Brevet FR2295363A1 — publié le 19760716

La présente invention concerne un dispositif pour I'bl8vation thermique d'une eau alimentant une installation de chauffage central ,le dispositif etant apte à recevoir les calories à partir d'un feu à flamme vive situé dans une cheminée ou un entre Les chaudières de chauffage central sont généralement réalisées sous forme de bloc autonome alimenté spécifiquement en matière combustible (liquide,solide, ou gazeuse) en vue dè porter à une température élevée un fluide d'échange thermique. qui circule dans l'installation de chauffage central Le plus souvent ces chaudières sont remisées dans un local annexe et leur fonctionnement est confié à des dispositifs d'automatisme en sorte que la chaudière est en quelque sorte "oubliée" dans le contexte psychologique de la vie courante On sait cependant l'intérêt porté par l'utilisateur aux feux à flamme vivé brillant dans litre ou la cheminée ; le développement des cheminées de style rustique dans les maisons indviduelles, voire les appartements en est un témoin . Indépendamment de l'intéret et de l'attrait que représente le feu à flamme vive dans la cheminée, on sait que dans de nombreuses maisons anciennes et rustiques et notamment en milieu rural le feu dans la cheminée reste traditionnellement le moyen de chauffage courant et au demeurant le plus économique. Cependant le feu à flamme vive dans la cheminée présente l'inconvénient d'un assez faible rendement d'une part et en outre ses possibilités de chauffage ne dépassent guère les limites de la pièce où il se trouve L'invention vise à permettre de développer sur le plan économique et pratique les possibilités de chauffage offertes par le feu dl tre en permettant à l'utilisateur de bénéficier simultanément de l'attrait décoratif du feu à flamme vive dans la cheminée tout en assurant une récupération rationnelle des calories ainsi produites et en permettant leur circulation pour assurer une répartition régulière des calories dans l'ensemble du logement Ce résultat est obtenu en raccordant ,par l'intermédiaire du dispositif de l'invention la source d'énergie thermique que représente le feu dans la cheminée à une installation de chauffage central apte à circuler dans un logement ou une maison en assurant ainsi la climatisation et le conditionnement des pièces annexes s en dehors de la salle principale où se trouve la cheminée A cet effet l'invention concerne un dispositif formant chaudière pour le réchauffement d'un liquide d'échange thermique, ladite chaudière comportant une entrée et une sortie du dit liquide et étant apte à être raccordée à la canalisation d'un réseau domestique de chauffage central parcouru par ledit liquide caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pluralité de structures tubulaires réceptrices du liquide d'échange et communiquant entre elles ,de façon à permettre la circulation du dit fluide depuis l'orifice d'entrée jusqu'à l'orifice de sortie ces structures étant assemblées entre elles et réparties de façon à constituer une surface enveloppante apte à prendre place dans l'autre d'une cheminée en laissant libre le centre de litre ou foyer pour le développement et l'entretien d'un feu les structures entourant le foyer et exposant leurs parois aux radiations thermiques et au flux des gaz chauds dégagés par le feu. Les tubes sont assemblés de façon à former une pluralité de parois, les dites parois étant elles-mêmes réunies de façon à constituer une surface enveloppante, dont le foyer occupe sensiblement le centre. Par exemple les tubes sont coudés en forme de C ou de U et sont superposés , chaque tube communiquant par une extrémité d'une branche avec le tube inférieur et par l'extrémité de la branche opposée avec le tube supérieur, les tubes superposés par couches horizontales formant ainsi une paroi enveloppante sensiblement semi cylindrique. En variante les tubes sont en forme de U angulaire ,lime du U étant allongée et d'une longueur supérieure à chacune des deux branches latérales, les tubes superposés en couches horizontales forment une surface d'enveloppement à trois parois verticales et constituant respectivement le fond arrière, et les deux parois latérales > ces parois étant aptes à prendre place dans l'autre d'une cheminée, et parallèlement aux parois de cette dernière en laissant libre l'espace central occupé par le foyer. De plus l'arrivée du liquide d'échange thermique froid s'effectue à l'extrémité d'une branche d'un tube en U le plus bas, la sortie étant prévue au delà de l'extrémité du tube coudé en U-le plus haut La chaudière pourra avantageusement comporter une pluralité de tubes horizontaux parallèles et formant une paroi complémentaire de recouvrement ou couvercle selon un plan sensiblement horizontal situé au dessus du foyer et le surplombant, cette paroi de recouvrement rejoignant la surface d'enveloppement formée par le fond et les parois latérales. Les dits tubes