FR2847336A1 - Cheminee a foyer ferme a accumulation de chaleur - Google Patents

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    • F24B1/1885—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion characterised by use of heat exchange means , e.g. using a particular heat exchange medium, e.g. oil, gas   the heat exchange medium being air only
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Abstract

L'invention porte sur un dispositif de chauffage à accumulation de chaleur destiné à être couplé à une cheminée afin d'assurer le chauffage de locaux selon une température régulière et une autonomie d'ordre circadien, le dispositif (0) comprenant :- une chambre de combustion (10) à foyer fermé ou semi-fermé et,- un conduit (2) d'évacuation de gaz brûlés à haute température.Le dispositif selon l'invention, comprend un caisson (3) de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur monté sur le conduit (2) à haute température, le caisson comprenant :- une enceinte (30) calorifugée, au moins partiellement,- un noyau accumulateur massif (4) en matériau à forte chaleur massique couplé thermiquement sur le conduit à haute température, le noyau (4) étant contenu dans l'enceinte (30) calorifugée, et,- un circuit (5) de circulation de fluide caloporteur au contact du noyau accumulateur (4), pour rediffuser la chaleur accumulée par le noyau vers les locaux.

Description

Cheminée à foyer fernm à accumilation de chaleur
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
1. Domaine Technique La présente invention concerne le domaine des systèmes de récupération et d'accumulation de chaleur pour installation de chauffage de locaux à cheminée, c'est-àdire les systèmes permettant de récupérer de l'énergie calorique, de la stocker et de la restituer de manière différée et délocalisée, destinés plus particulièrement aux installations de chauffage à cheminées équipées de foyers fermés, c'est-àdire d'appareils de chauffage constitués par un caisson contenant une chambre de combustion permettant d'atteindre des températures de combustion élevées et des rendements améliorés par rapport aux foyers
ouverts auxquels il se substituent.
2. Etat de la Technique Antérieure Les cheminées à foyer ouvert ont pour défaut d'avoir un rendement très médiocre de l'ordre de 20 % seulement, la déperdition de chaleur de l'ordre de 80 % étant due à la quantité d'énergie calorique qui disparaît dans le conduit d'évacuation de fumées. Paradoxalement, meilleur est le tirage d'une cheminée à foyer ouvert, plus l'énergie calorique avalée dans le conduit est élevée et plus sa
consommation de combustible (bois ou charbon) est élevée.
Un aussi faible rendement a relégué l'utilisation des cheminées à foyer ouvert à un chauffage d'appoint et à un rôle d'agrément. Pour pallier cet inconvénient majeur, connu de longue date, on a essayé de proposer et de développer divers systèmes récupérateurs de chaleur pour améliorer le rendement des cheminées à
foyer ouvert et pour augmenter la durée de combustion du bois.
On connaît ainsi, à titre anecdotique, divers récupérateurs de chaleur avec des principes de fonctionnement quelque peu familier comme des récupérateurs à air, des récupérateurs à eau, des chenets soufflants, des récupérateurs à prise d'air extérieur ou des
installations de cheminée à combustion inversée.
Malheureusement, ces systèmes récupérateurs de types connus n'améliorent que faiblement le rendement, dans des proportions de l'ordre d'un quart à une moitié seulement, et le manque de rendement
de la cheminée à foyer ouvert reste un problème crucial.
On connaît maintenant des installations de cheminées dans lesquelles l'âtre du foyer ouvert est occupé ou remplacé par une chambre de combustion fermée avec une enceinte close généralement en fonte, l'ouverture de la face avant étant obturée par une porte
vitrée en verre spécial.
Le fonctionnement d'un foyer fermé s'apparente à celui d'un poêle de cheminée. Comme la cheminée de combustion est close, elle atteint des températures très élevées, beaucoup plus que celles régnant dans un foyer ouvert. Par conséquent, elle rayonne une quantité nettement plus considérable d'énergie calorique (loi du corps noir). D'autre part, une circulation d'air ambiant est prévue autour de l'enveloppe de la chambre de combustion, ce qui assure une
récupération et une distribution efficace de chaleur par convection.
Il y a donc une double production d'énergie calorique par
convection et rayonnement.
Le rendement des chambres à foyers fermés atteint maintenant des performances appréciables, de l'ordre de 60 à 80 % comme dans un poêle. On connaît par exemple des foyers fermés produits sous la marque JOTULO constitués en fonte massive, ce qui leur donne une certaine capacité à accumuler et diffuser la chaleur et qui disposent d'un système de circulation d'air chaud avec un caisson distributeur et des gaines de distribution d'air chaud aboutissant à
des bouches de soufflage.
Ces appareils sont des foyers fermés à parois dédoublées séparées par un intervalle dans lequel l'air frais ambiant (domestique et extérieur) est insufflé pour se réchauffer au contact des surfaces des plaques de fontes massives de la chambre de combustion. L'air ambiant est ensuite recueilli par un caisson distributeur d'air chaud qui chapeaute l'avaloir de fumée au-dessus du foyer et le répartit entre plusieurs gaines de conduits de distribution d'air chaud aboutissant à des bouches de sortie d'air chaud disposées dans la maçonnerie entourant la cheminée (hotte et murs des pièces adjacentes). La chambre de combustion en fonte peut être doublée de vermiculite, ce qui maintient la chaleur du foyer plus longtemps, comme dans les poêles en fonte composés de matériaux réfractaires. Bien que de tels appareillages de foyers fermés atteignent un haut rendement (75 %) et une puissance élevée, leur autonomie se limite à un "passage de nuit", c'est-à-dire une dizaine d'heures au
mieux, ce qui correspond à la durée de maintien des braises.
Ces inserts de foyers fermés en fonte massive de forte puissance ont encore l'inconvénient d'amener un fort pic de chaleur
lors de la flambée, mais de présenter une autonomie insuffisante.
Ils ont l'inconvénient que leur flux de chaleur est tempéré,
mais n'est pas vraiment régulé.
Par conséquent, ils n'assurent pas une véritable régulation du flux de chaleur et de la température ambiante et ils ne permettent pas d'obtenir un chauffage satisfaisant d'une maison, d'une partie de maison ou d'un local et sont cantonnés à un rôle de chauffage
d'appoint d'un autre mode de chauffage principal.
Dans un domaine distinct, celui des poêles de chauffage à foyer fermé, on connaît des poêles à foyer fermé comprenant des systèmes de récupération et de
diffusion de chaleur.
L'inertie des poêles en acier et en fonte, c'est-àdire leur capacité à rayonner encore de la chambre
lorsqu'ils ne sont plus en fonctionnement est assez limité.
Les poêles en fonte et en matériau réfractaire ont un
meilleur rendement et une plus forte inertie thermique.
On connaît ainsi des poêles en fae̋nce de tradition rhénane dans lesquels le foyer du poêle est placé au milieu d'une grande enceinte en fae̋nce dans lequel circule de l'air, ce qui permet d'accumuler et de restituer doucement la chaleur dans la pièce. De tels poêles à enveloppe de fae̋nce sont par exemple, commercialisés avec l'appellation de calorifère ou caloritube sous la marque Oliger ainsi
que sous la marque Wanders .
Le brevet EP-0 976 983 décrit ainsi une enveloppe de poêle constitué d'éléments modulaires amovibles en fae̋nce montés à distance autour des parois de la chambre en fonte du foyer en aménageant ainsi un intervalle parcouru par
l'air ambiant à chauffer.
La fae̋nce est un matériau qui assure une certaine accumulation de chaleur. Cependant ces poêles atteignent un volume de plusieurs mètre cubes et sont très encombrants au point d'occuper une majeure partie d'une pièce, à moins
d'être installés dans de vastes salles.
L'autonomie des poêles en fonte et fae̋nce est supérieure à celle des simples poêles en acier et fonte et peut atteindre une dizaine d'heures. L'autonomie reste
cependant limitée et ne dépasse pas la demi-journée.
On connaît maintenant des poêles-cheminées de tradition scandinave, dans lesquels un corps de poêle en fonte est entouré d'un parement en pierre ollaire, matériau
appelé aussi "stéatite".
La Stéatite ou pierre ollaire est une pierre de lave très dense, contenant une forte proportion de magnésite, de couleur grise et présentant les propriétés d'être très résistantes à la chaleur et une excellente capacité à
emmagasiner une énergie calorique maximale.
Les poêles cheminées ayant un parement complet en stéatite ont par conséquent la capacité de stocker de la chaleur dans la masse de pierre entourant le foyer fermé et de pouvoir rediffuser cette énergie calorique
progressivement au contact de l'air domestique ambiant.
Diverses configurations de poêle-cheminées à parement massif en stéatite sont commercialisées sous les marques commerciales Dan skan et Tulikivi par exemple. La demande de brevet EP-1 018 621 décrit ainsi une cheminée comprenant une paroi extérieure massive formée de pierres ou de plaques en stéatite recouvrant un foyer fermé
garni de briques éventuellement aussi en stéatite.
Une documentation commerciale du modèle Gemini de Tulikivi montre un poêle-cheminée avec un foyer fermé intégré dans un parement de forme hémicylindrique en
élévation réalisé tout en pierre ollaire.
Une documentation commerciale de Dan skan montre des poêles en forme de cylindre ou de polygone vertical de dimensions métriques, paré de finitions extérieures planes
ou circulaires en pierre stéatite.
La documentation de modèles Attech montre aussi des poêles rectangulaires de dimensions métriques parés de
plaques extérieures planes en stéatite.
L'inconvénient de la stéatite est d'avoir un cot
excessivement onéreux.
Les poêles cheminées tout en pierre ollaire représentent un investissement très lourd de l'ordre de
plusieurs fois le cot d'un poêle-cheminée traditionnel.
L'autre inconvénient de ces poêles-cheminées à parement massif en stéatite qui rediffusent lentement la chaleur, est de ne pas assurer pour autant une régulation constante de la chaleur. Leur autonomie de chauffage est toujours limitée au temps de combustion du foyer fermé,
soit moins d'une demi-journée.
Maintenant on connaît aussi des cheminées à
accumulation de chaleur.
La demande de brevet EP-A-1 150 073 au nom de Nannanlahden décrit ainsi une cheminée à stockage de chaleur qui comprend un foyer surmonté d'un avaloir évasé vers le haut et d'un conduit de fumée entourés d'une masse
de stockage de chaleur.
Une autre demande de brevet aussi, EP-1 054 216, au nom de Nannanlahden, décrit une cheminée à accumulation de chaleur dans lequel le foyer ouvert et le conduit de fumée au-dessus, sont entourés par un bâti constitué de blocs aptes à stocker la chaleur. Ces blocs massifs sont supportés par une structure de support s'appuyant sur le
socle de la cheminée.
Ces structures de cheminée à parement massif permettent d'accumuler et de rediffuser lentement la
chaleur d'une flambée effectuée dans la cheminée.
Cependant, ces cheminées ouvertes ont un rendement réduit
et une autonomie limitée.
Ces cheminées à accumulation de chaleur ne permettent pas d'assurer un chauffage constant sur une période de plus
d'une demi-journée.
L'inconvénient général de toutes les cheminées, à bois, les poêlescheminées et les calorifères de l'état de
la technique est d'avoir une autonomie limitée à une demijournée.
Tous ces appareils de chauffage de l'état de la technique nécessitent d'être réactivés régulièrement plusieurs fois par jour pour assurer un chauffage régulier
d'une maison.
Aucun de ces modes de chauffage au bois n'apporte un confort de chauffage constant analogue à un chauffage central à chaudière thermorégulée ou à un chauffage électrique. Le problème des utilisateurs est, qu'au retour après une absence d'une demi-journée, le chauffage de leur maison
n'est plus assuré.
L'utilisateur qui rentre à la maison après son activité quotidienne retrouve alors des locaux à faible
température.
Le temps de réactiver le feu de cheminée et de réchauffer les locaux prend alors quelques heures, pour atteindre une température normale au moment o
l'utilisateur désire se coucher.
Le feu de cheminée ne peut pas être maintenu sans la présence et la surveillance de l'utilisateur, la température redescend prendant la nuit pour atteindre une température minimale au matin lorsque l'utilisateur se lève. Ces inconvénients pratiques majeurs des équipements de cheminée ou de poêle-cheminée ont jusqu'ici cantonné la
cheminée à un rôle accessoire de chauffage d'appoint.
EXPOSE SOMAIRE DE L'INVENTION
L'objet de la présente invention est de réaliser un dispositif de chauffage associé à une cheminée permettant d'assurer une régulation de chauffage constante et de disposer d'un chauffage tout confort permettant aux utilisateurs de retrouver des locaux à température normale le matin, à leur réveil, ainsi qu'après une absence de
plusieurs heures.
Un objectif de l'invention est de réaliser une installation de cheminée à foyer fermé ayant une autonomie supérieure à une demi-journée et de l'ordre d'une journée,
autrement dit, une autonomie d'ordre circadien.
Un autre objectif de l'invention est de réaliser une installation de chauffage associé à une cheminée permettant de chauffer de manière efficace, régulière et homogène
plusieurs pièces d'une habitation à la fois.
Par suite, l'invention a aussi pour ambition de rendre aux installations de chauffage à cheminée un rôle de chauffage principal avec un rendement, un confort et une commodité d'emploi comparable aux autres modes de chauffage
fonctionnels actuels.
Succinctement, ces objectifs sont atteints en équipant une cheminée à foyer fermé d'un dispositif de récupération, d'accumulation et de redistribution de chaleur, constitué par un caisson volumique, ayant une enceinte calorifugée contenant un noyau massif en matériau réfractaire, notamment en briques réfractaires, monté sur le conduit d'évacuation de fumée à haute température du foyer fermé, pour récupérer et stocker l'essentiel de
l'énergie calorique dégagée par le foyer.
La chaleur est rediffusée et redistribuée progressivement dans les locaux de l'installation par un système de circulation d'air ou un autre système de circulation de fluide caloporteur aménagé autour ou au sein
du noyau.
L'intérêt essentiel de l'invention est que le noyau accumulateur du caisson calorifugé selon l'invention, est capable de stocker une quantité d'énergie calorique nécessaire au chauffage des locaux pendant une durée de
l'ordre d'une journée.
Par suite, l'invention prévoit que la chaleur accumulée par le noyau est redistribuée progressivement et sur une longue période par des moyens de ventilation ou de
circulation du fluide caloporteur.
De façon particulièrement avantageuse, l'invention prévoit que les moyens de ventilation ou de circulation du fluide sont contrôlés par un système de régulation thermostatique, un système de programmation horaire ou tout autre système de commande domotique adéquat, de façon à maintenir une température sensiblement constante dans les locaux sur plusieurs dizaines d'heures et/ou sur commande,
en fonction des besoins de chauffage.
L'invention est réalisée avec un dispositif de chauffage à accumulation de chaleur destiné à être couplé à une cheminée afin d'assurer le chauffage de locaux selon une température régulière et une autonomie d'ordre circadien, le dispositif comprenant: - une chambre de combustion à foyer fermé ou semi-fermé et, - un conduit d'évacuation de gaz brlés à haute température, avec la particularité qu'il comprend un caisson de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur monté sur le conduit à haute température, le caisson comprenant: - une enceinte calorifugée, au moins partiellement, - un noyau accumulateur massif en matériau à forte chaleur massique couplé thermiquement sur le conduit à haute température, le noyau étant contenu dans l'enceinte calorifugée, et, - un circuit de circulation de fluide caloporteur au contact du noyau accumulateur, pour redif fuser la chaleur accumulée par le
noyau vers les locaux.
De façon particulièrement avantageuse, le dispositif comporte des moyens de régulation de la circulation de fluide caloporteur,
afin d'obtenir une décharge thermique réglable.
Plus précisément, il est prévu que les moyens de régulation comportent un système de thermostat et/ou des moyens de
programmation horaire.
Selon une alternative de réalisation, la circulation de fluide caloporteur est une circulation d'eau ou d'huile de circuit de
chauffage.
Selon le mode de réalisation préféré, la circulation de fluide caloporteur est un flux d'air ambiant, et le circuit de circulation d'air comporte des moyens de circulation forcée d'air ambiant, notamment au moins un ventilateur, un générateur d'air pulsé ou une
turbine.
Plus précisément, le caisson comporte une chambre de
circulation d'air contenant le noyau accumulateur.
Dans le mode de réalisation préféré, le caisson est monté sur un conduit de raccordement reliant l'exutoire de la chambre de
combustion à un conduit de fumée.
De manière alternative, le caisson est monté sur un carneau, ou conduit de raccordement sensiblement horizontal, reliant une buse de sortie arrière de la chambre de combustion à un conduit de fumée de cheminée. Dans ce cas, il est préférable que l'assise du socle de la cheminée et de base du caisson ait une structure renforcée pour
supporter la masse du caisson en plus de la cheminée.
