Brevet FR2473156A1 — publié le 19810710

La présente invention crée une nouvelle cheminée à récupération de chaleur pour habitation, cette cheminée pouvant consommer, indifféremment, des combustibles à brûlage rapide, tels que du bois ou des combustibles à brûlage lent, tels que du charbon, et son fonctionnement pouvant être réglé pour permettre soit un fonctionnement normal à feu dit ouvert, soit un fonctionnement analogue à celui d'un poêle à feu contini. De plus, quel que soit le mode de fonctionnement choisi par l'utilisateur, la cheminée permet de chauffer toujours un fluide, que ce soit un fluide gazeux, en l'occurrence de l'air frais, ou un fluide liquide, notamment de l'eau pour usages menagers ou pour une installation de chauffage. Ainsi, la cheminée combine l'agrément d'un feu visible à la fonction utilitaire d'un poêle et/ou d'une chaudière. Par ailleurs, de par sa constitution, la cheminée selon l'invention permet un allumage extrêmement rapide et une récupération aisée des cendres. Conformément à l'invention, la cheminée à récupération de chaleur pour habitation est caractérisée en ce qu'elle comporte deux foyers disposés l'un au-dessus de l'autre, le foyer inférieur contenant des matériaux combustibles d'allumage et formant simultanément un dispositif d'amenée d'au moins une veine d'air de combustion au foyer supérieur alimenté indifféremment en matière de combustion à brûlage rapide ou lent. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des modes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentés, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une élévation schématique d'une cheminée de chauffage faisant application de l'invention. La fig. 2 est une élévation latérale tournée de 900 correspondant à la fig. 1. La fig. 3 est une coupe vue sensiblement suivant la ligne III-III de la fig. 1 et illustrant un développement de l'invention. La fig. 4 est une coupe explicative partielle vue suivant la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une perspective illustrant une carac téristique particulière d'un des éléments apparaissant aux figures précédentes. La fig. 6 est une élévation latérale d'un mode de réalisation d'un des éléments apparaissant schematiquement à la fig. 3. La fig. 7 est une élévation tournée de 900 correspondant à la fig. 6. La fig. 8 est une élévation latérale correspondant à la fig. 6 d'une variante. La fig. 9 est une élévation de face tournée de 900 par rapport à la fig. 8. Au dessin, 1 désigne une dalle de plancher sur laquelle est posée ou coulée une semelle isolante 2. La semelle isolante 2 supporte, par des éléments maçonnés 3 ou d'autres moyens, une sole 4. I1 est avantageux que les éléments maçonnés 3 délimitent une cloison 5 laissant libre, avec le mur 6 contre lequel la cheminée est construite, un conduit 7 communiquant avec une tubulure 7a pour l'amenée d'air pulsé à chauffer. La sole 4 est destinée à constituer le foyer principal A etelDest surmonteepar une hotte 8 pouvant être supportée par des piliers 9 ou autres moyens. Le fond du foyer A de la cheminée, c'est-à-dire la partie s'étendant le long du mur 6, comporte au moins un organe échangeur de chaleur 10. Comme cela est décrit dans ce qui suit, cet organe échangeur de chaleur peut être constitué de différentes façons. A la fig 2, il est illustré par une simple plaque et la cavité 11 qu'il délimite avec le mur 6 communique avec l'intérieur de la pièce dans laquelle la cheminée est montée par des lumières figurais en 12 dans les piliers 9. Une ou plusieurs des lumières 12 peut être raccordée à une gorge menant dans une ou plusieurs pièces de l'habi tation pour en assurer le chauffage. La sole 4 est percée d'une ouverture 13 qui, de pré5- férence, comporte une grille 14. Les éléments maçonnés 3 délimitent un logement pour un tiroir à cendres 15 qui est représenté particulièrement à la fig. 5, ce tiroir présentant deux ouvertures latérales 16 et des barreaux 17 ou autres éléments faisant fonction de chenets. Des conduites d'amenée d'air frais 18 (fig. 1) sont prévues dans les éléments maçonnés 3 pour faire communiquer les ouvertures latérales 16 du tiroir avec l'extérieur. Dans la réalisation de la fig. 1, les conduites 18 sont percées dans le mur 6, tandis que,dans la réalisation des fig. 3 et 4, les conduites, alors désignées par 18a, sont prévues pour communiquer avec un niveau inférieur, par exemple avec un sous-sol. Des vannes 19 sont prévues dans les conduites d'amenée pour être maneouvrées par des moyens non représentés afin de régler le tirage. La section de passage des ouvertures latérales 16 prévues dans le tiroir 15 est au moins égale à celle des conduites 18 pour ne pas créer de perte de charge. Outre ce qui précède, la cheminée est munie, sur le dessus de sa sole 4, d'une paroi amovible 20, par exemple une glace en verre résistant à la chaleur, qui peut être montée pour être facilement retirée ou constituée par plusieurs panneaux articulés les uns aux autres pour pivoter de façon que la cheminée puisse être indifféremment ouverte ou fermée. Les flèches fl illustrent