parallèles formant la paroi supérieure horizontale de recouvrement sont raccordés à chaque extrémité à deux tubes latéraux supérieur s ,ces tubes latéraux comportant intérieurement des chicanes ou cloisonnements transversaux permettant de définir à l'intérieur des dits tubes des sections ou boites de renvoi pour le raccordement entre eux des tubes horizontaux de recouvrement Les tubes sont isolés entre eux et sont séparés par un intervalle permettant le passage des gaz brulés, les tubes étant associés à des plaques métalliques disposées sur le coté extérieur opposé au foyer central et refermant ltes- pace d'enveloppement et de recouvrement défini par la chaudière, les dites plaques étant amovibles par coulissement dans des glissières. La face avant libre des tubes et la paroi supérieure sont prévues avec des volets mobiles effaçables et amovibles permettant alternativement et au choix, de dégager ladite face et/ou ladite paroi ou de les refermer sur le foyer , ce dernier étant alors clos Les tubes sont de section rectangulaire et leurs parois longitudinales correspondant aux grands cOtés sont inclinées par rapport à la verticale D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation particulière présentée à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés La figure 1 représente une vue en perspective et éclatée du dispositif formant chaudière et réalisé conformément à l'invention La figure 2 représente le même dispositif mais revetu de ses volets et écrans de façade et de couverture. La figure 3 représente une vue schématique en élévation frontale du dispositif selon l'invention La figure 4 représente une vue en coupe développée montrant la circulation d'eau dans l'ensemble de l'installation. Selon l'ensemble des figures on voit que l'installation présente une forme générale de caisson parallélépipédique à quatre faces soit trois faces ou trois volets verticaux 1, 2 et 3 ainsi qu'une surface supérieure de recouvrement 4. Ces faces ou volets forment ensemble une paroi enveloppante qui recouvre donc sur quatre cotés l'espace central susceptible d'être occupé par le foyer ainsi l'installation peut être mise en place avec un format adapté à l'intérieur d'une cheminée de façon à laisser dégagée la place centrale occupée par le foyer Les parois de la chaudière sont formées de faisceaux tubulaires parallèles Les tubes appartenant aux parois verticales 1, 2 et 3 sont raccordés par leurs extrémités à des colonnes formant boites à eau verticales ; ces colonnes verticales 5, 6, 7 et 8 comportent intérieurement des cloisonnements ou chicanes qui permettent la communication entre eux des tubes Plus spécialement les tubes appartenant aux surfaces latérales et situés à un même étage sont raccordés entre eux par l'intermédiaire des colonnes du fond 6 et 7 ; ces dernières comportent des chicanes à chaque étage de façon à empecher la communication des tubes d'un étage à l'autre ; dans ces conditions les tubes appartenant aux parois latérales et situés à une meme hauteur ou à un même étagement communiquent entre eux de sorte que chaque étage de tubes est constitué par une structure tubulaire en forme de U quadrangulaire ; ces structures étant superposées l'une à l'autre ; la structure tubulaire en U ainsi constituée communique par une.de ses extrémités, au niveau d'une boite avant avec un tube voisin (inférieur ou supérieur) tandis qu'au niveau de la boite opposée ou colonne 8, chaque structure tubulaire en U communique avec un autre étage Dans ces conditions le liquide d'échange thermique est amené à la base du système et il va parcourir successivement chacun des étages, chaque étage étant constitué par une structure tubulaire en U Le dernier niveau est constitué par la paroi de structure tubulaire parallèle formant la face supérieure de recouvrement ; les tubes de cette face sont raccordés aux tubes transversaux lesquels sont également pourvus de chicanes de façon à permettre le parcours du fluide successivement dans chacun des tubes de la paroi supérieure de recouvrement Pour suivre de façon plus précise le.cheminement de l'eau on voit que cette dernière entre par l'orifice d'entrée E qui arrive à l'aplomb de la boite arrière 6, L'orifice d'entrée d'eau froide E se fait au niveau de l'embouchure d'une colonne intérieure 9 qui dirige l'eau froide entrante jusqu'au niveau le plus bas de l'appareil en traversant un premier tube 9' débouchant à la base de la pompe avant 5 De là l'eau va pénétrer dans la première structure tubulaire constituée par les tubes 10, 10' et 10" qui sont coudes à angle droit en formant un C quadrangulaire ou U ; on voit que les tubes 10, 10' et 10" sont raccordés par l'intermédiaire des colonnes arrière 6 et 7 ces dernières étant toutefois pourvues, de chicanes intérieures 15 et 16 pour permettre l'isolement de chaque structure tubulaire en C entourant sur trois cOtés l'espace central occupé par le foyer à l'extrémité avant du tube 