FR3114867A1 - SYSTÈME DE CHAUFFAGE à granulés avec une combusion inversée suivie d’une postcombustion - Google Patents
SYSTÈME DE CHAUFFAGE à granulés avec une combusion inversée suivie d’une postcombustion Download PDFInfo
- Publication number
- FR3114867A1 FR3114867A1 FR2010260A FR2010260A FR3114867A1 FR 3114867 A1 FR3114867 A1 FR 3114867A1 FR 2010260 A FR2010260 A FR 2010260A FR 2010260 A FR2010260 A FR 2010260A FR 3114867 A1 FR3114867 A1 FR 3114867A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- combustion
- combustion chamber
- air
- heating system
- duct
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 313
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 239000008188 pellet Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 7
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 11
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 10
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 9
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 229940082150 encore Drugs 0.000 description 3
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 235000021183 entrée Nutrition 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 241000861223 Issus Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
- F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
- F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
- F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
- F24B5/025—Supply of secondary air for completing combustion of fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B10/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
- F23B10/02—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers including separate secondary combustion chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B40/00—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber
- F23B40/06—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber the fuel being fed along the fuel-supporting surface
- F23B40/08—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber the fuel being fed along the fuel-supporting surface into pot- or trough-shaped grates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B50/00—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone
- F23B50/02—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel forming a column, stack or thick layer with the combustion zone at its bottom
- F23B50/06—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel forming a column, stack or thick layer with the combustion zone at its bottom the flue gases being removed downwards through one or more openings in the fuel-supporting surface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B50/00—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone
- F23B50/12—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel being fed to the combustion zone by free fall or by sliding along inclined surfaces, e.g. from a conveyor terminating above the fuel bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B7/00—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus
- F23B7/002—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements
- F23B7/005—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements with downdraught through fuel bed and grate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
L'invention concerne un système de chauffage (1), par exemple un poêle à granulés de bois, caractérisé en ce qu’il comprend une chambre de combustion (10) divisée verticalement entre un espace supérieur (12) et un espace inférieur (13) séparés par un creuset (10) et alimentée en air primaire de combustion par un conduit (21) d’alimentation débouchant dans l’espace supérieur (12), les flammes et les gaz de combustion primaire étant évacués par un conduit de sortie (30) dont une entrée (31) débouche dans l’espace inférieur (13), le système de chauffage comprenant une chambre de distribution (40) d’air secondaire alimentée par un conduit (22) d’alimentation d’air secondaire et comprenant des orifices (41) de distribution d’air secondaire débouchant dans le conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10) ; le système de chauffage (1) comprenant un mécanisme d’aspiration d’air (50) de sorte à faire circuler l’air des conduits (21, 22) vers le conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10) pour engendrer une combustion inversée, les conduits (21, 22) d’alimentation d’air primaire et d’alimentation d’air secondaire étant disposés de sorte à traverser le conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10). (Fig. 6)
Description
Domaine technique de l’invention
L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des systèmes de chauffage à granulés, par exemple des poêles à granulés de bois.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à des systèmes de chauffage à granulés mettant en œuvre une combustion inversée associée à une double combustion.
État de la technique antÉrieure
Depuis de nombreuses années, le système de chauffage à granulés s’est positionné comme une vraie alternative à d’autres moyens de chauffage, tels que ceux fonctionnant à l’électricité, au gaz ou au fioul. Notamment, le granulé de bois aussi connu sous le terme anglais de « pellet », est issu du compactage des résidus de scieries. Il prend la forme d'un bâtonnet cylindrique et est constitué de diverses essences de bois (souvent du résineux). Ce combustible est écologique car il ne contient ni colle ni vernis et garantit un excellent rendement calorifique du fait d'une humidité résiduelle très faible.
De manière générale le fonctionnement d’un système de chauffage tel qu’un poêle est globalement le suivant. Les granulés du réservoir sont amenés vers un creuset de combustion où se trouve une électrode d'allumage et comprenant une arrivée d'air ventilée se trouvant sous les granulés ou sous le creuset. Cette électrode permet d'enflammer les premiers granulés, lesquels, une fois enflammés, permettront d'enflammer les granulés suivants sans plus nécessiter d'allumage par l'électrode. Les cendres issues de la combustion tombent dans un cendrier, tandis que les gaz de combustion s'échappent vers la sortie en transitant par un échangeur de chaleur qui a également vocation à retenir les cendres des fumées. L'échangeur de chaleur permet ensuite de chauffer la pièce sans risquer la dissémination des gaz de combustion dans cette dernière, et donc de porter atteinte à la santé des personnes l'occupant. La puissance de chauffage peut être réglée par exemple en intervenant sur une vis-sans-fin qui amène les granulés du réservoir vers le creuset. Cette structure schématique a évolué ces dernières décennies de sorte que le système de chauffage à granulés d'aujourd'hui s'est fortement complexifié avec l'intégration de nombreux systèmes, de sorte d'optimiser notamment son fonctionnement et sa sécurité.
La recherche constante de meilleures performances, tant pour améliorer le rendement du chauffage que pour améliorer ses performances écologiques pour consommer moins d’énergie et rejeter également moins de résidus de la combustion dans l’atmosphère, a également abouti à plusieurs grandes améliorations. La double combustion étant l’une d’elles. La double combustion consiste à procéder à une première combustion des granulés en présence d’air comburant ou air primaire puis, de procéder à une seconde combustion ou postcombustion des gaz issus de la première combustion des granulés, ceci en présence d’air de postcombustion ou air secondaire. La deuxième combustion permet d’exploiter une part plus importante de l’énergie contenue dans les granulés et de diminuer les résidus solides (cendres et charbon) et gazeux (oxydes d’azote, monoxyde de carbone, etc.), et donc diminuer la pollution.
Une autre amélioration connue dans les systèmes de chauffages a été la combustion dite inversée. Le principe de la combustion inversée réside dans les flammes qui se développent sous le combustible, ce qui évite que ce dernier se consume trop rapidement et permet une réduction des émissions, donc de la pollution, d’une part, et offre un meilleur rendement, d’autre part.
Malgré ces grandes évolutions, les systèmes de chauffage restent perfectibles et la recherche de gains en performances restent une problématique toujours omniprésente dans un contexte où les sources d’énergies renouvelables sont toujours plus convoitées. Par ailleurs, les améliorations effectuées dans la passée ont toujours complexifié plus encore les structures existantes. Il existe donc un réel besoin de proposer un système de chauffage toujours plus performant de conception simple pour réduire les coûts, tant à l’achat qu’à l’entretien.