Il est prévu que le conduit traverse le coeur du noyau accumulateur et/ou que le conduit est engagé, au moins
partiellement, dans le noyau.
Selon l'invention, il est prévu que le noyau accumulateur est
en matériau réfractaire.
Typiquement, le noyau accumulateur atteint une masse de
l'ordre d'une centaine à plusieurs centaines de kilogrammes.
Par conséquent, il est prévu que le dispositif comporte une superstructure pour supporter le caisson en position surélevée, la superstructure étant implantée sur l'emplacement d'assise de socle
de la cheminée.
Selon le mode de réalisation préféré, le dispositif comporte une structure autoporteuse comportant une plate-forme de support
renforcée et surélevée sur laquelle est monté le caisson.
Plus précisément, dans le mode de réalisation préféré, le dispositif comporte une ossature de châssis formée par des montants et des traverses métalliques sur laquelle sont fixés des pans
métalliques, définissant l'enceinte du caisson.
Il est encore prévu qu'au moins une partie des parois internes de l'enceinte du caisson est revêtue de matériau isolant, spécialement de laine minérale doublée sur feuille métallique réflectrice. L'invention peut être mise en oeuvre dans une installation de chauffage de locaux, en intégrant un tel dispositif de chauffage à
accumulation de chaleur dans un ouvrage de maçonnerie de cheminée.
Il est aussi prévu une installation de chauffage de locaux comprenant un tel dispositif de chauffage à accumulation de chaleur, le circuit de circulation de fluide caloporteur étant raccordé à un réseau de distribution de chaleur desservant les locaux de
l'installation.
Ainsi, dans le cas o le fluide caloporteur est de l'eau ou de l'huile de chauffage, il est prévu que le circuit de circulation de fluide caloporteur est raccordé à un réseau de chauffage central à eau chaude ou à bain d'huile alimentant des corps de chauffe
disposés dans les locaux de l'installation.
Dans le cas o le fluide caloporteur est un flux d'air ambiant, le circuit de circulation d'air ambiant au contact du noyau accumulateur est relié à un réseau de gaines de distribution d'air chaud desservant les locaux de l'installation pour assurer un
chauffage aéraulique.
L'invention prévoit aussi un procédé de réalisation ou de rénovation d'une installation de chauffage de locaux à accumulation de chaleur associé à une cheminée, comportant des étapes consistant à: - installer un appareil de chauffage comportant une chambre de combustion à foyer fermé ou semi-fermé, dans un ouvrage de cheminée, et - raccorder un conduit d'évacuation de gaz brlés à haute température sur l'exutoire de la chambre de combustion jusqu'à un conduit de cheminée, le procédé se particularisant par un montage d'un caisson de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur sur le conduit à haute température, le montage comportant des étapes, dans un ordre quelconque, consistant à: implanter, sur l'emplacement de socle de la cheminée, une structure apte à supporter un noyau accumulateur massif en position surélevée auprès du conduit d'évacuation de l'appareil de chauffage, - constituer ledit noyau accumulateur massif en matériau à forte capacité calorique, monté sur la structure de support et disposé autour du conduit à haute température, aménager un circuit de circulation de fluide caloporteur autour et/ou au sein du noyau accumulateur afin de diffuser la chaleur accumulée par le noyau vers les locaux de l'installation, - ériger une enceinte autour du noyau accumulateur (sur la structure de support) de façon à former un caisson contenant le noyau accumulateur et le circuit de fluide caloporteur, et - calorifuger au moins une partie des parois internes d'enceinte du caisson. Dans le procédé de l'invention, il est prévu de monter le caisson sur un conduit de raccordement reliant l'exutoire de la chambre de combustion à un conduit de fumée spécifique de cheminée, ou alternativement, de monter le caisson sur un carneau ou conduit de raccordement sensiblement horizontal reliant une buse de sortie arrière de la chambre de combustion à un conduit de fumée de cheminée. Le montage du caisson peut comporter une ou des étapes préliminaires consistant à: ériger sur le socle de la cheminée une superstructure apte à supporter le noyau accumulateur massif du caisson; - implanter, au dessus du socle de la cheminée, une ossature de châssis métallique, notamment formée de montants et de traverses en cornières; - nonter une plate-forme de soutien renforcée pour supporter le noyau accumulateur massif en position surélevée au-dessus de l'appareil de chauffage; En lui-même, le montage du caisson comporte au moins une étape consistant à: - fixer des pans métalliques sur la structure de support ou d'ossature du châssis pour constituer les parois d'enceinte du caisson; - revêtir au moins une partie des parois internes de l'enceinte du caisson, de matériau isolant, spécialement de laine minérale doublée sur feuille métallique réflectrice; - disposer des éléments en matériau réfractaire dans l'enceinte du
caisson pour constituer le noyau accumulateur massif.
Selon une alternative de procédé, il est prévu de disposer un circuit de circulation d'eau ou d'huile de chauffage autour et/ou au
sein du noyau accumulateur massif.
Dans le mode de procédé préféré, il est prévu d'aménager un circuit de circulation d'air autour et/ou au sein du noyau
accumulateur massif.
Plus précisément, on aménage un plénum ou espace de circulation d'air entre le noyau accumulateur massif et les parois
d'enceinte du caisson.
Dans le procédé selon l'invention, il est encore prévu de - disposer des moyens de circulation forcée d'air ambiant sur le circuit de circulation d'air, notamment au moins un ventilateur, un générateur d'air pulsé ou une turbine; - disposer des moyens de régulation de la circulation de fluide caloporteur, en particulier des moyens de régulation du flux d'air sur le circuit de circulation d'air, afin d'obtenir une décharge thermique progressive réglable de la chaleur accumulée par le noyau; - disposer un système de thermostat pour constituer un moyen de régulation; - disposer un programmateur horaire pour constituer un moyen de régulation; raccorder le circuit de circulation de fluide caloporteur à un réseau de distribution de chaleur desservant les locaux de l'installation; Dans le cas o le fluide caloporteur est de l'eau ou de 1 'huile de chauffage, le procédé permet avantageusement de raccorder le circuit de circulation d'eau ou d'huile du caisson à un réseau de chauffage central à eau chaude ou à bain d'huile alimentant des
corps de chauffe disposés dans les locaux de l'installation.
Dans le cas o le fluide caloporteur est un flux d'air ambiant, le procédé permet avantageusement de raccorder le circuit de circulation d'air du caisson à un réseau de gaines de distribution d'air chaud desservant les locaux de l'installation pour assurer un
chauffage aéraulique.
Avantageusement, il est prévu de disposer des moyens de commutation ou de modulation de la circulation de fluide caloporteur, en particulier des vannes de régulation de flux d'air, pour constituer des moyens de régulation et répartir ou moduler le
chauffage à destination de chaque local de l'installation.
L'invention peut être mise en oeuvre encore en réalisant ou en fournissant un équipement d'accumulation de chaleur, destiné à être couplé sur un conduit de cheminée avec un appareil de chauffage à chambre de combustion fermée ou semi-fermée pour former une installation de chauffage de locaux permettant d'assurer un chauffage selon une température régulière et une autonomie d'ordre circadien, l'équipement comprenant en particulier des composants pour réaliser un caisson de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur, comme suit: - des éléments en matériau réfractaire permettant de constituer un noyau accumulateur massif, totalisant une masse de l'ordre d'une centaine à plusieurs centaines de kilogrammes, - une structure autoporteuse comportant une plate-forme renforcée apte à supporter la masse des éléments réfractaires du noyau accumulateur, au-dessus d'un espace aménagé pour disposer l'appareil de chauffage, - des parois d'enceinte aptes à être fixées sur la structure autoporteuse de façon à former un caisson contenant le noyau accumulateur tout en aménageant un espace de circulation d'air entre le noyau et l'enceinte du caisson, et, - un revêtement de matériau isolant permettant de calorifuger au
moins une partie des parois internes de l'enceinte du caisson.
Il est prévu que la structure comporte un passage destiné à être traversé par un conduit d'évacuation des gaz brlés issus de la
chambre de combustion.
Alternativement, l'équipement est traversé par un conduit de raccordement permettant de relier l'exutoire de la chambre de
combustion à un conduit de fumée de cheminée.
Il est prévu avantageusement que les éléments réfractaires du noyau sont conformés pour constituer un passage d'un conduit de gaz
brlés à haute température.
De préférence, la structure autoporteuse est formée par une ossature de châssis métallique, notamment avec des montants et des
traverses en cornières.
De préférence, les parois d'enceinte du caisson sont formées
de pans métalliques, notamment de plaques de tôle.
Avantageusement, il est prévu que les parois d'enceinte comportent des moyens pour fixer le revêtement de matériau isolant, notamment des pièces de fixation saillantes, des pattes, des crampons, des plots, des tenons, des clous, des clips et/ou des agrafes, ce qui convient particulièrement lorsque le revêtement de matériau isolant est formé de laine minérale doublée sur feuille métallique. Selon une forme de réalisation, une portion de l'enceinte comporte des doubles parois pour aménager au moins une conduite de
recirculation d'air.
Il est encore prévu que l'équipement comprend des moyens de raccordement à un réseau de distribution d'air chaud, afin d'assurer
un chauffage aéraulique dans les locaux de l'installation.
Enfin, il est prévu avantageusement que l'équipement comprend: - des moyens de circulation forcée d'air, notamment au moins un ventilateur, un générateur d'air pulsé ou une turbine; - des moyens de régulation de flux d'air afin d'obtenir une décharge thermique réglable de la chaleur accumulée par le caisson, et que les moyens de régulation coeportent unsystème de thermostat et/ou des moyens de programmation horaire; - une sonde de température apte à être plongée au coeur du noyau
accumulateur massif.
Il faut noter que, de façon générale, selon l'invention, le noyau est en matériau réfractaire choisi parmi le groupe de matériaux comprenant les briques réfractaires, les briques silico10 calcaires, les briques à base de terres siliceuses, les briques à base de terres riches en alumine et en magnésie, les briques de terre cuite, la terre cuite, la céramique, la chamotte, les argiles réfractaires, l'argile expansée, la silice, les silicates, les carbonates, les chaux, les minerais réfractaires, les ciments réfractaires, les ciments alumineux, les ciments silicates, les mortiers réfractaires, les bétons réfractaires, les granulats siliceux, les granulats silico-calcaires, les granulats silicoalumineux, les pouzzolanes, la pierre ponce, la pierre ollaire, la stéatite, la magnésie, la magnésite, la bauxite, l'alumine, la fonte, l'acier noir ou au cuivre, les sels accumulateurs de quantité de chaleur, et, de façon générale, les composés, particulièrement les silicates, les oxydes et les sels, de silicium, de calcium, de magnésium, d'aluminium, de sodium, de potassium, ainsi que les
mélanges et assemblages desdits matériaux.
En particulier, le matériau du noyau accumulateur résiste à des températures de l'ordre d'une centaine à plusieurs centaines de degrés Celsius et/ou a une capacité thermique massique de l'ordre d'une à plusieurs kilojoules par kilogranme et par degré de température. Finalement, le noyau accumulateur a typiquement une capacité à emmagasiner une énergie calorique de l'ordre d'une dizaine à
plusieurs centaines de kiloWatts-heures.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre
des modes de réalisation préférés de l'invention, donnés à titre
d'exemple non limitatif, et des dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
- La figure 1 représente un dispositif de chauffage nu équipé d'un caisson de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur, selon l'invention, vu lA en coupe transversale de face et vu 1B en coupe longitudinale, - la figure 2 représente un équipement de cheminée à foyer fermé correspondant à une forme de réalisation du dispositif de chauffage à accumulation de chaleur, selon l'invention, - la figure 3 représente des détails de réalisation d'une paroi supérieure d'enceinte de l'équipement de cheminée à foyer fermé ou du dispositif de la figure 2, en montrant deux vues 3A et 3B de deux dispositions d'ouvertures de raccordement à des conduites de circulation d'air, - la figure 4 représente une forme de réalisation particulière d'éléments modulaires destinés à constituer un noyau accumulateur de chaleur, selon l'invention, - la figure 5 représente un ouvrage de maçonnerie de cheminée à foyer fermé intégrant un dispositif de chauffage à caisson accumulateur de chaleur couplé sur un appareil à foyer fermé de type "Encastré-Maçonné" selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'ouvrage de cheminée à foyer fermé type 'Em.' étant vu en coupe transversale 5A en élévation de face et vu en coupe longitudinale 2B en élévation de côté, - la figure 6 représente un autre ouvrage de maçonnerie de cheminée à foyer fermé intégrant un dispositif de chauffage à caisson accumulateur de chaleur couplé sur un appareil à foyer fermé de type " Insert " selon une variante du mode de réalisation préféré de l'invention, la vue 6A représentant une coupe transversale vue en élévation de face de l'ouvrage, la vue 6B représentant une coupe longitudinale vue en élévation de côté de l'ouvrage de cheminée à foyer fermé type 'In' à accumulation de chaleur, selon l'invention, et, - la figure 7 représente une vue de face externe en élévation avec aperçu de détails internes, d'un dispositif de poêle-cheminée à foyer fermé type 'D' à accumulation de chaleur, selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILI1EE DE MODES DE REALISATION PREFERES
Avant de détailler les modes de réalisations préférés du dispositif selon l'invention, ainsi que sa mise en oeuvre pratique et son intégration esthétique dans une installation de chauffage
domestique à cheminée, illustrées aux figures 5 à 7, la description
va exposer la structure de base et le principe de fonctionnement de l'invention en regard d'une première forme de réalisation dépouillée représentée sur le schéma de la figure 1, avec des vues de détails
de réalisation sur les figures 2 à 4.
1. Forme de réalisation simplifiée de l'invention La figure 1 montre que dans sa première forme de réalisation dépouillée le dispositif 0 de chauffage à accumulation de chaleur, selon l'invention, se compose principalement d'un appareil de chauffage 1 comportant une chambre de combustion 10 à foyer fermé, d'un type courant, associé à un volumineux caisson 3 contenant un noyau accumulateur 4 en briques réfractaires monté sur le conduit 2 d'évacuation de gaz brlés à haute température au-dessus de
l'appareil 1 de chauffage à foyer fermé.
La plupart des appareils à foyer fermé se présentent sous forme d'une chambre de combustion massive 10, réalisée généralement en fonte (de dimensions moyennes de l'ordre du demi mètre ou du mètre), surmontée par un avaloir de fumée 15, en forme grossièrement de cône ou de pyramide tronquée, et destinée à être reliée à un
conduit de fumée 2.
L'exutoire 16 de l'avaloir de fumée 15 peut être rattaché directement au conduit de fumée de la cheminé ou y être relié
indirectement par l'intermédiaire d'un conduit de raccordement.
Le conduit 2 démarre, en général, verticalement à la partie supérieure 15 de l'appareil à foyer fermé 1. Cependant le conduit 2 peut être dirigé obliquement vers le haut, voire sortir horizontalement à l'arrière de l'appareil. Dans ce dernier cas, le conduit est appelé spécifiquement " carneau ", dans le vocabulaire
du métier.
De façon générale dans la présente, l'ensemble de tels conduits d'évacuation de fumée 2, tubage 19, conduit de cheminée 18, conduit de raccordement 17 et carneau 17' sont désignés sous l'appellation globale de conduit d'évacuation des gaz brlés 2, quelle que soit leur forme, leur constitution (boisseaux ou tubages métalliques) leur section et leur disposition, verticale, oblique ou horizontale. Dans la forme de réalisation simple illustrée figure 1, le conduit de fumée 2 est un tubage métallique 19 raccordé directement
au sommet 16 de l'avaloir 15 et dirigé verticalement.
Selon l'invention, il est prévu de constituer un caisson 3 accumulateur de chaleur monté sur le conduit 2 d'évacuation des gaz brlés, le caisson 3 comprenant un noyau massif 4 en matériau réfractaire érigé autour de ce conduit 2 d'évacuation des gaz
brlés, qui se trouvent être à très haute température.
Dans le mode de réalisation préféré, le noyau 4 est constitué de briques réfractaires 40 qui se trouve être le matériau réfractaire le plus aisément disponible pour un prix de revient
relativement peu élevé.
Il existe divers matériaux réfractaires, tous les matériaux réfractaires existants ou à venir pouvant généralement être adoptés
pour la mise en oeuvre de l'invention.
Dans la présente demande, on considérera qu'un matériau réfractaire doit avoir une capacité à résister à des températures de
plusieurs centaines de degrés Celsius, sans dégradation.
