FR3019272B1 - FUEL AIR CIRCUIT AND BURNER GAS DISCHARGE FOR WOOD PELLET STOVE, AUTONOMOUS FOR HOUSEHOLD USE - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un poêle à granulé de bois autonome à usage domestique pour poêles de 2 à 12 KW comprenant un circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz brulés, avec une étanchéité du corps de chauffe et du circuit d'air pouvant être installé en zones 1, 2 et 3 tels que définis par la réglementation française, caractérisé par : Un circuit d'air primaire caractérisé par un creuset (a) disposant de proportions et de lois d'oxygénation propre, Un circuit d'air secondaire (h) préchauffant l'air hors de la chambre de combustion, Un système d'évacuation des fumées caractérisé par un déflecteur particulier (m) et une chambre de retient de la poussière et d'optimisation de l'échange thermique.The present invention relates to an independent wood pellet stove for domestic use for stoves of 2 to 12 KW comprising a combustion air circuit and exhaust gas, with a sealing of the heating body and the air circuit that can to be installed in zones 1, 2 and 3 as defined by the French regulations, characterized by: A primary air circuit characterized by a crucible (a) having proportions and laws of clean oxygenation, A secondary air circuit (h) Preheating the air out of the combustion chamber. A flue gas system characterized by a special deflector (m) and a chamber for retaining dust and optimizing heat exchange.
Description
Description : Circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz pour poêle à granulé bois autonomeDescription: Combustion air and gas evacuation system for independent wood pellet stove
La présente invention concerne un circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz brûlés pour poêle domestique à granulé de bois autonome (schéma 1) pour poêles de 2 à 12 Kw, avec une étanchéité du corps de chauffe et du circuit d'air (alimentation en air, évacuation des gaz) afin de pouvoir être installé en zones 2 et 3 tels que définis par la réglementation française, se différenciant par :The present invention relates to a combustion air and exhaust gas circuit for a self-contained pellet stove (diagram 1) for stoves of 2 to 12 Kw, with a sealing of the heating element and the air circuit (air supply, evacuation of gases) in order to be installed in zones 2 and 3 as defined by French regulations, differentiated by:
Un circuit d'air primaire caractérisé par un creuset disposant de proportions et de lois d'oxygénation propre,A primary air circuit characterized by a crucible having proportions and laws of clean oxygenation,
Un circuit d'air secondaire préchauffant l'air hors de la chambre de combustion,A secondary air circuit preheating the air out of the combustion chamber,
Un système d'évacuation des fumées caractérisé par un déflecteur particulier et une chambre de retient de la poussière et d'optimisation de l'échange thermique.A smoke evacuation system characterized by a special deflector and a chamber for retaining dust and optimizing heat exchange.
Etat des sachantState of knowing
Les poêles à granulé de bois autonomes conventionnels reposent sur une technologie apparue il y a une vingtaine d'année, caractérisée par :Conventional free-standing wood pellet stoves are based on technology that began some 20 years ago, characterized by:
Un approvisionnement parvis sans fin reliée à un réservoir contenant le combustible, l'alimentation du combustible étant assurée par un vis sans fin entraînée par un moto réducteur, Un système d'allumage électrique, un moteur d'extraction des fumées et un moteur de ventilation d'air chaud, ces appareils étant pilotés par carte électronique. L'évolution du cadre environnemental a dernièrement entrainé des évolutions technologiques sur ces matériels, notamment sur l'amélioration de la qualité de la combustion avec réduction des émissions (CO, poussière) qui ont entrainé une modification sur le circuit d'amenée d'air comburant et d'évacuation des gaz.An endless forecourt supply connected to a tank containing the fuel, fuel being supplied by a worm gear driven by a geared motor, an electric ignition system, a fume extraction engine and a ventilation motor of hot air, these devices being controlled by electronic card. The evolution of the environmental framework has recently led to technological evolutions on these equipments, in particular on the improvement of the quality of the combustion with reduction of the emissions (CO, dust) which caused a modification on the circuit of supply of air oxidizer and exhaust gas.
