FR2984996A1

FR2984996A1 - Heat recuperator for exchanging heat from outlet fumes of combustion heater, has external chamber presenting opening for allowing air to be heated, where vacuum is created in external chamber through perforations

Info

Publication number: FR2984996A1
Application number: FR1104015A
Authority: FR
Inventors: Mohamed Benabdelkarim
Original assignee: Systovi SAS
Current assignee: Systovi SAS
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-28
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: FR2984996B1

Abstract

The recuperator has an inner tube (2) for conveying of fumes, and an outer tube (3). The inner tube and the outer tube are arranged to recover heat by circulation of air. A concentric tubular wall (4) is placed between the inner and outer tubes, where the wall is locally perforated for delimiting an internal chamber (5) with the inner tube, and for delimiting an external chamber (6) with the outer tube. The external chamber presents an opening (7) for allowing air to be heated, and the internal chamber presents an exit (8). A vacuum is created in the external chamber through perforations.

Description

CONDUIT RECUPERATEUR DE CHALEUR L'invention se rapporte à un récupérateur de chaleur destiné à remplacer un conduit de sortie des fumées produites par un appareil de chauffage à combustion. The invention relates to a heat recovery device for replacing a flue gas outlet duct produced by a combustion heater.

Les appareils de chauffage type à bois ou à charbon produisent de la chaleur dans le foyer souvent en fonte qui est transmise à l'extérieur par radiation du corps de l'appareil toutefois une partie des calories s'échappe par la fumée qui s'évacue par un conduit de cheminée . Une partie non négligeable des calories se dissipe donc dans les fumées et en 10 participe pas au chauffage car le conduit est souvent isolé. Les gaz dans la partie proche du foyer sont très chauds et des précautions doivent être prises pour éviter par exemple de graves brulures ce qui peut arriver lorsque le conduit est apparent. La solution habituellement retenu pour éviter une paroi chaude consiste à 15 utiliser un tube formé de deux parois concentriques logeant dans l'espace entre le tube interne et le tube externe une matière isolante. Le tube interne sert à véhiculer les fumées. Cette solution permet de garder une paroi externe relativement froide mais aucune calorie n'est récupérée. 20 Il est connu une solution pour récupérer des calories qui consiste localement à remplacer la conduite par un dispositif formé de trois tubes concentriques dit externe, médian et interne. Le tube interne est destiné à véhiculer la fumée. Entre le tube médian et le tube extérieur est logé un isolant. Entre le tube interne et le tube médian est donc définie une chambre de chauffage pour 25 réchauffer l'air. Wood-burning or charcoal heaters produce heat in the often cast-iron firebox, which is transmitted to the outside by radiation from the body of the appliance, but some of the calories escape through the smoke that escapes. by a chimney. A significant part of the calories is dissipated in the fumes and is not involved in heating because the conduit is often isolated. The gases in the near part of the fire are very hot and precautions must be taken to avoid, for example, serious burns which can happen when the duct is visible. The solution usually adopted to avoid a hot wall consists in using a tube formed of two concentric walls housing in the space between the inner tube and the outer tube an insulating material. The inner tube serves to convey the fumes. This solution makes it possible to keep a relatively cold external wall but no calorie is recovered. It is known a solution for recovering calories which locally consists of replacing the pipe by a device formed of three concentric tubes called external, median and internal tubes. The inner tube is intended to convey the smoke. Between the middle tube and the outer tube is housed an insulator. Between the inner tube and the middle tube is therefore defined a heating chamber for heating the air.

