Brevet FR2377585A1 — publié le 19780811

La présente invention concerne un économiseur susceptible d'être adapté sur une installation de chauffage industriel ou domestique à eau chaude. On sait que les systèmes de chauffage dans lesquels le fluide vecteur de la chaleur est l'eau chaude, consistent généralement en une chaudière à combustible gazeux, liquide ou solide, dont les naz de combustion sont évacués par un conduit de fumée - OU a l'arrière disposé au-dessus/de la chaudière. L'eau chaude sort de la chaudière par au moins une canalisation de sortie servant à pourvoir en eau chaude des corps de chauffe tels que des radiateurs, des convecteurs, des installations sanitaires etc.L'eau qui provient des corps de chauffe est le plus souvent envoyée dans la chaudière au moyen de canalisations de recyclage, la circulation de l'eau entre la chaudière et les corps de chauffe pouvant être naturelle ou forcée grâce à l'insertion dans le circuit dtune pompe d'accélé- ration. La présente invention a pour but de décrire un économiseur adaptable sur un système de chauffage à eau chaude du type ci-dessus indiqué, qui soit peu coGteux à fabriquer, et à mettre en place et qui permette de réaliser des économies substantielles en combustible. L'économiseur selon l'invention est destiné à réchauffer liteau des retours du circuit de chauffage au moyen des gaz de combustion qui s'échappent de la chaudière, et l'eau réchauffée qui sort de l'économiseur est ensuite envoyée dans les canalisations alimentant en eau chaude les corps de chauffe. La présente invention a donc pour objet un économiseur destiné à une installation de chauffage industriel ou domestique C eau chaude comportant au moins une chaudière d combustible asso citée à des corps de chauffe, ladite chaudière étant pourvue d'un tuyau d'évacuation des gaz de combustion, l'eau chaude sortant de la chaudière étant envoyée par au moins une canalisation de sortie dans les corps de chauffe et l'eau issue des corps de chauffe étant envoyée par au moins une canalisation de recyclage dans la chaudière, caractérisé par le fait qu'il comporte un serpentin constitué par une canalisation d'eau et associé au tuyau d'évacuation de la chaudière de façon que le flux de gaz de combustion s 'écoule dans le volume intérieur défini par ledit serpentin, ce dernier étant traversé par un écoulement d'eau qui est issu d'au moins une canalisation de recyclage et qui est envoyé dans au moins une canalisation de sortie de l'installation. Dans un mode préféré de réalisation, le serpentin est monté en derivation sur une canalisation auxiliaire mettant en communication une canalisation de recyclage avec une canalisation de sortie ; le serpentin est disposé autour d'un tronçon de conduit cylindrique à l'intérieur duquel font saillie des anneaux rapportés, disposés selon des plans perpendiculaires à l'axe dudit tronçon, le diamètre intérieur desdits anneaux étant sensiblement identique à celui du tuyau d'évacuation sur lequel est branché 1 'économiseur ; les anneaux rapportés sont constitués chacun d'une partie cylindrique à base circulaire qui est soudée contre la paroi du tronçon de conduit et d'une partie tronconique se rétrécissant dans la direction opposée au sens d'écoulement du flux de gaz de combustion qui traverse lesdits anneaux ; le serpentin comporte des spires jointives et il est constitué d'un tube ovalisé, qui est soudé à plat par brasure autour du tronçon de conduit ; le serpentin peut avantageusement avoir la forme d'une hélice circulaire ; à chacune de ses extrémités, le tronçon de conduit se prolonge par un embout cylindrique de même axe, ledit embout constituant une extrémité rétreinte dont le diamètre est sensiblement identique au diamètre intérieur des anneaux rapportés, chaque embout étant destiné à être relié au tuyau d'évacuation de fumées auquel est associé l'économiseur ; le serpentin est disposé à l'intérieur d'une gaine de protection fixée de façon