Ainsi, et soucieux de proposer un système de chauffage à granulés qui soit tout à la fois simple dans sa conception et particulièrement efficient et sûr de sorte d'atteindre les plus hauts standards du marché, l'inventeur s'est attelé à repenser la structure du système de chauffage proposé.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution à la fois simple, performante notamment en termes de rendement et de respect de l’écologie, et tout en étant sécurisée.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un système de chauffage, par exemple un poêle à granulés de bois, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une chambre de combustion dans laquelle est placé un creuset configuré pour accueillir un foyer de combustion émettant des flammes et du ou des gaz de combustion primaire, le creuset étant disposé entre un espace supérieur situé verticalement au-dessus du creuset et un espace inférieur situé verticalement sous le creuset ;
- un conduit d’alimentation d’air primaire débouchant dans l’espace supérieur pour alimenter la chambre de combustion en air primaire de combustion ;
- au moins un conduit de sortie de la chambre de combustion permettant une remontée des flammes et du ou des gaz de combustion primaire, et configuré de sorte qu’au moins une entrée du conduit de sortie de la chambre de combustion débouche dans l’espace inférieur ;
- au moins une chambre de distribution d’air secondaire, alimentée par un conduit d’alimentation d’air secondaire et comprenant des orifices de distribution d’air secondaire débouchant dans le conduit de sortie de la chambre de combustion ;
Grâce à une telle combinaison de caractéristiques, le système de chauffage met en œuvre une combustion inversée associée à une double combustion :
- une première combustion du combustible tel que des granulés, la combustion étant alimentée en air comburant ou air primaire depuis le conduit d’alimentation d’air primaire débouchant dans l’espace supérieur de la chambre de combustion au-dessus des granulés, et
- une deuxième combustion, aussi appelée postcombustion, des gaz issus de la première combustion du combustible, ceci en présence d’air de postcombustion ou air secondaire délivré par la chambre de distribution d’air secondaire, elle-même alimentée par un conduit d’alimentation d’air secondaire.
Le mécanisme d’aspiration est configuré pour faire circuler l’air au moins du conduit d’alimentation d’air primaire situé à un niveau verticalement au-dessus du creuset, donc du foyer de combustion, vers le conduit de sortie de la chambre de combustion, dont l’entrée débouche à un niveau verticalement au-dessous du creuset, donc du foyer de combustion. Cela entraîne une aspiration descendante dans la chambre de combustion correspondant à un flux inversé de sorte que la que la flamme émise par le foyer de combustion et entraînée par le mécanisme d’aspiration d’air est dirigée vers le bas, donc vers l’espace inférieur. Par cette aspiration du flux d’air, la flamme issue de la première combustion est donc orientée vers le fond du creuset et en périphérie. Une telle solution permet donc de combiner à la fois les principes de combustion inversée, s’agissant de la première combustion, et de double combustion, lui conférant les avantages reconnus de ces deux principes.
En plus de ces caractéristiques, les conduits d’alimentation d’air primaire et d’alimentation d’air secondaire au moins sont disposés de sorte à traverser le conduit de sortie de la chambre de combustion. Les conduits d’alimentation traversent donc, avant de déboucher d’une part dans la chambre de combustion et d’autre part dans la chambre de distribution d’air secondaire, le conduit de sortie de la chambre de combustion permettant la remontée des flammes et du ou des gaz de combustion primaire.
L’air associé est donc réchauffé par la flamme en amont de la combustion d’une part, et de la postcombustion d’autre part. Ceci a pour conséquence d’augmenter de façon importante la température de l’air primaire ou air comburant et de l’air secondaire ou air de postcombustion. Ceci à une incidence directe sur les performances calorifiques du système de chauffage en termes de rendement mais aussi au niveau de la réduction des divers résidus de combustion gazeux ou solides.
Selon un mode de réalisation, le creuset est percé par une pluralité d’orifices traversant entre le espaces inférieur et supérieur de la chambre de combustion de sorte que la flamme émise par le foyer de combustion et entraînée par le mécanisme d’aspiration d’air est dirigée vers l’espace inférieur.
Selon un mode de réalisation, le conduit de sortie de la chambre de combustion est délimité transversalement par au moins une paroi intérieure correspondant à une paroi extérieure de la chambre de combustion et une paroi extérieure entourant au moins en partie la chambre de combustion, de sorte que la chambre de combustion est entourée au moins en partie par une double paroi dont un espace intérieur entre les parois intérieure et extérieure de la double paroi permet une évacuation des flammes et du ou des gaz issus de la combustion primaire. De cette manière, la double paroi permet de former au moins un couloir de cheminement des flammes issues de la combustion des granulés et du ou des gaz de combustion primaire, le conduit de sortie de la chambre de combustion étant délimité par cette double paroi. On obtient donc une configuration dans laquelle la chambre de combustion est disposée de façon centrale, c’est-à-dire sensiblement centrée par rapport au conduit de sortie de la chambre de combustion formant le conduit de remontée des flammes. En d’autres termes, un axe vertical de la chambre de combustion se situe dans un espace délimité transversalement par une enveloppe du conduit de sortie de la chambre de combustion lui-même. De cette manière, les flammes issues de la chambre de combustion entourent, en sortie, tout ou partie de la chambre de combustion de sorte que cela engendre une montée en température du combustible, par exemple des granulés stockés dans le creuset, et engendre une gazéification, c’est-à-dire l’évaporation de l’humidité résiduelle contenue dans les granulés formant combustible. On procède ainsi à un réchauffement du carburant améliorant le rendement du système de chauffage.
Selon un mode de réalisation, la paroi extérieure du conduit de sortie permettant la remontée des flammes s’étend transversalement autour de la paroi extérieure de la chambre de combustion formant paroi intérieure dudit conduit de sortie suivant un secteur angulaire supérieur à 180° et de préférence supérieur ou égale à 270°. De cette manière, le conduit de sortie entoure transversalement, c’est à dire latéralement, au moins en partie la chambre de combustion pour permettre une montée en température du combustible stocké dans le creuset. De préférence, la paroi extérieure de la chambre de combustion présente une forme de section rectangulaire, la paroi extérieure du conduit de sortie entourant au moins trois des quatre faces latérales de ladite chambre de combustion.
Selon un mode de réalisation, une distance caractéristique de l’espace intérieur prise entre les parois intérieure et extérieure de la double paroi permettant le passage des flammes et du ou des gaz issus de la combustion primaire est supérieure ou égale à 5 mm, de préférence supérieure ou égale à 9,5 mm et/ou inférieure ou égale à 15 mm, de préférence encore inférieure ou égale à 10 mm. Cette distance est choisie de sorte à être suffisante pour assurer la bonne remontée des flammes et l’évacuation du ou des gaz issus de la combustion primaire, mais suffisamment faible pour assurer un débit suffisamment important et localisé pour la postcombustion.
Selon un mode de réalisation, la chambre de distribution d’air secondaire est située directement au-dessus de la chambre de combustion, une paroi supérieure de la chambre de combustion formant de préférence une paroi inférieure de la chambre de distribution d’air secondaire.
C’est à partir de cette chambre de distribution d’air secondaire qu’est distribué l’air dit de postcombustion à l’intérieur de la flamme. Sa localisation au-dessus de la chambre de combustion permet une configuration simple et peu encombrante pour une bonne distribution de l’air secondaire à la sortie de la flamme issue de la combustion. Par ailleurs du fait de l’utilisation d’une unique paroi formant paroi supérieure de la chambre de combustion et paroi inférieure de la chambre de distribution d’air secondaire, il est possible de bénéficier d’un transfert de chaleur de la chambre de combustion vers la chambre de distribution d’air secondaire, réchauffant dans le même temps l’air secondaire avant la postcombustion. Ceci améliore notablement le rendement du système.
Selon un mode de réalisation, la chambre de distribution d’air secondaire comprend des parois latérales formées à partir d’un prolongement vertical de parois latérales de la chambre de combustion, tout ou partie des parois latérales de la chambre de distribution d’air secondaire étant de préférence pourvue d’orifices de distribution d’air secondaire débouchant dans une zone de postcombustion. On obtient une configuration simple et compacte pour mettre en œuvre la double combustion.