La paroi du tube médian est chauffée par radiation du tube interne. La face externe du tube médian diffuse des calories qui restent contenues dans l'isolant. Dans cette chambre deux parois de séparation s'étendant au long de l'axe longitudinal des deux tubes forment deux chambres communicantes l'une des chambres ayant une entrée d'air froid et l'autre chambre une sortie d'air chaud, cet air froid se réchauffant au contact de la face externe du tube interne. L'air froid chemine dans la première chambre puis dans la seconde chambre en prélevant des thermies. Cette solution est intéressante mais nécessite un isolant, des parois de 10 séparation et un temps de montage relativement important. L'invention se propose de réaliser un dispositif à récupération d'énergie plus simple. A cet effet, l'invention se rapporte à un récupérateur de chaleur destiné à remplacer un conduit de sortie des fumées produites par un appareil de 15 chauffage à combustion comprenant un tube interne destiné à véhiculer les fumées, un tube externe et entre ces tubes des moyens pour récupérer des calories par circulation d'air ce récupérateur étant caractérisé en ce qu'entre les tubes externe et interne est disposée une paroi tubulaire concentrique perforée au moins localement délimitant une chambre interne avec le tube interne et une 20 chambre externe avec le tube externe, la chambre externe présentant une ouverture pour prélever l'air à chauffer et la chambre interne présentant une sortie mise en dépression pour que l'air contenue dans la chambre externe traverse les perforations. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre 25 d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : FIG 1 : une coupe axiale d'un récupérateur FIG 2 : une coupe selon B-B de la figure 1 FIG 3 : une variante d'un récupérateur En se reportant au dessin on voit un récupérateur 1 de chaleur. Ce récupérateur de chaleur remplace un tronçon de conduite d'évacuation des fumées d'un poêle 5 à bois ou au charbon. Dans l'exemple représenté figure 1, le récupérateur est le tronçon supérieur , le tronçon inférieur constitue la liaison entre le poêle et le récupérateur Il est placé à proximité de la sortie du poêle car les fumées sont chaudes. Ainsi le récupérateur comprend un tube 2 interne destiné à véhiculer les fumées, 10 un tube 3 externe et entre ces tubes des moyens pour récupérer des calories par circulation d'air. Le récupérateur est sensiblement vertical et se présente comme un corps longiligne. Entre les tubes externe 3 et interne 2 est disposée une paroi 4 tubulaire 15 concentrique au moins localement perforée délimitant une chambre interne 5 avec le tube interne et une chambre externe 6 avec le tube externe, la chambre externe présentant une ouverture 7 pour prélever l'air à chauffer et la chambre interne5 présente une sortie 8 mise en dépression pour que l'air contenue dans la chambre externe traverse les perforations et rejoigne la chambre interne. 20 Dans une version (figure 3) l'entrée 7 d'air froid est située à la base. La sortie d'air réchauffé se fait à l'opposé de l'entrée d'air froid donc en haut. La paroi 4 perforée est chauffée par le tube 2 interne mais a une fonction écran pour la paroi 3 externe. En effet, c'est cette paroi 4 perforée qui reçoit les radiations du tube interne et qui va émettre car elle va chauffée. Toutefois cette paroi perforée est balayée par l'air froid introduit dans la chambre externe. Les perforations laissent passer l'air de la chambre externe vers la chambre interne et donc l'air qui traverse cette paroi perforée se réchauffe. Cette paroi perforée à une fonction écran qui limite les radiations du tube interne vers le tube externe. The wall of the middle tube is heated by radiation from the inner tube. The outer face of the median tube diffuses calories that remain contained in the insulation. In this chamber, two separating walls extending along the longitudinal axis of the two tubes form two communicating chambers, one of the chambers having a cold air inlet and the other one a hot air outlet, this air cold heating in contact with the outer face of the inner tube. The cold air travels in the first chamber then in the second chamber taking thermals. This solution is interesting but requires insulation, separation walls and a relatively large mounting time. The invention proposes to provide a simpler energy recovery device. To this end, the invention relates to a heat recovery device for replacing a flue gas outlet duct produced by a combustion heating appliance comprising an internal tube for conveying the flue gases, an external tube and between these tubes of the flue gases. means for recovering calories by circulating air, this recuperator being characterized in that between the outer and inner tubes is disposed a concentric tubular wall perforated at least locally delimiting an internal chamber with the inner tube and an outer chamber with the tube external, the outer chamber having an opening for withdrawing the air to be heated and the inner chamber having an outlet under vacuum so that the air contained in the outer chamber passes through the perforations. The invention will be better understood from the following description given by way of nonlimiting example with reference to the drawing which represents: FIG. 1: an axial section of a recuperator FIG. 2: a section along BB of the FIG. FIG. 1 FIG. 3: a variant of a recuperator Referring to the drawing, a recuperator 1 of heat is seen. This heat recovery unit replaces a section of flue pipe of a wood stove or coal. In the example shown in Figure 1, the recuperator is the upper section, the lower section is the connection between the stove and the recuperator It is placed near the outlet of the stove because the fumes are hot. Thus the recuperator comprises an internal tube 2 for conveying the fumes, an external tube 3 and between these tubes means for recovering calories by air circulation. The recuperator is substantially vertical and is presented as a slender body. Between the outer and inner tubes 3 there is disposed a concentrically at least locally perforated tubular wall 4 delimiting an inner chamber 5 with the inner tube and an outer chamber 6 with the outer tube, the outer chamber having an opening 7 for collecting the air to be heated and the inner chamber 5 has an outlet 8 placed under vacuum so that the air contained in the outer chamber passes through the perforations and rejoins the internal chamber. In one version (FIG. 3) the inlet 7 of cold air is located at the base. The heated air outlet is opposite to the cold air inlet, so above. The perforated wall 4 is heated by the inner tube 2 but has a screen function for the outer wall 3. Indeed, it is this perforated wall 4 which receives radiation from the inner tube and will emit because it goes heated. However, this perforated wall is swept by the cold air introduced into the outer chamber. The perforations let air from the outer chamber to the inner chamber and thus the air passing through the perforated wall heats up. This perforated wall has a screen function which limits radiation from the inner tube to the outer tube.