En effet, le conduit 2 d'évacuation des gaz brlés d'un foyer fermé 1 atteint usuellement en fonctionnement des températures de
l'ordre d'une à plusieurs centaines de degrés Celsius.
Selon le mode de réalisation préféré, un noyau massif 4 en briques réfractaires est érigé autour du conduit 2 d'évacuation des gaz brlés à haute température, les briques réfractaires 40 ayant à la fois des propriétés de résistance aux hautes températures et des
valeurs élevées de chaleur spécifique.
Comme illustré figure 1, le noyau 4 de briques réfractaires s'élève tout autour du conduit 2 d'évacuation à haute température qui sort verticalement de l'appareil 1 à foyer fermé, sur une étendue de hauteur assez élevée qui peut varier d'une fraction de
mètre à quelques mètres, typiquement un demi mètre à deux mètres.
Selon l'exemple de la figure 1, le noyau réfractaire 4 a des dimensions horizontales correspondant, de préférence, aux dimensions horizontales des parois externes de l'appareil 1 à foyer fermé, ce qui offre l'avantage de fournir un dispositif d'ensemble 0 de forme conpacte et parallélépipédique, bien que les dimensions horizontales du noyau 4 puissent aussi varier librement dans de larges proportions. Comme les appareils 1 de chauffage à foyer fermé disponibles couramment dans le comnerce, ont un encombrement de l'ordre d'un demi mètre à quelques mètres, on comprend que le noyau 4 de briques réfractaires peut occuper un volume important et représenter une
masse considérable.
Typiquement, le noyau 4 en briques réfractaires atteint une masse de l'ordre d'une centaine de kilogrammes à quelques centaines de kilogrammes, ces valeurs n'étant pas limitatives. Comne on le verra par la suite, la masse du noyau accumulateur 4 peut varier dans des proportions considérables en fonctions des besoins de
chauffage et d'autonomie des locaux.
La disposition d'un tel noyau massif 4 en matériau réfractaire en hauteur autour du conduit 2 d'évacuation des gaz brlés au-dessus de l'appareil 1 à foyer fermé nécessite une forte et solide armature
de soutien.
Selon l'invention, le noyau massif 4 de briques réfractaires est donc monté sur une structure renforcée 20 pour supporter la
masse du noyau.
Il est prévu, selon le mode de réalisation préféré de l'invention, que la structure comporte une plate-forme de support 29 disposée à hauteur médiane, de préférence au niveau du départ du conduit 2 d'évacuation des gaz brlés à haute température, donc généralement sensiblement au niveau de l'exutoire de fumée 16 de l'appareil de chauffage 1, c'est-à-dire au débouché 16 de l'avaloir
de fumée, si l'appareil 1 comporte un avaloir.
Selon l'invention, il est donc prévu que le caisson 3 accumulateur de chaleur est érigé sur une superstructure implantée sur l'emplacement du socle de la cheminée et comportant une plateforme renforcée 29 pour supporter et surélever le noyau massif 4 en matériau réfractaire audessus de l'appareil 1 à foyer fermé et tout
autour du conduit 2 d'évacuation de gaz brlés.
La figure 1 montre un mode de réalisation simple d'une structure autoporteuse 20 constituée par une ossature de châssis métallique. Selon la forme de réalisation de la figure 1, la structure du châssis 20 est formée d'épaisses cornières à dièdre d'angle 22,23,... solidarisées ensemble et disposées selon des montants 22 et des traverses 23, comme détaillé par la suite en relation avec la figure 2. Les pieds 21 des montants en cornières peuvent être conformés et posés à plat sur la dalle de sol de soubassement du foyer de la cheminée. Les montants en cornières peuvent aussi alternativement, être foncées dans la masse du socle de la cheminée, par exemple si
le socle est réalisé en béton coulé dans un coffrage.
Corne le montre la figure 1, l'ossature du châssis 20 est complétée par des traverses horizontales 23 disposées à hauteur
médiane du dispositif 0.
Une telle ossature 20 permet avantageusement de disposer la plate-forme 29 de support du noyau accumulateur 4 en appui sur des traverses métalliques horizontales 23, donc de préférence
sensiblement à la hauteur de l'exutoire de fumée 16 de l'appareil 1.
Une ouverture, généralement circulaire, est aménagée dans la partie centrale (ou dans la partie médiane) de la plate-forme 29 pour constituer un passage au conduit 2-19 à raccorder verticalement (ou en oblique) à l'exutoire 16 de la chambre de combustion 10 de
l'appareil 1.
La plate-forme 29 sert alors de support pour ériger le noyau accumulateur 4 du caisson 3 autour du conduit 2 d'évacuation de gaz
brlés à haute température.
En outre une telle ossature 20 permet avantageusement de disposer et de fixer des parois d'enceinte 30 autour du noyau accumulateur 4 pour constituer ainsi une enveloppe parallélépipédique de caisson 3 surélevé monté autour du conduit 2 à
*haute température.
L'ossature de châssis 20 selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, offre ainsi le double avantage de constituer une structure autoporteuse avec une plate-forme 29 pour supporter le noyau accumulateur 4 en position surélevée autour du conduit d'évacuation 2 de l'appareil 1, et de constituer une armature pour
plaquer et fixer des parois planes de l'enceinte 30.
Une fois implantée, la structure autoporteuse 20 du caisson 3 et fixées les plaques de parois de l'enceinte 30 calorifugée, le noyau accumulateur 4 peut être érigé autour du conduit 2
d'évacuation de gaz brlés.
L'appareil 1 de chauffage à foyer fermé est donc disposé entre les quatre pieds des montants verticaux 22 du châssis 20 du caisson 3 et le conduit de raccordement est alors monté et fixé sur l'avaloir 15 en le raccordant au conduit de fumée 2. Ou bien on descend le tubage métallique 19 du conduit de fumée 2 pour le
raccorder directement à l'exutoire 16 du foyer 1.
Le noyau accumulateur 4 peut alors être constitué au coeur du
caisson 3 et autour du conduit 2 d'évacuation des gaz brlés.
Selon l'exemple de réalisation de la figure 1, le montage du noyau 4 débute en disposant une première couche de briques réfractaires 40 sur la plate-forme 29, enserrées autour du conduit d'évacuation 2, ce premier lit de briques 40 occupant l'essentiel de
la surface de la plate-forme 29.
De préférence, le lit de briques 40 entoure complètement le
conduit d'évacuation de gaz brlés 2.
Alternativement, dans les cas o le conduit 2 est très proche de la paroi arrière du caisson 3 et du mur d'adossement, le noyau
accumulateur 4 peut seulement faire le tour d'une partie du conduit.
Le conduit 2 est alors engagé partiellement dans le noyau 4. Il reste préférable bien sr, que le conduit 2 traverse le coeur du
noyau 4 sur toute sa hauteur.
Le reste du noyau accumulateur 4 est ensuite monté progressivement, en superposant régulièrement une succession de lits de briques réfractaires 40, sur le même schéma que le premier lit de
briques 40, au-dessus de la plate-forme 29.
Il est inutile de liaisonner ni de jointoyer entre elles les briques réfractaires 40 du noyau accumulateur 4. Le montage des briques 40 à cru sans scellement permet avantageusement leur libre dilatation et rétraction, compte-tenu des variations considérables
de température qu'elles connaîtront.
Dans le cas contraire de liaison maçonnée entre les briques , on choisira un ciment réfractaire ou un mastic ou encore une
colle résistante à la chaleur.
Les lits de briques 40 se superposent donc jusqu'à atteindre une hauteur représentant la quasi-totalité ou la majeure partie de la hauteur du volume intérieur du caisson 3. Il est préférable de ménager une certaine hauteur d'espace libre 56 au-dessus du noyau accumulateur 4 pour laisser un bon intervalle de circulation et de brassage d'air. De même un certain espace libre 55 avec une distance respectable de l'ordre d'un centimètre à quelques décimètres est aménagé entre la surface de périphérie du noyau 4 en brique réfractaire et la surface métallique du matériau isolant qui
recouvre les parois internes de l'enceinte 30.
Curieusement, il est préférable d'aménager un petit espace libre 57 entre la surface externe du conduit 2-19 d'évacuation de gaz brlés et les briques 40 les plus proches, afin de ménager un espace de dilatation pour le conduit 2 de gaz brlés à haute température qui connaît de très fortes variations de température, en fonctionnement. En outre, il est préférable de ne pas liaisonner les briques sur le conduit 2, toujours pour laisser le conduit 2 et les briques du noyau 4 se dilater librement vu les inportantes
contraintes de dilatation à venir.
Par conséquent, les briques 40 sont disposées à une certaine distance, de l'ordre d'un millimètre à quelques centimètres, typiquement un demi centimètre à deux centimètres, par rapport à la surface externe de paroi du conduit 2-19. Les faces internes de chant des briques centrales du noyau 4 ne sont pas directement en
contact, alors, avec la surface externe du conduit 2-19.
De façon étonnante et avantageuse, une telle disposition des briques 40 de matériau réfractaire à faible distance du conduit 2 ne nuit pas à l'établissement d'une liaison thermique entre le conduit 2 de gaz brlés à haute température et le noyau 4 de briques réfractaires qui doit accumuler la chaleur. L'absence de maçonnerie de liaison et de contact entre les briques 40 et le conduit 2 n'empêche pas l'établissement d'un couplage thermique parfait entre le conduit 2 à haute température et les briques réfractaires 40 du noyau 4. L'essentiel du transfert thermique se fait en effet par rayonnement (proportionnel au cube de la température T3, T étant la température absolue exprimée en Kelvin) et par convection (proportionnel au carré de la température T), la conductivité thermique (proportionnelle simplement à la température T) étant peu importante aux températures très élevées atteintes par les fumées et
les gaz brlés à la sortie d'un foyer fermé.
En effet, le conduit 2 d'évacuation des gaz brlés d'un foyer fermé 1 atteint usuellement en fonctionnement des températures de
l'ordre d'une à plusieurs centaines de degrés Celsius.
Plus précisément, dans la catégorie de norme la moins exigeante de classe T3 (Norme française NF-D35 303), il existe des appareils à foyer fermé prévus pour être raccordés sur un conduit maçonné traditionnel, dont la température des fumées à l'entée du conduit ne doit pas excéder 3500C lors de l'essai en allure normale
selon la norme NF.D35 376.
Pour les appareils à foyer fermé de classe supérieure, il est obligatoire de remplacer le conduit de fumée par un conduit neuf 2 ou de réaliser un tubage 19 ou un chemisage du conduit existant et de prévoir un raccordement par un conduit de raccordement 17 ou par un avaloir 16, qui résiste à "un essai de choc thermique dont la
température d'essai est portée à 7000C".
On comprend donc que la température des fumées des gaz brlés sortant d'un foyer fermé 1 atteint des hautes températures de
l'ordre d'une à plusieurs centaines de degrés Celsius.
On comprend également que le conduit 2 de gaz brlés et le noyau 4 de briques réfractaires 40 connaissent d'importantes
contraintes et déformations dues à la dilatation.
Pendant la réalisation du caisson 3, on peut prévoir de disposer une ou plusieurs sondes de température 70 traversant les parois d'enceinte 30 du caisson 3, la sonde 70 pouvant éventuellement être enfoncée au sein de la masse réfractaire du
noyau 4 en prenant des dispositions adéquates.
Le caisson 3 est achevé en disposant alors des parois d'enceinte 30 calorifugées sur la structure du châssis 20, et en les fixant sur les cinq côtés latéraux et supérieurs pour fermer le
caisson 3.
Pour achever la réalisation du caisson 3, on monte les dernières parois de l'enceinte 30 en fixant des plaques de tôle métallique préalablement revêtues de matériau isolant sur la face
avant et éventuellement la ou les faces latérales encore ouvertes.
Les plaques sont assemblées par boulonnage ou soudure, par collage
ou tout autre mode de fixation sur la structure de châssis 20.
Le coeur du dispositif de chauffage 0 selon l'invention est ainsi constitué. On pourra envisager aisément aussi que le caisson
du dispositif dispose d'une ossature de châssis cylindrique.
Maintenant, pour redistribuer ultérieurement ou rediffuser, de manière progressive et délocalisée, la chaleur accumulée par le noyau accumulateur 4, l'invention a prévu de disposer un circuit 5 de circulation de fluide caloporteur auprès du noyau 4 accumulateur
d'énergie calorique.
Le circuit 5 de circulation de fluide caloporteur peut être disposé indifféremment autour du noyau massif 4 ou au sein du noyau, ou même entre le conduit d'évacuation 2 et le coeur du noyau 4, ou
encore à la fois autour et au sein du noyau accumulateur 4.
Dans un premier mode de réalisation alternatif, un circuit de
circulation d'eau est ainsi disposé autour et, ou, au sein du noyau.
Selon ce premier mode de réalisation alternatif non illustré, un réseau d'échangeurs à serpentin de conduites d'eau de chauffage, d'eau chaude sanitaire, ou éventuellement d'huile de chauffage, sont disposés autour du noyau accumulateur ou insérés au sein du noyau accumulateur, en incrustant les serpentins entre les lits de briques réfractaires. Un réseau de chauffage central à eau ou à huile, ou bien un circuit d'eau chaude sanitaire est ensuite raccordé à l'échangeur à conduites en serpentin, mis en oeuvre dans le caisson selon ce premier mode de réalisation alternatif, pour desservir les locaux de l'installation, par exemple pour chauffer l'ensemble des pièces d'une maison d'habitation ou pour fournir de l'eau chaude
domestique.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, un circuit 5 de circulation d'air 50-56 est aménagé autour et, ou, au
sein du noyau accumulateur 4.
Ainsi selon l'exemple de réalisation de la figure 1, un espace libre 55 avec une distance respectable de l'ordre de plusieurs millimètres à quelques décimètres, est aménagé entre la surface de périphérie du noyau 4 en briques réfractaires et les parois d'enceinte 30 du caisson 3. Il est prévu aussi de ménager une certaine hauteur d'espace libre 56 au- dessus du noyau accumulateur
pour laisser un bon intervalle de circulation et de brassage d'air.
De même on distingue sur la figure 1 que la base du noyau de briques réfractaires 40 est de préférence posée de façon surélevée 54 par rapport à la plate-forme 29. Il est prévu que la base du noyau 4 de briques réfractaires repose sur deux réseaux entrecroisés de longerons profilés, le réseau inférieur étant par exemple constitué de longerons parallèles en fer à T posés retournés à plat contre la plate-forme 29, le réseau supérieur étant constitué de longerons parallèles en fer plats disposés orthogonalement au réseau inférieur. Cet entrelacs de longerons perpendiculaires permet à
l'air de circuler librement 54 sous la base du noyau accumulateur 4.
Alternativement ou cumulativement, il est possible d'aménager des canaux de circulation d'air au sein de la masse du noyau accumulateur 4 en ajourant l'assemblage de briques réfractaires 40
ou en choisissant des briques perforées.
L'aménagement de canaux de circulation d'air permet d'obtenir
une décharge thermique du noyau plus rapide et plus puissante.
L'intérêt, toutefois, de la disposition d'un noyau réfractaire corpact 4 est d'obtenir une décharge thermique progressive et sur
une plus longue durée.
Pour obtenir un dispositif de chauffage fonctionnel, il alors prévu, selon un aspect caractéristique particulièrement avantageux de l'invention, d'intégrer le caisson 3 accumulateur de chaleur dans un système 5-6 de circulation d'air comportant un réseau de gaines , 51, 52 d'induction d'air ambiant et de gaines 6, 6', 60 de
distribution d'air ambiant réchauffé.
Des conduites 52, 60, 6, 6' de circulation d'air sont alors reliées au caisson 3. L'exemple de réalisation de la figure 1 rmntre qu'une gaine d'arrivée d'air 52 reliée à une prise d'air ambiant 50 est raccordée au circuit 54,55,56,57 de circulation d'air interne du caisson 3, au niveau d'une ouverture de raccordement 53 aménagée
dans la plate-forme 29 constituant la paroi inférieure du caisson 3.
De même plusieurs conduites 6,6',60 de sortie d'air sont raccordées à la paroi supérieure d'enceinte 30 du caisson, au niveau d'ouvertures aménagées dans la paroi supérieure pour extraire l'air chaud emmagasiné dans le caisson 3 et le redistribuer dans les locaux. En ce qui concerne l'activation du système 5-6 de circulation d'air dans l'espace de circulation d'air du caisson accumulateur 3, il est prévu de disposer, sur au moins une gaine de conduite d'air 52, des moyens 51 d'aspiration et de refoulement d'air ambiant, notamment une pompe électrique, un ventilateur, un compresseur d'air, une turbine ou un générateur d'air pulsé. Sur l'exemple de la figure 1, un appareil 51 à moteur électrique de pompe d'aspiration d'air, est disposé en partie inférieure du dispositif de chauffage 0, par exemple dans le socle ou la base des parois latérales de la
maçonnerie de cheminée.
