Brevet FR2117881A1 — publié le 19720728

7^ 42499 1 2117881 L'invention se rapporte à un.échangeur de chaleur pour fourneau à gaz pourvu d'un brûleur raccordé à line source de gaz et à une amenée d'air de combustion, ainsi que d'un ventilateur pour assurer la circulation de l'air à chauffer et d'un canal débouchant dans une évacuation des gaz brûlés pour conduire les gaz chauds de combustion et autour duquel l'air pris de l'extérieur doit être chauffé. On connaît déjà des fourneaux à gaz pour le chauffage des espaces habités ou commerciaux pourvus d'un canal destiné à l'échange de chaleur entre des gaz chauds de combustion et l'air du volume à chauffer. Ce canal sert à conduire les gaz chauds de combustion. L'air froid est chauffé par la surface extérieure du canal. L'utilisation d'un ventilateur apporte d'une part l'avantage d'un brassage plus intense de l'air. Elle a d'kutre part un effet positif sur le chauffage de l'air du fait que la transmission de chaleur entre la surface de chauffage'et .le fluide à chauffer croît plus que proportionnellement avec la vitesse de l'un par rapport à l'autre dè ces éléments. La transmission de chaleur entre les gaz chauds et l'air à réchauffer est toutefois insatisfaisante, du fait que l'air baigne le canal d'évacuation des gaz de combustion de manière incontrôlée. Il se peut que de ce fait les gaz de combustion arrivent au.Raccordement de sortie de l'appareil à une température trop élévée et q\i^3e ce-fait lippération n'est plus économique. La chaleur contenue.dans les gaz brûlés est incomplètement utilisée. Cet inconvénient peut être réduit en donnant au canal des gaz brûlés chauds une section libre plus grande,- donc une surface latérale servant de surface utile de chauffe, plus grande. Cette solution rend toutefois nécessaire l'adaptation des caractéristiques de construction de l'échangeur de chaleur à certaines conditions données, notamment à la capacité de combustion du brûleur. Il est un fait connu que ceci n'est pas économique pour line fabrication éri série, comme dans le cas des échangeurs de chaleur pour fourneaux à gaz. Un autre inconvénient des échangeurs de chaleur connus est le fait que les personnes qui se trouvent dans l'espace chauffé sont dérangées par l'écoulement puissant de l'air, écoulement d'ailleurs incontrôlé. Un autre inconvénient très important vient de ce que les fourneaux pourvus d'échangeurs du type connu doivent être montés dans l'espace même qu'on doit'chauffer. Le chauffage simultané de plusieurs espaces par un 71 42499 2117881 î même fourneau n'est donc pas possible. Il est pourtant souvent nécessaire de monter le fourneau dans un certain endroit qu'on ne doit chauffer que très peu. C'est le cas des fourneaux à charbon pour chauffage à air chaud et plus spécialement pour les installations d'air conditionné, afin d'économi-5 ser l'espace des appartements ou des locaux commerciaux. I Il est parfois désirable, pour des raisons similaires ou pour des raisons économiques, plus spécialement dans le cas des installations d'air conditionné., de chauffer plûsieurs espaces avec le même fourneau, 'il est préférable, surtout dans ces cas, de pouvoir adapter le-fourneau à de nou-10 velles conditions quand en change soit le volume chauffé, soit la nature du gaz utilisé, tout au moins entre certaines limites. L'objet de la présente invention est de proposer un échangeur de chaleur pour fourneau à gaz à échange de chaleur satisfaisant pour des volumes de l'appareil aussi réduits qu'ils soient. Il offre également la possi-15 bilité d'installation soit à l'intérieur soit à l'extérieur de l'espace à chauffer. Il permet aussi de chauffer un ou plusieurs espaces , sans que les personnes qui se trouvent dans les espaces chauffés soient sensiblement in-. commodées par une circulation importante d'air. L'adaptation aux conditions données est réalisable de manière simple, par un