Selon un mode de réalisation, au moins une entrée du conduit de sortie de la chambre de combustion débouchant dans l’espace inférieur est située à une distance prédéterminée verticalement au-dessus d’un fond de la chambre de combustion. De cette manière, les résidus imbrulés tombent au fond de la chambre de combustion qui est directement soumis à la température de la flamme inversée. Ces résidus sont alors soumis plus longuement à la chaleur de la flamme au lieu de suivre nécessairement le même chemin que celui de la flamme vers le conduit de sortie.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comprend un foyer de postcombustion situé verticalement au-dessus de la chambre de combustion, de préférence au-dessus de la chambre de distribution d’air secondaire, le foyer de postcombustion étant de préférence encore délimité au moins en partie par une paroi supérieure de la chambre de distribution d’air secondaire et transversalement par une partie au moins de la paroi extérieure du conduit de sortie de la chambre de combustion.
Selon un mode de réalisation, une distance verticale entre les entrées du conduit de sortie, par lesquels passent les flammes issues de la combustion primaire, et les orifices de distribution d’air secondaire, qui débouchent depuis la chambre de distribution dans le conduit de sortie de sorte à former des points d’alimentation de l’air secondaire pour alimenter la combustion secondaire, est supérieure ou égale à 90 mm, de préférence supérieure ou égale à 100 mm et/ou inférieure ou égale à 140 mm, de préférence encore inférieure ou égale à 120 mm, par exemple égale à 110 mm.
Selon un mode de réalisation, les entrées du conduit de sortie, par lesquels passent les flammes issues de la combustion primaire sont situés à un niveau au-dessous verticalement d’un fond du creuset situé à une distance supérieure ou égale à 1 mm, de préférence supérieure ou égale à 2 mm et/ou inférieure ou égale à 15 mm, de préférence encore inférieure ou égale à 10 mm, par exemple égale à 4 mm. Cette distance garantie un espace suffisant sous le creuset et avant les entrées du conduit de sortie par lesquels passent les flammes issues de la combustion primaire pour remonter ensuite dans le conduit ou couloir de sortie, entourant de préférence tout ou partie de la chambre de combustion. De cette manière le chemin des flammes est facilité.
Selon un mode de réalisation, le fond de la chambre de combustion sur lequel tombe les résidus issus de la combustion primaire est situé verticalement sous le fond du creuset à une distance supérieure ou égale à 10 mm, de préférence supérieure ou égale à 20 mm et/ou inférieure ou égale à 40 mm, de préférence encore inférieure ou égale à 35 mm, par exemple égale à 32 mm. Cette distance garantie un espace de combustion sous le creuset suffisant pour la combustion tout en permettant aux résidus tombés dans le fond d’être soumis encore à la chaleur de la flamme.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comprend une vitre de protection, le système de chauffage comprenant un conduit d’air de balayage de la vitre prélevé dans le conduit d’alimentation d’air primaire.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comprend un mécanisme d’allumage configurée pour initier une combustion dans le creuset, tel qu’une bougie d’allumage, le système de chauffage comprenant un conduit d’air d’allumage prélevé dans le conduit d’alimentation d’air primaire.
Selon un mode de réalisation, le conduit d’alimentation d’air primaire, le conduit d’alimentation d’air secondaire, le conduit d’air de balayage de la vitre et le conduit d’air d’allumage sont alimentés par un seul et même conduit principal d’alimentation en air de fonctionnement, le conduit principal d’alimentation en air de fonctionnement étant de préférence logé de façon concentrique dans un conduit principal d’extraction des fumées pour former ensemble deux conduits isolés à double parois.
Par l’action du mécanisme d’aspiration d’air, par exemple un ventilateur dit ventilateur extracteur fonctionnant en aspiration et situé en sortie des fumées issues de la postcombustion, celui-ci engendre un flux d’air qui va de l’entrée vers la sortie des fumées. L’entrée d’air est unique via le conduit principal d’alimentation en air de fonctionnement, et dessert l’ensemble des flux d’air nécessaire au fonctionnement du système de chauffage. Le système de chauffage est donc dit étanche à tous autres types d’entrée d’air.
Le conduit principal d’alimentation en air de fonctionnement présente une section, puis dans le système de chauffage présente une section de forme rectangulaire ou carrée dans lequel se divise les divers flux d’air nécessaire aux diverses fonctions du système de chauffage délimitant ainsi plusieurs conduits tels que le conduit d’alimentation d’air primaire, le conduit d’alimentation d’air secondaire, le conduit d’air de balayage de la vitre et le conduit d’air d’allumage.
Dans ce conduit la division du flux permet d’assurer en alimentation d’air les fonctions suivantes :
- la combustion par l’air primaire ou air comburant, soit l’air qui est nécessaire à la combustion ;
- la postcombustion par l’air secondaire ;
- la limitation de l’encrassement de la vitre par les suies résiduelles de combustion : il s’agit d’une lame d’air produit devant la vitre, c’est-à-dire entre la vitre et les gaz de postcombustion pouvant chargées en particules, pour en limiter son encrassement ;
- l’allumage par un flux d’air autour de la bougie d’allumage.
Le conduit d’alimentation d’air primaire, le conduit d’alimentation d’air secondaire, le conduit d’air de balayage de la vitre et le conduit d’air d’allumage sont formés de préférence par des subdivisions d’une même portion de tube situé dans le prolongement du conduit principal d’alimentation en air de fonctionnement. Cette portion de tube est de préférence intégrée par soudure à une paroi du corps du système de chauffage pour profiter de la montée en température du système de chauffage pour augmenter la température de l’air entrant dans le système de chauffage, améliorant encore le rendement du système de chauffage.
Une extrémité aval de cette portion de tube vient approvisionner en air primaire et en air secondaire la chambre de combustion et la chambre de distribution d’air secondaire, respectivement, au cœur du système de chauffage.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comprend un échangeur de chaleur en aval du foyer de postcombustion.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comprend ventilateur d'air chaud, appelé aussi ventilateur centrifuge, qui est associé à l'échangeur de chaleur. Celui-ci permet d'améliorer le passage d’un flux d’une partie de l'air de la pièce dans lequel se trouve le système de chauffage pour qu’il chemine vers l'échangeur de chaleur du système de chauffage où il vient en contact contribuant ainsi à augmenter le rendement de ce dernier.
En effet, l’échangeur de chaleur est traversé par le circuit d’échappement des gaz issus de la postcombustion dirigé vers le conduit principal d’extraction des fumées. L’air de la combustion entre donc par le conduit principal d’alimentation en air de fonctionnement et ressort par le conduit principal d’extraction des fumées. Ces deux conduits sont intégrés l’un dans l’autre de manière concentrique à l’extérieur du corps du système de chauffage pour former ensemble deux conduits isolés à double parois lesquels débouchent à l’extérieur de la pièce à chauffer, et l’extérieur du bâtiment, ce circuit d’air étant étanche à l’air de la pièce à chauffer.
Par ailleurs, un autre circuit d’air distinct correspondant au chemin de l’air de la pièce à chauffer permet de conduire un flux d’une partie de cet air dans le système de chauffage, d’une entrée d’air vers une sortie d’air en transitant par l’échangeur thermique qu’il vient lécher.
Selon un mode de réalisation, un motoréducteur est configuré pour mettre en rotation la vis sans fin. Celui-ci permet d'entraîner cette dernière, mais surtout de la piloter au plus juste pour maximiser la encore le fonctionnement et l'autonomie du système de chauffage.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comprend un système de commande permettant de commander son fonctionnement en fonction de paramètres prédéterminés. Le système de commande comprend par exemple une carte mère et un microprocesseur. Les paramètres prédéterminés peuvent être de sources différentes, par exemple de données utilisateur (température ambiante cible, durée de fonctionnement, etc.) ou bien de données issues de capteurs (température(s), pression(s), etc.). Le système de commande permet d’assurer le fonctionnement du système de chauffage et d’en améliorer les performances en fonction de ces données.