Ces moyens 51 de circulation forcée d'air prélèvent avantageusement l'air ambiant au ras du sol au niveau d'une ouverture 50 d'aspiration d'air ambiant aménagée en partie inférieure d'une paroi latérale de la cheminée. Toute autre disposition du prélèvement d'air ambiant est envisageable, notamment une ouverture d'aspiration centrale sous l'âtre de la cheminée, dans d'autres parties de l'ouvrage de maçonnerie de la cheminée, une ouverture d'aspiration ou un réseau d'ouvertures d'aspiration disposées dans d'autres pièces des locaux de l'installation de chauffage ou encore une ou des ouvertures d'aspiration d'air froid extérieur. De façon complémentaire, il est prévu de raccorder, de préférence à la partie supérieure du caisson 3, une ou plusieurs gaines 6,6',60 de distribution d'air réchauffé aboutissant à des bouches 61 de soufflage d'air chaud pour former un système de
circulation d'air complet.
Il est ainsi prévu de raccorder une ou plusieurs, typiquement deux à quatre, gaines de sortie d'air chaud 6,6',60 sur la partie supérieure du caisson 3, notamment au niveau d'ouvertures de
raccordement aménagées dans la plaque supérieure de l'enceinte 30.
Ces gaines de distribution 6,6',60 aboutissent à des bouches de sortie d'air 61 pour distribuer et diffuser l'air ambiant réchauffé par l'énergie calorique stockée et restituée par le noyau
accumulateur 4.
Les gaines 6,6',60 de distribution d'air chaud sont de préférence calorifugées pour éviter des déperditions de chaleur sur
le trajet de redistribution.
La ou les bouches 61 de sortie d'air ambiant réchauffé, typiquement au nombre de deux à quatre, sont disposées dans les parois de maçonnerie de la cheminée et débouchent de préférence en partie inférieure centrale ou en partie supérieure centrale ou même dans les parois latérales notamment en partie médiane de la hauteur
de l'ouvrage de maçonnerie de cheminée.
Il est encore prévu que certaines gaines 6,6' de distribution d'air réchauffé ambiant aboutissent à des bouches de sortie d'air chaud disposées dans d'autres pièces des locaux de l'habitation, notamment aux étages supérieurs, conne suggéré sur les figures 1, 2 et 5. Il est encore possible que les gaines de distribution d'air réchauffé issues du caisson fassent partie d'un réseau complet 6 de
chauffage aéraulique domestique, industriel ou commercial.
Il est prévu, selon un principe extrêmement avantageux de l'invention,qu'un tel réseau 6 de distribution d'air ambiant destiné à redistribuer et diffuser progressivement la chaleur accumulée par le noyau réfractaire 4, soit associé à des moyens de
régulation 7.
La régulation 7 peut être basée sur des mesures de température ,71, sur une planification horaire 70 ("timing") ou sur un autre mode de commande domotique aisément envisageable par l'homme de métier. Il est notamment prévu que le système 5-6 de circulation d'air et de redistribution de la chaleur accumulée fonctionne sur commande d'un système à thermostat d'ambiance 71 ou d'un système différentiel à thermostats intérieur et extérieur ou encore éventuellement en faisant intervenir les mesures de température de la sonde 70
enfoncée dans le caisson 3-4.
Alternativement ou cumulativement, il est prévu que le système -6 de circulation d'air et de distribution de la chaleur accumulée fonctionne sur commande d'un système de "timing" horaire 72 permettant de programmer des plages horaires de fonctionnement sur des périodes conventionnelles cycliques d'une journée, d'une semaine
ou toute autre programmation ou alternance de durée de cycle.
Il est possible notamment de prévoir un système de commande domotique apte à contrôler l'activation (ouverture/fermeture) et le réglage (modulation d'ouverture) d'un choix de vannes, de registres ou d'ouvertures de soufflage d'air au sein d'un réseau 6,6',60,61 de gaines et d'ouvertures de distribution d'air disposées dans les
diverses pièces des locaux de l'installation.
De façon encore plus avancée, l'homme de métier peut prévoir que le système 5-6 de circulation d'air et de distribution de chaleur accumulée fonctionne sur commande d'un système domotique sophistiqué, comme un système de contrôle à distance ou un système
de calculateur à logiciel ou à intelligence artificielle.
Il n'entre pas dans le cadre de la présente de décrire en
détail de telles réalisations à la portée de l'homme de métier.
Le fonctionnement, ainsi que des détails de caractéristiques physiques et énergétiques, du noyau accumulateur 4 et du système 5-6 de distribution de chaleur du dispositif de chauffage 0 selon l'invention, vont maintenant être décrits en relation avec les modes de mises en oeuvre préférées du dispositif de chauffage selon l'invention. En fonctionnement, donc, l'utilisateur charge l'appareil de combustible (généralement du bois ou du charbon) et active la combustion dans le foyer de la chambre 10 de l'appareil à foyer fermé 1, dont la porte est refermée en utilisation normale à plein rendement. La combustion dans la chambre à foyer fermé 10 dégage des gaz brlés à température très élevée qui passent dans l'avaloir 15
et s'évacuent dans le conduit d'évacuation 19,2.
En régime établi, le conduit 2 d'évacuation des gaz brlés de l'appareil à foyer fermé 1, et plus particulièrement l'avaloir 15 et le conduit de raccordement 17 entre l'exutoire 16 et le conduit 2 de fumée de la cheminée, sont alors portés continment à de très hautes
températures également.
Il faut rappeler en effet, que le conduit 2, 17 d'évacuation des gaz brlés d'un foyer fermé atteint usuellement en fonctionnement des températures de l'ordre d'une à plusieurs
centaines de degrés Celsius.
On peut mentionner qu'il n'est pas rare que le tubage métallique 19 du conduit 2 d'évacuation des gaz brlés d'un appareil à foyer fermé en fonctionnement normal, soit porté à incandescence,
à la température du fer rouge, et peut même bleuir.
La chaleur dégagée par l'avaloir 15 et le conduit 2 d'évacuation de gaz brlés se transfère donc naturellement au noyau
réfractaire 4.
Selon l'invention, les matériaux constitutifs du noyau 4 sont choisis pour leurs propriétés réfractaires ce qui signifie qu'ils présentent non seulement une résistance aux températures élevées et un point de fusion élevé, mais aussi qu'ils possèdent une forte chaleur massique (ou chaleur spécifique) c'est-à-dire une grande
capacité calorique.
Compte tenu de sa forte chaleur massique et de sa masse importante, le noyau 4 peut recevoir avantageusement une grande quantité d'énergie calorique, avec pourtant, une faible élévation de température. La température du noyau accumulateur 4 s'élève ainsi insensiblement et graduellement en absorbant de très importants transferts d'énergie calorique des gaz brlés à haute température
dégagés par le foyer fermé.
La combustion de la charge de bois de l'appareil de chauffage 1 s'achève généralement au bout de quelques heures, les braises
continuant encore quelques temps à diffuser de la chaleur.
Le noyau accumulateur 4 a alors pleinement constitué ses
réserves d'énergie calorique.
Comme l'invention prévoit que l'enceinte 30 du caisson 3 est calorifugée entièrement ou partiellement et que les matériaux réfractaires ont en outre la propriété de présenter une faible conductivité, on constate pratiquement que le noyau accumulateur 4 enfermé dans le caisson 3 est alors capable de conserver l'énergie calorique stockée sur de longues périodes de l'ordre d'une dizaine
d'heures à plusieurs jours.
Ces résultats étonnants permettent d'envisager selon l'invention de redistribuer progressivement l'énergie calorique accumulée dans le noyau 4 du caisson 3, par l'intermédiaire du circuit 5-6 de circulation de fluide caloporteur, vers les locaux,
en fonction des besoins.
Dans la forme de réalisation de la figure 1, le caisson calorifugé 3 constitue avantageusement une chambre 5 de circulation d'air occupée en majeur partie par le noyau 4 accumulateur massif en
briques réfractaires 40.
La chambre 5 de circulation d'air communique, par l'intermédiaire des ouvertures de raccordement 53, 59 dans les parois, avec un réseau de conduits de distribution d'air chaud 6,6',60. Ainsi selon l'exemple de la figure 1, un appareil 51 de ventilation est disposé auprès du dispositif 0 pour aspirer l'air ambiant du local par une bouche 50 de prise d'air. L'appareil 51 refoule l'air ambiant à travers une gaine 52 d'arrivée d'air communiquant à l'intérieur de la chambre 5 de circulation d'air du caisson 3. La gaine 52 d'arrivée d'air est raccordée à une ouverture 53 d'entrée d'air aménagée de préférence dans la plate-forme 29 située à la partie inférieure de l'enceinte 30 de la chambre 5 du caisson 3, donc dans la partie à température relativement moins élevée. L'air frais ambiant arrive ainsi avantageusement dans la partie inférieure 54 de la chambre 5 du caisson 3 et se réchauffe progressivement en s'élevant par convection naturelle dans les parties supérieures plus chaudes du caisson 3 tout en circulant dans l'espace de circulation d'air 54,55,56,57 aménagé autour du noyau 4
et éventuellement au sein du noyau.
D'autre part, l'espace 5 de circulation d'air de la chambre du caisson est relié par des gaines 6,6',60 de redistribution d'air réchauffé vers des bouches de soufflage d'air chaud 61 disposées dans les locaux en des emplacements choisis en fonction des
nécessités de l'installation ou des préférences des utilisateurs.
Les gaines 6,6',60 de distribution d'air chaud sont de préférence raccordées à des ouvertures de sortie d'air chaud 59
aménagées dans la paroi supérieure 39 de l'enceinte 30 du caisson.
Ainsi de façon avantageuse, la partie supérieure 56 la plus chaude de la chambre 5 du caisson 3 contenant le noyau 4 accumulateur de
chaleur, communique avec les gaines 6,6',60 de sortie d'air chaud.
Sur l'exemple de réalisation de la figure 1, une première gaine 60 de distribution d'air chaud raccordée à la partie supérieure 56 de la chambre 5 du caisson 3, est reliée à une bouche 61 de soufflage d'air chaud disposée en partie inférieure du
dispositif 0, en position médiane sous l'appareil de chauffage 1.
Deux autres gaines 6,6' de distribution d'air chaud sont raccordées à des ouvertures latérales 59 dans la paroi supérieure 39 du caisson et sont prévues pour aboutir à d'autres bouches de soufflage. Ces bouches de soufflage peuvent être disposées dans la pièce du local occupé par le dispositif (par exemple dans les parois latérales de l'habillage de maçonnerie du dispositif ou dans d'autres parties de la pièce du local) ou alternativement, dans d'autres pièces des locaux (par exemple dans des chambres situées à
l'étage supérieur d'une maison).
Ainsi le circuit 5 de circulation d'air du caisson 3 de la figure 1 peut être relié à un réseau 6,6' de conduites de chauffage aéraulique. En fonctionnement, le ventilateur 51 prélève de l'air ambiant et insuffle l'air dans la chambre 5 de circulation d'air du dispositif, si bien que l'air ambiant se réchauffe au contact du noyau accumulateur 4 par convection et parvient en partie haute 56 du caisson 5 o il est évacué par les gaines 6,6' de sortie d'air chaud qui redistribuent l'air ambiant réchauffé par la chaleur
accumulée du noyau 4 vers les locaux.
Un point important du dispositif selon l'invention est donc de disposer de moyens 51 de circulation forcée d'air, ce qui a pour avantage essentiel de permettre de commander la décharge thermique
du noyau 4 accumulateur de chaleur.
En outre, selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif est avantageusement équipé de moyens de régulation 7 afin de redistribuer la chaleur accumulée par le noyau 4 en fonction des besoins et d'obtenir une décharge thermique progressive réglable
et contrôlée.
Ainsi un système de thermostat d'ambiance 71 est installé dans
les locaux desservis par le dispositif 0.
Le système de thermostat 71 agit sur la circulation d'air 5 en déclenchant le fonctionnement du ventilateur 51 ou d'autres moyens 51 de circulation forcée d'air en fonction du franchissement de
seuils de températures dans les locaux.
De façon avantageuse, une telle régulation 7 par thermostat 71 de la décharge du noyau 4 du dispositif 0 permet de maintenir une température d'ambiance stable, régulière, agréable et confortable en
permanence dans les locaux desservis par l'installation.
De plus, un système de programmation horaire 72 est prévu dans
les moyens 7de régulation 7 du dispositif.
En fonctionnement, l'utilisateur peut ainsi programmer avantageusement sur une journée ou même sur plusieurs journées les plages horaires pendant lesquelles le dispositif 0 va se déclencher
pour remettre et maintenir les locaux en température.
Cette disposition permet avantageusement alors, aux utilisateurs qui s'absentent de leur maison dans la journée, de programmer à l'avance la mise en route du dispositif quelques heures avant l'heure prévue de leur retour. Le dispositif selon l'invention se déclenche alors à l'heure programmée et la décharge thermique de la chaleur accumulée et stockée par le noyau ramène une température
confortable dans les locaux avant le retour des utilisateurs.
L'avantage essentiel du dispositif selon l'invention est donc sa capacité à récupérer, à stocker et à redistribuer une énergie calorique considérable, correspondant à l'énergie nécessaire au chauffage des locaux équipés pendant une dizaine d'heures à quelques dizaines d'heures, ce qui permet une régulation du chauffage des
locaux sur un cycle d'ordre journalier ou circadien.
2.Détails de formes de réalisation préférées de l'invention
A la lecture de la description précédente de la structure de
base et du principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention, il apparaît que le dispositif 0 est essentiellement constitué par un caisson calorifugé 3 contenant un noyau massif 4 accumulateur de chaleur monté sur un appareil de chauffage 1 à chambre de combustion 10 fermée ou semifermée d'un type connu et
disponible dans le commerce.
L'invention peut aussi être obtenue en fournissant les éléments constituant le caisson 3 de récupération de stockage et de redistribution de chaleur, destiné à équiper un appareil 1 de
chauffage à foyer fermé préexistant ou fourni séparément.
L'invention est donc réalisée également avec un équipement ,30,3,4 d'accumulation de chaleur destiné à être couplé avec un appareil de chauffage 1 à chambre de combustion 10 fermée ou semifermée, sur un conduit 2 de cheminée, pour former une installation de chauffage de locaux permettant d'assurer un chauffage selon une
température régulière et une autonomie d'ordre circadien.
La figure 2 illustre une forme de réalisation de la structure -30 d'un tel équipement qui correspond à l'ossature de châssis 20 du caisson 3 accumulateur de chaleur de la figure 1, ce qui permet
maintenant d'en exposer les détails.
La figure 2 montre une structure autoporteuse 20 de caisson d'accumulation de chaleur selon l'invention. Selon l'exemple de réalisation de la figure 2, la structure 20 comporte une ossature de châssis parallélépipédique conportant quatre montants 22,24 verticaux reliés par des traverses 23,25,27 d'entretoises horizontales destinées à solidariser et rigidifier l'ensemble du
châssis 20.
Les montants 22,24 et les entretoises 23,25,27 sont constituées, dans cette forme de réalisation, par des fers profilés en cornières à dièdre, ce qui permet avantageusement de supporter sans déformation les contraintes et le poids considérables du
caisson 3.
Quatre montants 22,24 en cornières sont ainsi disposés pour
constituer les arêtes verticales du châssis 20.
Les montants 22-24 sont reliés deux à deux, respectivement, par au moins quatre traverses d'entretoises 23 constituées par des cornières disposées horizontalement si bien que les pans latéraux de côtés du châssis 20 ont une forme de lettre H. Les cornières d'entretoises 23 peuvent être solidarisées par assemblage mécanique,
soudure, brasure ou tout autre moyen de fixation.
Les cornières 23 d'entretoises horizontales sont disposées
typiquement à mi-hauteur du caisson 3.
Plus précisément, les cornières horizontales 23 sont disposées
de préférence au niveau de l'exutoire de fumée 16 du foyer fermé 1.
Les cornières horizontales 23 sont donc au niveau de l'extrémité supérieure 16 rétrécie de l'avaloir 15, à la partie inférieure du conduit 2 d'évacuation de gaz brlés, notamment au bas du conduit de raccordement 17, le conduit 17-2 ayant généralement une section constante. L'avantage de cette disposition est de réduire l'ouverture de passage du conduit d'évacuation et de simplifier le montage du noyau qui peut alors comporter un alésage de section
constante pour le passage du conduit.