programme de 20 production portant sur un petit nombre de données de construction . L'appareil suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un canal pour la circulation des gaz de combustion enveloppé d'un carter pourvu d'une ouverture pour l'introduction d'un brûleur à gaz,d'au moins une ouverture d'entrée de l'air à chauffer , sur un premier cOté frontal 25 dirigé vers un ventilateur et d'au moins une ouverture d'évacuation de l'air chauffé sur un autre côté frontal dirigé du cûté opposé au ventilateur. Il s'est montré plus spécialement avantageux de pourvoir le carter pour chauffer l'air d'au moins deux et généralement de plusieurs cheminées pour le passage de l'air à chauffer, placées à distance les lïnes des autres 30 et traversant le canal des gaz de combustion. Ces cheminées sont pourvues à leurs extrémités des orifices d'entrée et de sortie de l'air. Le carter est parfaitement fermé de tous côtés, de préférence autant sur les côtés latéraux que sur les côtés frontaux. Un tel échangeur offre un excellent degré d'utilisation de la chaleur de combustion des gaz, même pour des volumes COPY 71 42499 2117881 réduits, à cause de la grande surface de chauffe. On obtient une telle cheminée de chauffage de préférence par deux parois verticales placées entre elles à distance , entre deux parois latérales du carter. Les deux bords verticaux se faisant face des deux parois d'une telle cheminée sont reliés 5 par une paroi de liaison. Ceci mène d'une part à une possibilité de construction économique, et d'autre part, et bien plus encore, à l'adaptation parfaite de l'échangeur de chaleur a. des conditions imposées. Une telle cheminée peut être au besoin élaborée en série et montée dans l'échangeur de chaleur à l'.état complètement fini. On peut monter par exemple, pour 10 une certaine dimension du carter, un nombre différent de cheminées suivant la capacité de chauffage nécessaire et après avoir déterminé la dimension du brûleur. Il suffit pour cela de faire correspondre au nombre de cheminées la dimension de la paroi frontale du carter. Il s'est montré avantageux d'avoir une largeur de cheminée moindre 15 que la largeur interne du carter. Ces cheminées présentent l'avantage de pouvoir être facilement montées dans le carter. Elles sont également avantageuses du point de vue des conditions d'utilisation , car les parois de liaison restent à une certaine distance des parois du carter. Elles servent ainsi également à l'échange de chaleur. 20 La surface d'échange de chaleur~ëst encxxre augmentée si les parois latérales des'' cheminées sont ondulées. On obtient le même effet si les parois des cheminées sont pourvues à l'extérièur d'ailettes. Une disposition qui s'est montrée plus spécialement avantageuse est celle où le ventilateur pour aspirer l'air à réchauffer peut être monté, 25 sans adaptation spéciale ou modification de l'appareil, au choix, soit à la partie frontale supérieure soit à la partie frontale inférieure du carter. Il est également avantageux d'avoir les ouvertures d'entrée de l'air à réchauf. fer placées symétriquement, comme vues dans un miroir, par rapport aux ouvertures de sortie de l'air chaud. Les cheminées doivent entrer avec 30 leurs extrémités dirigées vers le ventilateur, dans le carter spécial de celui-ci. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description el du dessin annexé, montrant une vue en perspective éclatée d'une forme d'exécution préférée. COPY 71 42499 4 2117881 On a montré sur le dessin un fourneau à gaz 1 à monter à cûté d'un mur. Il est pourvu d'un échangeur de chaleur 2 et d'un brûleur 3 raccordé à une conduite de gaz non figurée. Le brûleur 3 entouré d'une ligne poin-tillée est pourvu d'une armature 6 fixée à la paroi 4. Le gaz arrive dans le sens de la flèche 7 par la conduite 8. La partie postérieure du,brûleur 3 par i rapport à la paroi 4, porte des tubes de brûleur 9 