Brevet FR2303247A1 — publié le 19761001

Dans la conjoncture actuelle, l'économie de l'énergie est devenue une nécessité impérative. Les chaudières à combustible liquide qui ont reçu au cours des dernières années des perfectionnements importants, ont des rendements qui oscillent autour de 80 - 85 . Il n'est pas besoin de souligner que si l'on parvenait à obtenir plusieurs points de mieux, on économiserait de précieuses quantités de fuel. En partant d'une masse déterminée de combustible dont le pouvoir calorifique inférieur est connu, l'ensemble brûleur + Chaudière est grevé d'une série de pertes diverses parmi lesquelles sont prépondérantes, les pertes par rayonnement et les pertes par les fumées. Les pertes par rayonnement se situent aux alentours de 5 , mais les pertes par les fumées peuvent atteindre et dépasser largement les 10 %. En effet, la combustion optima qui avec un fuel de composition moyenne, exige une quantité d'air théorique de II m3 par kg de fuel, ce qui correspond à un pourcentage de CO 2 autour de 15, n'est jamais complétement réalisée, il reste dans les fumées de l'air parasitaire et de la vapeur d'eau. baisser la température des fumées autour de 1000 constituerait un résultat remarquable, mais en tout état de cause, cette possibilité ne peut être envisagée que pour des chaudières à foyer sous pression, en effet avec les chaudières anciennes à tirage atmosphérique, si la température des gaz tombait au-dessous de 2000 - on risque un manque de tirage, il faudrait alors un extracteur mécanique. Par ailleurs, refroidir trop fortement les fumées dans la chaudière comportait des risques de corrosion et la formation de composés sulfuriques, éventuellement, hautement préjudiciables à la tenue du matériel. Cependant si l'on considère le brbleur, celui-ci utilise les calories disponibles dans le P.C.I. du combustible pour échauffer l'eau de circulation de l'installation de chauffage. Cette transformation se faisant on l'a vu avec un rendement de 80 à 85 . I1 est courant d'admettre une chute de 150 environ entre la température de l'eau au départ et la température au retour. La chaudière doit donc être capable d'élever de 150 - le débit d'eau qui la traverse. Une fois le régime établi, on retrouve cet écart de température de 150 entre le départ par exemple à 800 et le retour qui se situe alors aux alentcurs de 65. On se propose en premier lieu avec le dispcsitif de l'invention de réchauffer ce retour au moyen de la chaleur sensible des fumées qui sub- siste dans celles-ci après la buse de sortie. Considérons en effet une chaudière 1 à foyer pressurisé et à combustible liquide ou gazeux, soit 2 la sortie naturelle des fumées - Disposons après 2 une batterie 3, qui sera traversée par des gaz chauds lesquels bina- lement s'évacuent en 5, soit par ailleurs le départ général vers l'installation en 6 et le retour de celle-ci en 7, le débit étant assuré par la pompe 8. Intercalons sur le retour 5 une bouteille de mélange 9, cette bouteille est reliée à la batterie 3 par des tubulures aller et retour telles que 10 dans lesquelles l'eau de la bouteille 9 est pulsée par une pompe 11. On comprend dès maintenant le principe du dispositif alors que dans une installation ordinaire le retour s'échauffe progressivement mais lentement. Un réchauffage immédiat se produit par la tubulure 7 à travers la bouteille 9 - Ce point est tfs important car ia mise en régime va être accélérée ce qui ne peut se tradulre que par une économie sur le combustible. Aucune corrosion n'est à craindre, mais au contraire les surfaces de chauffe du générateur, recevant de l'eau réchauffée, les condensations que l'on observe dans les mises en route vont être réduites, radicalement. Ce réchauffage du retour, se fait aulx dépends de la chaleur des fumées, et par suite l'abaissement de la température de celles-ci, vient donc directement s'inscrire dans la récupération des pertes - mais abaisser les fumées aux alentours de 1000 apparaît comme un maximum. En effet, pour éviter que la batterie ou l'échangeur ne soit sur dimensionné, il est nécessaire d'avoir à tout moment un 29 f suffisant entre la