Ainsi les quatre entretoises 23 sont disposées horizontalement dans la partie médiane à mi-hauteur du châssis 20 à un niveau correspondant environ à la hauteur de l'appareil de chauffage 1 et plus précisément au niveau de l'exutoire 16 de l'avaloir de fumée 15 de l'appareil 1, afin de supporter la plate-forme de support 29
renforcée destiné à soutenir le caisson 30 avec son noyau massif 4.
Compte tenu de la charge de la plate-forme 29, il peut être préférable de doubler les entretoises médianes en solidarisant huit
cornières 23-25 comme visible figure 1.
Une plaque métallique 29 est alors posée et fixée sur les entretoises horizontales 23 pour constituer la plate-forme 29 du
noyau accumulateur massif 4.
Dans cet exemple de réalisation, la plate-forme 29 peut être découpée dans une plaque d'acier de quelques millimètres
d'épaisseur, afin de supporter le poids du noyau massif 4.
Une ou plusieurs tôles métalliques peuvent aussi convenir pour
constituer la plate-forme.
Si la tenue mécanique au centre de la plate-forme 29 est insuffisante, des barres ou des cornières de renfort peuvent être disposées en écharpe sous la plate-forme 29, en reliant les montants opposés 22-24',22'-24 deux à deux, de façon à soutenir la partie
centrale de la plate-forme 29.
Un trou circulaire est aménagé dans la partie centrale de la plate-forme 29 pour laisser passage au conduit 2 d'évacuation des
gaz brlés.
De même, il est prévu d'aménager une ou des ouvertures de raccordement 53 de gaine de circulation d'air 52 dans la plaque 29 de la plate-forme inférieure du caisson 3, de préférence à sa périphérie ou dans un coin d'angle (ou alternativement dans la
partie inférieure des parois d'enceinte 30).
Pour maintenir et rigidifier l'ossature du châssis 20, il est préférable de disposer aussi des entretoises horizontales 27 au sommet du châssis 20 en reliant deux à deux les extrémités supérieures des montants 22, 24 par des cornières 27 puis en les
solidarisant par assemblage, fixation ou soudure.
Maintenant la suite du montage du caisson 20 consiste à poser les parois d'enceinte 30 tout en érigeant le noyau accumulateur 4 à l'intérieur de la structure du caisson 3. Selon le mode de réalisation préféré, les parois d'enceinte 30 sont constituées de pans métalliques 32,34,36,38,39, notamment de
plaques de tôles découpées aux dimensions extérieures du caisson 3.
Les parois métalliques 32-39 sont plaquées à l'emplacement des faces du caisson 3 et fixées par assemblage mécanique ou de préférence par
soudure pour former avantageusement un caisson 3 hermétique.
Comme illustré sur la figure 2, les parois d'enceinte 30 sont mises en place de façon à couvrir les surfaces délimitées par deux montants verticaux 22-24 et par deux entretoises 23-25 médianes et
supérieures.
Ces plaques 32-39 disposées contre les portions supérieures des faces du châssis 20 parallélépipédique sont destinées à former
l'enceinte 30 du caisson 3 lui-même.
Il est préférable, à titre provisoire de monter seulement une, deux ou trois plaques, par exemple la plaque 32 de face arrière et, éventuellement, une ou deux plaques 34,36 de faces latérales pour pouvoir poser les briques réfractaires 40 et ériger le noyau
accumulateur 4 autour du conduit sans difficulté.
Les faces ouvertes restantes, par exemple la face avant 38 et éventuellement les faces latérales 34-36, seront obturées par des plaques complémentaires après avoir achevé la construction du noyau accumulateur. Le sommet du caisson 3 est alors obturé à son tour par une paroi 39, de préférence une plaque de tôle mince aux dimensions de
la section hors tout du châssis 20,30 ou de la surface de la plateforme 29.
La figure 3 montre que la paroi 39 supérieure d'enceinte est percée d'une ouverture principale 58 généralement circulaire, pour laisser passage au conduit 2 d'évacuation de gaz brlés à haute température, notamment au conduit de raccordement 17, s'il en existe
un, ou au tubage 19 du conduit de fumée, le cas échéant.
L'ouverture primaire 58 a des dimensions supérieures et se trouve généralement en position centrale ou médiane de la plaque supérieure 39, puisqu'elle permet le passage d'un conduit 2 vertical
ou oblique.
Comme illustré sur les figures 3A et 3B, il est prévu que la plaque 39 supérieure d'enceinte est percée d'ouvertures secondaires 59,59', généralement circulaires et de diamètre réduit, disposées autour de l'ouverture primaire 58. Les ouvertures secondaires 59,59', typiquement au nombre de deux à quatre, servent à raccorder des gaines 6,6',60 de distribution d'air chaud, comme illustré sur
les figures 1, 2 et 3.
Alternativement ou cumulativement comme illustré figure 2, il est possible de dédoubler les parois latérales de l'enceinte 30 en aménageant un vide d'air 33 entre les doubles parois internes 34-35 et externes 36- 37. Ces doubles parois latérales 34,35,36,37 forment une conduite 33 de redistribution d'air communiquant avec la chambre de circulation d'air du caisson 3, en partie supérieure, et aboutissant, en partie inférieure, à des ouvertures de raccordement
59,59'.
Ces débouchés 59,59' en partie basse des conduites 33 de redistribution d'air peuvent être raccordés à des gaines 60,60' de
distribution d'air et reliés à des bouches de soufflage d'air chaud.
Il est à noter, d'autre part, que le châssis 20 peut incorporer un tube 2 de conduit de raccordement fixé à demeure, en traversant le volume du caisson 3 entre l'ouverture de la plateforme 29 et l'ouverture principale 58 de la paroi supérieure 39. Ce tube 2 installé à demeure comporte des moyens de raccordement d'une part à l'avaloir 15 vers le bas, et d'autre part au conduit de fumée
18 vers le haut.
Les parois internes des plaques 34,36 d'enceinte du caisson 3
sont alors tapissées d'un matériau isolant 31.
Le matériau isolant 31 est formé de préférence de fibre minérale et plus précisément, de laine minérale doublée sur feuille métallique, notamment de laine de roche doublée sur une feuille
d'aluminium réflectrice.
De façon avantageuse, la feuille métallique réflectrice est orientée vers la partie centrale du caisson, donc vers l'emplacement 3 7 du noyau 4, ce qui permet de réfléchir son rayonnement calorique et
de préserver la chaleur accumulée.
On peut choisir de couvrir toutes les parois internes 29,32,34,36,39 d'enceinte 30 d'un revêtement de matériau isolant, ou seulement la majeure partie des parois internes de l'enceinte 30,
comme illustré figure 2.
Pour fixer l'isolant 31 à l'intérieur des parois d'enceinte 30 on peut utiliser une colle résistante thermiquement ou du ruban adhésif métallique, spécifique à la fixation et au jointoiement des bandes de laine minérale sur feuille métal. Avantageusement, les angles intérieurs des arêtes entre les parois d'enceinte 32/34,34/38,38/36,32/39,38/39,sont ainsi jointoyés avec du ruban
adhésif métallique pour éviter des fuites thermiques.
Il est prévu avantageusement, selon l'invention, que les surfaces internes des plaques 32,34,36,38 de paroi d'enceinte sont garnies de moyens de fixation faisant saillie, tels que des plots de fixation saillants, des crampons, des tenons, des clous, des pattes souples, des languettes repliables, des agrafes ou des barbes. Ces moyens de fixation hérissés à la surface interne des parois permettent de façon avantageuse de piquer aisément un matériau
isolant 31 contre la surface interne de l'enceinte 30.
Pour pérenniser la fixation, le matériau isolant 31 peut être maintenu à l'aide de moyens anti-retour, tels que des embouts plastiques coniques, des clips ou d'autres mroyens de fixation complémentaires, qui peuvent être engagés à l'extrémité des plots, des crampons, des tenons ou des clous qui dépassent de la feuille
métallique, après le piquage du matériau isolant 31.
Toute la surface interne des parois d'enceinte 30 déjà montées sont ainsi tapissées d'isolant 31, à l'exception éventuellement de la plaque inférieure 29 de la plate-forme, dont l'isolation peut être omise puisqu'elle est en contact ou en liaison thermique (pont
thermique ou convection) avec l'appareil à foyer fermé 1.
Lors du montage des parois 32,34,36 du fond du caisson 3, il est donc prévu de revêtir tout ou partie des parois internes avec le matériau isolant 31 pour calorifuger au moins une partie de
l'enceinte 30 finale du caisson 3.
On note que, selon l'exemple de réalisation de la figure 2, la paroi supérieure 39 d'enceinte est calorifugée par un revêtement isolant 31 en dégageant les ouvertures 59,59' de raccordement des
gaines 6,6' de sortie d'air chaud.
* Une fois la structure 20 du châssis constitué et les premières parois 32, 34,36,39 posées avec leur revêtement isolant 31 et après
le raccordement du conduit d'évacuation 2, le noyau peut être monté.
Le montage du noyau 4 consiste à mettre en place des briques réfractaires 40 ou des éléments de matériau réfractaire 41,42 autour
du conduit 2.
La figure 4 montre une réalisation particulière d'éléments 41,42 de construction en matériau réfractaire conçus spécialement et
destinés à constituer le noyau accumulateur 4.
Selon cette forme de réalisation particulière, représentée en figure 4, un élément modulaire 41 est réalisé en matériau réfractaire en lui donnant une forme prismatique droite comportant des faces latérales planes et perpendiculaires, de préférence, la forme de prisme étant tronquée par une empreinte cylindrique creuse correspondant à la forme cylindrique d'un conduit 2 d'évacuation de gaz br.lés conventionnel, tel qu'un tube 17,19 de raccordement de
conduit de fumée ou un boisseau de construction de conduit de fumée.
La plupart des tubages 19 de conduit de raccordement ont une enveloppe cylindrique à base circulaire de révolution, si bien qu'un élément modulaire 41,42,43 ou 44, conçu spécialement pour s'adapter à ce type de conduit 2 a une troncature 45 en forme de portion de cylindre circulaire régulier, par exemple un hémicylindre ou un quart de cylindre circulaire, comne illustré sur les vues 4A et 4B respectivement. Généralement les boisseaux de conduit de fumée ont une forme
de section sensiblement carrée, parfois hexagonale ou octogonale.
Dans ce cas, un élément modulaire spécialement conçu pour s'adapter sur ce type de boisseau comporte au moins deux dernières faces - sensiblement planes - s'inscrivant en creux dans l'élément et disposées selon un angle droit pour une section carrée ou selon
un angle obtus pour une section hexagonale ou octogonale.
Un élément modulaire 41,42,43 ou 44 spécialement conçu pour s'adapter sur un conduit de raccordement 2, 17 d'évacuation de gaz brlé comporte donc de façon générale, une forme prismatique tronquée 45 par le volume d'une portion de cylindre correspondant à l'enveloppe cylindrique 48 du conduit de raccordement 2. Le volume cylindrique de troncature 45 peut être une portion de volume de cylindre à base circulaire 48, à base carrée, à base hexagonale, à base octogonale ou plus généralement à base polygonale, régulière ou non. D'autre part, l'élément modulaire prismatique 41 ou 42 spécialement conçu pour la réalisation du noyau accumulateur 4 du dispositif selon l'invention, présente une face inférieure et une face supérieure comportant des moyens d'emboîtement 46,47 complémentaires, l'une par rapport à l'autre, et aptes à coopérer avec les moyens d'emboîtement 47,46 des faces supérieures et inférieures respectives d'autres éléments modulaires identiques
41,42 ou correspondants 43,44.
Selon l'exemple de réalisation d'élément modulaire 41-44 de la figure 4, la face supérieure de chaque élément prismatique modulaire comporte des tétons 46, au nombre de deux, trois ou quatre, par exemple de forme hémisphérique et destinés à s'emboîter dans des cavités 47 correspondantes (hémisphériques alors) creusées dans la
face inférieure d'un élément modulaire 41,42 correspondant.
Comme illustré par l'ensemble de la figure 4, il est préférable de prévoir un ensemble d'éléments modulaires 41-44, comportant plusieurs formes complémentaires 41/42, 43/44 d'éléments modulaires de base afin d'obtenir une bonne cohésion pour le noyau
accumulateur 4 constitué desdits éléments modulaires.
Selon l'exemple de la figure 4, il est ainsi prévu qu'une première couche d'éléments modulaires du noyau 4 est constituée à partir de deux types d'éléments modulaires 41,42 ayant deux formes symétriques par rapport à un plan saggital ainsi que par rapport à un plan longitudinal passant parl'axe du conduit 2. La deuxième couche d'éléments modulaires, selon cet exemple de la figure 4, est constituée de deux autres types d'éléments modulaires complémentaires 43,44, l'un de forme parallélépipédique, l'autre en
forme de parallélépipède tronqué 45 d'une portion hémicylindrique.
Ces quatre types d'éléments modulaires 41,42,43,44 sont assemblés par couches alternées afin d'obtenir une bonne cohésion mécanique de l'ensemble du noyau 4, à l'instar des murs de briques ou de parpaings qui ont une disposition alternée en quinconce pour
renforcer la cohésion d'ensemble.
On notera que les moyens 46,47 d'emboîtement complémentaires prévus sur les faces inférieures et supérieures de chaque élément modulaire 41 à 44 selon l'invention peuvent être réalisés sous de multiples formes alternatives, comme des emboîtements à tenons et mortaises, des emboîtements à gorges et languettes, des emboîtements à rainures concaves et moulures saillantes, des moyens d'encastrement ou tout autre forme de réalisation à la portée de
l'homme de l'art.
Selon les exemples de réalisation exposés précédemment, le noyau accumulateur 4 est réalisé en briques réfractaires et les éléments modulaires 41 à 44 peuvent aussi être réalisés
avantageusement sous forme de briques réfractaires.
Les éléments constitutifs du noyau accumulateur 4 peuvent donc être fabriqués à base de céramique, d'argiles ou de terres réfractaires, et plus précisément à base de terres riches en alumine et en magnésie, ou à base de terres siliceuses, ou encore à base de mélange silico-calcaire, ou même à base de mortier, de ciment ou de
béton réfractaire.
Selon la présente invention, il est prévu plus généralement que le matériau constituant le noyau accumulateur 4, ainsi que les éléments modulaires 41-44 est un matériau réfractaire ou en tout cas
un matériau à forte chaleur massique (capacité thermique élevée).
Il faut noter ici qu'il existe une grande diversité de matériaux réfractaires qui peuvent servir à constituer les éléments
modulaires 41 à 44, ainsi que le noyau accumulateur 4 en lui-même.
A titre d'exemple indicatif, le matériau réfractaire peut être choisi parmi la liste non-limitative des matériaux suivants - les briques réfractaires, - les briques silico-calcaires, - les briques à base de terres siliceuses, - les briques à base de terres riches en alumine et en magnésie, - les briques de terre cuite, - la terre cuite, - la céramique, - la chamotte, - les argiles réfractaires, - l'argile expansée, - la silice, - les silicates, - les carbonates, - les chaux, - les minerais réfractaires, - les ciments réfractaires, - les ciments alumineux, - les ciments silicates, - les mortiers réfractaires, - les bétons réfractaires, - les granulats siliceux, - les granulats silico-calcaires, - les granulats silico-alumineux, - les pouzzolanes, - la pierre ponce, - la pierre ollaire, - la stéatite, - la magnésie, - la magnésite, - la bauxite, - l'alumine, - la fonte, - l'acier noir ou acier au cuivre, - les sels accumulateurs de quantité de chaleur, et, - de façon générale, les composés, particulièrement les silicates, les oxydes et les sels, de silicium, de calcium, de magnésium, d'aluminium, de sodium, de potassium,
- ainsi que les mélanges et assemblages desdits matériaux.
Selon la présente invention, il est prévu de façon générale que tous les matériaux réfractaires existant ou à venir peuvent être adoptés pour la réalisation des éléments constitutifs du noyau,
selon les développements exposés ci-après.
La qualification de matériau réfractaire correspond non seulement à sa capacité à résister sans dommage à de très hautes températures, mais regroupe plus précisément une combinaison d'un ensemble complexe de propriétés physiques particulièrement intéressantes pour la mise en oeuvre de la présente invention, à savoir: - corps solide dont le point de fusion se situe au-dessus d'une température limite, notamment de 1500OCelsius, plafond des températures industrielles usuelles actuellement, - haute densité, - basse tension de vapeur, - faible vitesse d'évaporation, résistance aux milieux corrosifs, - résistance mécanique à haute température, - propriétés thermiques spécifiques en particulier forte valeur de chaleur spécifique (grande capacité calorique) et généralement faible conductivité thermique, sauf pour les métaux, et divers autres corps comme le graphite et l'oxyde de béryllium. Ceci à condition de ne pas tenir compte de l'émissivité et de la réflectivité dans le domaine spectral du rayonnement thermique qui accroissent et deviennent prépondérantes dans les transferts
thermiques à haute température.