En revanche ces évolutions technologiques sont encore insuffisantes pour répondre aux exigences nouvelles et futures selon les critères de : rendement, qualité de l'air (CO et poussière principalement). C'est dans un contexte d'amélioration des performances aux fins de répondre à ces nouvelles exigences, que la présente invention a été menée.On the other hand, these technological evolutions are still insufficient to meet new and future requirements according to the criteria of: efficiency, air quality (mainly CO and dust). It is in a context of improving performance to meet these new requirements that the present invention has been conducted.
Description de l'inventionDescription of the invention
La présente invention concerne un circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz brûlés pour poêle à granulé de bois autonome (schéma 1) à usage domestique de puissance variant entre 2 à 12 kw, avec une étanchéité du corps de chauffe et du circuit d'air (alimentation en air, évacuation des gaz), aux fins de pouvoir être installés avec un conduit de fumée à circuit étanche pouvant déboucher en zones 2 et/ou 3 selon la réglementation nationale, se différenciant par : 1 Un circuit d'air primaire (schéma 2) étanche caractérisé par un creuset (a) disposant : • D'une surface sur le fond (c) variant entre 25 et 40 cm2 selon la puissance du poêle, sur une hauteur invariante de 6 cm, • D'une surface en sa partie haute (d) variant entre 1,5 à 1,8 fois la surface du fond, aux fins d'augmenter le réceptacle de granulé consumé et augmenter la puissance de combustion, • D'orifices réguliers sur l'ensemble du fond (e), avec une surface de passage d'air variant entre 25 et 30% de la surface du fond du creuset, afin d'alimenter en oxygène la couche inférieure du granulé, • D'orifices intermédiaires (f) répartis de façon régulière sur l'ensemble des flancs sur une hauteur variant entre 0,7 et 1,2 cm du fond, avec une surface de passage d'air variant entre 9 à 11% de la surface du fond du creuset, aux fins d'alimenter en oxygène la couche de granulé en partie intermédiaire, • D'orifices en partie haute (g) disposés entre 3 et 4 cm du fond sur l'ensemble de la périphérie du creuset, avec une surface de passage d'air variant entre 9 à 11% de la surface du fond du creuset, aux fins d'alimenter en oxygène les gaz produits par le granulé.The present invention relates to a combustion air and exhaust gas circuit for autonomous wood pellet stove (diagram 1) for domestic use with a power ranging between 2 and 12 kw, with a sealing of the heating body and the circuit of air (air supply, evacuation of gases), for the purpose of being able to be installed with a flue pipe with a sealed circuit which can open in zones 2 and / or 3 according to the national regulations, differentiated by: 1 A circuit of primary air (diagram 2) sealed characterized by a crucible (a) with: • a surface on the bottom (c) varying between 25 and 40 cm2 depending on the power of the stove, an invariant height of 6 cm, • D a surface in its upper part (d) varying between 1.5 and 1.8 times the surface of the bottom, for the purpose of increasing the pellet receptacle consumed and increasing the combustion power, • regular orifices on the whole from the bottom (e), with a varying airflow surface between 25 and 30% of the surface of the bottom of the crucible, in order to supply oxygen to the lower layer of the granule; • Intermediate orifices (f) evenly distributed over all the flanks over a height varying between 0, 7 and 1.2 cm from the bottom, with an air passage area varying between 9 and 11% of the surface of the bottom of the crucible, for the purpose of supplying oxygen to the granule layer in the intermediate portion, • orifices in the upper part (g) placed between 3 and 4 cm from the bottom over the entire periphery of the crucible, with an air passage area varying between 9 and 11% of the surface of the bottom of the crucible, for the purpose of supply the gases produced by the granules with oxygen.