démontable, sur le tronçon de conduit ; le serpentin est entouré d'un matériau de calorifugeage, tel que de la laine de verre, disposé à l'intérieur de la gaine de protection ; chacune des extrémités du serpentin se termine par une collerette rabattue et un écrou de raccord démontable ; chaque extrémité du serpentin est munie d'un obturateur, celle des extrémités qui est destinée à être disposée à un niveau supérieur à celui de l'autre comportant un purgeur d'air automatique. Pour mieux faire comprendre l'obJet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, en coupe axiale longitudinale, un économiseur selon l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement une installation de chauffage à eau chaude équipée de 1 'économiseur selon l'inven- tion. En se référant à la figure 1 du dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble, un économiseur selon l'invention destiné à être branché sur le tuyau d'évacuation des gaz de combustion d'une chaudière équipant une installation de chauffage do mestique à eau chaude. L'dconomiseur 1 est utilisé pour réchauffer au moyen du flux de gaz chauds s'écoulant dans la tuyauterie d'éévacuation, l'eau issue-des corps de chauffe de l'installation, l'eau réchauffée étant ensuite renvoyée dans les corps de chauffe. L'économiseur 1 comprend un tronçon de conduit cylindrique 2 en tôle d'acier d'une épaisseur de 1,5 mm ; le tronçon de conduit 2presente-une longueur d'environ 1 mètre ; il peut également avoir une longueur diffdrente suivant la hauteur dont-on dispose pour installer l'économiseur 1 ; cependant, la longueur du tronçon de conduit 2 ne devra pas entre, pour des questions d'efficacité, inférieure à 400-500 mm ; le diamètre extérieur du tronçon de conduit 2 est d'environ 180 mm, mais il peut, bien entendu, avoir tous les diamètres de sortie de gaz des chaudières existant sur le marché. Le tronçon de conduit 2 se prolonge à chacune de ses deux ex extrémités par un embout cylindrique 3.Chaque embout 3 se termine par une extrémité rétreinte 4 destinée -à être emmanchée dans le tuyau d'évacuation des gaz de combustion sur lequel on désire brancher l'économiseur. L'extrémité rétreinte 4 de chaque embout présente un diamètre extérieur de 152 mm. Le tronçon de conduit 2 qui est destiné à être traversé par le. flux des gaz de combustion, comporte intérieurement une pluralité d'anneaux 5 parallèles. Ces derniers sont disposés perpendiculairement à l'axe du tronçon de conduit 2. Chaque anneau 5 comporte te une partie cylindrique b base circulaire 6 qui est soudée contre la paroi intérieure du tronçon de conduit 2. Cette partie cylindrique 6 se prolonge par une partie tronconique 7 faisant saillie à l'intérieur du tronçon de conduit 2. Le diamètre intérieur des anneaux 5 est sensiblement identique au diamètre intérieur de l'extré- mité rétreinte 4 des deux embouts cylindriques 3. Ainsi, la section de passage que définissent les anneaux 5 est sensiblement identique à celle de la tuyauterie d'évacuation sur laquelle s'adapte l'économiseur 1 ; il s'ensuit que l'insertion de l'économiseur 1 n'est pas susceptible d'affecter le tirage de la cheminée équipant la chaudière et par conséquent, le bon fonctionnement du (ou des) brflleur(s) Autour du tronçon de conduit 2 est fixé par brasure un serpentin 8. Ce dernier est constitué d'un tube dont la ligne moyenne décrit sensiblement une hélice cylindrique à spires jointives. Le tube du serpentin est un tube en cuivre ovalisé de 5 x 18 mm de section qui est enroulé à plat autour du tronçon de conduit 2 pour former le serpentin.Dans le cas où le tronçon de conduit 2 a une longueur plus faible, le tube du serpentin qui entoure le tronçon de conduit 2 peut, bien entendu, présenter une plus petite section afin d'augmenter la surface de chauffe. Le serpentin 8 comporte. deux branches d'extrémité 9a, 9b s'étendant radialement par rapport au tronçon de conduit 2. Chaque extrémité des branches 9a, 9b se termine