Il semble que ces propriétés physiques d'un matériau réfractaire soient liées à une énergie de cohésion du solide de valeur élevée, sans qu'on s'explique bien d'un point de vue
théorique le lien entre ces propriétés physiques.
Il reste qu'un matériau réfractaire se présente globalement comme un solide dense, de haute dureté, résistant chimiquement et mécaniquement, mais aussi ayant une grande capacité calorique, outre
le fait d'avoir un point de fusion à température élevée.
Dans la présente demande, on considérera qu'un matériau réfractaire doit avoir une capacité à résister à des températures de
plusieurs centaines de degrés Celsius, sans dégradation.
Après le montage du noyau 4 en matériau réfractaire, pour achever la réalisation du caisson 3, on fixe des plaques 32,36,38 de tôle métallique préalablement revêtues de matériau isolant 31 (de préférence piqué et clipsé sur des clous, des lamelles, des dents ou des tenons solidaires de la plaque). Ceci permet de constituer les dernières parois de l'enceinte 30, c'est-à-dire la face avant 38 et éventuellement la ou les faces latérales 34,36 encore ouvertes. Les plaques sont assemblées par boulonnage, par soudure, par collage ou tout autre mode connu de fixation sur la structure du châssis 20. Le coeur de l'équipement de cheminée à foyer fermé et du
dispositif de chauffage selon l'invention est ainsi constitué.
On obtient alors un équipement d'accumulation de chaleur, destiné à être, d'une part, couplé sur un conduit 2 d'évacuation de gaz br.lés raccordé à un conduit 18 de fumée de cheminée, et, d'autre part monté sur un appareil de chauffage 1 à chambre de combustion 10 fermée ou semi-fermée, la chambre de combustion 10 de l'appareil 1 étant elle-même couplée au conduit 2 d'évacuation de
gaz brlés de la cheminée.
Ceci permet de former une installation de chauffage de locaux permettant de réguler le chauffage selon une température contrôlée et d'obtenir une autonomie de chauffage de l'ordre d'une dizaine à plusieurs dizaines d'heures, soit un cycle d'une demi-journée à une
journée, voire plus, et donc une autonomie d'ordre circadien.
Pour obtenir une installation complète et fonctionnelle de chauffage de locaux, il reste alors, selon un aspect caractéristique particulièrement avantageux de l'invention, à intégrer le caisson accumulateur de chaleur dans un système de circulation d'air comportant un réseau de gaines d'induction d'air ambiant et de
distribution d'air ambiant réchauffé.
3. Mode de réalisation préféré de l'invention Maintenant, à la suite de l'exposé de la structure de base, du principe de fonctionnement et des détails de formes de réalisation
de l'invention, la description va porter sur l'exposé de modes de
réalisation préférés du dispositif de chauffage selon l'invention, qui illustrent sa mise en oeuvre pratique et son intégration fonctionnelle et esthétique dans une installation de chauffage
domestique à cheminée, camme représenté sur les figures 5 à 7.
Les figures 5 à 7 représentent des exemples de mises en oeuvre et d'intégration du dispositif 0 de chauffage dans une installation, selon l'invention, avec plusieurs types d'appareils 1 à foyer fermé correspondants aux principaux types d'appareils développés actuellement. L'appareil 1 à foyer fermé peut être en effet de tout type connu, notanmment pour reprendre la nomenclature de la Norme française NF D 35376 et du Document technique unifié DTU N024.2.2, l'appareil est notamment d'un des types suivants: - foyer fermé de type Encastré-Maçonné (type Em ou type Eml), c'est-à-dire du type "appareil constitué essentiellement par une chambre de combustion autour de laquelle sont montés in situ des éléments en maçonnerie. Les circuits de réchauffage de l'air du local peuvent faire partie de l'appareil ou être réalisés d'après les indications de la notice d'installation les définissant sans ambiguté", foyers fermés de type "Insert" (type In), correspondant à un "appareil conçu pour être encastré dans une cheminée existante", c'est- à-dire inséré à l'emplacement du foyer préexistant; "souvent déncnmné 'Insert', ils coeprennent des circuits de réchauffage de l'air du local intégré dans les parois dédoublées
de 1 'appareil".
- foyer fermé de type Déposable (D). Il n'est pas exclu contrairement aux clauses techniques du DTU 24.2.2 qui concerne les ouvrages de maçonnerie d'architecture, que le foyer fermé soit "destiné à être installé contre ou à proximité d'un mur de façon amovible et déposable", c'est-à-dire qu'il s'agit d'un foyer de poêle ou de poêle-cheminée, meuble par nature
intrinsèque, bien qu'immeuble par destination.
L'appareil 1 peut être de type fermé (f) au sens strict, c'est-à-dire destiné à fonctionner exclusivement porte close, ou de type semi-fermé (sf) c'est-à-dire pouvant fonctionner aussi bien porte partiellement fermée, que porte totalement fermée, ou même à la fois de type semi-fermé et ouvert (sf) et (o), c'est-à-dire pouvant fonctionner indifféremment porte close, porte partiellement
ouverte et porte totalement ouverte.
Le mode de fonctionnement de l'appareil peut être de type continu (C) ou de type intermittent (I) ou même de type agrément (A), puisque le noyau accumulateur 4 a précisément pour rôle de récupérer et d'accumuler la chaleur au cours d'une courte période de fonctionnement pour la rediffuser progressivement par la suite, selon les besoins de chauffage et alors que la cheminée peut être éteinte. Le mode de combustion de l'appareil peut être indifféremment sur sole (S) ou sur grille (G) ou autre. Le type de combustible brlé par l'appareil est de préférence le bois (type B). Mais il n'est pas exclu de mettre en oeuvre un appareil à combustible de type mixte (M), c'est-à-dire pouvant brler du bois ou du charbon, voire un appareil de type transformable (T). Et surtout, il est expressément prévu que
l'appareil peut être un foyer fermé fonctionnant au gaz.
Tous ces appareils à foyer fermé 1 présentent une chambre de combustion 10 massive et réalisée généralement en fonte d'acier massive et de dimensions moyennes (de l'ordre du demi-mètre ou du mètre) destinée à être raccordée ou surmontée par un avaloir 15 de fumée, en forme grossièrement de cône ou de pyramide tronquée, relié
à un conduit de fumée 2.
L'exutoire 16 de l'avaloir de fumée 15 peut être rattaché directement au conduit 2 de fumée de la cheminé ou y être relié
indirectement par l'intermédiaire d'un conduit de raccordement 17.
Le conduit 2,17 démarre de préférence verticalement à la partie supérieure de l'appareil 1 à foyer fermé, cependant le conduit 2,17 peut être dirigé obliquement vers le haut, voire sortir horizontalement à l'arrière de l'appareil 1. Dans ce dernier cas, le
conduit 17' est appelé généralement carneau.
De façon générale dans la présente, l'ensemble de tels conduits 2 d'évacuation de fumée, tubage 19, conduit 18 de cheminée, conduit 17 de raccordement et carneau 17' sont désignés sous l'appellation globale de conduit d'évacuation des gaz brlés, quelle que soit leur forme, leur constitution (boisseaux ou tubages métalliques) leur section et leur disposition, verticale, oblique ou horizontale. La figure 5 représente la mise en oeuvre et l'intégration du dispositif de chauffage, selon l'invention, avec un appareil 1 à foyer fermé (f) ou semi-fermé (sf) de " type Em " encastré et maçonné dans un ouvrage 8 de maçonnerie de " cheminée capucine ",
correspondant à un type de cheminée traditionnelle.
Selon l'exemple de réalisation de la figure 5, l'ouvrage 8 de maçonnerie de cheminée comporte, classiquement, un socle 81 établi sur une assise 80 renforcée, dalle ou plancher, sur lequel repose l'âtre 82 du foyer encadré par deux jambages 83 disposés pour soutenir un linteau 85 (rabat et traverse d'entablement) surmonté
d'une vaste hotte 86 s'étendant jusqu'au plafond.
Conformément aux prescriptions réglementaires, les éléments de maçonnerie 82,83 et éventuellement 81,85 sont édifiés spécifiquement autour de la chambre de combustion 10 de l'appareil 1 en aménageant un circuit 88-87 de réchauffage de l'air ambiant autour et/ou au sein de cet ouvrage de maçonnerie 8. Les éléments de maçonnerie 81,82,83,84 sont en effet généralement préfabriqués et fournis avec l'appareil 1 pour être installés d'après des règles de montages strictes, conformément aux normes, en constituant ainsi un circuit 88-87 de réchauffage d'air intégré aux éléments 81,82,83,84 de
maçonnerie préfabriqués.
Selon l'exemple de la figure 5, l'appareil à foyer fermé 1 est posé sur des dalles 82 de foyer du socle 81, 1 'avaloir 15 de la chambre de combustion 10 étant inséré à l'intérieur de la hotte 86, tout en aménageant un espace libre de circulation d'air ambiant à l'arrière et autour de la chambre de combustion 10 de l'appareil 1 (entre la paroi postérieure de l'appareil 1 et le mur d'adossement 84, d'une part, et entre les parois latérales et les jambages 83, d'autre part). Un espace libre de circulation d'air ambiant est aussi aménagé sous la hotte 86, autour de l'avaloir 15 pyramidal ou conique. L'air frais ambiant est aspiré en partie inférieure médiane de l'ouvrage 8 à travers une bouche d'aspiration 88 disposée dans la
cavité du bcher et un conduit 81 aménagé dans la masse du socle 51.
L'air ambiant réchauffé après avoir longé les parois de la chambre de combustion 10 de l'appareil 1 et de l'avaloir 15 est rejeté par des ouvertures de soufflage 89 disposées en partie supérieure de la
hotte 86.
Traditionnellement, la hotte 86 occupe un volume important, inutilisé, si ce n'est pour le passage du conduit 2 d'évacuation de
fumée de la cheminée.
De façon particulièrement avantageuse, l'invention permet d'utiliser ce volume vacant pour disposer le caisson 3 accumulateur de chaleur à l'intérieur de la hotte 86 et le coupler sur le conduit 2 d'évacuation de gaz brlés, en montant par la même occasion, le caisson 3 sur l'appareil 1 à chambre de combustion fermée 10 et sur
l'avaloir 15.
Au cours du montage de l'ouvrage 8 de maçonnerie de cheminée destiné à intégrer l'appareil de chauffage 1 à foyer fermé 11, il est donc prévu, dans la lignée des modes de réalisation exposés précédemment, d'effectuer les étapes suivantes: - commencer à édifier l'ouvrage 8 de maçonnerie de cheminée, notamment le socle 81 puis les jambages 83, - installer la chambre de combustion 10 de l'appareil de chauffage 1 à foyer fermé ou semi-fermé, - implanter une structure 20 apte à supporter la masse du caisson 3 et du noyau 4 accumulateur de chaleur, - disposer l'avaloir de fumée 15 et raccorder le conduit 2,17 d'évacuation de gaz brlés à haute température sur l'exutoire 16 de fumée, en le raccordant si possible jusqu'au conduit 18 de
fumée de la cheminé.
L'implantation de la structure 20 de support du caisson 3 et du noyau 4 accumulateur massif peut se faire de diverses manières alternatives. La structure peut être constituée d'une ossature de châssis 20 selon la forme de réalisation détaillée précédemment en regard des figures 1 et 2 ou d'une autre structure autoporteuse. L'ossature de châssis 20 peut être posée simplement sur le socle 81, notamment sur les dalles foyères de l'âtre 82 ou sur l'assise 80 de la cheminée (dalles ou plancher), en prenant soin de doter le châssis de pieds 21 aptes à assurer sa stabilité. De préférence, les montants du châssis 20 sont foncés dans le socle 81 et/ou dans la dalle 80 de la
cheminée lors du coffrage et du coulage de ces fondations.
Eventuellement, la structure du caisson 3 peut être fixée solidement au mur d'adossement 84, à condition qu'il s'agisse d'un
mur porteur.
Alternativement, il est possible d'édifier une superstructure à base d'éléments de maçonnerie au sein de l'ouvrage 8 de cheminée, destinée à soutenir une plaque de plate-forme 29 au niveau de l'exutoire de fumée 16, et à supporter la masse du caisson 3 et du
noyau 4 accumulateur massif.
Comme il existe une infinie variété de structures autoporteuses et de superstructures de maçonnerie, il est clair que d'autres structures et superstructures pourront être mises en oeuvre
par l'homme de l'art sans sortir du champ de la présente invention.
Par la suite, le montage de l'installation consiste à poser la plateforme 29 parallèlement à la pose du linteau 85 de la cheminée, puis à constituer le noyau accumulateur 4 massif en matériau à forte capacité calorique, notamment en briques réfractaires, disposé sur la plate-forme 29 de la structure de support 20, en suivant les
modes de réalisation exposés précédemment.
Le montage du caisson 3 s'achève par la mise en place des parois d'enceinte 30 autour du noyau 4 accumulateur massif avec un revêtement 31 de matériau isolant pour calorifuger au moins une
partie des parois internes de l'enceinte du caisson 3.
Comme illustré sur la figure 5, il est prévu au cours du montage du caisson 3 du dispositif selon l'invention, de disposer des moyens 51 de circulation d'air raccordés à la chambre 5 de circulation d'air du caisson 3 pour former un circuit 52-54-56-58 de circulation d'air ambiant, afin de diffuser la chaleur accumulée par
le noyau 4 vers les locaux.
La figure 5 montre par exemple, qu'un appareil 51 d'aspiration et de refoulement d'air est disposé à la base 81 de l'ouvrage 8 de maçonnerie de la cheminée, dans les deux parties latérales du socle, une bouche 50 d' entrée d'air ambiant étant consécutivement aménagée
dans les parois latérales du socle 81 de la cheminée.
Les appareils 51 de circulation forcée d'air peuvent être indifféremment, des ventilateurs centrifuges ou hélicodaux, des turbines (" turbos "), des générateurs d'air pulsé ou d'autres
moyens équivalents.
Comme illustré figure 5, l'appareil 51 est relié directement par l'intermédiaire d'une gaine 52 d'arrivée d'air et d'une ouverture 53 de raccordement avec la chambre 54-56 de circulation
d'air du caisson 3.
De façon avantageuse, les moyens 50,51,52 d'arrivée d'air ambiant sont disposés en partie basse de l'ouvrage 81 de cheminée et en dessous de la chambre de combustion 10, ce qui permet de prélever l'air ambiant le plus frais et de l'insuffler directement dans la partie 54 du caisson 3 à température la moins élevée, si bien que la convection naturelle contribue au tirage de l'air ambiant et à la
circulation d'air 5 dans le dispositif.
La figure 5 montre d'autre part que des sorties 61,61' d'air ambiant réchauffé sont raccordées en partie supérieure 56,58 du caisson 3. Selon l'exemple de la figure 5, deux sorties d'air 58 sont aménagées dans les parois latérales du caisson 3 et communiquent directement de façon avantageuse, via de courtes conduites, avec des bouches 61,61' de soufflage d'air chaud
disposées dans les parois latérales de la hotte 56.
L'exemple de la figure 5 montre encore que d'autres gaines 6,6' de redistribution d'air ambiant réchauffé sont raccordées aux ouvertures 59 de la paroi supérieure du caisson 3 et desservent des pièces situées dans des étages supérieurs des locaux de l'installation. Ainsi, un développement essentiel de l'invention est de réaliser un raccordement des conduites 6,6' du circuit de circulation d'air du dispositif sur un réseau de chauffage
aéraulique domestique.
Le réseau (non représenté) est, de préférence, un système de distribution d'air chaud pulsé comprenant des gaines principales et secondaires reliées à une série de bouches de soufflage, desservant
tout ou partie des pièces de locaux de l'installation.
Symétriquement, un réseau d'induction d'air provenant des diverses pièces des locaux peut être relié à l'entrée du circuit 5 de
circulation d'air du dispositif.
De façon avantageuse, les moyens de régulation 7 du dispositif de chauffage selon l'invention, peuvent agir sur des registres ou des vannes de réglage du débit d'air ambiant réchauffé pour répartir ou réguler le flux de chaleur délivré par le noyau 4 vers chaque pièce, en fonction de la température, de la programmation ou des besoins. Ainsi, l'invention réalise une installation complète de chauffage de locaux intégrant un dispositif de chauffage à accumulation de chaleur selon l'un des modes de réalisation exposés précédemment et dans lequel le circuit 5 de circulation d'air ambiant au contact du noyau accumulateur 4 est raccordé à un réseau de conduits de distribution d'air chaud desservant les locaux pour assurer un chauffage aéraulique, par convection ou de préférence par
circulation forcée d'air ambiant.
