Brevet FR2364410A1 — publié le 19780407

L'invention concerne une installation de distribution de chaleur à partir d'une cheminée. L'objet de l'invention se rattache au secteur technique du chauffage en général et notamment du chauffage d'air ou d'eau dans des habitations. Certaines cheminées très équilibrées ont une très bonne production de chaleur. Cependant, il est toujours assez difficile de répartir cette chaleur dans toutes les plièces8'un apparte- ment. Seules les pièces contigues ou situées dans une bonne direction par rapport à la cheminée, sont chauffées convenablement. La chaleur dégagée par ces cheminées n'est donc pas employée rationnellement. Suivant l'invention, on a voulu utiliser cet excédent de chaleur dans la pièce ou' se trouve la cheminée et plus précisément dans le foyer, pour chauffer d'autres pièces ou pour chauffer un réservoir de liquide. Pour cela, on met en oeuvre une installation comprenant un circuit de fluide passant par le foyer de la cheminée et transmettant sa chaleur à un échangeur thermique placé sur un circuit d'aération, dans un 'convecteur ou dans un réservoir de liquide, suivant l'utilisation. Suivant une première caractéristique l'installation comprend un élément de ponction de chaleur dans le foyer de la cheminée, sous forme de tubes cuivre décrivant des boucles successives ou enfermés dans un caisson décoratif, raccordés à un circuit en tube cuivre permettant la circulation par thermosiphon ou par circulateur électrique, dans le circuit étant placés un détendeur ou vase d'expansion et un échangeur de chaleur placé dans le circuit ou dans l'appa.reil à chauffer. Suivant une autre caractéristique, l'échangeur de chaleur est composé du circuit en tube cuivre formant une ou des boucles reliées par des surfaces ou ailettes de diffusion de la chaleur qui sont entourées par une spirale en tôle de circulation d'air, solidaire d'un caisson avec entrée d'air frais et sortie pour l'air chauffé. Ces caractéristiques et d'autres ressortiront de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés La figure 1 est une vue à caractère schématique illustrant une première forme d'installation. La figure 2 est une vue partielle d'une variante de réalisation de l'installation selon; la figure 1. La figure 3 est une vue perspective montrant les éléments séparés composant l'échangeur selon l'invention. La figure 4 est une vue en coupe transversale de l'échangeur. Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques illustrant deux autres variantes d'installation. La figure 7 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 7-7 de la figure 6. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous des formes non limitatives de réalisation illustrees aux figures des dessins. Les éléments de base constituant l'installation sont illustrés notamment à la figure i où l'on voit schématiquement une cheminée C installée dans une pièce P. Dans le foyer de la cheminée est placé un élément de ponction de chaleur 1 sous forme par exemple de tube en cuivre formant une série de boucles ia, ou d'une plaque décorative creuse dans laquelle passe le circuit de tube en cuivre. Cet élément de ponction est raccordé soit à travers le jambage soit à travers le socle de la cheminée, à des tubes 2 et 3 en cuivre également, disposés de manière à former un circuit d'huile par thermosiphon ou par circulateur électrique si le circuit est long. Sur le circuit du tube 2 est interposé à la partie supérieure du circuit, un détendeur ou vase d'expansion 4 favorisant d la fois le remplissage et la purge du circuit par une vanne purgeur 5 qui, au remplissage oriente l'huile d'un seul côté du circuit et permet la sortie de l'air par le côté opposé. Le tube 2 descend ensuite au niveau d'une gaine d'arrivée d'air frais 6 pour pénétrer dans un caisson 7 raccordé à la gaine 6 et présentant a' l'opposé une sortie d'air 8 dans la pièce à chauffer. Le caisson 7 reçoit le tube 2, qui est raccordé au tube 3 après formation d'une ou plusieurs boucles sur lesquelles sont fixées des ailettes 9 ou surfaces de diffusion de la chaleur, pour constituer un échangeur. Selon une forme de réalisation particulière, quoique non limitative montrée aux figures 3 et 4, l'échangeur est cons titué d'une gaine