L'air froid introduit dans cette chambre externe 6 va contribuer à maintenir le tube externe à une température correcte permettant de le toucher sans se bruler. La paroi 4 perforée forme un écran radiatif maintenant la chaleur dans la chambre interne. La face interne de la paroi ajourée peut être traitée ou revêtue d'un matériau réfléchissant les radiations du tube interne vers le dit tube interne. The cold air introduced into this outer chamber 6 will help maintain the outer tube at a correct temperature to touch without burning. The perforated wall 4 forms a radiative shield maintaining the heat in the inner chamber. The inner face of the perforated wall may be treated or coated with a material reflecting the radiation of the inner tube to said inner tube.

L'air qui traverse les perforations va s'échauffer en récupérant les calories des deux couches limites d'air chaud de cette paroi 4 perforée. Les calories de la couche limite externe de la paroi perforée vont pouvoir être récupérées. On n'a donc pas besoin d'utiliser un isolant pour créer un récupérateur ayant une 15 paroi externe relativement froide sans danger au contact humain. Par précaution, les zones de contacts entre les tubes peuvent être isolées pour réduire la transmission par conduction. Des moyens d'isolation thermique sont, par exemple, intercalés entre les tubes pour réduire la conduction. La mise en dépression est réalisée par une turbine qui va alimenter des bouches 20 de distribution ou un échangeur d'une ventilation mécanique contrôlée à double flux. Le choix du diamètre des tubes, de la dimension des perforations de leur nombre dépend des longueurs de tube, du volume d'air à réchauffer et de valeur de la dépression. On tiendra compte de la puissance de chauffage. The air passing through the perforations will heat up by recovering the calories of the two boundary layers of hot air from this perforated wall 4. The calories of the outer boundary layer of the perforated wall will be recoverable. There is therefore no need to use an insulator to create a recuperator having a relatively cold outer wall without danger to human contact. As a precaution, the contact areas between the tubes can be isolated to reduce conduction transmission. Thermal insulation means are, for example, interposed between the tubes to reduce conduction. The vacuum is provided by a turbine which will supply distribution outlets 20 or a heat exchanger of a controlled dual flow mechanical ventilation. The choice of the diameter of the tubes, the size of the perforations of their number depends on the lengths of the tube, the volume of air to be heated and the value of the depression. The heating power will be taken into account.

Dans une version ( figure 1,2), l'entrée d'air froid est constituée par des lumières 7A réalisées dans le tube externe et au regard de ces lumières, la paroi 4 tubulaire perforée est dépourvue de perforations. Donc les zones situées au regard de ces lumières, il n'y a donc pas de 5 perforations ou celles-ci ont été obturées par exemple par une plaque 10. La répartition des lumières est faite sur la hauteur du tube et sur un secteur. En répartissant ces entrés et en augmentant ainsi la section de passage on réduit la valeur de la dépression et le bruit. Si la dépression est importante du fait d'une surface d'entré d'air réduite, il se produit des sifflements. En outre, on peut 10 travailler avec des diamètres de conduit plus faible car, les normes imposent que le conduit soit écarté du mur d'un multiple de son diamètre. Les lumières sont réparties sur environ 70 à 90% de la hauteur du système et le secteur est compris entre 25 à 35% de la circonférence. Ainsi, on peut orienter le tube pour placer les ouvertures à l'arrière par rapport à 15 la position du foyer pour l'esthétisme. On a également une bonne répartition autour du tube car l'air va entrer par les lumières 7A mais se trouve dévié autour de la paroi 4 perforée car au regard de la lumière, il n'y a pas de perforations. Soit la tôle n'a pas été perforée soit les perforations ont été obturées par mise en 20 place d'une plaque 10 de fermeture. La présence de cette plaque évite le rayonnement au travers des lumières. Le haut du dispositif est équipé d'une boite à air qui sert à collecter l'air chauffé. Cette boite à air 20 est connectée sur une turbine. Elle présente cependant des ouïes pour que l'air chaud s'échappe latéralement en cas de panne de la turbine. In one version (FIG. 1, 2), the cold air inlet is constituted by lumens 7A made in the outer tube and, with regard to these lumens, the perforated tubular wall 4 is devoid of perforations. Therefore, the areas situated in front of these lights, there is therefore no perforation or they have been closed for example by a plate 10. The distribution of the lights is made on the height of the tube and on a sector. By distributing these inputs and thus increasing the cross-section, the value of the depression and the noise are reduced. If the depression is important due to a reduced air inlet area, whistling occurs. In addition, it is possible to work with smaller duct diameters because the standards require that the duct be removed from the wall by a multiple of its diameter. The lights are spread over approximately 70 to 90% of the height of the system and the area is between 25 to 35% of the circumference. Thus, the tube can be oriented to place the openings at the back relative to the home position for aesthetics. We also have a good distribution around the tube because the air will enter through the lights 7A but is deflected around the perforated wall 4 because under the light, there is no perforation. Either the sheet was not perforated or the perforations were closed by setting up a closure plate. The presence of this plate prevents radiation through the lights. The top of the device is equipped with an air box that is used to collect heated air. This air box 20 is connected to a turbine. However, it has gills so that hot air escapes laterally in case of failure of the turbine.