10" .ce dernier débouchant dans la colonne avant 8 est mis en communication avec l'extrémité du tube 11" lequel communique à son tour avec le tube du fond 11, et le tube de la face opposée 11 ; ce dernier débouchant dans la colonne 5 arrive dans une bofte de renvoi 17 isolée par les chicanes intérieures 18 et 19 ; la structure tubulaire 11 ,11' et 11" est ainsi mise en communication avec l'étage supérieur formant la structure tubulaire groupant les tubes 12, 12' et 12"; ;on voit notamment à la lumière de la figure 4 que le mouvement se poursuit ainsi d'un étage à l'autre le fluide parcourant successivement chacune des structures tubulaires coudées correspondant à un étage et étant renvoyées au niveau des boites ou colonnes terminales 5 et 8 Le liquide arrive ainsi au niveau supérieur et après passage dans les tubes 13", 1 3t et 13 il débouche dans la boite de renvoi 20 pour arriver dans le tube latéral 14 ;; ce dernier est en communication avec le tube opposé 14" par le faisceau de tubes formant la face supérieure de recouvrement et constituée par les tubes 21, 22, 23, 24; le tube 14 comporte intérieurement les chicanes 25 et 26 ; dans ces conditions le liquide thermique pénétrant dans le tube 14 depuis la boite de renvoi 20 est dirigé vers le tube horizontal 21 débouchant dans le tube transversal opposé 14" au niveau de la boite de renvoi 27 qui permet le retour du liquide via le tube horizontal 22 débouchant dans la bote de renvoi 28 du tube 14 et de là revenant par le tube horizontal 23 vers la boite 29 du tube 14"; de la boite 29 le liquide repasse à nouveau dans le tube horizontal 24 pour arriver dans la boite 30 appartenant toujours au tube 14; d-boite 30 le liquide thermique est acheminé pa le tube de fond 14' vers la sortie S On comprend'dans ces conditions que le liquide parcourt un cheminement particulièrement rationnel puisqu'il correspond au mouvement d'élévation thermique de l'eau, le liquide pénétrant froid à la base et étant entrainé dans un mouvement ascendant au fur et à mesure qu'il stéchauffe par passage dans les structures tubulaires formant l'ensemble de l'installation ; ceci favorise et accélère la circulation par convection qui s'établit dans l'installation de chauffage central ; il est évidemment possible d'installer sur l'installation un accélérateur de type connu On voit que les structures tubulaires sont formées de tubes à section quadrangulaire et elles sont inclinées par rapport à la verticale de façon à favoriser le passage des gaz chauds et à permettre un meilleur rendement thermique Des plaques en tôle formant volets de fermeture sont prévues sur les parois (comme on le voit notamment sur la figure 2) ; ces plaques latérales 40 et 40' referment sur les côtés l'espace occupé par la chaudière et canalisent les gaz chauds et les obligent à passer successivement sur au moins trois faces de la section tubulaire en améliorant le rendement ; les plaques disposées respectivement sur le fond 2 et sur les côtés 1 et 3 formant ensemble une jaquette permettant de concentrer la chaleur dans l'appareil sont prévues amovibles et peuvent coulisser dans des rainures Pareillement on a prévu, comme on le voit sur la figure 2 la possibilité d'adjoindre à l'appareil tel que représenté sur la figure 1 des volets de fermeture occupant la façade avant 41 et le plan supérieur 42 ; ces volets peuvent être réalisés de façon très simple sous forme de plaque articulée et amovible par exemple ils sont s uspendus par une barrette horizontale longeant leur bord supérieur et dont les extrémités légèrement débordantes viennent se loger dans des encoches ouvertes ; ceci permet de maintenir les volets 43, 43' , 44, 44' soit en position de demi-ouverture soit de les retirer complètement; ce système permet donc à l'utilisateur de maintenir le feu pendant la période nocturne sans surveillance en évitant les projections de braises dans la pièce Le système des volets permet également de commander et de régler, soit pour la ralentir soit pour l'activer la vitesse de combustion L'installation permet donc d'utiliser une cheminée ou un âtre actuellement existant et prévu pour y entretenir un feu de bois ; l'utilisateur jouira de la vue et de l'agrément du feu de bois dans la cheminée tout en améliorant le rendement thermique par récupération systématique des calories ainsi développées ; le système, par le raccordement à une installation de chauffage central conventionnelle permet de faire véhiculer les calories dans l'ensemble de l'habitation et d'assurer ainsi le chauffage dans de bonnes conditions des pièces secondaires en évitant le contraste désagréable pour les habitants entre lapèce de séjour chauffée convenablement et les chambres froides en hiver, à moins d'y entretenir un chauffage d'appoint nécessairement coûteux ; en outre l'installation grâce à la présence d'une réserve d'eau véhiculée en permanence dans l'habitation permet d'assurer un volant