par une collerette rabattue susceptible de coopérer avec un écrou de raccord démontable. Chacune des branches d'extrémfté 9a 9k porte un obturateur ll manoeuvrable à la main. La branche d'extrémité 9b qui est destinée à titre disposé au-dessus de la branche 9a est avantageusement munie d'un purgeur d'air automatique 12 de type classique. L'ensemble du serpentin 8 hormis ses deux branches d'extrémité 9a 9b est disposé à l'intérieur d'une gaine de protection 10 en aluminium, fixée de façon amovible sur le tronçon de conduit 2 au moyen d'agrafes de fixation (non représentdes). A l'intérieur de la gaine de protection 10 et autour du serpentin 8 est inséré un matériau de calorifugeage tel que de la laine de verre par exemple. Sur la figure 2 du dessin, on a représenté de façon sch4- matique, une installation de chauffage central à eau chaude équi- pée de l'économiseur 1 qui vient d'étire décrit. Cette installation de chauffage à eau chaude comporte de façon classique uneEhaudiere 13, par exemple à fuel, destinée à produire de l'eau chaude qui. est distribuée dans des corps de chauffe tels que des radiateurs par exemple. La chaudière 13 est alimentée par une canalisation 14 servant à recycler l'eau qui provient des organes de chauffe. Le départ d'eau chaude de la chaudière s'effectue par une canalisation de sortie 15. Entre la canalisation de recyclage 14 et la canalisation de sortie 15, se raccorde une canalisation auxiliaire 17 sur les canalisations 15 et.17 est branchée une vanne à trois voies 18. La chaudière 13 est surmontée d'un tuyau dévacuation des gaz de combustion 19, tuyau sur lequel est branché 1'économiseur 1. Les deux extrémités rétreintes 4 de l'embout cylindrique 3 sont emmanchées dans le tuyau d'évacuation 19, et l'économiseur 1 est orienté de façon que la branche d'extrémité 9b qui porte le purgeur 12, soit disposée vers le haut. Dans cette position, la partie tronconique des anneaux 5 se rétrécit dans le sens opposé au déplacement des gaz de combustion qui les traversent. Les anneaux S permettent d'augmenter la surface de contact du tronçon de cylindre 2 et ils favorisent l'échange thermique entre les gaz chauds de combustion et l'eau qui circule dans le serpentin 8. Les deux branches d'extrémité du serpentin 8 sont montées en dérivation sur la canalisation 17. Cette dernière comporte, entre les deux points de branchement avec le serpentin 8, une vanne d'équilibrage 20 servant à régler le débit d'eau qui est destiné à passer dans le serpentin 8 monté en dérivation. L'installation ci-dessus décrite peut avantageusement comporter un thermostat de régulation de température commandant la vanne à trois voies 18. Cette dernière comporte deux arrivées, l'une étant constituée par la canalisation auxiliaire 17, alimentée par la canalisation de recyclage 14, et l'autre par la canalisation de sortie 15 qui reçoit l'eau chaude provenant de la chaudière 13. La vanne à trois voies 18 comporte une seule sortie 21 vers les corps de chauffe de l'installation (non représentés).Sur la sortie 21 de la vanne à trois voies 18 est branchée une pompe de circulation 16. La vanne à trois voies 18 peut prendre trois positions : une première position dans laquelle la sortie 21 resoit uniquement l'eau des canalisations 14 et 17 et du serpentin 8 ; dans une seconde position, la sortie 21 de la vanne 18 est ali mentée, à la fois par la canalisation de sortie 15 et les retours passant par les canalisations 14 et 17 et le serpentin 8 ; enfin, dans une troisième position, la sortie 21 de la vanne 18 est alimentée par l'eau provenant de la canalisation de sortie 15. L'économiseur 1 est soumis à des essais sur une installation équipée d'une chaudière à fuel dont la puissance est de 28.000 calories/heure et qui alimente 10 radiateurs d'un pavillon de 130 m2 de surface habitable. Le fonctionnement du bradeur est coannandé de façon classique par un thermostat.Lors des essais, la température ambiante à l'intérieur