Ces caractéristiques permettent d'alimenter en oxygène les gaz produits sur toute la couche du combustible, améliorant ainsi la combustion. 2 un circuit d'air secondaire (schéma 3) caractérisé par : • Une installation (h) hors de la chambre de combustion, dans le circuit de retour des fumées (i) aux fins de monter l'air en température. II importe de savoir que le système d'arrivée d'air principal prend de l'air en extérieur de l'habitat, cet air pouvant atteindre des températures basses critiques en hiver. En conséquence cet air à basse température détériore la qualité de la combustion en abaissant la température des fumées dans la chambre de combustion. Le circuit d'air secondaire, objet de la présente invention, permet le réchauffement de cet air en ce qu'il passe dans le circuit de retour des fumées, permettant d'atteindre au sommet des flammes des températures très élevées jusqu'à 1000°C favorisant la combustion du monoxyde de carbone. • Une dérivation sur l'installation d'arrivée d'air secondaire, en milieu (j) approximatif du corps de chauffe, aux fins d'alimenter la flamme en oxygène avec une meilleur répartition sur toute la hauteur de la dite flamme, ce qui optimise la combustion avec un air réchauffé par la chambre d'évacuation des gaz. • L'arrivée principale d'air secondaire s'effectue en partie haute de la chambre de combustion, via un système de diffusion disposant d'une buse de rétrécissement (k) étudié pour orienter et accélérer la vitesse de l'air, aux fins de balayer d'air la vitre (I) évitant ainsi son encrassement. II importe de préciser que la vitesse de l'air permet de balayer la vitre sur la totalité de sa hauteur, ce qui évite l'encrassement de la vitre et de travaux d'entretien supplémentaires. Dans le cas de poêles à forme arrondi, la vitre se trouvant éloignée de l'arrivée d'air secondaire en partie haute, la porte du poêle est équipée d'un déflecteur qui va canaliser le circuit de l'air sur la vitre. • Ce système de diffusion et de balayage d'air pré chauffée agit également pour améliorer la qualité de la combustion, en maintenant dans le foyer des températures élevées. 3 un système d'évacuation (schéma 4) des gaz caractérisé par : • Un déflecteur réalisé en matériau isolant (m) de type vermiculite, installé au-dessus des flammes, doté de plusieurs passages de fumées sous forme de trous aux diamètres et emplacements étudiés aux fins de limiter la vitesse d'évacuation des gaz permettant ainsi d'augmenter le temps de combustion et par là d'optimiser la qualité de combustion, • Ou un déflecteur en mousse de type céramique (m) installé au-dessus des flammes et porté à haute température permettant de bloquer les particules imbrulées, de les consumer, limitant ainsi leur nombre à l'entrée du système d'évacuation, • Une chambre installée au-dessus de l'extracteur (schéma 5) de fumée disposant : o de chicanes (n) étagées et étudiées aux fins de retenir les poussières, et d'augmenter la surface d'échange thermique, permettant ainsi un meilleur rendement, o d'une trappe d'accès (o) en façade de l'appareil pour permettre un nettoyage facile par l'utilisateur.These characteristics make it possible to supply oxygen to the gases produced on the entire fuel layer, thus improving combustion. 2 a secondary air circuit (diagram 3) characterized by: • An installation (h) outside the combustion chamber, in the flue gas return circuit (i) for the purpose of raising the air temperature. It is important to know that the main air intake system takes air outside the home, which can reach critical low temperatures in winter. As a result, this low temperature air deteriorates the quality of the combustion by lowering the flue gas temperature in the combustion chamber. The secondary air circuit, object of the present invention, allows the heating of this air in that it passes into the smoke return circuit, to reach the top of the flames very high temperatures up to 1000 ° C promoting the combustion of carbon monoxide. • A bypass on the secondary air intake system, in the middle (j) of the heating element, to supply the oxygen flame with a better distribution over the entire height of the said flame, which optimizes combustion with air heated by the gas evacuation chamber. • The main supply of secondary air takes place in the upper part of the combustion chamber, via a diffusion system with a shrinkage nozzle (k) designed to orient and accelerate the air velocity, for the purposes to sweep the glass (I) from the air thus avoiding its clogging. It should be noted that the speed of the air makes it possible to sweep the window over its entire height, which prevents clogging of the glass and additional maintenance work. In the case of stoves with rounded shape, the glass being away from the secondary air inlet at the top, the stove door is equipped with a deflector which will channel the air circuit on the glass. • This pre-heated air circulation and purge system also acts to improve the quality of combustion, maintaining high temperatures in the home. 3 an evacuation system (diagram 4) of gases characterized by: • A deflector made of insulating material (m) of vermiculite type, installed above the flames, with several smoke passages in the form of holes with diameters and locations studied to limit the rate of evacuation of gases, thus increasing the combustion time and thereby improving the quality of combustion, • Or a ceramic-type foam deflector (m) installed above the flames and raised to high temperature to block the unburned particles, consuming them, thus limiting their number at the entrance of the evacuation system, • A chamber installed above the extractor (diagram 5) of smoke with: o baffles (n) stepped and studied to retain dust, and increase the heat exchange surface, allowing better performance, or an access door (o) on the front of the device for perme easy cleaning by the user.
Dans le fonctionnement de l'appareil, l'air est amené dans la chambre de combustion à trois endroits différents : • Air primaire : la diffusion de l'air provenant de l'extérieur est amenée dans le creuset qui dispose d'orifices aux diamètres et aux emplacements étudiés selon les lois d'oxygénation de l'invention pour optimiser la combustion, • Air secondaire : l'air est réchauffé par le système d'évacuation des gaz ce qui permet d'apporter de l'oxygéne réchauffé permettant d'obtenir des températures de combustion élevées. L'air est ensuite introduit à deux endroits optimisant la répartition de l'oxygène en milieu et en haut de la chambre de combustion, la combustion des gaz est ainsi optimisée. Enfin la diffusion haute de l'air comburant réchauffé est accélérée par le rétrécissement de la buse qui dispose d'une forme à même d'orienter l'air sur toute la surface de la vitre évitant ainsi son encrassement. L'ensemble de l'invention permet d'optimiser la combustion pour obtenir des rendements élevés en gardant des températures suffisantes (supérieures à 60°C) pour éviter la formation de condensation dans le conduit de fumée.In the operation of the apparatus, the air is brought into the combustion chamber in three different places: • Primary air: the diffusion of the air coming from the outside is brought into the crucible which has orifices with the diameters and at the locations studied according to the oxygenation laws of the invention to optimize the combustion, • Secondary air: the air is heated by the gas evacuation system which allows to bring oxygen heated allowing to obtain high combustion temperatures. The air is then introduced at two locations optimizing the distribution of oxygen in the middle and at the top of the combustion chamber, the combustion of gases is thus optimized. Finally, the high diffusion of the heated oxidizing air is accelerated by the narrowing of the nozzle which has a shape able to direct the air over the entire surface of the glass thus avoiding clogging. The whole of the invention makes it possible to optimize combustion to obtain high yields while keeping sufficient temperatures (above 60 ° C.) to avoid the formation of condensation in the flue.
Glossaire : a) Creuset b) Déflecteurs sur creuset c) Fond du creuset d) Partie haute du creuset e) Orifices du fond f) Orifices intermédiaires g) Orifices en partie haute h) Circuit secondaire d'entrée d'air i) Circuit de retour des fumées j) Dérivation au milieu du circuit secondaire d'entrée d'air k) Buse de rétrécissement du circuit secondaire d'entrée d'air i) Vitre m) Déflecteur en matériau isolant ou mousse céramique n) Chicanes dans la chambre d'évacuation o) Trappes d'accès en façade de l'appareilGlossary: a) Crucible b) crucible deflectors c) bottom of the crucible d) upper part of the crucible e) bottom openings f) intermediate ports g) openings in the upper part h) secondary air intake circuit i) circuit return of fumes j) Bypass in the middle of the secondary air intake circuit k) Nozzle of the secondary air inlet circuit i) Glass m) Deflector made of insulating material or ceramic foam n) Baffles in the chamber d o) Access hatches on the front of the appliance
Schémas : 1/5 : circuit général d'air comburant et d'évacuation des gaz brûlés pour poêle domestique à granulé de bois autonome 2/5 : circuit d'air primaire 3/5 : circuit d'air secondaire 4/5 : système d'évacuation 5/5 : chambre installée au-dessus de l'extracteurDiagrams: 1/5: General combustion air and flue gas exhaust system for self-contained wood pellet stove 2/5: Primary air circuit 3/5: Secondary air circuit 4/5: System 5/5: chamber installed above the extractor
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