Comme indiqué plus haut, la figure 1 montre la présence sous le récupérateur d'un tronçon 15 de liaison avec le poêle qui avantageusement se présente extérieurement comme le récupérateur ( même diamètre, présence des lumières) mais ne comporte pas de paroi perforée. Le récupérateur prolonge ce tronçon. On note que le tube interne est équipé d'un raccord normalisé en sa partie haute (fig 1). Un tel dispositif permet sans faire appel à un isolant type laine de roche ou autre d'obtenir un récupérateur sans paroi très chaude. Pour le montage, la paroi perforée est fixée sur la boite à air. Cet ensemble vient 10 coulisser sur le tube interne et ensuite le tube externe se positionne. Des colliers seront par exemple utilisés pour relier les tronçons. Une approche intéressante est de permettre de faire coulisser le tube externe du tronçon de liaison sur le tube externe du récupérateur afin d'accéder facilement à la paroi perforée pour la nettoyer.As indicated above, FIG. 1 shows the presence under the recuperator of a connecting section 15 with the stove which advantageously presents itself externally as the recuperator (same diameter, presence of the lights) but does not have a perforated wall. The recuperator extends this section. It is noted that the inner tube is equipped with a standardized connection at its upper part (FIG. 1). Such a device allows without using a rock wool type insulation or other to obtain a recuperator without a very hot wall. For mounting, the perforated wall is fixed to the air box. This assembly slides on the inner tube and then the outer tube is positioned. Collars will be used for example to connect the sections. An interesting approach is to allow to slide the outer tube of the connecting section on the external tube of the recuperator to easily access the perforated wall for cleaning.

15 On réalise donc un récupérateur de chaleur apparaissant comme un conduit de cheminé. La distribution des lumières au long de l'axe longitudinal du tube externe limite la hauteur de la dépression et donc le bruit. 20 A heat recuperator is thus produced which appears as a chimney duct. The distribution of the lights along the longitudinal axis of the outer tube limits the height of the depression and therefore the noise. 20

Claims

REVENDICATIONS1. A heat recovery device for replacing a flue gas outlet duct produced by a combustion heater comprising an internal tube 2 for conveying the flue gases, an outer tube 3 and between these tubes means for recovering calories by circulating heat. this recuperator being characterized in that between the outer tubes 3 and inner 2 is disposed a concentrically at least locally perforated tubular wall 4 delimiting an inner chamber 5 with the inner tube 10 and an outer chamber 6 with the outer tube 3, the an outer chamber having an opening 7 for withdrawing the air to be heated and the inner chamber has an outlet 8 placed under vacuum so that the air contained in the outer chamber 6 passes through the perforations to reach the internal chamber. 15

2. Heat recovery unit according to claim 1 characterized in that the air inlet 7 is located at the base and the air outlet 8 is located opposite the inlet.

3. Heat recovery unit according to claim 1 characterized in that the air inlet 7 is formed by lights 7A presented by the outer tube 20 along its longitudinal axis and on a sector.

4. recuperator heat according to claim 3 characterized in that the perforated wall is devoid of perforations in the areas facing the slots 7A of the outer tube for the air inlet.

5. heat recovery unit according to claim 3 or 4 characterized in that the lights are distributed over 70 to 90% of the height of the perforated wall and the sector is between 25 to 35% of the circumference

6. heat recovery unit according to any one of the preceding claims characterized in that the recuperator comprises a connecting portion 15 with the stove which is externally as the recuperator.

7. Heat recovery unit according to claim 1 characterized in that insulation means equip the contact areas of the tubes.

8. recuperator according to claim 6, characterized in that the connecting section comprises an inner tube and an outer tube.

9. recuperator according to claim 8 characterized in that the outer tube of the connecting section is slidable on the recuperator.