Brevet FR2452679A1 — publié le 19801024

Dispositif pour utiliser la chaleur perdue d'installations de chauffage. L'invention concerne un dispositif pour utiliser la chaleur perdue d'installations de chauffage comportant une chaudière, et en particulier un foyer à gaz ou à mazout. Dans les installations de chauffage habituelles des tinées à des bâtiments d'habitation ou commerciaux et qui fonctionnent avec une chaudière de chauffage, les gaz perdus quittent en général la chaudière à une température comprise entre 200 et 2500C et plus. Avec les gaz perdus s'en va une partie plus ou moins importante de l'énergie thermique passant par le bruleur et qui peut s'élever selon le rendement de la chaudière entre 20 et 25%. L'invention se propose d'y remédier. Elle vise, à l'aide d'un dispositif additionnel peu coûteux, à prélever la chaleur des gaz perdus et à l'utiliser pour chauffer de l'eau à usage sanitaire ou pour la reprendre dans l'installation de chauffage. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un dispositif permettant d'utiliser la chaleur perdue et selon lequel le tuyau d'échappement des gaz de combustion de la chaudière est enfermf à l'intérieur d'un échangeur de chaleur rempli d'eau et pourvu d'une tubulure d'entrée et d'une tubulure de sortie, l'échangeur de chaleur étant relié par l'intermédiaire de soupapes au circuit d'un dispositif utilisant la chaleur tel qu'un réservoir d'eau à usage sanitaire ou un circuit chauffant. Selon un autre developpement de l'invention, l'échangeur de chaleur peut être constitué par un tube en spirale dispose sur un tube intérieur, ou par un tube intérieur et une enveloppe tubulaire dispose à une certaine distance radiale de ce dernier, l'enveloppe tant reliée à ses-extremites au tube intérieur, tandis que des tubulures de raccordement sont montées aux extrémités opposées de l'enveloppe tubulaire. Avantageusement, le tube intérieur peut également faire partie intégrante du tube d'échappement des gaz de combustion. La quantité de chaleur qui est prélevée des gaz de la combustion peut être envoyée à un dispositif à eau à usage sanitaire ou à au circuit de chauffage. Dans ce but, l'échan- geur de chaleur est relié soit à un réservoir d'eau à usage sanitaire soit à l'entrée et à la sortie du chauffage. Pour éviter une surchauffe de l'eau chaude du réservoir à usage sanitaire, on dispose une soupape de fermeture à commande thermostatique dans la conduite de liaison allant de l'échangeur de chaleur au réservoir d'eau à usage sanitaire, le détecteur de température de la soupape étant en liaison avec la conduite d'eau à usage sanitaire. En outre, il peut être avantageux de disposer dans la conduite de liaison de l'cchangeur de chaleur une soupape limitatrice de débit à commande thermostatique, dont le détecteur de température est relié au tube d'échappement des gaz de la combustion ou bien pénètre à l'intérieur de ce tube. Grâce à cette limitation du débit déterminée thermostatiquement, on est certain que la température du point de condensation des gaz de la combustion, qui est par exemple de 1000C, ne sera pas dépasse. Entre autres, l'invention présente cet avantage d'être adaptable non seulement à des installations de chauffage neuves, mais convient également à un montage ultérieur sur des installations de chauffage déjà existantes. Pour réaliser le dispositif de l'invention permettant de récupérer la chaleur, on n'a besoin que d'un nombre relativement réduit de pièces qui peuvent être montées sans difficulté. En ce qui concerne l'échangeur de chaleur proprement dit, il s'agit d'un élément de construction simple et peu coûteux à fabriquer, qui peut être utilisé en position d'utilisation avec les axes de ses tubes perpendiculaires ou horizontaux. Dans le dernier cas, les tubulures d'entrée et de sortie sont disposées sur les côtés diametralement opposés de l'échangeur de chaleur. La circulation de l'eau dans le circuit de l'échangeur de chaleur est réalisée par pesanteur. Les détails de l'invention, et d'autres avantages, seront expliqués plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation représentes sur les dessins ci-annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une coupe axiale d'un échangeur de chaleur à enveloppe, la Fig. 2 est une vue latérale d'un échangeur de chaleur se présentant sous forme d'un tube en spirale, la Fig. 3 est une représentation schématique d'une installation de chauffage, et la Fig. 4 représente à plus grande échelle un distributeur d'un réservoir d'eau à usage sanitaire. Llechangeur de chaleur à enveloppe représenté sur la Fig. 1 est constitué par un tube intérieur 1 et un tube formant-enveloppe 2, qui est relié à son extrémité au tube intérieur, par exemple par soudage, de manière à constituer une chambre cylindrique annulaire 3. Sur l'enveloppe 2 du tube sont fixées à proximité de ses extrémités des tubulures de raccordement 4, 5 qui sont disposées, lorsque l'échangeur de chaleur est utilisé dans la position ob les axes de ses tubes sont verticaux, sur le même côté, comme représenté sur la Fig.