Selon un mode de réalisation, le système de chauffage comprend au moins un capteur de débit d'air associé au circuit d’alimentation en air primaire. Celui-ci outre de renseigner la carte mère sur les volumes d'air entrant permet surtout, par le biais d'un asservissement de l'extracteur en sortie, d'ajuster la quantité de d’air primaire ou air comburant injecté et donc de régler la puissance du système de chauffage au plus juste. Au moins un capteur de débit d'air associé au circuit d’alimentation en air secondaire est de préférence également prévu. De même, des capteurs de débits d’air peuvent être prévus en associations avec les conduits d’air de balayage de la vitre et le conduit d’air d’allumage pour mesurer des débits dans les conduits correspondants. Par mesure de sécurité, ces capteurs peuvent être doublés.
Selon un mode de réalisation, la chambre de combustion est équipée d’un pressostat configuré pour mesurer la pression au sein de la chambre de combustion. Grâce à un tel pressostat, il est possible de couper l'alimentation en granulés dès lors qu'il détecte une surpression ou une absence de dépression soit une absence d’aspiration ou de flux d’air, au sein de la chambre de combustion par rapport à une valeur, ou une plage de valeurs, cible.
brÈve description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
: une vue de côté d’un système de chauffage de type poêle à granulés selon un mode de réalisation ;
: une vue de face du poêle à granulés selon ce mode de réalisation ;
: une vue de face du poêle à granulés selon ce mode de réalisation avec les contours de certaines parties cachées dudit poêle ;
: une vue en coupe verticale D-D du poêle à granulés de la figure 1B ;
: une vue en coupe E-E (voir la figure 6) d’une zone où est située la chambre de combustion du poêle à granulés selon ce mode de réalisation ;
: une vue détaillée similaire à la figure 4 ;
: une vue en coupe A-A de la figure 5 ;
: une vue en coupe C-C de la figure 6 ;
: une vue en coupe B-B de la figure 5 ;
: une vue en perspective de la zone où est située la chambre de combustion du poêle à granulés selon ce mode de réalisation ;
: une vue similaire à la figure 9, illustrée sans les conduits d’alimentation d’air et sur laquelle est visible une coupe partielle de la chambre de combustion ;
: une vue de dessus de la figure 10 ;
: une vue de côté de la figure 10.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
Dans la description et les revendications, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, transversal et vertical en référence au trièdreX,Y,Zindiqué aux figures.
description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation
En référence aux figures1à12, est illustré un système de chauffage de type poêle à granulés, en particulier à granulés de bois.
Le système de chauffage1à bois illustré sur ces figures selon l'invention est ici un poêle1à bois destiné à équiper une pièce telle qu’une pièce à vivre dans une habitation ou encore un bureau. Ce poêle1à granulés de bois est dans l'exemple en forme de colonne d’une hauteur de 1200 mm, et présente ici une section circulaire d’un diamètre de 580 mm.
Le poêle1comprend divers composants formant en particulier l’habillage dudit poêle1. Notamment, le poêle1 présente une paroi latérale entourant au moins en partie les composants internes du poêle1, une paroi supérieure, une porte, située à l’avant du poêle1, et une grille de diffusion d’air chaud, située en face du poêle1, en particulier au-dessus verticalement de la porte, par rapport à un axe verticalZ. La porte est munie d’une vitre2. La porte et la paroi latérale entourent ensemble les composants internes du poêle1.
Pour la suite de l’exposé nous distinguerons deux types de « foyers » :
- le foyer dit « foyer de chauffage » ou « foyer du poêle » qui désigne la zone au niveau de laquelle est située le cœur du chauffage, c’est-à-dire l’emplacement à partir duquel le chauffage prend sa source, comprenant en particulier une chambre de combustion dans laquelle se produit et se gère la combustion et le cheminement des fumée résiduelle de cette combustion ; et
- le foyer dit « foyer de combustion14 »ou de « foyer de postcombustion14 ’», qui désigne le lieu où se produit la combustion, ou respectivement la postcombustion.
À l’intérieur de l’habillage, le poêle1 comprend un foyer de chauffage comprenant principalement une chambre de combustion10dans laquelle se produit la combustion et où cheminent des fumée résiduelles issues de cette combustion. La chambre de combustion10loge un creuset11configuré pour accueillir le foyer de combustion14émettant des flammes et du ou des gaz de combustion primaire. Le creuset11est disposé entre un espace supérieur12situé verticalement au-dessus du creuset11, soit au-dessus des granulés, et un espace inférieur13situé verticalement sous le creuset11divisant ainsi l’espace intérieur de la chambre de combustion10 en deux espaces superposés séparés par le creuset contenant les granulés.
À l’extérieur de ce foyer de chauffage, mais toujours à l’intérieur du poêle1, soit à l’intérieur de l’habillage, se trouve un réservoir4de combustible d’une contenance ici de 50 kg de granulés. Le combustible est composé de granulés de bois. Ce réservoir4est situé globalement verticalement à un niveau au-dessus de celui de la chambre de combustion10.
Les granulés stockés dans le réservoir sont acheminés dans le creuset11de la chambre de combustion10par le biais d’une vis sans fin5entrainée par un motoréducteur lui-même piloté par un système de commande permettant de commander le fonctionnement du poêle1en fonction de paramètres prédéterminés. Le réservoir4comprend globalement une partie inférieure en forme d’entonnoir permettant aux granulés de converger par gravité vers un fond du réservoir4dont un contour en forme de rampe guidant les granulés vers la vis sans fin5. Cette rampe présente de préférence une pente de 45 degrés par rapport à un plan horizontal (X,Y) Cette vis sans fin5 permet d’acheminer une partie au moins des granulés vers une gouttière6, présentant une pente descendante de sorte qu’à la sortie de la vis sans fin5, les granulés tombent et glissent dans la gouttière6par gravité qui les guide ensuite vers le creuset11, avant d’être brulés par la combustion primaire.
Le foyer du chauffage est contenu sensiblement dans un boîtier100, à l’intérieur duquel est logé la chambre de combustion10. Plus précisément, la chambre de combustion10 est alimentée en air primaire de combustion par un conduit21d’alimentation d’air primaire débouchant dans l’espace supérieur12. Au moins un conduit de sortie30de la chambre de combustion10permet d’assurer l’évacuation des fumées issues de la combustion. L’entrée31du conduit de sortie30de la chambre de combustion10débouche dans l’espace inférieur13. On procède ainsi à une première combustion des granulés en présence d’air comburant ou air primaire
Le poêle1 comprend également une chambre de distribution40d’air secondaire, alimentée par un conduit22d’alimentation d’air secondaire et comprenant des orifices41de distribution d’air secondaire débouchant dans le conduit de sortie30de la chambre de combustion10. La chambre de distribution40 d’air secondaire est logé dans le boîtier100. En assurant la distribution d’air secondaire directement dans le conduit de sortie30de la chambre de combustion10, le poêle1permet de mettre en œuvre une postcombustion dans un foyer de postcombustion14’.