température moyenne de l'eau, et celle des gaz. Dans ce premier stade alors que le régime est établi, la température du retour peut ainsi s'élever à 650 - c'est pourquoi, la température de 1000 -,pour les gaz à la sortie de la batterie ou de l'échangeur constitue une limite. Abaisser les gaz à 1000 est déjà un résultat appréciable mais cn peut aller plus loin. Disposons un second échangeur à la sortie des gaz du premier dans le même caisson 15 les gaz se présentent donc avec un volume réduit, ayant déjà été abaissé de 250 à 1000 - à l'entrée du second échangeur. Si celui-ci est parcouru par une eau à 10 ou 150, au secondaire, et l'on va don@obtenir une seconde détente des gaz qui peut aller jusqu'à 500 alors que l'eau va s'échauffer de 15 à 450 - or cette eau existe, c1 est l'eau de distribution sous pression de la ville qui va alimenter les ballons de stockage pour l'eau chaude - alors que cette eau dans les installations courantes pénètre à basse température dans la réserve de stockage, chaque fois qu'on puise de l'eau, il est possible de réchauffer cette eau dans la seconde batterie qui détend les gaz de 100 à 500 en la portant de 10 à 450 par exemple. Nouvelle économie par suite sur la chaleur sensible des fumées, cellesci étant finalement ramenées à 500 mais il y a plus,avec la circulation d'eau froide dans la batterie 4, on se trouve au-dessous du point de rosée dans l'ensemble gazeux de 100 - et l'on va aussi condenser le majeure partie de vapeur d'eau contenue dans les fumées. Cette caleur latente qui est de 539 calories par kg d'eau vaporisée, sera ainsi récupérée en majeure partie. D'autre part, il n'y a eucun risque de vaporisation dans la batterie 4, même en cas 'arrêt du puisage et par suite de la circulation de l'eau de Ville puisque les gaz sont à une, température moyenne de 750. Il n'y a pas davantage de risque du même phénomène dans la batterie 3, puisque la pompe II est en fonctionnement constant, tout au moins tant que le brûleur fonctionne et qu'il y a oroduction de fumées. La batterie changeur 3, récupère sur le circuit chauffage alors que la batterie échangeur 4, récupère sur le circuit de réchauffage de l'eau sanitaire et de surcroît 1 chaleur latente de vaporisation du poids d'eau contenu dans les fumées. n 12 se trouve l'amenée d'eau froide sous pression de Ville - en 13 la tubulure reliée au ballon de stockage ou à un échangeur à production instantanée - 14 est une can@lisation recueillant les condensats vers l'égoût ou ou le puisard On peut encore si l'on craint que la cadence de puisage, ne soit pas. trop inter@ittente, ce qui ne perm@ttrait pas de récup@rer la chaleur latente, en cas d'arrêt de celui-ci-.il est aisé de faire circuler dans l'échangeur 4 l'eau de circulation de la benclede distribution d'eau chaude. La circulation dans la boucle étant constante, on @r@igue dan@ l'@changeur 2 en permanence et l'on ve rècupérer la chaleur latente, à la rême cadence que dans l'échangeur 3. On récupère donc deux fois la chaleur sensible des fumées dans les 2 échangeurs 3 et 4, parcourus en série par les gaz et dans l'échangeur 4, la chaleur latente de la vapeur d'eau de combustion augmentée de celle contenue dans l'air parasitaire. On réalisera ainsi une économie de combusti## largement supérieure à 10 . REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de récupération de la chaleur résiduelle des fumées de chaudière interposé entre la buse et la cheminée, comprenant deux échangeurs montés en série - le premier récupérant en priori té la chaleur sensible et le second la chaleur de condensation. 20) dispositif suivant I, dans lequel au secondaire le fluide refrois seur du premier échangeur est celui du circuit de chauffage, alors que le fluide refroidisseur du second, est lteau du circuit de dis tribut ion sanitaire. 3 ) Dispositif suivant I dans lequel le fluide refroidisseur est commun aux deux échangeurs et, est constitué par le eau du circuit de bouclage de la circulation deau sanitaire. Les fusées traversant successivement le leur, puis le second échan geur, alors que l'eau circule en sens inverse du second échangeur au premier.