- 1. Quand la position d'utilisation correspond à une position horizontale des axes des tubes, on a alors recours à une forme de réalisation dans laquelle la tubulure de sortie Sa est montée sur le côté opposé à celui de la tubulure d'entrée 4. Avantageusement, l'échangeur de chaleur est réalise en tôle de cuivre. La liaison du tube formant l'enveloppe avec le tube intérieur peut être réalisée par pliage, rivetage ou soudage. Dans la forme de réalisation représentée sur la Fig. 2, l'échangeur de chaleur est constitué par un tube en spirale 6 en cuivre, soude à un tube intérieur 7 de manière assurer un passage facile de la chaleur du tube intérieur 7 au tube en spirale 6. La mise en place de l'échangeur de chaleur dans le tube d 'échappement des gaz de la combustion de la chaudière est réalisée avantageusement de manière que le tube intérieur 1 ou 7 constitue, à la manière d'un élément intermédiaire, un composant du tube d'échappement des gaz de la combustion. La Fig. 3 représente schématiquement la constitution de base d'un dispositif de récupération de chaleur d'une chaudière 8 à foyer à gaz. Le tube intérieur 7 de l'échan- geur de chaleur à tube en spirale est monté directement sur la tubulure 9 prévue pour le raccordement du tube des gaz de la combustion. A l'extrémité opposée de l'échangeur de chaleur, le tube intérieur 7 est relié d'une façon appropriée au tube de sortie habituel 10. Les extrémités du tube en spirale sont raccordées par des conduites de liaison 11, 12 à un réservoir d'eau à usage sanitaire 13 également chauffé au gaz. Dans chaque conduite de liaison est avantageusement monté un robinet de fermeture 14 de manière à fournir la possibilité d'isoler-l'échangeur de chaleur quand on effectue des opérations d'entretien ou quand on renouvelle le réservoir 13 d'eau à usage sanitaire. A la suite de la conduite d'eau chaude 15 est monté un thermostat différentiel 16 servant à la commande d'une soupape de coupure 17 montée'dans la conduite de liaison 11. Dans l'exemple de réalisation choisi, la conduite de liaison 11 est reliée au réservoir d'eau à usage sanitaire 13 par l'intermédiaire d'un distributeur 18. A ce distributeur est en outre raccordée la conduite de circulation 19 qui fait partie du circuit d'eau chaude. Pour mieux comprendre ce dispositif, le distributeur 18 est représenté à plus grande echelle sur la Fig. 4. Le distributeur 18 représenté sur la Fig. 4 est constitue par un manchon fileté 27 dans lequel sont soudés un tube principal 28 dont le diamètre est par exemple de 22 mm et deux tubes plus petits 29, 30 dont le diamètre est par exemple de 10 mm. Le tube 29 sert au raccordement de la conduite de circulation 19 du circuit d'eau à usage sanitaire. L'extrémité interne du tube 29 est prolongée d'environ 400 mm par rapport au manchon de manière à se terminer dans le réservoir d'eau à usage sanitaire 13 dans une position dans laquelle règne une température moyenne de l'eau. Le tube 30 sert au raccordement de la conduite d'aller 11 de l'échangeur de chaleur. Ce tube se termine à faible distance en dessous du manchon 7 et de ce fait dans une région du réservoir d'eau à usage sanitaire 13 où règne la température la plus élevée. Une tubulure 31 est montée sur un côté du tube principal 28 en vue de la mise en place du thermostat différentiel 16. Le tube principal peut également être coudé ou constitué comme le montre la Fig. 3. Le thermostat differentiel 16 répond à la température règnant dans la conduite d'eau chaude 15. Il est réglé sur une température comprise entre 6-0 et 700C. Lorsque la température réglée est dépassée, la soupape de commutation 17 commande entre autres par ce thermostat différentiel 16 se ferme et le circuit de l'échangeur de chaleur est interrompu. On évite ainsi que le réservoir d'eau à usage sanitaire soit chauffé par 11 énergie thermique amenée par l'échangeur de chaleur à des températures supérieures à 700C, températures auxquelles existe le danger de la foma- tion de granules calcaires. Le dessin de la Fig. 3 represente également d'autres conduites telles que la conduite d'eau fraîche 20 et la conduite de gaz 21 destinée au fonctionnement de la chaudière 