On procède ainsi à une seconde combustion ou postcombustion des gaz issus de la première combustion des granulés, ceci en présence d’air de postcombustion ou air secondaire. Le poêle1produit donc une double combustion, la deuxième combustion permettant de brûler les gaz issus de la première combustion pour générer davantage de chaleur et surtout évacuer le minimum de résidus dans les fumées. En effet, un phénomène de gazéification provoqué par la première combustion associée avec la montée en température des granulés, grâce notamment aux flammes sortant de la chambre de combustion entourant, en sortie, tout ou partie de la chambre de combustion, génère donc des gaz imbrulés. Ces gaz sont chargés de particules, d’oxydes d’azotes, de monoxyde de carbone, de vapeur d’eau et de composés organiques volatiles. La double combustion va permettre de brûler ces gaz et par conséquent d’éliminer une grande partie de ces résidus. Les gaz étant brûlés quasi totalement, le poêle1va « s’auto-nettoyer » et la combustion va générer très peu de cendres : la pierre et la vitre du poêle1resteront donc propres, limitant par conséquent l’entretien.
Le poêle1comprend un mécanisme50d’aspiration d’air configuré pour faire circuler l’air notamment des conduits21,22d’alimentation d’air primaire et d’air secondaire vers le conduit de sortie30de la chambre de combustion10, le flux d’air ainsi généré étant descendant, correspondant à un flux inversé par rapport à une combustion classique. Pour cela, le mécanisme d’aspiration d’air, par exemple un ventilateur50, est positionné sur le chemin des fumées résultant de la postcombustion, à savoir en aval de la postcombustion.
Le creuset11est percé par une pluralité d’orifices110traversant entre le espaces inférieur13et supérieur12de la chambre de combustion10de sorte que la flamme émise par le foyer de combustion14et entraînée par le mécanisme d’aspiration d’air50est dirigée vers l’espace inférieur13. La combustion produite est donc une combustion dite « inversée ».
Le conduit de sortie30est configuré de sorte à permettre une remontée des flammes et du ou des gaz de combustion primaire par ledit conduit30,ceci grâce à une pluralité d’orifices répartis sensiblement autour de la chambre de combustion10et formant des entrées31du conduit de sortie30.Chacune de ces entrées31débouchent chacune dans l’espace inférieur13, du côté de la flamme de combustion, et présentent une dimension configurée pour permettre le passage de la flamme inversée de la combustion. Ces entrées31présente une section rectangulaire et sont réparties sur trois des quatre côtés de la chambre de combustion10La flamme, ainsi que les gaz de combustion primaire suivent le cheminement du conduit de sortie30 sensiblement autour de la chambre de combustion, aspirés par le mécanisme d’aspiration d’air50 (voir par exemple des chemins des flammesF ’illustrés sur la figure 4). Le conduit de sortie30 est configuré pour s’étendre d’une extrémité inférieure, sensiblement au niveau des entrées31débouchantes dans l’espace inférieur13, jusqu’à une extrémité supérieure, débouchant sensiblement à un niveau supérieur à celui de la chambre de combustion10, et notamment supérieur ou égal à celui de la chambre de distribution40. De cette manière, la flamme est dite « inversée » dans la chambre de combustion, puis remonte dans le conduit de sortie30.
Le conduit de sortie30de la chambre de combustion10est délimité transversalement par au moins une paroi intérieure correspondant à une paroi extérieure15de la chambre de combustion10et une paroi extérieure32entourant au moins en partie la chambre de combustion10, de sorte que la chambre de combustion10est entourée au moins en partie par une double paroi15,32dont un espace intérieur33entre les parois intérieure15et extérieure32de la double paroi permet une évacuation des flammes et du ou des gaz issus de la combustion primaire. De cette manière, lorsque les flammes issues de la combustion primaire remontent verticalement par le conduit de sortie30de la chambre de combustion10, elles viennent lécher la paroi extérieure15de la chambre de combustion10participant à la montée en température du combustible stocké dans le creuset11. Le boîtier100est quant à lui délimité transversalement par la paroi extérieure32entourant latéralement la chambre de combustion10
La chambre de distribution40d’air secondaire est située au-dessus verticalement de la chambre de combustion10, en particulier directement au-dessus étant donné qu’elles sont séparées par une paroi commune sensiblement horizontale. En effet, une paroi supérieure16de la chambre de combustion10forme également une paroi inférieure de la chambre de distribution40d’air secondaire. De cette manière, une unique paroi sépare les deux chambres de combustion10et de distribution40, permettant de récupérer une partie de la chaleur de la chambre de combustion pour monter en température l’air secondaire se trouvant dans la chambre de distribution40.
La chambre de distribution40d’air secondaire comprend des parois latérales45formées à partir d’un prolongement vertical de parois latérales15de la chambre de combustion10, tout ou partie des parois latérales45de la chambre de distribution40d’air secondaire étant pourvue d’orifices4 1de distribution d’air secondaire débouchant dans une zone de postcombustion, notamment dans le conduit de sortie30. Une paroi supérieure de la chambre de distribution40est également pourvue d’orifices42de distribution d’air secondaire débouchant dans une zone de postcombustion.
Le poêle1comprend un foyer de postcombustion14’ situé verticalement au-dessus de la chambre de combustion10, de préférence au-dessus de la chambre de distribution40d’air secondaire, le foyer de postcombustion14’ étant de préférence encore délimité au moins en partie par la paroi supérieure46de la chambre de distribution40d’air secondaire et transversalement par une partie au moins de la paroi extérieure32du conduit de sortie30de la chambre de combustion10.
On obtient ainsi un boîtier100à l’intérieur duquel est logé trois parties superposées ou étagées, qui sont les suivantes, du haut vers le bas :
- la chambre de distribution40: à un niveau supérieur boîtier100se situe l’arrivée de l'air de postcombustion, à un niveau verticalement au-dessus de l’arrivée des granulés et du creuset11. C’est à partir de cette chambre de distribution40, à travers des orifices41,42de distribution, que sera distribué à l’intérieur de la flamme résultant de la combustion primaire, l’air secondaire dit de postcombustion ;
- la partie supérieure12de la chambre de combustion10: en dessous de cette chambre de distribution40de l’air secondaire de postcombustion se situe l’endroit où arrivent les granulés qui s’accumuleront dans le creuset11 au fur et à mesure de l’utilisation du poêle1. C’est aussi à un niveau verticalement au-dessus de ce creuset11 qu’arrive l’air dit comburant soit l’air nécessaire à la combustion ; et
- la partie inférieure13de la chambre de combustion10 dans laquelle s’étend la flamme de combustion, jusqu’à se prolonger en dehors par le conduit de sortie30.
Ces trois parties superposées sont entourée en partie par la double paroi15,32formant le conduit de sortie30des flammes et des gaz de combustion et les guide vers le foyer de postcombustion situé verticalement au-dessus de la chambre de distribution.
Le creuset11sépare les parties inférieure13 et supérieure1 2de la chambre de combustion10. Il s’agit du réceptacle dans lequel vont s’accumuler les granulés de bois approvisionnés depuis le réservoir4par l’intermédiaire de la vis sans fin5. Le creuset11présente une forme globalement de cuvette ou de « U » dont un fond du creuset ainsi que deux parois latérales sont percés des orifices110. Le flux étant engendré par aspiration par le ventilateur50extracteur des fumées situé à la sortie des fumées, l’air comburant est donc aspiré vers le fond du creuset11et traversera les granulés qui s’y seront accumulés.