Pour lever toute ambiguté, à la vue de la figure 5, il apparaît que l'ouvrage 8 de cheminée intégrant le dispositif de chauffage à accumulation de chaleur selon l'invention, comporte deux circulations d'air ambiant 88-87 et 5,50-59,6. La première circulation 88-87 d'air ambiant s'effectue par convection naturelle dans l'espace aménagé autour des parois extérieures de l'appareil 1 et de l'avaloir 15. La seconde circulation 50-59 d'air ambiant s'effectue à l'intérieur du caisson 3 et du circuit 5-6 de circulation d'air du dispositif selon l'invention. La première circulation d'air 87-88 est active et réchauffe l'air ambiant pendant le fonctionnement du foyer 11. La seconde circulation d'air ambiant 88-87,89 est activée, de préférence sur comnande, et restitue la chaleur du noyau 4 pour relayer le chauffage, longtemps
après l'extinction du foyer.
Enfin, pour achever l'installation de l'ouvrage 8 de cheminée, il convient naturellement de mettre en place la hotte 56 de cheminée, après avoir raccordé les conduites 6,6' de sortie d'air
chaud, comme illustré figure 5.
La figure 5 montre que le dispositif de chauffage à accumulation 1,3 selon l'invention, a l'avantage de s'intégrer parfaitement et harmonieusement, d'un point de vue esthétique, dans un ouvrage 8 de maçonnerie de cheminée capucine de type traditionnel. 4. Variante de mode de réalisation préféré de l'invention La figure 6 illustre la mise en oeuvre et l'intégration du dispositif de chauffage, selon l'invention, avec un appareil 1 à foyer fermé ou semi-fermé de type " Insert " (" type In " selon la nomenclature de la norme française NF D 35-376 et du DTU N024.2.2) inséré ou encastré dans un ouvrage 8 de maçonnerie de cheminée existant. Les foyers fermés de type " In " sont plus particulièrement
destinés à la rénovation d'installations 8 de cheminées existantes.
L'appareil 1 comporte une carcasse 10 ou " cassette " massive, généralement en fonte, de forme parallélépipédique, sans avaloir, mais à plafond plat. En effet, la " cassette d'insert " est destinée à être insérée (encastrée) par simple translation en lieu et place de l'âtre 82 de l'ancien foyer ouvert, sans modifier l'encadrement 83 de l'âtre. La " cassette d'insert " 10 est posée sur l'ancienne sole foyère 82 conservée. Le conduit 18 de cheminée existant doit généralement être chemisé ou tubé 2, les anciens conduits 18 ne pouvant supporter les températures très élevées des gaz brlés
dégagés par un foyer fermé.
Avant la mise en place de la " cassette d'insert ", le tubage 2,17 de la cheminée est mis en place à partir de l'intérieur de l'âtre. Le raccordement du tubage 2,17 d'évacuation de fumée sur l'exutoire de fumée 16 de l'appareil 1 est effectué en général
simultanément à l'encastrement de l'appareil 1 dans l'âtre 82.
L'appareil 1 à foyer fermé de type " In " est formé d'une carcasse ou " cassette " à double paroi 12/14. Les parois intérieures 12 délimitent la chambre de combustion 10, tandis que l'espace entre les parois intérieures 12 et les parois extérieures 14 de l'enveloppe forment un espace 13 de circulation d'air. L'air ambiant se réchauffe en circulant dans cet espace autour des parois
12 de la chambre de combustion 10 lorsque le foyer 11 est actif.
Ces dispositions permettent, d'une part de mettre en oeuvre une circulation 13 d'air ambiant autour du feu, mais séparé par une paroi 12, selon le principe du foyer fermé et, d'autre part, de protéger l'encadrement 83 existant de l'ancienne cheminée à foyer ouvert qui ne peut pas supporter directement les températures
élevées de la chambre de combustion 10.
La figure 6 montre un exemple de rénovation d'un ouvrage de cheminée 8 engagé dans un mur de construction, de type cheminée d'appartement. Seule la paroi antérieure de la hotte 86 fait
légèrement saillie du mur.
Pour mettre en oeuvre le dispositif de chauffage à accumulation de chaleur, selon l'invention, dans une rénovation d'installation 8 de cheminée existante, il est donc prévu de déposer la hotte 86 de la cheminée et d'installer la structure 20 de support du caisson 3 à l'intérieur du volume de la hotte 86. La structure 20
est implantée sur la sole foyère 82 de l'âtre d'origine.
Ensuite, le noyau accumulateur 4 est érigé sur la plate-forme 29 de la structure, comme exposé précédemment, et les parois
d'enceinte 30 sont posées pour constituer le caisson 3.
La sortie 61 d'air ambiant réchauffé par la chaleur du noyau accumulateur 4 est alors aménagée dans la paroi antérieure de la
hotte 56 de l'ouvrage 8.
Le procédé de rénovation d'une installation 8 de chauffage à cheminée existante avec un dispositif de chauffage à foyer fermé 1 et à accumulation de chaleur 3, selon l'invention, consiste donc à effectuer les étapes suivantes: - disposer un conduit 2,17 d'évacuation de gaz brlés à haute température dans le conduit 18 de cheminée, et, - raccorder le conduit 2,17 d'évacuation de gaz brlés à l'exutoire de fumée 16 d'un appareil de chauffage 1 à foyer fermé de type " Insert " (" type In "), installer l'appareil de chauffage 1 de type " Insert " dans l'ouvrage 8 de maçonnerie de la cheminée, puis, - installer, dans l'ouvrage 8 de maçonnerie de la cheminée, une structure 20 apte à supporter un noyau 4 accumulateur massif en position surélevée auprès du conduit 2,17 d'évacuation de l'appareil de chauffage 1, - constituer le noyau 4 accumulateur massif en matériau à forte capacité calorique, monté sur la structure 20 de support et disposé autour du conduit 2,17 à haute température, - aménager un circuit 5 de circulation de fluide caloporteur autour et/ou au sein du noyau accumulateur 4, et enfin, - ériger l'enceinte 30 calorifugée du caisson 3 autour du noyau
accumulateur 4.
5. Autre mode de réalisation préféré de l'invention
Jusqu'ici, la description s'est attachée à exposer la mise en
oeuvre du dispositif selon l'invention dans des installations decheminée à foyer fermé.
Les appareils de chauffage 1 à chambre 10 de combustion fermée qui sont couplés et intégrés dans une cheminée 8 ont, en fait, un mode de fonctionnement étroitement apparenté à celui des poêles de
chauffage à combustible.
La norme française NF D 35-376 englobe justement certains poêles, comme les poêles-cheminées, dans l'ensemble des appareils de chauffage à foyer fermé, en les classant en type " déposable "
(" Type D "), puisque les poêles sont meubles par nature.
La figure 7 représente un troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel le dispositif 9 de chauffage à accumulation
de chaleur est réalisé sous forme de poêle-cheminée, précisément.
Comme le montre la figure 7, le dispositif 9 est édifié autour d'une chambre 10 de combustion à foyer fermé disposée sur un socle 91. La chambre de combustion 10 est surmontée d'un avaloir 15 et
d'un conduit 17 d'évacuation de fumée à départ vertical.
Le socle 91 du dispositif 9 de poêle-cheminée à accumulation de chaleur, selon l'invention, contient des moyens 51,51' de circulation forcée d'air insérés sur des conduits 52,52' d'arrivée d'air ambiant reliant des bouches 50,50' d'aspiration d'air latérales à l'espace 54,55,56 de circulation d'air d'un caisson 3
accumulateur de chaleur.
Conformément au principe de l'invention, un caisson 3 de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur est monté, juste au-dessus de la chambre de combustion 10, sur le conduit 2,17
d'évacuation à haute température.
Le dispositif 9 de poêle-cheminée selon l'invention contient une structure de renfort 20 apte à soutenir la masse du caisson 3 avec un noyau massif 4 en matériau réfractaire ou tout au moins en
matériau à forte chaleur massique.
Lors de la réalisation, le noyau accumulateur 4 est édifié comme exposé précédemment à partir de briques 40 ou d'éléments modulaires 41-44 en matériau réfractaire ou, plus généralement, à
forte chaleur massique.
Le noyau accumulateur 4 est entouré d'un espace 55 de circulation d'air, l'ensemble étant enclos, au cours du montage,
dans une enceinte 30 calorifugée définissant l'enveloppe du caisson.
La structure du dispositif 9 de poêle-cheminée est revêtue de façon avantageuse, par un habillage extérieur 91,93,95,96,97,99, constitué par exemple de carreaux de céramique, d'un dallage en matériau réfractaire ou non, ou encore d'un parement d'éléments en
acier ou en fonte.
Des bouches 61,61' de sortie d'air ambiant réchauffé sont
disposées, de préférence, en partie supérieure 99 du poêle-cheminée.
Les bouches 61,61' de sortie d'air chaud sont disposées, au choix, sur les faces latérales 97, la face antérieure 95 et/ou la face supérieure 99 de l'habillage. Les bouches 61,61' de sortie d'air chaud sont reliées à la chambre 55,56 de circulation d'air ambiant
contenant le noyau accumulateur 4, comme on l'a vu précédemment.
Pour des raisons d'esthétique, il est préférable que le conduit d'évacuation 2 émerge horizontalement à la partie postérieure 94 du poêle 9, si bien qu'il est prévu de disposer d'un conduit interne 17 coudé. Le noyau accumulateur 4 est couplé sur la partie verticale 17 du conduit à la sortie de l'exutoire de fumée 16 de la chambre de combustion 10, le conduit 17 étant coudé en partie haute 56 du caisson 3 pour sortir horizontalement 17' et être raccordé à un carneau 17', c'est-à-dire à un conduit de fumée 2
sensiblement horizontal.
Ce troisième mode de réalisation permet avantageusement d'obtenir un dispositif 9 à foyer fermé de type 'déposable' (" type D ") ne nécessitant pas de travaux de construction, ni de rénovation. Du fait de sa masse considérable, le dispositif 9 de poêle30 cheminée selon l'invention, est destiné à être installé à demeure et
devrait être fourni en kit d'éléments à assembler.
6. Autres modes de réalisation alternatifs de l'invention Dans certaines configurations, on peut être amené à disposer le caisson 3 et le noyau accumulateur 4 derrière l'appareil de chauffage 1 à foyer fermé, au lieu de le disposer au-dessus de
l'appareil, comme dans les modes de réalisations précédents.
Ce cas se présente par exemple, lorsqu' on dispose d'un espace vide à l'arrière de l'ouvrage de maçonnerie de cheminée ou que la cheminée est adossée à un local vacant (renfoncement, placard,
cellier etc.).
On peut alors monter le caisson accumulateur selon l'invention dans l'espace vacant, en prévoyant de dévier le conduit d'évacuation de gaz brlés, de façon à l'amener à traverser l'espace vacant et en
montant le noyau accumulateur autour du conduit d'évacuation dévoyé.
Le dévoiement du conduit d'évacuation peut être obtenu en raccordant un conduit d'évacuation dans une direction oblique ou sensiblement
horizontale (carneau).
Dans cette alternative de réalisation, il est même possible d'édifier le noyau accumulateur au niveau du sol, c'est-à-dire au niveau de l'assise de la cheminée et en élevant le noyau sur une
grande hauteur, jusqu'à entourer le conduit d'évacuation.
Il est nécessaire alors de prévoir que le soubassement d'assise à l'emplacement du caisson peut supporter la masse du
noyau accumulateur.
Dans cette alternative de réalisation de l'invention, on note que le montage du caisson ne nécessite plus de structure de support et le caisson avec le noyau accumulateur peut être édifié de façon
avantageuse à même le sol.
Une telle alternative de réalisation est particulièrement avantageuse en vue d'installer un dispositif de caisson accumulateur contenant un noyau réfractaire d'une masse excessivement importante pour être surélevée sur un châssis ou même supportée par une superstructure. En effet, la masse du noyau accumulateur en matériau réfractaire conditionne la quantité d'énergie calorique que le dispositif peut accumuler et restituer ultérieurement selon l'invention. La masse du noyau dépend donc des besoins en chauffage des locaux de l'installation, d'une part, et de la durée d'autonomie désirée, d'autre part, si bien que la masse du noyau peut varier sur
plusieurs ordres de magnitude selon l'installation envisagée.
A titre d'exemple d'ordre de grandeur numérique, si l'on se réfère au domaine des radiateurs électriques à accumulation qui comprennent une masse de briques réfractaires, une charge d'environ kg de briques a une capacité calorique permettant d'accumuler une quantité d'énergie thermique de l'ordre de 16 kiloWatts-heures,
soit 58 Mégajoules environ.
Une pièce par exemple d'une surface d'une dizaine de mètres carrés, d'un volume de deux à trois dizaines de mètres cubes, située dans une région chaude, avec une situation et une isolation favorables, ne nécessite guère qu'un appareil de chauffage de puissance calorique normale de l'ordre d'un millier à quelques milliers de Watts, soit une énergie calorique de l'ordre d'une à
plusieurs centaines de MégaJoules par jour.
Un noyau en matériau réfractaire d'une masse de l'ordre d'une centaine à quelques centaines de kilogrammes peut alors suffire à emmagasiner la chaleur nécessaire à un chauffage pendant une journée. Autre exemple, un logement moyen d'une surface d'une centaine de mètres carrés, de volume géométrique de quelques centaines de mètres cubes, située dans une région tempérée, de situation et d'isolation moyennement favorable, nécessite déjà une installation de chauffage continu d'une puissance calorique normale de l'ordre d'une à quelques dizaines de milliers de Watts, soit une énergie calorique de l'ordre d'un millier à plusieurs milliers de MégaJoules
par jour.
Un noyau en matériau réfractaire d'une masse de l'ordre de plusieurs centaines de kilogrammes à quelques tonnes doit alors être prévu pour stocker la chaleur nécessaire au chauffage de ce logement
moyen pendant une journée.
Toujours à titre d'exemple, une grande demeure d'une surface d'un millier de mètres carrés, de volume géométrique de quelques milliers de mètre cubes, située dans une région froide, de situation et d'isolation défavorable, nécessite alors une installation complète de chauffage continu d'une puissance calorique de plusieurs dizaines à une centaine de milliers de Watts, soit une énergie calorique de l'ordre de quelques milliers à une dizaine de milliers
de MégaJoules par jour.
L'installation d'un noyau en matériau réfractaire d'une masse d'une tonne à une dizaine de tonnes doit dans ce cas être projetée
pour stocker la chaleur nécessaire au chauffage de toute la demeure.
Par conséquent, la masse de matériau réfractaire du noyau massif peut varier sur plusieurs ordres de magnitude, la valeur basse d'une centaine de kilogramme, comme la valeur haute d'une dizaine de tonnes, ne pouvant même pas être considérées comme limitatives de l'étendue des plages de valeurs. Enfin, il est à noter que le dispositif d'accumulation de chaleur selon l'invention peut s'appliquer à toutes sortes d'appareils de chauffage disposant d'un conduit d'évacuation de gaz brlés à haute température. Ainsi, le dispositif à caisson accumulateur selon l'invention peut parfaitement être monté sur une installation de chaudière à fioul domestique ayant un tubage métallique de conduit d'évacuation de gaz brlés sur lequel peut
être couplé le noyau accumulateur du caisson.
D'autres applications, variantes, formes de mises en oeuvre, modes de réalisation et perfectionnements apparaîtront à l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention, la portée de
la protection étant définie dans les revendications ci-après.

Claims (64)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de chauffage à accumulation de chaleur destiné à être couplé à une cheminée afin d'assurer le chauffage de locaux selon une température régulière et une autonomie d'ordre circadien, le dispositif (0) comprenant: - une chambre de combustion (10) à foyer fermé ou semi- fermé et, - un conduit (2) d'évacuation de gaz brlés à haute température, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson (3) de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur monté sur le conduit (2,19,17) à haute température, le caisson comprenant: - une enceinte (30) calorifugée (31), au moins partiellement, - un noyau (4) accumulateur massif en matériau à forte chaleur massique couplé thermiquement sur le conduit à haute température, le noyau (4) étant contenu dans l'enceinte (30) calorifugée, et, - un circuit (5,50-59,6) de circulation de fluide caloporteur au contact du noyau accumulateur(4), pour rediffuser la chaleur
accumulée par le noyau vers les locaux.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (7) de régulation de la circulation de
fluide caloporteur, afin d'obtenir une décharge thermique réglable.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que
les moyens de régulation comportent un système de thermostat (71).