8 et du réservoir d'eau à usage sanitaire 13. L'énergie thermique provenant de l'échangeur de chaleur peut tout aussi bien être envoyée à l'installation de chauffage. Dans ce cas, les deux tubulures de raccordement de l'échangeur de chaleur sont raccordées par des conduites de liaison 22 et 23 à la canalisation d'aller 24 et à la canalisation de retour 25 de l'installation de chauffage. Dans ce cas également, il est avantageux de prévoir des robinets de fermeture 26 dans les conduites de liaison. Pour limiter la quantité du débit passant par l'echan- geur de chaleur, l'un des robinets de fermeture peut être un robinet à clé amovible. A l'aide de ce robinet de fermeture, on limite la quantité du débit de manière que la température du point de condensation des gaz de la combustion ne soit pas dépassée. Mais on peut tout aussi bien utiliser une limitation du débit à réglage thermostatique dans le circuit de l'échangeur de chaleur. Dans ce cas, on monte dans la conduite de liaison une soupape de limitation de débit à commande thermostatique, dont le détecteur de température est relie au tube 10 des gaz de la combustion ou pénètre à l'intérieur de ce tube. La commande thermostatique est réglée par exemple sur une-température de 1000C. Si les gaz de la combustion viennent à se refroidir jusqu'à cette tempéra- ture, la section droite de la conduite de liaison est fortement réduite à l'aide de la soupape de limitation de débit, ou bien encore cette conduite est complètement fermée. Ainsi que cela a été etabli, le raccordement d'un dispositif selon l'invention et destiné à l'utilisation de la chaleur perdue à un réservoir d'eau à usage sanitaire chauffé au gaz et convenant à une maison de six familles permet d'obtenir une économie d'environ 50 à 60% sur les frais annuels entraînés par le chauffage de l'eau à usage sanitaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour utiliser la chaleur perdue d'installations de chauffage comportant une chaudière, et en particulier un foyer à gaz ou à mazout, caractérisé en ce que le tuyau d'échappement des gaz de la combustion de la chaudière est enferme à l'intérieur d'un échangeur de chaleur rempli d'eau et pourvu d'une tubulure d'entrée et d'une tubulure de sortie, et en ce que l'échangeur de chaleur est relié par l'intermédiaire de soupapes au circuit d'un dispositif utilisant la chaleur tel qu'un reservoir d'eau à usage sanitaire ou un circuit chauffant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est constitué par un tube intérieur (1) et une enveloppe tubulaire (2) disposée à une certaine distance radiale de ce dernier, l'enveloppe étant reliée à ses extrémités au tube intérieur (1.) et des tubulures de raccordement (4, 5) étant montees auxextrémités opposées de l'enveloppe tubulaire (2). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est constitué par un tube en spirale (6) disposé sur un tube intérieur (7). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou-2, caractérisé en ce que le tube intérieur (1 ou 7) de l'échangeur de chaleur fait partie intégrante du tube d'échappement des gaz de la combustion. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est relid à un dispositif à eau à usage sanitaire (13). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une soupape de fermeture (17) à commande thermostatique est montée dans la conduite d'aller (11) allant au réservoir d'eau à usage sanitaire (13), le détecteur de température de la soupape étant en liaison avec la conduite d'eau à usage sanitaire (15). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la conduite d'aller (11) de l'échangeur de chaleur est reliée à un distributeur (18) monte sur le réservoir d'eau à usage sanitaire (13), le distributeur (18) comprenant à l'intérieur d'un manchon fileté commun (27), à côté d'un tube (30) destiné au raccordement à la conduite d'aller (11), un tube principal (28) pour le raccordement à la conduite d'eau a usage sanitaire (15) et un autre tube (29) pour le raccordement à une conduite de circulation (19). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans le distributeur (18), le tube principal (28) a un plus grand diamètre que les deux autres tubes. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est raccordé à l'entrée et à la sortie de chauffage. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une soupape limitatrice de débit à commande thermostatique est montée dans une conduite de liaison de l'échangeur de chaleur, le détecteur de tempera- ture de la soupape étant relié au tube d'échappement des gaz de la combustion, ou bien pénètrant à l'intérieur de ce tube.