Le poêle 1 comprend un mécanisme d’allumage3configurée pour initier une combustion dans le creuset10, tel qu’une bougie d’allumage. La bougie d’allumage est saillante à partir d’une paroi latérale de la chambre de combustion10pour venir en direction du creuset11. Le poêle1comprend un conduit24d’air d’allumage prélevé dans le conduit21d’alimentation d’air primaire. Cette bougie d’allumage comprend une résistance chauffante, le conduit24d’air d’allumage projetant l’air vers le foyer de combustion14 en léchant cette résistance pour porter à incandescence les granulés situés devant son extrémité, dans une phase d’allumage du poêle1et jusqu’à l’apparition d’une flamme. La bougie d’allumage présente une enveloppe globalement cylindrique de dimension inférieure à une section du conduit24d’air d’allumage de sorte qu’une partie de la bougie d’allumage est logée dans le conduit24d’air d’allumage, l’air étant projeté dans la chambre de combustion10en cheminant autour de la bougie d’allumage. Le mélange d’air d’allumage très chaud (environ 800 °C) projeté sur les granulés au voisinage de cette bougie d’allumage provoque un embrasement puis l’apparition d’une flamme dans le fond du creuset11. La flamme issue de la combustion naît donc dans le fond du creuset11puis est dirigée sous le creuset11, dans la partie inférieure13.
Avec la flamme dirigée vers la partie inférieure13, sont évacués des résidus de combustion imbrûlés. Ces cendres se déposent durant la combustion dans un fond17de la chambre de combustion10, qui est situé face à la flamme inversée. Dans une telle configuration, les cendres peuvent être rebrûlées, contribuant ainsi à la réduction des divers résidus de combustion gazeux ou solides. Les entrées31du conduit de sortie30de la chambre de combustion10et débouchant dans l’espace inférieur13sont situées globalement à un même niveau vertical, à une distance de 14 mm sous le fond du creuset11et à une distance d prédéterminée de 20 mm verticalement au-dessus du fond17de la chambre de combustion10.
Dans ce mode de réalisation, le fond17de la chambre de combustion10 est percé d’un orifice d’évacuations des cendres au moins, de préférence exactement un. On peut escamoter le fond17de de la chambre de combustion10 pour permettre aux cendres restantes d’être évacuées et stockées dans un tiroir prévu à cet effet, sous la chambre de combustion et permettant à l’utilisateur de faciliter l’entretien de son poêle 1. Avantageusement, le creuset11est amovible pour faciliter encore l’entretien.
L’air étant aspiré vers le haut du foyer de postcombustion, cela oriente naturellement le flux d’air maintenant du bas vers le haut, une fois sorti de la chambre de combustion10, ce qui entraîne la flamme à remonter entre les deux parois15,32délimitant latéralement le conduit de sortie30.
Le sens du flux d’air fait que la flamme est incitée à passer par les entrées31du conduit de sortie30de la chambre de combustion10pour ensuite naturellement remonter car c’est aussi le sens de l’aspiration.
La flamme de combustion contient des gaz imbrûlés qui, avec l’air secondaire distribué par la chambre de distribution40 et compte tenu des températures mises en œuvre, servent de combustible pour une postcombustion. Cette postcombustion ou combustion secondaire naît en sortie du conduit de sortie, à une hauteur de 120 mm au-dessus du fond de la chambre de combustion10.
Le fait de ré-oxygéner la flamme à ce niveau avec l’air secondaire entraine une augmentation de la température des fumées qui contribue ainsi à finir de brûler les gaz et autres composants organiques gazeux et non gazeux encore contenus dans les fumées.
Le foyer14’de la postcombustion, est situé sur la partie supérieure du boitier100et forme la partie visible dans le foyer de chauffage pour l’utilisateur du poêle1.
Le conduit de sortie30forme un couloir entourant en grande partie la chambre de combustion10, de préférence plus de la moitié. Dans ce mode de réalisation, la double paroi formant conduit de sortie s’étend sur trois des quatre côtés autour de la chambre de combustion. La flamme qui circule entre ces deux parois15,32délimitant latéralement le conduit de sortie30 permet de provoquer une élévation de température des granulés et d’engendrer un phénomène de gazéification en favorisant aussi la combustion.
Les conduits21,22d’alimentation d’air primaire et d’alimentation d’air secondaire sont disposés de sorte à traverser le conduit de sortie30de la chambre de combustion10. L’air primaire et secondaire est donc réchauffé par la flamme en amont de la combustion et de la postcombustion, respectivement. On augmente ainsi la température l’air primaire et de l’air secondaire améliorant les performances calorifiques du poêle en termes de rendement mais aussi au niveau de la réduction des divers résidus de combustion gazeux ou solides.
La paroi extérieure32du boitier100délimite un couloir ou conduit de sortie de 10 mm, s’étendant sur trois des quatre faces autour du boîtier central formé par la superposition des chambres de combustion10et de distribution40. Dans cet espace en remontant sensiblement du fond du boîtier100la flamme de combustion primaire contourne sur au moins un côté les conduits21,22d’alimentation d’air primaire et d’alimentation d’air secondaire.
La flamme de combustion, en remontant ainsi par le conduit de sortie30lèche sur son chemin au moins une des parois des conduits21,22d’alimentation d’air primaire et d’alimentation d’air secondaire de sorte à provoquer localement une élévation de la température desdits flux airs primaire et secondaire.
Ceci a aussi pour conséquence d’augmenter l’efficacité thermique de l’ensemble du poêle1avec un rendement amélioré par rapport à un système traditionnel.
La forte élévation de température des fumées en fin de combustion limite de façon importante les rejets de poussières et de suies dans l’atmosphère.
L’intérêt de propulser d’abord la flamme de combustion vers le bas dans un volume inférieur13de la chambre de combustion10lui permet de se décharger de ses premières particules imbrûlées dans le fond17de la chambre de combustion10pour les rebrûler ensuite. La flamme de combustion remonte ensuite à l’extérieure de la chambre de combustion et autour d’elle, en léchant ses parois latérales extérieures15, augmentant en conséquence la température de la chambre de combustion et des flux airs primaire et secondaire, améliorant ainsi le rendement de la combustion primaire. Un flux d’air secondaire est ensuite injecté dans la flamme et les gaz de combustion primaire garantissant une postcombustion ou combustion secondaire à un niveau verticalement supérieur, de sorte que la flamme visible issue de la combustion secondaire est propre car elle n’est plus, ou quasiment plus, chargée de particules. Cela améliore également le rendu visuel du poêle1qui, dans une pièce fermée, reste un élément esthétique dont le rendu visuel fait partie intégrante du choix de son utilisateur.
Pour garantir un flux optimum d’air traversant la chambre de combustion10on veillera à ce que les dimensions :
- d’une section d’entrée d’air arrivant dans la chambre de combustion10, prise notamment ou niveau de l’orifice du conduit d’alimentation21d’air primaire débouchant dans l’espace supérieur1 2pour alimenter la chambre de combustion10en air primaire de combustion (par exemple 14 cm2) ;
- d’une section totale de passage d’air primaire à travers les orifices110du creuset11 (par exemple 13 cm2) ; et
- d’une section totale de sortie d’air sortant de la chambre de combustion10, prise notamment au niveau de l’ensemble des orifices formant l’entrée31du conduit de sortie30prélevé depuis l’espace inférieur13de la chambre de combustion10(par exemple 12,5 cm2) ;
Le poêle1comprend une vitre2de protection, de préférence intégré dans la porte1et permettant à un utilisateur de visualiser la flamme de combustion secondaire. Cette flamme de combustion secondaire évolue dans un espace formant un espace intérieur d’une chambre de postcombustion10’. Le poêle comprend en outre un conduit23d’air de balayage de la vitre2prélevé dans le conduit21d’alimentation d’air primaire.