des pièces du pavillon est maintenue à 20 C et la température extérieure était de l'ordre de 1OQC. La température des gaz de combustion à l'entre de 1'dcono- miseur 1 est de -260eC ; la température de l'eau à l'entrée du serpentin (dans la branche d'extrémité 9a) est de 300 et à la sortie (branche 9b) de 5SOC. Au cours d'un essai comparatif, opéré dans les mimes conditions, on a fermé les deux organes d'obturation 11 de l'économiseur 1, de sorte que celui-ci n'intervienne plus dans le fonctionnement de l'installation. On a pu ainsi constater que l'économiseur 1 permettait un gain de temps de l'ordre de 30 à 35 % sur le temps de marche du brûleur, ce qui correspond à une économie de fuel de 25 à 30 %. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Economiseur destiné à une installation de chauffage industriel ou domestique à eau chaude comportant au moins une chaudièré à combustible associée à des corps de chauffe tels que des radiateurs par exemple, ladite chaudière étant pourvue d'un tuyau d'évacuation des gaz de combustion, l'eau chaude sortant de la chaudière étant envoyée par au moins une canalisation de sortie dans les corps de chauffe et l'eau issue des corps de chauffe étant envoyée par au moins une canI1sation de rece der la chau- dibeAagaiMeki pirle fait qu'il comporte un serpentin constitué par une canalisation d'eau et associé au tuyau d'évacuation de la chaudière de façon que le flux de gaz de combustion s'écoule dans le volume intérieur défini par ledit serpentin, ce dernier étant traverse par un écoulement d'eau qui est issu d'au moins une canalisation de recyclage et qui est envoyé dans au moins une canalisation de sortie de l'installation. 2 - Economiseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le serpentin est monté en dérivation sur une canalisation auxiliaire mettant en communication une canalisation de recyclage avec une canalisation de sortie. 3 - Eoonqmiseur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le serpentin est disposé autour d'un tronçon de conduit cylindrique à l-'intérieur duquel font saillie des anneaux rapportés, disposés selon des plans perpendiculaires à l'axe dudit tronçon, le diamètre intérieur desdits anneaux étant sensiblement identique à celui du tuyau d'évacuation sur lequel est branché l'économiseur. 4 - Economiseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les anneaux rapportés sont constitués chacun d'une partie cylindrique à base circulaire qui est soudée contre la paroi du tronçon de conduit et d'une partie tronconique se rétré crissant dans la direction opposée au sens d'écoulement du flux de - gaz de combustion qui traverse lesdits anneaux. 5 - Economiseur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé -par le fait que le serpentin comporte~des spires join tives et il est constitué d'un tube ovalisé qui est soudé à plat par brasure autour du tronçon de conduit. 6 - Ecoflomiseur selon l'une des revendications l à 5, caractérisé par le fait qu'à chacune de ses extrémités, le tronçon du conduit se prolonge par un embout cylindrique de m me axe, ledit embout constituant une extrémité rétreinte dont le diamètre est sensiblement identique au diamètre intérieur des anneaux rapportés, chaque embout étant destiné à être relié au tuyau d'évacuation de fumées auquel est associé l'économiseur. 7 - Economiseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le serpentin est disposé à l'intérieur dtune gaine de protection, fixée de façon démontable sur le tronçon de conduit. 8 - Economiseur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le serpentin est entouré dtun matériau de calorifugeage disposé à l'intérieur de la gaine de protection. 9 - Economiseur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que chacune des extrémités du serpentin est munie d'un obturateur~, celle des extrémités qui est destinée à être disposée à un niveau supérieur à celui de l'autre étant munie d'un purgeur d'air automatique.