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de régulation comportent des moyens (72) de
programmation horaire.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans
lequel la circulation de fluide caloporteur est une circulation
d'eau ou d'huile de circuit de chauffage.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans
lequel la circulation (5,6) de fluide caloporteur est un flux d'air
ambiant (50-61).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit (5,50-61,6)de circulation d'air comporte des moyens (51) de circulation forcée d'air ambiant, notamment au moins un ventilateur, un générateur d'air pulsé ou une turbine.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le caisson (3) comporte une chambre (54,55,56) de circulation d'air
contenant le noyau accumulateur (4).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé
en ce que le caisson (3) est monté sur un conduit de raccordement (17,19) reliant l'exutoire (16) de la chambre de combustion (1,10) à
un conduit de fumée (2).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que le caisson (3) est monté sur un carneau (17'), ou conduit de raccordement sensiblement horizontal, reliant une buse de sortie arrière de la chambre de combustion (1,10) à un conduit de
fumée de cheminée (2).
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans
lequel le conduit (2,17,19) traverse le coeur du noyau accumulateur.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, dans
lequel le conduit est engagé, au moins partiellement, dans le noyau.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12,
caractérisé en ce que le noyau accumulateur (4) est en matériau
réfractaire (40).
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que le noyau accumulateur (4) atteint une masse de
l'ordre d'une centaine à plusieurs centaines de kilogrammes.
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14,
caractérisé en ce qu'il comporte une superstructure pour supporter le caisson (3) en position surélevée, la superstructure étant
implantée sur l'emplacement d'assise de socle (81) de la cheminée.
16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15,
caractérisé en ce qu'il comporte une structure autoporteuse (20) comportant une plate-forme de support (29) renforcée et surélevée
sur laquelle est monté le caisson (3).
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16,
caractérisé en ce qu'il comporte une ossature de châssis (20) formée par des montants (22,24) et des traverses (23,25,27) métalliques, sur laquelle sont fixés des pans (32,34,36,38,39) métalliques,
définissant l'enceinte (30) du caisson (3).
18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, dans
lequel au moins une partie des parois internes de l'enceinte (30) du caisson est revêtue de matériau isolant (31), spécialement de laine
minérale doublée sur feuille métallique réflectrice.
19. Installation de chauffage de locaux, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (0) de chauffage à accumulation de
chaleur selon l'une des revendications 1 à 18, intégré dans un
ouvrage (8) de maçonnerie de cheminée.
20. Installation de chauffage de locaux, caractérisée en ce qu'elle comprend une installation ou un dispositif (0) de chauffage
à accumulation de chaleur selon l'une des revendications 1 à 19, le
circuit (5) de circulation de fluide caloporteur étant raccordé à un réseau (6) de distribution de chaleur desservant les locaux de
l'installation.
21. Installation de chauffage de locaux selon la revendication prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de circulation de fluide caloporteur est raccordé à un réseau de chauffage central à eau chaude ou à bain d'huile alimentant des corps de chauffe disposés dans les locaux de l'installation.
22. Installation de chauffage de locaux selon la revendication prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit (5,50-59) de circulation d'air ambiant au contact du noyau accumulateur (4) est relié à un réseau (6,6',60,61) de gaines de distribution d'air chaud desservant les locaux de l'installation
pour assurer un chauffage aéraulique.
23. Procédé de réalisation ou de rénovation d'une installation de chauffage de locaux à accumulation de chaleur associé à une cheminée, comportant des étapes consistant à: - installer un appareil de chauffage (1) comportant une chambre de combustion (10) à foyer fermé ou semi-fermé, dans un ouvrage (8) de cheminée, et - raccorder un conduit (2,17,19) d'évacuation de gaz brlés à haute température sur l'exutoire (16) de la chambre de combustion jusqu'à un conduit de cheminée (18), le procédé étant caractérisé par un montage d'un caisson (3) de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur sur le conduit à haute température, le montage comportant des étapes, dans un ordre quelconque, consistant à: - in-planter, sur l'emplacement de socle (80,81) de la cheminée, une structure (20) apte à supporter un noyau accumulateur massif (4) en position surélevée auprès du conduit (2,17,19) d'évacuation de l'appareil de chauffage (1), - constituer ledit noyau accumulateur massif (4) en matériau à forte capacité calorique, monté sur la structure de support (20) et disposé autour du conduit (2,17,19) à haute température, aménager un circuit (5) de circulation de fluide caloporteur autour et/ou au sein du noyau accumulateur (4) afin de diffuser la chaleur accumulée par le noyau vers les locaux de l'installation, - ériger une enceinte (30) autour du noyau accumulateur (4), de façon à former un caisson (3) contenant le noyau accumulateur (4) et le circuit (5) de fluide caloporteur, et - calorifuger (31) au moins une partie des parois internes
d'enceinte (30) du caisson.
24. Procédé selon la revendication 23, dans lequel le caisson (3) est monté sur un conduit de raccordement (17,19) reliant l'exutoire (16) de la chambre de combustion (10) à un conduit de fumée spécifique de cheminée (18).
25. Procédé selon la revendication 23, dans lequel le caisson (3) est monté sur un carneau (17 ') ou conduit de raccordement sensiblement horizontal reliant une buse de sortie arrière de la chambre de combustion (10) à un conduit (2) de fumée de cheminée, l'assise (80,81) du socle de la cheminée et de base du caisson ayant une structure renforcée pour supporter la masse du caisson en plus
de la cheminée.
26. Procédé selon l'une des revendications 23 à 25,
caractérisé en ce que le montage du caisson (3) comporte une étape préliminaire consistant à: - ériger sur le socle de la cheminée une superstructure apte à
supporter le noyau (4) accumulateur massif du caisson.
27. Procédé selon l'une des revendications 23 à 26,
caractérisé en ce que le montage du caisson (3) comporte une étape préliminaire consistant à: - implanter, au dessus du socle (80,81) de la cheminée, une ossature (20) de châssis métallique, notamment formée de montants (22,24) et
de traverses (23,25,27) en cornières.
28. Procédé selon l'une des revendications 23 à 27,
caractérisé en ce que le montage du caisson (3) comporte une étape préliminaire consistant à: - monter une plate-forme (29) de soutien renforcée pour supporter le noyau (4) accumulateur massif en position surélevée au-dessus de
l'appareil de chauffage (1).
29. Procédé selon l'une des revendications 23 à 28,
caractérisé en ce que le montage du caisson (3) comporte au moins une étape consistant à: - fixer des pans métalliques (32,34,36,38,39) sur la structure (20) de support ou d'ossature du châssis pour constituer les parois
d'enceinte (30) du caisson.
30. Procédé selon l'une des revendications 23 à 29,
caractérisé par une étape consistant à: - revêtir au moins une partie des parois internes de l'enceinte (30) du caisson, de matériau isolant (31), spécialement de laine minérale
doublée sur feuille métallique réflectrice.
31. Procédé selon l'une des revendications 23 à 30,
caractérisée par une étape consistant à: - disposer des éléments (40,4144) en matériau réfractaire dans l'enceinte (30) du caisson (3) pour constituer le noyau accumulateur
massif (4).
32. Procédé selon l'une des revendications 23 à 31,
caractérisé en ce que le noyau accumulateur (4) atteint une masse de
l'ordre d'une centaine à plusieurs centaines de kilogrammes.
33. Procédé selon l'une des revendications 23 à 32,
lequel le conduit (2,17,19) est engagé, au moins partiellement,
le noyau (4).
dans dans
34. Procédé selon l'une des revendications 23 à 33,
lequel le conduit (2,17,19) traverse le coeur du noyau (4).
dans
35. Procédé selon l'une des revendications
caractérisé par une étape consistant à: - disposer un circuit de circulation d'eau ou d'huile
autour et/ou au sein du noyau accumulateur massif.
36. Procédé selon l'une des revendications
caractérisé par une étape consistant à: - aménager un circuit (5,54,55,56) de circulation d'air
au sein du noyau accumulateur massif (4).
23 à 34,
de chauffage
23 à 34,
autour et/ou
37. Procédé selon l'une des revendications 23
lequel on aménage un plénum (54,55,56) ou espace de d'air entre le noyau accumulateur massif (4) et
d'enceinte (30) du caisson.
à 36, dans circulation les parois
38. Procédé selon la revendication 36 ou 37, caractérisé par une étape complémentaire consistant à: - disposer des moyens (51) de circulation forcée d'air ambiant sur le circuit (5,50, 52-60,6)de circulation d'air, notamment au moins un
ventilateur, un générateur d'air pulsé ou une turbine.
39. Procédé selon l'une des caractérisé par une étape complémentaire disposer des moyens (7) de régulation caloporteur, en particulier des moyens dans le circuit (5) de circulation décharge thermique progressive réglable
le noyau (4).
revendications 23 à 38,
consistant à: de la circulation de fluide de régulation du flux d'air d'air, afin d'obtenir une de la chaleur accumulée par
40. Procédé selon la revendication 39, caractérisé en ce qu'il est prévu de disposer un système de thermostat (71) pour constituer
un moyen de régulation (7).
41. Procédé selon la revendication 39 ou 40, caractérisé en ce qu'il est prévu de disposer un programmateur horaire (72) pour
constituer un moyen de régulation (7).
42. Procédé selon l'une des revendications 23 à 41,
caractérisé par des étapes supplémentaires consistant à: - raccorder le circuit (5) de circulation de fluide caloporteur à un réseau (6) de distribution de chaleur desservant les locaux de l'installation.
43. Procédé selon l'une des revendications 23 à 42 prise en
combinaison avec la revendication 35, caractérisé par des étapes supplémentaires consistant à: - raccorder le circuit de circulation d'eau ou d'huile du caisson à un réseau de chauffage central à eau chaude ou à bain d'huile alimentant des corps de chauffe disposés dans les locaux de l'installation.
44. Procédé selon l'une des revendications 23 à 43 prise en
combinaison avec la revendication 36, caractérisé par des étapes supplémentaires consistant à: - raccorder le circuit (5,53-59) de circulation d'air du caisson (3) à un réseau (6,6',60) de gaines de distribution d'air chaud desservant les locaux de l'installation pour assurer un chauffage aéraulique.
45. Procédé selon l'une des revendications 42 à 44,
caractérisé en ce qu'il est prévu de disposer des moyens de commutation ou de modulation de la circulation (5,52,55,60,6) de fluide caloporteur, en particulier des vannes de régulation de flux d'air, pour constituer des moyens de régulation et répartir ou moduler le chauffage à destination de chaque local de
l'installation.
46. Equipement d'accumulation de chaleur, destiné à être couplé sur un conduit de cheminée (2) avec un appareil de chauffage (1) à chambre de combustion (10) fermée ou semi-fermée pour former une installation de chauffage de locaux permettant d'assurer un chauffage selon une température régulière et une autonomie d'ordre circadien, l'équipement (0) étant caractérisé en ce qu'il comprend des composants pour réaliser un caisson (3) de récupération, de stockage et de redistribution de chaleur, comme suit: - des éléments (40,41-44) en matériau réfractaire permettant de constituer un noyau accumulateur massif (4), totalisant une masse de l'ordre d'une centaine à plusieurs centaines de kilogrammes, - une structure autoporteuse (20) comportant une plate-forme (29) renforcée apte à supporter la masse des éléments réfractaires du noyau accumulateur (4), au-dessus d'un espace aménagé pour disposer l'appareil de chauffage (1), des parois (32,34,36,38,39) d'enceinte aptes à être fixées sur la structure autoporteuse (20) de façon à former un caisson (3) contenant le noyau accumulateur (4), tout en aménageant un espace de circulation d'air (5) entre le noyau et l'enceinte (30) du caisson, et, - un revêtement (31) de matériau isolant permettant de calorifuger
au moins une partie des parois internes de l'enceinte du caisson.
47. Equipement selon la revendication 46, caractérisé en ce que la structure (20) conporte un passage (58) destiné à être traversé par un conduit (2,17,19) d'évacuation des gaz brlés issus
de la chambre de combustion (10).
48. Equipement selon la revendication 46 ou 47, caractérisé en ce qu'il est traversé par un conduit (2,17,19) de raccordement permettant de relier l'exutoire (16) de la chambre de combustion
(10) à un conduit (18) de fumée de cheminée.
49. Equipement selon l'une des revendications 46 à 48,
caractérisé en ce que les éléments (41,42,43,44) réfractaires du noyau (4) sont conformés pour constituer un passage (48) d'un
conduit (2) de gaz brlés à haute température.
50. Equipement selon l'une des revendications 46 à 49, dans
lequel la structure autoporteuse (20) est formée par une ossature de châssis métallique, notamment par des montants (22,24) et des
traverses (23,25,27) en cornières.
51. Equipement selon l'une des revendications 46 à 50, dans
lequel les parois d'enceinte (30) du caisson (3) sont formées de
pans métalliques (32,34,36,38,39), notamment de plaques de tôle.
52. Equipement selon l'une des revendications 46 à 51, dans
lequel les parois d'enceinte (30) comportent des moyens pour fixer le revêtement de matériau isolant, notamment des pièces de fixation saillantes, des pattes, des crampons, des plots, des tenons, des
clous, des clips et/ou des agrafes.
53. Equipement selon l'une des revendications 46 à 52, dans
lequel le revêtement (31) de matériau isolant est formé de laine
minérale doublée sur feuille métallique.
54. Equipement selon l'une des revendications 46 à 53,
caractérisé en ce qu'une portion de l'enceinte (30) comporte des doubles parois (34/35,36/37) pour aménager au moins une conduite
(33) de recirculation d'air.
55. Equipement selon l'une des revendications 46 à 54,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (53,59,59') de raccordement à un réseau (6,6',60) de distribution d'air chaud, afin
d'assurer un chauffage aéraulique dans les locaux de l'installation.
56. Equipement selon l'une des revendications 46 à 55,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (51) de circulation forcée d'air, notamment au moins un ventilateur, un générateur d'air
pulsé ou une turbine.
57. Equipement selon l'une des revendications 46 à 56,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (7) de régulation de flux d'air afin d'obtenir une décharge thermique réglable de la
chaleur accumulée par le caisson.
58. Equipement selon la revendication 57, caractérisé en ce que les moyens de régulation (7) comportent un système de thermostat (71).
59. Equipement selon la revendication 57 ou 58, caractérisé en ce que les moyens de régulation (7) comportent des moyens de
programmation horaire (72).
60. Equipement selon l'une des revendications 46 à 59,
caractérisé en ce qu'il comprend une sonde de température (70) apte
à être plongée au coeur du noyau accumulateur massif (4).
61. Dispositif, procédé ou équipement selon l'une des
revendications 1 à 60, dans lequel le noyau (4) est en matériau
réfractaire (40,41-44) choisi parmi le groupe de matériaux comprenant les briques réfractaires, les briques silico-calcaires, les briques à base de terres siliceuses, les briques à base de terres riches en alumine et en magnésie, les briques de terre cuite, la terre cuite, la céramique, la chamotte, les argiles réfractaires, l'argile expansée, la silice, les silicates, les carbonates, les chaux, les minerais réfractaires, les ciments réfractaires, les ciments alumineux, les ciments silicates, les mortiers réfractaires, les bétons réfractaires, les granulats siliceux, les granulats silico-calcaires, les granulats silico-alumineux, les pouzzolanes, la pierre ponce, la pierre ollaire, la stéatite, la magnésie, la magnésite, la bauxite, l'alumine, la fonte, l'acier noir ou au cuivre, les sels accumulateurs de quantité de chaleur, et, de façon générale, les composés, particulièrement les silicates, les oxydes et les sels, de silicium, de calcium, de magnésium, d'aluminium, de sodium, de potassium, ainsi que les mélanges et assemblages desdits matériaux.
62. Dispositif, procédé ou équipement selon l'une des
revendications 1 à 61, dans lequel le matériau du noyau accumulateur
(4) résiste à des températures de l'ordre d'une centaine à plusieurs
centaines de degrés Celsius.
63. Dispositif, procédé ou équipement selon l'une des
revendications 1 à 62, dans lequel le matériau du noyau accumulateur
(4) a une capacité thermique massique de l'ordre d'une à plusieurs
kiloJoules par kilogramme et par degré de température.
64. Dispositif, procédé ou équipement selon l'une des
revendications 1 à 63, dans lequel le noyau accumulateur (4) a une
capacité à emmagasiner une énergie calorique de l'ordre d'une
dizaine à plusieurs centaines de kilowatts-heures.
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