formée de deux demi-coquilles 10 et Il avec, aux extrémités des raccords 12 et 13 pour les gaines d'arrivée et de sortie d'air et, sur toute leur longueur, une spirale 14 formée dans une bande métallique solidaire des coquilles et laissant dans la partie axiale;n espace pour le passage des boucles de tube 2 et 3 avec leurs ailettes 9. L'air frais introduit suit la spirale en tournant autour de l'élément de chauffe avant de sortir dans la pièce à chauffer. S'il n'y a pas de ventilation prévue, on prévoit une turbine de pulsion ou ventilateur 15 à une ou deux vitesses repassage (figure 2) ce qui permet de distribuer la chaleur à plusieurs pièces par des gaines selon le critère généralement admis de un volume par heure. A noter que l'échangeur est placé en sous-sol pour des raisons de facilité d'installation de distribution d'air chaud dans les pièces, mais / il peut être placé dans les combles ou parties hautes où il a un meilleur rendement. D'autre part, l'échangeur est toujours fixé de manière légèrement inclinée pour l'évacuation d'éventuels liquides de condensation par un purgeur 16 fixé dans la partie basse de l'échangeur. On peut encore utiliser l'excédent de chaleur dégagée par le foyer de la cheminée pour chauffer un réservoir de liquide, par exemple un chauffe-eau (figure 5). Pour cela on dispose l'échangeur 17 réalisé sous une forme quelconque, dans le réservoir, en l'occurence le chauffe-eau 18 électrique ou à gaz, ce qui permet d'avoir en plus du chauffage traditionnel, de l'eau chaude gratuite. Si le réservoir est relié au chauffage central, on peut également préchauffer l'eau du circuit d'eau en plaçant en aval du réservoir une vanne 19 thermostatique évitant l'échange contraire lorsque la cheminée est à l'arrêt. Les foyers de cheminée sont soumis aux règles et aux lois physiques de l'équilibre. Cet équilibre n'est pas toujours réalisé et l'on voit de nombreuses cheminées fumer ou fonctionner d'une manière anormale par manque d'air. Pour réparer ces cheminées, il faut les équiper d'un thermo-convecteur, ce qui nécessite des travaux importants. Avec le circuit de distribution d'huile chauffée par le foyer, on améliore très facilement le fonctionnement des cheminées en plaçant un convecteur d'équilibre étanche 20 sur un mur de la pièce où se trouve la cheminée (figures 6 et 7) et-l'on place dans ce convecteur, l'échangeur thermique 29 relié au circuit d'huile chauffé par le foyer. A la partie inférieure du convecteur une ventouse 22 ouvre directement à l'air libre extérieur et un déflecteur 23 projette l'air frais sur l'échangeur, tandis qu'un volet 24 peut fermer l'arrivée d'air lorsque la cheminée est à l'arrêt. Dans la partie haute1 le convecteur est équipé de déflecteurs 25 règlables pour répartir l'air chaud dans la pièce. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Lorsque la cheminée fonctionne, la dépression cré6Mdans la pièce agit sur la ventouse. L'air frais est alors projeté sur l'échangeur et s'échappe par le haut pour rétablir l'équilibre de pression dans la pièce et permettre un bon fonctionnement de la cheminée. Comme la chaleur prise dans le foyer est transmise à l'air aspiré par la ventousez plus le feu est flambant, plus la chaleur transmise est importante, et plus le tirage est rapide en volume. Une régularisation s'opère alors entre le foyer et le convecteur et l'on a pour un tirage puissant un chauffage puissant trênsmis à un volume important, tandis que pour un feu au ralenti on a un tirage et un chauffage moindres et une circulation ventouse réduite. On peut encore améliorer le rendement en équipant la ventouse d'un volet à balancier (non représenté) qui donne une certaine inertie à la mise en route de la cheminée, le temps que la dépression atteigne une valeur admissible sans nuire aux autres systèmes de chauffage. Les avantages ressortent hien de la description, en parti culier on souligne - tes nombreuses possibilités d'utilisation de chauffage gratuit pour une installation économique. - L'amélioration du fonctionnement des cheminées par le convecteur d'équilibre. - La bonne répartition de la chaleur dans toutes les pièces d'une habitation. te Le bon rendement de l'échangeur avec sa spirale de circula- tion d'air. - Le chauffage d'air ou de liquide avec les mêmes éléments de base. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d' application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1- Installation de distribution de chaleur à partir d'une cheminée, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un circuit d'huile en tubes cuivre, composé d'un élément de ponction de chaleur dans le foyer de la cheminée, raccordé à un détendeur ou vase d'expansion et à un échangeur thermique, pour transmettre la chaleur soit à un circuit d'air pour chauffer drau- tres pièces ou pour améliorer le fonctionnement de la cheminée, soit à un circuit de liquide de chauffage central ou de réservoir d'eau. 2- Installation suivant la revendication 1, caractériséeen ce que l'élément de ponction de chaleur dans le foyer de la cheminée est constitué par une partie du circuit en tube cuivre formant une série de boucles1 raccordé au circuit de distribution. 3- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de ponction de chaleur dans le foyer de la cheminée est constitué par une plaque décorative creuse dans laquelle passe le circuit d'huile de distribution de chaleur. 4- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le détendeur ou vase d'expansion, situé dans la partie haute du circu;, est équipé d'udorifice de remplissage et d'une vanne purgeur qui, au remplissage, oriente l'huile d'un seul côté du circuit et permet la sortie d'air du caté opposé. 5- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur thermique est constitué par un caisson formé de deux demi-coquilles assemblées et sur les parois desquelles est fixée une spirale formée d'une bande métallique, délimitant dans la partie axiale un espace où est introduit le circuit d'huile en tubes cuivre qui forme dans cette zone, une ou plusieurs boucles recevant une série d'ailettes ou surfaces de diffusion de la chaleur ; les extrémités du caisson étant raccordées par des embouts creux aux gaines d'arrivée d'air frais et de sortie d'air chauffé par l'échangeur. 6- Installation suivant la revendication 5, caractériséoen ce que l'échangeur thermique est placé en partie haute ou basse du circuit de distribution et de manière légèrement inclinée pour l'évacuation d'éventuelles condensations par un purgeur fixé dans la partie basse. 7- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1,5 et 6, caractériséeen ce qut une turbine ou ventilateur à une ou plusieurs vitesses, avec prise d'air frais, est placé en amont de l'échangeur, et un réseau de gaines de distribution d'air chaud est raccordé en aval de l'échangeur, lorsqu' il n'y a pas de ventilation prévue dans l'installation. 8- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur thermique formé en un point du circuit de distribution, est logé dans un réservoir de liquide de chauffage du type chauffe-eau électrique ou au gaz, en vue de la production d'eau chaude gratuite. 9- Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu' une vanne thermostatique est placée sur le circuit d1 huile en aval deltéchangeur, afin d'éviter l'échange contraire de chaleur lorsque la cheminée est au repos, dans le cas où le réservoir est branché sur un circuit de chauffage central. 10- Installation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur thermique est placé dans un convecteur étanche situé dans la même pièce que la cheminée et destiné à rétablir l'équilibre de pression dans la pièce par projection d' air chaud à la partie haute du convecteur équipé de déflecteurs règlables. 11- Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le convecteur d'équilibre présente une ventouse ouvrant directement à l'air libre extérieur en partie basse, avec déflecteur d'air sur l'échangeur et volet de fermeture pour isolation lorsque la cheminée ne fonctionne pas. 12- Installation suivant les revendications 10 et il ensemble, caractériséeen ce que la ventouse d'aspiration d'air frais est équipée d'un volet à balancier dont l'inertie est calculée pour provoquer l'ouverture après un temps de mise en route de la cheminée. 13- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit d'huile est défini pour assurer la circulation par thermosiphon ; un circulateur électrique étant prévu pour les circuits de grandes dimensions.