pourvus de buses 11 de sortie du gaz. Le brûleur 3 est monté sur un carter 14 dans le sens de la flèche 12. A cette fin le brûleur 3. est introduit dans l'ouverture 13 et la paroi 4 est fnontée sur le carter 14. Celui-ci est pourvu de trois cheminées 16 , 16', 16" servant à conduire l'air à réchauffer et les gaz de combustion. Ces cheminées traversent le canal 33 des gaz brûlés, qui se trouve ainsi divisé en quatre canaux secondaires. Les cheminées 16, 16', 16" sont pour -vues , à leurs extrémités, d'ouvertures d'entrée de l'air à chauffer 17, 17', 17" et d'ouvertures de sortie de l'air chauffé 18, 18', 18" pour le passage de l'air, montées symétriquement, comme vues dans un miroir. Les parois latérales 19 d'une cheminée 16 se faisant face sont reliées par une paroi de liaison entre les bords verticaux. La largeur b de chaque cheminée 16, 16', 16", est moindre que la largeur libre B du carter 14. Les gaz brûlés traversent de ce fait les cheminées 16, 16', 16" dans le sens de la flèche 22. Ils quittent le fourneau par le raccordement des gaz brûlés 23. Celui-ci est entouré d'un raccordement pour l'air de combustion 24 qui y pénètre du dehors dans le sens de la flèche 26. Il s'écoule ensuite vers le brûleur 3 dans le sens des flèches 27. Un ventilateur 29 est logé dans un carter spécial 31. Il aspire l'air à réchauffer dans le sens de la flèche 32, à partir de la zone qui l'entoure. L'air aspiré par le ventilateur 29 est soufflé dans le sens des flèches 34 par les ouvertures d'entrée 17, 17', 17". Il est chauffé à contre courant dans son passage par les cheminées 16, 16', 16", qu'il quitte en arrivant aux orifices de sortie 18, 18', 18". Des conduites d'air chaud non figurées sur le dessin, peuvent également être raccordées a,ux orifices de sortie 18, 18', 18". Elbes mènent ensuite vers un ou plusieurs espaces à chauffer. Quand le fourneauà gaz est monté sur un toit, l'air chaud est de préférence amené par ces conduites jusqu'au plancher des espaces à chauffer. Quand il s'agit par contre de chauffer un seul espace, le ventilateur 29 est monté dans la position 29' en pointillé. Il est à remarquer que le gAD 71 42499 -5- 2117881 ventilateur 29 ou 29' et le carter spécial 31 ou 31' ne sont pas montés à la distance qui les sépare sur le dessin. La face du carter spécial 31 ou 311 vers l'échangeur de chaleur est plus rapprochée de la face frontale du carter 14 pour que les ouvertures d'entrée 17, 17', 17" ( Ou 18, 18', 18") puissent péné-5 trer à l'intérieur de celui-ci. Le montage du carter spécial 31 ou 31' est fait à l'aide d'un second carter extérieur 40, emboîtant le carter 14. L'échangeur de chaleur suivant la présente invention peut être utilisé, tel qu'il a été déjà décrit, soit à contre-courant, soit à courants parallèles. Dans un cas Ou dans l'autre, il ne gène nullement, par un courant d'air prove- •-10 nant de l'écouleinent de l'air dans l'appareil, les personnes qui se trouvent dans l'espace chauffé. L'échangeur de chaleur pour fourneau à gaz suivant l'invention permet le transport d'une très grande quantité de chaleur pour un volume réduit de l'échangeur, grâce à la grande surface de chauffe. Le montage, tel » qu'il a déjà été mentionné, peut se faire soit dans l'espace chauffé soit dans 15 tout autre lieu. On peut également chauffer sans difficulté plusieurs espaces avec un seul fourneau. On utilise à cette fin avec la même efficacité un seul ventilateur, installé" suivant les circonstances locales dans l'une des positions 29 ou 29'. Le fait de retirer le" brûleur 3 du carter offre d'une part une possibilité simple de nettoyage. Il permet d'autre part d'adapter par une opéra-20 tion très simple la disposition des tubes de brûleur 9 portant les buses de gaz 11 de manière à correspondre aux n é'c e s s ït é'S ' 1© caie s. L'échangeur de chaleur pour fourneau à gaz suivant la présente invention est en outre caractérisé en ce que le carter 14 est entouré d'un carter extérieur 40, ménageant un espace intermédiaire. Le carter spécial 31. du ventilateur 25 29 est relié à ce carter extérieur 40. Une partie de l'air transporté par le ventilateur 29 est déplacé, grâce à cette disposition, le long de la face extérieure du carter 14 également chaud afin d'en absorber la chaleur. 