention, l'installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, mettant en oeuvre la dite chaudière, présente deux circuits séparés, le premier alimentant le réseau de radiateurs en fluide caloporteur, via une pompe de circulation 31 L'autre circuit séparé alimente les canalisations de distribution d'eau chaude sanitaire, à partir du réseau d'eau froide, sans utilisation de pompe de circulation forcée
du fluide caloporteur contenu dans la chaudière.
Une telle structure permet de faire une économie substantielle d'une vanne trois voies qui se répercute naturellement -13-
sur le coût de revient de la chaudière.
Pour reprendre le mode de réalisation de la chaudière précitée, il est à noter qu'on a obtenu de bons résultats en prévoyant un diamètre moyen du serpentin sensiblement égal à 290 mm au niveau de la chambre de combustion et d'un diamètre moyen sensiblement de 142 mm autour des tubes de l'échangeur de chaleur
pour une section de serpentin de l'ordre de 16 x 18 mm par exemple.
Il est à noter que les dispositions structurelles de la chaudière de la présente invention permettent d'effectuer un gain d'environ 30 Z dans lacapacité en eau de chauffage par rapport aux chaudières de 20 à 25 k W connues En effet, alors que les chaudières connues utilisent un volume d'environ 25 litres d'eau en tant que fluide caloporteur, la présente invention permet une quantité réduite
d'environ 16 litres.
Le contenu d'eau étant plus faible, on chauffe plus vite et la chaudière présente une inertie thermique moins importante et un
rendement global d'exploitation plus élevé.
De même, le contenu d'eau étant plus faible et l'échangeur tubulaire plus petit, on gagne en poids de matière, ce qui permet d'arriver à un poids total de chaudière inférieur à celui des
chaudières connues.
Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être
envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.
-14-
Claims (7)
1 Chaudière ( 1) de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, constituée d'un corps de chauffe ( 2) double enveloppe définissant au moins un premier volume ( 3) dans lequel circule un fluide caloporteur et un second volume intérieur, appelé chambre de combustion ( 4), équipé d'un brûleur, apte à élever en température le dit fluide caloporteur, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion ( 4), aptes à créer un tirage naturel
important et une colonne de fumée très haute à température élevée.
2 Chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la dite chambre de combustion ( 4) est surmontée d'un échangeur tubulaire ( 6), à travers lequel circule le dit fluide caloporteur, équipé de moyens pour augmenter l'échange thermique dans le dit échangeur ( 6), aptes à créer des pertes de charge préétablies en fonction du gain d'échange au niveau de la chambre de combustion ( 4)
et du tirage nécessaire à la bonne combustion.
3 Chaudière de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, selon la revendication 2, caractérisée par le fait que des moyens pour autoriser un chauffage de l'eau sanitaire sensiblement par conduction directe au niveau de la chambre de combustion ( 4) et des moyens pour créer une circulation naturelle de fluide caloporteur au niveau du dit échangeur tubulaire ( 6) pour autoriser un échange thermique entre le fluide caloporteur ( 9) et l'eau sanitaire, le dit fluide caloporteur étant stagnant dans la chaudière. 4 Chaudière selon la revendication 3, caractérisée par le fait que pour faciliter la création de la dite circulation naturelle du fluide caloporteur stagnant dans la chaudière, on prévoit l'entrée ( 27) d'eau sanitaire froide à la partie supérieure du dit échangeur tubulaire ( 6) et la sortie ( 28) d'eau chaude sanitaire au niveau de
la partie basse de la chambre de combustion ( 4).
Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un brûleur ( 5) pour combustible gazeux, constitué d'une enveloppe cylindrique ( 21) délimitant une chambre intérieure ( 22), dans laquelle le mélange gaz carburant-comburant est introduit par l'intermédiaire d'un dispositif venturi ( 23), et percée -15- d'une multitude d'orifices ( 24) latéralement, présentant une hauteur importante par rapport à son diamètre, pour une même puissance,
favorisant la répartition de la chaleur émise.
6 Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les dits moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion ( 4) se présentent sous la forme d'une augmentation des dimensions de la chambre ( 4) définissant une lame de fluide caloporteur ( 17) enveloppante au niveau de laquelle l'échange
thermique est de l'ordre de 40 Z de l'échange total.
7 Chaudière selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les dits moyens pour augmenter l'échange thermique dans l'échangeur tubulaire ( 6) se présentent sous la forme de turbulateurs ( 18) à pouvoir important de freinage de passage des gaz de combustion dans l'échangeur, ces pertes de charge étant compensées par la dite
augmentation de tirage naturel.
8 Chaudière selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte un serpentin ( 25, 26) pour la production d'eau chaude sanitaire, plongé dans le fluide caloporteur ( 3, 17, 9) contenu dans la chaudière, enroulé au moins sur deux diamètres différents, l'un ( 25) correspondant sensiblement au diamètre de la chambre de combustion ( 4), l'autre ( 26) d'un diamètre inférieur, au niveau de l'échangeur ( 6), afin que les tubes de fumée ( 7) de l'échangeur soient disposés de part et d'autre du serpentin ( 26) pour créer autour des surfaces de ce dernier un flux ( 29, 30) de
circulation naturelle du dit fluide stagnant dans l'échangeur.
9 Installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, mettant en oeuvre la chaudière ( 1) selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux circuits séparés, l'un ( 10, 11) alimentant un réseau d'émetteurs en fluide caloporteur via une pompe de circulation ( 31), l'autre ( 27, 28) alimentant un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire, à partir du réseau d'eau froide, sans utilisation de pompe de circulation forcée du fluide caloporteur contenu dans la chaudière,
pendant la production d'edau chaude sanitaire.
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