thermique et évite ainsi les écarts de température souvent sensibles et brusques lorsque le feu de cheminée est arrêté L'installation ne représente qu'un faible encombrement et un prix de revient modeste elle permettra d'équiper avantageusement les habitations individueUes ainsi appelées à bénéficier de l'agrément du feu dans la cheminée et au confort du chauffage central avec une grande économie de matière combustible et par conséquent de dépense La description qui précède n'ayant été donnée qu'à titre d'exemple d'une forme de réalisation de l'invention n'a aucun caractère limitatif et l'on pourra sans franchir les limites de l'invention réaliser à partir des éléments décrits plusieurs variantes ou formes de réalisation de l'invention REVENDICATIONS 1 - Dispositif formant chaudière pour le réchauffement d'un liquide d'échange thermique, ladite chaudière comportant une entrée et une sortie du dit liquide et étant apte à être raccordée à la canalisation d'un réseau domestique de chauffage central parcouru par ledit liquide, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pluralités structures tubulaires réceptrices du liquide d'échange et communiquant entre elles ,de façon à permettre la circulation h dit fluide depuis l'orifice d'entrée jusqu'à l'orifice de sortie , ces structures étant assemblées entre elles et réparties de façon à con stituer une surface enveloppante apte à prendre place dans l'autre d'une cheminée en laissant libre le centre de l'autre ou foyer pour le développement et l'entretien d'un feu, les structures entourant le foyer exposant leurs parois aux radiations thermiques et au flux des gaz chauds dégagés par le feu. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tubes sont assemblés de façon à former une pluralité de parois, les dites parois étant elles-memes réunies de façon b constituer une surface enveloppante, dont le foyer occupe sensiblement le centre 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tubes sont coudés en forme de C ou de U et sont superposés, chaque tube communiquant par une extrémité d'une branche avec le tube inférieur et par l'ex trématé de la branche opposée avec le tube supérieur, les tubes superposés par couches horizontales formant ainsi une paroi enveloppante sensiblement s emi - cylindrique 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tubes sont en forme de U angulaire, l' me du U étant allongée et d'une longueur supérieure à chacune des deux branches latérales, les tubes superposés en couches horizontales formant une surface d'enveloppement à trois parois verticales et constituant respectivement le fond arrière, et les deux parois latéralles, ces parois étant aptes à prendre place dans outre d'une cheminée, et parallèlement aux parois de cette dernière en laissant libre l'espace central occupé par le foyer. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en outre en ce que l'arrivée du liquide d'échange thermique froid s'effectue à l'extrémité d'une branche d'un tube en .in le plus bas ,la sortie étant prévue au delà de l1extrémité du tube coudé en U le plus haut 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 ci-dessus, caractérisé en outre en ce qu'il comporte une pluralité de tubes horizontaux parallèles et formant une paroi complémentaire de recouvrement ou couvercle selon un plan sensiblement horizontal situé au dessus du foyer et le surplombant, cette paroi de recouvrement rejoignant la surface d'enveloppement formée par le fond et les parois latérales 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les dits tubes parallèles formant la paroi supérieure horizontale de recouvrement sont raccordés à chaque extrémité à deux tubes latéraux supérieurs, ces tubes latéraux comportant intérieurement des chicanes ou cloisonnements transversaux permettant de définir à l'intérieur des dits tubes des sections ou boites de renvoi pour le raccordement entre eux des tubes horizontaux de recouvrement. 8 - Chaudière selon l'une des revendicatinns 1 à 7, caractérisée en ce que les tubes sont isolés entre eux et sont séparés par un intervalle permettant le passage des gaz brulés, les tubes étant associés à des plaques métalliques,dispo- sées sur le cté extérieur opposé au foyer central et refermant l'espace d'enveloppement et de recouvrement défini par la chaudière, les dites plaques étant amovibles par coulissement dans des glissières 9 - Chaudière selon la revendication 8, caractérisé en ce que la face avant libre des tubes et la paroi supérieure sont prévues avec des volets mobiles effaçables et amovibles permettant alternativement et au choix, de dégager la dite face et/ou ladite paroi ou de les refermer sur le foyer, ce dernier étant alors clos 10 - Chaudière selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en outre en ce que les tubes sont de section rectangulaire et leurs parois longitudinales correspondant aux grands côtés sont inclinées par rapport à la verticale