71 42499 6 2117881 - REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur pour fourneau à gaz pourvu d'un brûleur raccordé à une source de gaz et à une amenée d'air de combustion, ainsi que d'un ventilateur pour assurer la circulation de l'air à chauffer et d'un canal dé- 5 bouchant dans une évacuation des gaz brûlés pour conduire les gaz chauds de combustion et autour duquel l'air pris de l'extérieur doit être chauffé, carâc- k ' térisé en ce qu'il comprend un canal 33 pour la circulation des gaz de combustion enveloppé d'un carter 14 pourvu d'une ouverture 13 pour l'introduction d'un brûleur à gaz 3, d'au moins une ouverture d'entrée de l'air à chauffer 17| 10 17', 17" ou 18, 18', 18" sur un premier cOté frontal dirigé vers un ventilateur 29 ou 29' et d'au moins une ouverture d'évacuation de l'air chauffé lB, 18% 18", ou 17, 17', 17" sur un autre cûté frontal dirigé du côté- opposé au-dit ventilateur 29 ou 29'. 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 15 l'ouverture d'entrée de l'air à chauffer 17, 17', 17" est placé symétriquement, comme vue dans un miroir, par rapport à l'ouverture d'évacuation de l'air chauffé 18, 18', 18". 3. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 et '2 caractérisé en ce que le carter 14 est pourvu d'au moins deux cheminées 20 16, 16', 16" pour conduire l'air à chauffer, traversant le-^canal 33 des gaz brûlés et pourvues aux extrémités des ouvertures d'entrée de l'air à chauffer 17, 17', 17" et de sortie de l'air chauffé 18, 18', 18" et que le carter 14 est fermé en dehors de la zone des cheminées 16, 16', 16". 4. Echangeur de chaleur suivant la revendication 3 caractérisé en ce 25 qu'une cheminée 16, 16', 16" pour le passage de l'air à chauffer est formée de deux parois latérales 19 verticales, placées entre elles à distance et s'é- . tendant entre deux parois latérales du carter 14. 5. Echangeur de chaleur suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les deux bords verticaux se faisant face des deux parois latérales 19 d'une 30 cheminée 16, 16', 16" sont reliés par une paroi de liaison 2o'fermëe. 6. Echangeur de chaleur suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la largeur b d'une cheminée 16, 16', 16" est moindre que la largeur libre B du carter 14. 7. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 35 caractérisé en ce que le ventilateur 29, 29' pour aspirer l'air à chauffer peut" 71 42499 2117881 être monté au choix à la partie frontale supérieure ou inférieur du carter 14. 8. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'entre une paroi latérale 19 d'une première cheminée 16 et la paroi latérale voisine d'une seconde cheminée 16' ou .d'une paroi interne 5 du carter 14 est placé un tube de brÛleur-9 interchangeable pourvu de buses 11 de sortie du gaz. 9. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le ventilateur 29. 29' est placé dans un carter spécial 31, 31' et que les cheminées 16, 16', 16" penêtrent dans ce carter, leurs ex- 10 trémités portanfles ouvertures d'entrée ou de sortie de l'air 17, 17', 17" ou 18, 18', 18" étant dirigées vers le ventilateur 29, 29'. 10. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendication 1 à 9 caractérisé en ce que les parois latérales 19, 21 d'une cheminée 16, 16', 16" sont ondulées. 15 11. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le carter 14 de l'échangeur de chaleur 2 est envelop pé d'un carter extérieur 40 ménageant un espace intermédiaire et que le car ter spécial 31 du ventilateur 29 est relié audit carter extérieur 40.