Brevet FR2468840A1 — publié le 19810508

L'invention est relative à un dispositif simple et perfectionné de récupération maximale de calories avec régulation thermique, automatique, produites dans une cheminée ou une chaudière où se trouve le dispositif, lequel peut en outre être utilisé en tant que climatiseur durant la saison d'été. L'invention proposée permet d'obtenir un fluide ou de l'air à température élevée pour assurer le chauffage total ou additif d'une habitation ou d'un local en général quelque soit son mode de chauffage antérieur, ainsi que la production d'eau chaude, le dispositif assurant son autorégulation thermique. On a déjà proposé divers appareils répondant au souci de récupérer les calories dégagées par une cheminée à feu ouvert par exemple; les possibilités d'échanges thermiques donc de récupération des calories ne sont pas utilisées au maximum. L'autorégulation est inexistante. La finalité du dispositif (production fluide ou air chaud allant dans un réseau de chauffage) ne pouvant être supprimée ou court-circuitée ponctuellement (printempsété par exemple) lorsque non désirée. On connait ainsi un appareil constitué de deux parallélépipèdes en acier l'un supportant les buches, l'autre à la place de la plaque de cheminée, où circule à l'intérieur de chacun d'eux un serpentin, le procédé a comme inconvénients de se détériorer facilement, de ne pas être en contact direct avec la source de chaleur (d'où une grande inertie). Par ailleurs le dispositif est inesthétique, coûteux, il n'assure pas la production d'eau chaude directe. I1 n'est prévu aucune régulation pour tempérer ou dévier la chaleur véhiculée dans les locaux chauffés. On connaît aussi un dispositif où un récupérateur est réalisé par une grille porte-buches, où passe le fluide, la régulation étant assurée par une plaque en verre avec une gaine d' arrivée d'air frais réglable arrivant au niveau de la grille; il ressort que sa réalisation et sa pose restent complexes, donc coùteuses, qu'il n'est pas prévu de production d'eau sanitaire directe, quant à la régulation thermique des locaux elle est peu fiable et manuelle. On connaît aussi un système avec grille foyère et grille similaire placée au fond de la cheminée, dans lesquelles se trouvent une âme cerr trale~reliée à l'extérieur par des ailettes, le tout étant réalisé en tube rond de façon à obtenir un volume annulaire du fluide. Cet appareil présente les inconvénients suivants : esthétique non satisfaisante, pas de production d'eau sanitaire directe, la régulation thermique est inexistante. I1 est impossible de connaître le trajet réalisé par le fluide dans l'appareil par contre il est certain que le fluide sta gne à de nombreux endroits du dispositif d'où surchauffe, d'où risque d'encrassement et détérioration de l'appareil. L'invention permet de remédier aux inconvénients ci-dessus énoncés et a pour but de fournir un moyen économique et sûr de chauffage total ou d'appoint de locaux sans détruire l'esthétique dans le cas d'une cheminée à feu ouvert. Sa conception permet en effet d'obtenir un rendement calorifique maximum (contact direct avec la braise et les flammes suivant le modèle) de plus le fluide ne pouvant stagner, il ne pourra y avoir ni encrassement, ni détérioration. Le noyau tubulaire central parcourant la totalité de l'appareil, on obtiendra une production d'eau chaude sanitaire directe et rapide. L'eau ne pouvant stagner, l'inertie de-production du chauffage ou d'eau sanitaire sera réduite au minimum. Sa conception simple permet un prix de revient peu élevé et un fonctionnement fiable. Le fait que le fluide ait un trajet forcé, supprime la création de poche d'air donc évite la présence d'un purgeur avec tous les inconvénients s'y rattachant. ta dispositif assure lui-même sa thermorégulation avec constitution d'une réserve à chaleur importante en sous-sol par exemple, ce thermorégulateur permet de dissocier les deux fonctions de la cheminée à feu ouvert à savoir : agrément et chauffage, donc d'assurer une utilisation à tout moment au cours d'une année en éliminant les inconvénients qui pourraient en résulter (chauffage non désiré en été, par exemple). Sa conception en tubes carrés assure une esthétique correcte, cela ajouté au fait qu'il est équipé d'une façon standardisée de chenets massifs en fonte ou acier, augmentant ainsi la quantité totale de chaleur absorbée. I1 va de soi que le dispositif peut fonctionner avec un fluide quelconque ou avec de l'air, dans ce dernier cas l'appareil constitué de 1, 2 ou 3 modules sera le plus adopté. L'appareil ainsi conçu et conforme à l'invention fonctionne suivant le principe des échangeurs de chaleur. La formule de base est la suivante O = k S tSt dans laquelle Q = chaleur totale transférée k = coefficient de transmission S = surface d'échange 2sot= différence de température entre la source de chaleur et