le trajet de l'air de combustion tandis que les flèches f2 illustrent le trajet de l'air pulsé de chauffage. Pour pulser l'air suivant les flèches f2, il est avantageux de prévoir un ventilateur 21, par exemple à l'entrée de la tubulure 7a. La cheminée décrite ci-dessus permet d'obtenir différents types de fonctionnements. Elle peut être utilisée simplement en faisant brûler du bois sur la sole 4 à la manière d'une cheminée ordinaire. Dans ce cas, l'air de combustion circulant suivant les flèches f2 est pulsé à l'extérieur qu au sous-sol et les gaz brûlés sont évacués par le conduit de cheminée 22. Les conduites d'amenée d'air frais débouchant par l'ouverture 13 de la sole 4, c'est-à-dire à proximité du combustible enflammé, un tirage vigoureux s'établit à travers le cendrier par les ouvertures latérales 16 et les conduites d'amenée d'air frais 18 ou 18a de sorte que de l'air de combustion n'est pas pris à l'intérieur de la pièce. Les gaz brûlés ont, pour effet, de chauffer l'organe échangeur de chaleur 10 et, par conséquent, l'air se trouvant dans la cavité 11 est oehauffé et évacué par les lu mières 12. de l'air frais étant aspiré corrélativement par le conduit 7 et la tubulure 7a. Si l'on veut augmenter la quantité d'air chauffé par l'organe échangeur de chaleur 10, le ventilateur 21 est mis en fonctionnement. Un autre mode de fonctionnement est permis tout en utilisant du bois ou un autre combustible et en fermant le foyer au moyen de la glace 20. Dans ce cas, le foyer est alimenté comme précédemment par l'air aspiré depuis les conduites d'amenee d'air frais 18 ou 18a. Le tirage peut être réduit, si on le désire, en manoeuvrant les vannes 19. I1 est ainsi possible de réaliser un fonctionnement dit à feu continu en limitant l'admission d'air de combustion. Une autre façon encore de faire fonctionner la cheminée consiste à mettre en place, par exemple, du charbon ou un autre combustible à haut pouvoir calorifique dans le foyer A et à utiliser le tiroir 15 comme foyer d'allumage B. Dans ce cas, on place du bois sur les barreaux 17 formant chenets et On introduit le tiroir 15 après avoir enflammé un produit d'allumage, par exemple du papier disposé en dessous du bois. Le tiroir étant en place, l'air de combustion passe suivant les flèches f1 et assure donc l'oxygénation du foyer B dont la chaleur provoque l'allumage du combustible à haut pouvoir calorifique mis en place dans le foyer A. Ainsi, la cheminée peut fonctionner au charbon en procurant les mêmes avantages que ceux décrits dans ce qui précède, c'est-à-dire que l'air de la pièce n'est pas utilisé comme air de combustion et que la chaleur est récu pérée par l'organe échangeur de chaleur 10. Là encore, le fonctionnement peut être dit normal ou du type à feu continu suivant que la glace 20 est ou non mise en place et que le tirage est réglé en conséquence. Les fig. 3 à 7 illustrent un mode de réalisation avantageux de l'organe échangeur 10 qui est constitué par une pièce coulée en fonte délimitant un fond surélevé 23 bordé, sur tout son pourtour, par un bord tombé 24 prenant appui et éventuellement scellé à la sole 4. Le fond surélevé 23 rejoint une plaque de fond 25 qui est maintenue à distance du mur 6 par des nervures 26 disposées en chicanes alternées comme l'indique la fig. 7. I1 est avantageux que les côtés latéraux 25a, 25b de la plaque de fond 25 soient appliqués contre les piliers 9 auxquels ils sont avantageusement scellés ou bien des bords tombes sont prévus pour être fixés au mur 6. Les nervures 26 formant chicane délimitent ainsi avec le mur la cavité 11 décrite dans ce qui précède et cette cavité communique avec une cavité lla formée en dessous du fond surélevé 23 par des nervures 26a. Ainsi, on délimite une seconde cavité lla communiquant avec la cavité 11 et qui se trouve immédiate- ment en dessous du foyer proprement dit. On améliore ainsi la récupération de la chaleur de façon notable. I1 est avantageux que la partie avant du fond surélevé 23 présente une échancrure 27 qui correspond sensiblement à l'ouverture 13 de la sole 4. De cette manière, l'air de combustion circulant suivant la flèche fl passe devant le foyer proprement dit et assure la combustion tout en créant une veine ascendante d'air frais qui empêche l'aspiration de l'air de la pièce dans laquelle se trouve la cheminée. Le dispositif de chauffage d'air décrit ci-dessus en référence aux fig. 6 et 7 peut être ramplacé par un disposi tif de chauffage d'eau. Dans ce cas, comme l'illustrent les fig. 8 et 9, on forme des grilles tubulaires 28, 28a qui communiquent avec des collecteurs 29, 30 et 31 dans lesquels sont prévues des chicanes telles que 32 pour diriger une veine de liquide chauffé qui est amenée par des raccords 33 reliés à des canalisations d'un ballon d'eau chaude destiné à être utilisé soit pour obtenir l'eau chaude domestique, soit l'eau chaude d'une installation de chauffage. Des pieds 34 peuvent, également, être prévus pour le support des collecteurs 29, 30. Comme dans l'exemple qui précède, le foyer A est établi sur la grille t-lbulaire 27 dont les tubes sont chauffés et la masse incandescente chauffe, par conséquent, la grille tubulaire 28. Différents trajets de circulation peuvent être établis par les chicanes 32 qui ne sont, par con séquent, représentées qu'à titre d'exemple. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, il est possible de prévoir des organes échangeurs de chaleur permettant, simultanément, le chauffage d'air et le chauffage d'eau. En effet, les grilles tubulaires des dispositifs selon les fig. 8 et 9 peuvent être, éventuellement, incluses dans l'organe échangeur de chaleur des fig. 6 et 7. L'organe échangeur de chaleur est avantageusement fabriqué en fonte tant pour réduire son prix de revient que pour être assuré d'une grande résistance dans le temps, mais il est également possible d'utiliser d'autres matériaux si on le désire. En outre, le ventilateur 21 est, de préférence, couplé avec une sonde thermique de façon que son fonctionnement soit interrompu lorsque le foyer A est éteint ou ne fonctionne que faiblement. On évite ainsi que de l'air non suffisamment réchauffé soit pulsé dans la, ou les pièces, devant être chauffée. Dans certains locaux existant il n'est pas possible d'aspirer commodément l'air de combustion dans un local mitoyen ou à l'extérieur. Dans ce cas, suivant une autre caractéristique de l'invention on prévoit des gaines de petite section pouvant être disposées en plinthes ou passer dans des placards et on prévoit un dispositif de pulsage forcé de l'air, par exemple un ventilateur à débit réglable permettant le contrôle de l'intensité de la combustion. REVENDICATIONS 1 - Cheminée à récupération de chaleur pour habitation, caractérisée en ce qu'elle comporte deux foyers disposés l'un au-dessus de l'autre, le foyer inférieur contenant des matériaux combustibles d'allumage et formant simul tanément un dispositif d'amenée d'au moins une veine d'air de combustion au foyer supérieur alimenté indifféremment en matière de combustion a brûlage rapide ou lent. 2 - Cheminée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le foyer supérieur destiné à brûler des matériaux combustibles à brûlage rapide ou lent comporte au moins un organe échangeur de chaleur délimitant un circuit de circulation pour un fluide secondaire à chauffer qui est complètement isolé du circuit de circulation de l'air de combustion. 3 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe échangeur de chaleur comporte un fond, une nappe ou une grille, surélevé au-dessus d'une sole percée d'au moins une ouverture pour communiquer avec le premier foyer ainsi qu'une plaque ou nappe verticale s'étendant parallèlement à un mur depuis la cheminée. 4 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe échangeur de chaleur communique vec un circuit d'air pulsé avantageusement à contrôle thermostatique comportant une admission se trouvant en dessous de la cheminee et une évacuation se trouvant en partie haute de l'organe échangeur de chaleur. 5 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 4, caractéris en ce que l'organe échangeur de chaleur comporte des nappes de tube pour la circulation d'un fluide tel que de l'eau. 6 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'organe échangeur de chaleur comporte des chicanes amenant le fluide en circulation à suivre un trajet complexe entre l'admission et l'échappement. 7 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le foyer d'allumage est constitué par un tiroir à cendres disposé entre la sole de la cheminée et une semelle, ce tiroir présentant des ouvertures latérales communiquant avec des conduites d'amenée d'air frais de sorte que l'air frais passant par les ouvertures latérales du tiroir assure la combustion des produits de com -bustion qu'il contient et est conduit au foyer supérieur par au moins une ouverture prévue dans la soe de la cheminée. 8 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'au moins l'une des ouvertures prévues dans la sole de la cheminée colncide avec une échancrure de la partie de l'organe échangeur de chaleur qui supporte le foyer du combustible supérieur. 9 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le tiroir constituant le premier foyer comporte des barreaux formant chenêts. 10- Cheminée suivant l'luné des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le foyer supérieur de la cheminée est délimité par des piliers latéraux faisant saillie d'un mur auquel la cheminée est adossée, une paroi amovible, de préférence en glace, étant prévue pour relier les piliers en isolant ainsi le foyer supérieur de l'admission d'air de la pièce dans laquelle se trouve placée la cheminée. 11 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par des vannes de réglage de la quantité d'air de combustion amené aux foyers pour assurer un réglage de tirage permettant un fonctionnement de la cheminée en feu dit continu lorsque la paroi amovible en glace est mise en place. 12 - Cheminée suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'air de combustion est amené par des gaines dans lesquelles l'air est pulsé sous une vitesse réglable.