Les fumées de la combustion secondaires sont évacuées, toujours grâce au mécanisme s’aspiration50, vers une sortie101 ’située à une extrémité supérieure de la chambre de postcombustion10’. Un conduit d’évacuation102’des fumées relie la sortie101 ’de la chambre de postcombustion10’ à un conduit principal d’extraction25des fumées. Sur son chemin, guidées par le conduit d’évacuation102’, les fumées traversent dans un sens descendant depuis le la sortie101 ’de la chambre de postcombustion10’ jusqu’à une chambre d’alimentation du mécanisme d’aspiration50, un échangeur de chaleur103’qui a également vocation à retenir les cendres des fumées. Des lamelles10 4 ’de rétention des cendres, en forme de « V » inversés sont disposés dans le conduit d’évacuation102’. La concavité des lamelles10 4 ’de rétention est orientée du côté opposé au flux des fumées de sorte à minimiser les turbulences de l’écoulement desdites fumées. Les lamelles10 4 ’de rétention sont disposées globalement en quinconce dans l’espace délimité par le conduit d’évacuation102’. Le ventilateur aspire ainsi les fumées et les évacue vers le conduit principal d’extraction25des fumées. Le chemin suivi du flux d’air F entraîné par le mécanisme s’aspiration50est illustré par des flèches F sur la figure 3.
Une portion au moins du conduit principal20d’alimentation en air de fonctionnement est logé de façon concentrique dans le conduit principal d’extraction25des fumées pour former ensemble deux conduits isolés à double parois. Grâce au ventilateur50, un flux d’air est généré depuis l’entrée d’air vers l’extraction des fumées. L’entrée d’air est unique via le conduit principal d’alimentation en air de fonctionnement, et dessert l’ensemble des flux d’air nécessaire au fonctionnement du poêle. Le poêle1est donc étanche.
Comme cela est particulièrement visible sur les figures 5 à 9, le conduit21d’alimentation d’air primaire, le conduit22d’alimentation d’air secondaire, le conduit23d’air de balayage de la vitre et le conduit24d’air d’allumage sont alimentés par un seul et même conduit principal d’alimentation20en air de fonctionnement. De manière générale on notera dans une telle configuration :
- une section de passage d’air du conduit21d’alimentation d’air primaire ensemble avec le conduit24d’air d’allumage, est supérieure ou égale à 50%, de préférence supérieure ou égale à 60 % et/ou inférieure ou égale à 70 %, de préférence encore inférieure ou égale à 65 %, par exemple égale à 61,5%, d’une section totale du conduit principal d’alimentation20en air de fonctionnement ;
- une section de passage d’air du conduit22d’alimentation d’air secondaire, est supérieure ou égale à 10%, de préférence supérieure ou égale à 20 % et/ou inférieure ou égale à 35 %, de préférence encore inférieure ou égale à 25 %, par exemple égale à 22%, d’une section totale du conduit principal d’alimentation20en air de fonctionnement ;
- une section de passage d’air conduit23d’air de balayage de la vitre, est supérieure ou égale à 10%, de préférence supérieure ou égale à 15 % et/ou inférieure ou égale à 25 %, de préférence encore inférieure ou égale à 20 %, par exemple égale à 16,5%, d’une section totale du conduit principal d’alimentation20en air de fonctionnement.
Un deuxième circuit d’air, distinct du circuit étanche des fumées, correspond au chemin dans le poêle1de l’air de la pièce à chauffer. Ce deuxième circuit200ou circuit d’air de chauffage, permet de conduire un flux d’air dans le poêle1, d’une ou plusieurs entrée(s) d’air vers une sortie d’air201formée par la grille de diffusion d’air chaud, située en face du poêle1, en particulier au-dessus verticalement de la porte frontale, en transitant par l’échangeur thermique dont il vient lécher des parois. Ces parois sont de préférences nervurées pour maximiser l’échange thermique et améliorer l’efficacité du chauffage. Un mécanisme d’entrainement du flux d’air de chauffage est prévu dans le poêle1, distinct du mécanisme d’aspiration d’air50du circuit des fumées. Les entrées d’air du circuit d’air de chauffage sont quant à elle visibles sur les figures 1A et 1B notamment et matérialisées par des rainures latérales dans la paroi latérale du poêle1 formant une partie de l’habillage dudit poêle1. Une entrée d’air du circuit d’air de chauffage est également prévue sous le poêle1.
Ce concept de combustion en raison des avantages qu’il engendre en termes de rejet de composé gazeux et organique dans l’atmosphère répond particulièrement aux exigences de limitation des rejets de gaz à effet de serre et divers particules potentiellement cancérigène et des objectifs de performance écologiques pour la planète.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Par exemple, le système de chauffage peut être un poêle, comme décrit précédemment mais peut aussi former une chaudière. En effet, une chaudière comportant tout ou partie des caractéristiques de l’invention offre des performances améliorées par rapport aux chaudières de l’art antérieur.
Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.
Claims (10)
- Système de chauffage (1), par exemple un poêle à granulés de bois, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une chambre de combustion (10) dans laquelle est placée un creuset (11) configuré pour accueillir un foyer de combustion (14) émettant des flammes et du ou des gaz de combustion primaire, le creuset (11) étant disposé entre un espace supérieur (12) situé verticalement au-dessus du creuset (11) et un espace inférieur (13) situé verticalement sous le creuset (11) ;
- un conduit (21) d’alimentation d’air primaire débouchant dans l’espace supérieur (12) pour alimenter la chambre de combustion (10) en air primaire de combustion ;
- au moins un conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10) permettant une remontée des flammes et du ou des gaz de combustion primaire, et configuré de sorte qu’au moins une entrée (31) du conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10) débouche dans l’espace inférieur (13) ;
- au moins une chambre de distribution (40) d’air secondaire, alimentée par un conduit (22) d’alimentation d’air secondaire et comprenant des orifices (41) de distribution d’air secondaire débouchant dans le conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10) ;
- Système de chauffage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le creuset (11) est percé par une pluralité d’orifices (110) traversant entre le espaces inférieur (13) et supérieur (12) de la chambre de combustion (10) de sorte que la flamme émise par le foyer de combustion (14) et entraînée par le mécanisme d’aspiration d’air (50) est dirigée vers l’espace inférieur (13).
- Système de chauffage (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10) est délimité transversalement par au moins une paroi intérieure correspondant à une paroi extérieure (15) de la chambre de combustion (10) et une paroi extérieure (32) entourant au moins en partie la chambre de combustion (10), de sorte que la chambre de combustion (10) est entourée au moins en partie par une double paroi (15, 32) dont un espace intérieur (33) entre les parois intérieure (15) et extérieure (32) de la double paroi permet une évacuation des flammes et du ou des gaz issus de la combustion primaire.
- Système de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de distribution (40) d’air secondaire est située directement au-dessus de la chambre de combustion (10), une paroi supérieure de la chambre de combustion (16) formant de préférence une paroi inférieure de la chambre de distribution (40) d’air secondaire.