le fluide, Dans le dit appareil, k étant déterminé par la matière utilisée lors de la fabrication, il n'est possible de jouer que sur les deux autres facteurs. Ceci explique le choix du tube de section carrée qui, à section égale présente plus de surface d'échange qu'un tube cylindrique et la recherche d'une différence de température maximale entre le fluide et la source de chaleur. Cette différencé maximale est obtenue par la circulation forcée du fluide dans l'appareil ainsi que son renouvellement continu par du fluide à plus basse température. Le dispositif suivant l'invention se caractérise en ce que le module de base est horizontal et sert de grille porte-buches. Suivant la place disponible et la puissance de chauffe désirée, ce module pourra varier de dimensions, de matière, de forme ou de positions. I1 pourra être vertical, incliné, placé sous le foyer ou au-dessus, se composera de un ou plusieurs modules de base. L'assemblage de 2 ou 3 modules de base en équerre, ou en forme dé C ainsi que d'autres variantes n'altère en rien l'idée de l'invention. Le dispositif conforme à l'invention comprend : un module de base constitué de plusieurs tubes carrés réunis à leurs extrémités par un tube carré support perpendiculaire à eux de plus grosse section. L'ensemble formant grille foyère. Le module de base est relié en amont à un régulateur thermique, l'ensemble étant relié à un circuit de chauffage central. Le dispositif de l'invention se caractérise en ce que les tubes carrés support possèdent un noyau central plein ou creux pourvu d'ailettes radiales formant un réseau de chicanes à la manière d'un serpentin obligeant tout le fluide propulsé par un accélérateur à circuler dans chaque tube, sans pouvoir stagner, supprimant la création de poche d'air évitant l'incon- vénient d'une purge. Dans le cas d'une cheminée, le module de base pourra être complété d'un deuxième module identique vertical ou incliné contre le fond de la cheminée, voire d'un troisième module horizontal ou incliné et perpendiculaire au second placé à la partie supérieure du foyer. Dans le cas du modèle à 3 modules, on obtiendra la combinaison des 4 moyens de chauffage à savoir : conduction, radiation, convection et réverbération Suivant une autre caractéristique de l'invention, un serpentin de préférence en cuivre sera installé à l'intérieur du module, son trajet étant identique à celui du fluide. Le dit serpentin sera traversé par de l'eau sanitaire avec pour objet soit la production d'eau chaude sanitaire, soit le refroidissement du fluide du chauffage des locaux si le serpentin cuivre est relié au thermo-régulateur, le serpentin faisant l'objet d'une variante de l'invention. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le sens de circulation est réversible tant pour le fluide chauffage que pour le fluide eau sanitaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la batterie de conduits tubulaires est en tube de section carrée et est positionnée de façon que l'une de leur diagonale soit parallèle à l'axe du tube carré support. Suivant une autre caractéristique de l'invention, un therme régulateur est placé en amont du récupérateur de préférence au sous-sol. I1 est constitué d'un caisson métallique ouvert dans lequel se trouve un serpentin ou radiateur avec un ventilateur équipé d'un thermo-détecteur. Une vanne thermostatique placée en amont permet la mise hors circuit du thermo-régulateur si le fluide est à une température basse et inversement si le fluide est à une température trop élevée permettant ainsi le refroidissement du fluide avant son retour au récupérateur jouant ainsi le rôle de dissipateur de chaleur et en même temps de chauffage intermittant du sous-sol. Ce local jouant alors le rôle de réservoir de calories. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le régulateur pourra en été par inversion du sens du ventilateur et en court-circuitant les radiateurs de l'installation à l'aide d'une vanne thermostatique en aval du récupérateur de ne pas chauffer l'habitation et d'évacuer les calories non désirées à l'extérieur (par un soupirail par exemple) permettant dans le cas d'une cheminée à feu ouvert son utilisation à une saison ou a un moment donné pour l'agrément uniquement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le régulateur équipé facultativement d'un réfrigérant peut fonctionner comme un climatiseur à cette même saison. Enoncé des figures La figure 1 est une vue de côté d'un module de base dans sa position horizontale. La ~ figure 2 est une coupe suivant a - a La figure 3 est une coupe suivant b - b La figure 4 est une perspective du noyeu 6 ou 7 contenu dans les tubes carrés 2 ou 3. Les figures 5 et 6 sont des variantes-composées de 2 ou 3 modules de base. La figure 7 est une coupe partielle d'une variante de l'invention (celle contenant le serpentin 10). a figure 8 est une coupe suivant c- - c de ladite variante. La figure 9 est une perspective du serpentin 10 La figure 10 est une représentation du dispositif incorporé dans une installation. Description d'un mode de réalisation Dans une cheminée à foyer ouvert est installé le présent dispositif conforme à l'invention, comprenant un module de base constitué d'une batterie de tubes I de section carrée et positionnés de telle sorte que l'une de leurs diagonales soit parallèle à l'axe des tubes carrés support 2 et 3, l'ensemble formant grille foyer, le tout étant relié à un système de chauffage par les raccords filetés 4 et 5. Les tubes support 2 et 3 possèdent un noyau 6 et 7 plein ou creux pourvu d'ailettes massives radiales 8 formant un réseau de chicanes, déterminant ainsi un circuit 9 en forme de serpentin. Sur la figure 5 et 6 sont représentés deux variantes possibles d'accouplement de deux ou trois modules de base reliés entre eux par un de leurs tubes carrés support. Sur la figure 7, 8 et 9 est représentée une autre variante de l'invention, à savoir l'installation d'un serpentin en cuivre 10 servant à produire de l'eau chaude sanitaire. La figure 10 représente l'appareil équipé d'une pompe II envoyant le fluide dans le tuyau 12 lequel alimente les radiateurs 13. Le fluide revient par le circuit 14. Un thermo-régulateur 15 est placé en amont de l'appareil. I1 est constitué d'un serpentin 16 et d'un ventilateur 17 équipé d'un thermo-détecteur. Une vanne thermostatique 18 permet la mise hors circuit du thermo-régulateur 15. Le fluide ainsi réfrigéré réintègrera le tuyau 14 de retour au récupérateur. Le circuit peut comporter un vase d'expansion 19. Application au chauffage avec régulation de locaux. Application à la fabrication industrielle de chaudières. REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération maximale de calories placé dans un foyer d'une cheminée à feu ouvert ou dans le foyer d'une chaudière et relié à une installation de chauffage à radiateurs avec ou sans production d'eau chaude sanitaire, dont le vecteur de calories peut être un fluide ou de l'air permettant le chauffage d'une habitation ou d'un local, en général avec système de régulation thermique automatique assurant une température constante dans les locaux tout en supprimant le surplus de calories produites par l'évacuation extérieure ou le stockage en sous-sol ou local annexe jouant le rôle de réservoir à chaleur, ce même régulateur combiné à un système de réfrigération permettant de climatiser les locaux en été. Dispositif constitué d'un module de base, à savoir d'au moins une batterie de tubes reliés à leurs extrémités par deux tubes support perpendiculaires à eux de plus grosse section, l'ensemble formant grille foyère. L'ensemble étant parcouru par un fluide ou de l'air. Ce module de base étant relié en amont à un régulateur thermique constitué d'un serpentin, d'un thermo-,détec- teur et d'un ventilateur. 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé, en ce que la batterie des tubes de section carrée ou rectangulaire, sont positionnés de sorte que l'une de leur diagonale soit parallèle à l'axe du tube carré support. 3. Dispositif selon la revendication I et 2 caractérisé en ce que les tubes support sont équipés d'un noyau central plein ou creux en contact avec l'extérieur par l'extrémité des tubes support et par l'extrémité des ailettes, et que chaque noyau central est pourvu d'ailettes massives radiales formant un réseau de chicanes. 4. Dispositif selon la revendication I et 3 caractérisé en ce que le fluide decrit une trajectoire dirigée en forme de serpentin. 5. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que l'ensemble du module est parcouru dans sa totalité par un noyau tubulaire dont le trajet est identique à celui du fluide. 6. Dispositif selon la revendication I, 4 et 5 caractérisé en ce que le dit serpentin sert de générateur d'eau chaude sanitaire ou de refroidisseur du récupérateur et de l'installation en général dans la mesure où celui-ci comporte sur son trajet et en amont du récupérateur le thermo-régulateur. 7. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que, en amont du récupérateur; branché soit sur le circuit chauffage, soit sur le circuit eau sanitaire, le thermo-régulateur ajuste automatiquement la température du fluide, le thermo-régulateur étant constitué d'un serpentin ou tout appareil permettant de disperser les calories à partir d'une limite program mée. 8. Dispositif selon la revendication I et 7 caractérisé en ce que le thermo-régulateur se trouve hors circuit lors de température faible du fluide et inversement. 9. Dispositif selon la revendication I - 7 et 8 caractérisé en ce que le thermo-régulateur équipé d'un réfrigérateur peut jouer le rôle de climatiseur. 10. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le sens de circulation du fluide est réversible.