- Système de chauffage (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre de distribution (40) d’air secondaire comprend des parois latérales (45) formées à partir d’un prolongement vertical de parois latérales (15) de la chambre de combustion (10), tout ou partie des parois latérales (45) de la chambre de distribution (40) d’air secondaire étant de préférence pourvue d’orifices (42) de distribution d’air secondaire débouchant dans une zone de postcombustion.
- Système de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins une entrée (31) du conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10) débouchant dans l’espace inférieur (13) est située à une distance (d) prédéterminée verticalement au-dessus d’un fond (17) de la chambre de combustion (10).
- Système de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un foyer de postcombustion (14’) situé verticalement au-dessus de la chambre de combustion (10), de préférence au-dessus de la chambre de distribution (40) d’air secondaire, le foyer de postcombustion (14’) étant de préférence encore délimité au moins en partie par une paroi supérieure (46) de la chambre de distribution (40) d’air secondaire et transversalement par une partie au moins de la paroi extérieure (32) du conduit de sortie (30) de la chambre de combustion (10).
- Système de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une vitre (2) de protection, le système de chauffage comprenant un conduit (23) d’air de balayage de la vitre (2) prélevé dans le conduit (21) d’alimentation d’air primaire.
- Système de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un mécanisme d’allumage (3) configurée pour initier une combustion dans le creuset (10), tel qu’une bougie d’allumage, le système de chauffage (1) comprenant un conduit (24) d’air d’allumage prélevé dans le conduit (21) d’alimentation d’air primaire.
- Système de chauffage (1) selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le conduit (21) d’alimentation d’air primaire, le conduit (22) d’alimentation d’air secondaire, le conduit (23) d’air de balayage de la vitre et le conduit (24) d’air d’allumage sont alimentés par un seul et même conduit principal d’alimentation (20) en air de fonctionnement, le conduit principal (20) d’alimentation en air de fonctionnement étant de préférence logé de façon concentrique dans un conduit principal d’extraction (25) des fumées pour former ensemble deux conduits isolés à double parois.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2010260A FR3114867B1 (fr) | 2020-10-07 | 2020-10-07 | SYSTÈME DE CHAUFFAGE à granulés avec une combusion inversée suivie d’une postcombustion |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2010260 | 2020-10-07 | ||
| FR2010260A FR3114867B1 (fr) | 2020-10-07 | 2020-10-07 | SYSTÈME DE CHAUFFAGE à granulés avec une combusion inversée suivie d’une postcombustion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3114867A1 true FR3114867A1 (fr) | 2022-04-08 |
| FR3114867B1 FR3114867B1 (fr) | 2023-10-06 |
Family
ID=73643119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2010260A Active FR3114867B1 (fr) | 2020-10-07 | 2020-10-07 | SYSTÈME DE CHAUFFAGE à granulés avec une combusion inversée suivie d’une postcombustion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3114867B1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0154956A2 (fr) * | 1984-03-16 | 1985-09-18 | UNICAL S.p.A. | Brûleur pour chaudière en acier à combustible solide |
| DE4440910A1 (de) * | 1994-11-17 | 1996-05-23 | Ackermann Karl | Verbrennungsofen mit Sekundärluftführung, insbesondere Unterbrand-Heizkessel |
| FR2752915A1 (fr) * | 1996-08-29 | 1998-03-06 | Miquee Max | Chaudiere double combustion a tirage inverse |
| DE202007006228U1 (de) * | 2007-04-28 | 2008-09-04 | Kurz, Franz J. | Ofen für feste Brennstoffe |
| DE202016002972U1 (de) * | 2015-05-13 | 2016-06-30 | Ls Kamna S.R.O. | Heizofen für feste Brennstoffe mit zwei Brennkammern |
-
2020
- 2020-10-07 FR FR2010260A patent/FR3114867B1/fr active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0154956A2 (fr) * | 1984-03-16 | 1985-09-18 | UNICAL S.p.A. | Brûleur pour chaudière en acier à combustible solide |
| DE4440910A1 (de) * | 1994-11-17 | 1996-05-23 | Ackermann Karl | Verbrennungsofen mit Sekundärluftführung, insbesondere Unterbrand-Heizkessel |
| FR2752915A1 (fr) * | 1996-08-29 | 1998-03-06 | Miquee Max | Chaudiere double combustion a tirage inverse |
| DE202007006228U1 (de) * | 2007-04-28 | 2008-09-04 | Kurz, Franz J. | Ofen für feste Brennstoffe |
| DE202016002972U1 (de) * | 2015-05-13 | 2016-06-30 | Ls Kamna S.R.O. | Heizofen für feste Brennstoffe mit zwei Brennkammern |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3114867B1 (fr) | 2023-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2084454B1 (fr) | Brûleur pour chaudière à combustibles solides du type biomasse, pneu ainsi qu'une chaudière comportant un tel brûleur | |
| EP0152317B1 (fr) | Chaudière comportant une chambre de préchauffage du comburant | |
| JP2007232241A (ja) | 木質ペレット燃料燃焼装置 | |
| FR2499223A1 (fr) | Chaudiere, notamment pour installation de chauffage | |
| JP2007132588A (ja) | 木質系材料の燃焼室構造 | |
| FR3114867A1 (fr) | SYSTÈME DE CHAUFFAGE à granulés avec une combusion inversée suivie d’une postcombustion | |
| FR2664366A1 (fr) | Foyer ferme, poele ou insert de cheminee. | |
| FR2514864A1 (fr) | Tete de bruleur pour la combustion de combustibles solides | |
| EP0648976A1 (fr) | Poêle de chauffage | |
| CA1330909C (fr) | Procede de postcombustion amelioree des imbrules et moyens pour le mettre en oeuvre dans un appareil de chauffage et d'incineration | |
| WO2014125210A2 (fr) | Installation de production et de traitement de fumees | |
| FR2857732A1 (fr) | Chaudiere de chauffage a combustible du type a elements individualises | |
| BE1030034B9 (fr) | Mécanisme manuel d'admission d'air dans la chambre de combustion d'un brûleur pour combustible solide | |
| FR2995666A1 (fr) | Foyer pour combustibles ligneux | |
| CA1179910A (fr) | Appareil a combustion comportant des amenagements en vue d'enflammer les imbrules de la combustion primaire | |
| FR2726073A1 (fr) | Dispositif et procede de distribution d'air de combustion dans des installations de chauffage, notamment a combustibles solides | |
| EP2685158A2 (fr) | Chaudière à granulé ou à pellet à combustion cyclonique | |
| FR2947037A1 (fr) | Appareil de chauffage avec conduit d'introduction d'air | |
| FR2473156A1 (fr) | Cheminee a recuperation de chaleur pour habitation | |
| FR2581735A1 (fr) | Appareil de chauffage fonctionnant avec un combustible solide, tel que chaudiere notamment pour installation de chauffage central | |
| EP0214010A1 (fr) | Brûleur gazéifieur pour appareil de chauffage et appareil de chauffage comportant un tel brûleur | |
| CH551594A (fr) | Procede d'incineration de dechets et incinerateur pour la mise en ouvre de ce procede. | |
| FR2535026A1 (fr) | Chaudiere a bois ou autres materiaux combustibles solides | |
| FR3046454A1 (fr) | Installation de production et de traitement de fumees | |
| FR2949843A1 (fr) | Corps de chauffe a plusieurs entrees d'air de combustion et a organe de commande unique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220408 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| CA | Change of address |
Effective date: 20240307 |
|
| TP | Transmission of property |
Owner name: SCHULHOF ENERGIES, FR Effective date: 20240319 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |