Brevet FR2479420A1 — publié le 19811002

DISPOSITIF DE RECUPERATION DE LA CHALEUR DEGAGEE PAR LE FOYER D'UNE CHEMINEE D'HABITATION. La présente invention concerne un dispositif de récupération destiné à être placé dans le foyer ouvert d'une cheminée à usage domestique, en vue de récupérer la chaleur dégagée par la combustion des combustibles solides placés à l'intérieur du foyer, pour le chauffage des autres pièces d'un local d'habitation. On sait en effet que des dispositifs de ce genre peuvent être raccordés à une installation classique de chauffage central dans lequel la cheminée constitue, à côté de la source principale de chaleur formée par la chaudière, une source de chaleur auxiliaire permettant d'économiser, lorsque la cheminée est allumée, une partie du combustible brtlé dans la chaudière. Plus précisément, la présente invention vise à apporter un perfectionnement au système de récupération de chaleur faisant l'objet du brevet français 2 539 139 demandé le 26 janvier 1976. Un tel système comprend deux éléments de ré récupération de chaleur : l'un horizontal conçu pour supporter le combustible à brûler dans le foyer et l'autre sensiblement vertical constituant le fond du foyer. Les deux éléments sont reliés entre eux par deux raccords et, en cours de fonctionnement, le fluide caloporteur, qui les traverse est réchauf- ré puis envoyé dans la chaudière pour être ensuite distribué dans les différents radiateurs du chauffage central.Par rapport à un élément vertical de récupération de chaleur, le système du brevet français précité, à deux éléments vertical et horizontal, permet un accroissement de la surface de chauffe et une augmentation sensible de la puissance calorifique. Le perfectionnement que vise à apporter la présente invention au système précité est double : en premier lieu, le dispositif de récupération de l'invention ntest-pas constitué de deux éléments de récupération vertical et horizontal, mais d'un élément unique comportant un seul réseau de tubes coudés à l'intérieur desquels circule le fluide caloporteur. I1 en résulte, bien entendu, une plus grande simplicité de fabrication et, par suite, un prix de revient moins élevé puisqu'aux deux réseaux séparés de circulation de fluide caloporteur, on substitue, dans la présente invention, un ré seau unique. A cela s'ajoute qu'au lieu de deux éléments creux à l'intérieur desquels circule le fluide caloporteur, on prévoit, selon l'invention, un réseau de tubes parallèles disposés côte-à-cote et offrant, par conséquent, une plus grande surface de chauffe. Dans le dispositif de récupération selon l'invention, le tronçon du réseau de tubes coudés qui constitue le fond du foyer est, selon une caractéristique préférée, enrobée à l'intérieur d'un bloc réalisé en un métal bon conducteur de la chaleur et résistant au feu tel que de la fonte d'aluminium par exemple.La section considérée du réseau de tubes est ainsi protégée contre la corrosion et les chocs athermiques et, en outre, la face visible, sensiblement plane du bloc de métal conducteur peut recevoir un motif décoratif, comme s'il s'agissait d'une plaque classique de cheminée. Bien entendu, la disposition d'une masse métallique importante autour de la section du réseau de tubes coudés formant le fond du foyer assure une diffusion plus régulière de la chaleur dans toute la partie supérieure du dispositif selon l'invention et lui confère en même temps l'inertie thermique requise. La présente invention a donc pour objet un dispositif de récupération de la chaleur dégagée par le foyer dune cheminée d'habitation, en vue notamment de réchauffer le fluide caloporteur d'une installation de chauffage central, ce dispositif comprenant deux parties, l'une destinée à supporter le combustible solide à brûler à l'intérieur du foyer de la cheminée et l'autre destinée à être placée au fond du foyer, caractérisé par le fait qu'il comporte un seul réseau de tubes destiné à la circulation du fluide caloporteur de l'installation de chauffage central, chaque tube du réseau étant coudé de façon à définir deux tronçons : d'une part, un premier tronçon équipant la partie du dispositif supportant le foyer et, d'autre part, un second tronçon équipant la partie du dispositif constituant le fond du foyer, l'en- semble des seconds tronçons étant noyé à l'intérieur d'un bloc réalisé en un métal bon conducteur de la chaleur et résistant au feu. Dans un mode préféré de réalisation, les tubes du réseau de tubes coudés sont sensiblement parallèles et disposés côte-à-côte, les axes des premier et second tronçons de tubes définissant au moins deux plans sécants ; les tubes coudés d'un réseau sont raccordés à chacune de leurs extrémités, à un collecteurs les deux collecteurs précités étant sensiblement parallèles et perpendiculaires aux plans parallèles desdits tubes coudés ; le second tronçon de chaque tube coudé du réseau comprend un tronçon intermédiaire raccordé en équerre au premier tronçon et un tronçon terminal incliné raccordé au tronçon intermédiaire ; pour chaque tube coudé du réseau) l'inclinaison du tronçon terminal par rapport au premier tronçon est telle que les deux tronçons considérés convergent en direction du fond du foyer. Dans une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention, seuls le second tronçon des tubes coudés du réseau le collecteur auquel il est relié et la zone de raccordement du premier tronçon au second tronçon sont noyés à l'intérieur du bloc en métal conducteur de la cha leur ; par conséquent le premier tronçon des tubes coudés qui n'est pas enrobé de rital conducteur de la chaleur9 peut constituer, en raison de sa structure ajourée une grille de combustion pouvant servir entre autre, de repose-bûche.Avant tageusement, le premier tronçon des tubes coudés repose sur le sol de la cheminée par l'intermédiaire d au moins deux traverses appui s'étendant perpendiculairement aux tubes coudés précités 7 le bloc en métal bon conducteur de la cha leur a une épaisseur sensiblement constante supérieure à la section transversale des tubes coudés du réseau ç il s'étend de part & et autre du (ou des) plan(s) formé(s) par les axes du second tronçon des tubes coudés et prend appui sur le sol de la cheminée 7 le bloc en métal conducteur est de forme plate sensiblement rectangulaire ou carrées Dans une seconde variante de réalisation non esu lement le second tronçon des tubes coudés du réseau, mais encore le premier tronçon et leur collecteur d'extrémité sont noyés dans le bloc en métal bon conducteur de la chaleur Dans ce cas aussi, le bloc en métal conducteur a une épaisseur sensiblement constante, supérieure à la section des tubes du réseau de tubes coudés et il s'étend de part et d'autre des plans définis par les axes des premier et second tronçons de tubes ; le bloc en métal conducteur a sensiblement la forme d'au moins deux plaques rectangulaires raccordées l'une à l'autre selon un angle dièdre, l'une des deux plaques constituant le support du foyer, l'autre le fond du foyer.Ainsi, dans cette seconde variante, la plaque qui supporte le foyer n1 est pas ajourée et ne peut donc pas servir ue grille de combustion. Pour mieux faire comprendre l1objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemples puremuent illustratifs et non limitatifs, deux variantes de réalisation représentées sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'une installation de chauffage central mettant en oeuvre un dispositif de récuparation de chaleur selon l'invention - la figure 2 est une vue en perspective de la première variante de réalisation du dispositif de récupération de chaleur - ia figure 3 est une vue de dessus selon II::-III de la figure 2 - la figure 4 est une coupe selon lV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une vue en élévation selon V-V de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en perspective de la seconde variante de réalisation du dispositif de récupération de chaleur selon l'invention ; - la figure 7 est une vue de dessus selon VII-VII de la figure 6 - la figure Q est une coupe selon VIII-VIII e la figure 7 ; et - la figure 9 est une vue en élévation selon IX-IX de la figure 8. En se référant à la figure 1, on voit que l'on a re- présenté de façon schématique une installation de chauffage central d'un local d'habitation comportant, d'une part, une source principale de chauffage, à savoir une chaudière I de type classique, et, d'autre part, une source auxiliaire de chauffage formée par une cheminée 2 à usage domestique. La chaudière 1 alimente en eau chaude des radiateurs 3. Dans l'atre de la cheminée 2 est disposé un dispositif de récupération selon l'invention désigné par 4 dans son ensemble. Une canalisation 5 branchée sur la partie basse du dispositif de récupération 4 communique avec une canalisation 6 branchée entre la partie basse du radiateur 3 (dont un seul a été représenté) et une vanne à plusieurs voies 7. Sur la vanne 7, se raccordent également une canalisation 8 communiquant avec la partie haute du dispositif de récupération 4 ainsi que le serpentin 9 de la chaudière 1 lul-meme relié par une canalisation 10 à la partie haute du radiateur 3. Suivant la position donnée à la vanne à plusieurs voies 7, l'eau circulant à l'intérieur de l'installation de chauffage central peut être chauffée, soit uniquement par la chaudière 1, soit par l'intermédiaire du dispositif de récupération 4, lorsque du combustible solide, tel que du bois ou du charbon est brûlé à l'intérieur de la cheminée 2, soit encore par ces deux sources de chaleur à la fois. Le dispositif de récupération de la chaleur 4 est pourvu d'un réseau unique de tubes coudés 13 parallèles, disposés côte-a-côte et de même configuration. Les tubes coudés 13 du réseau sont raccordés en partie basse à un collecteur d'eau froide 14 et en partie haute à un collecteur d'eau chaude 15. tes deux collecteurs 14 et 15 d'eau froide et d'eau chaude sont sensiblement parallèles et perpendiculaires aux tubes coudés 13. Des raccords classiques (non représen- tés) relient les deux collecteurs 14 et 15 aux canalisations 5 et 8 de l'installation de chauffage central. Les tubes coudés 13 présentent un tronçon horizon- tal l3a, un tronçon intermédiaire vertical l3b se raccordant au tronçon horizontal et un tronçon terminal incliné l3c. L'inclinaison du tronçon terminal 13c des tubes coudés 13 est d'environ 45 par rapport au tronçon horizontal 13a. tes axes des tubes coudés 13 définissent, par conséquent, trois plans sécants : un plan horizontal, un plan vertical et un plan incliné formant un angle d'environ 45 par rapport au plan horizontal. Sur le collecteur d'eau froide 14, sont rapportés, par soudage, des éléments métalliques courbes 16 en saillie par rapport au tronçon horizontal 13a des tubes coudés 13. Les deux tronçons vertical et. incliné 13b, 13t des tubes coudés 13, le collecteur d'eau chaude 15 et la zone de raccordement du tronçon horizontal 13a au tronçon vertical 13 des tubes coudés 13, sont noyés à l'intérieur d'un bloc 20 en métal bon conducteur de la chaleur notamment en fonte d'aluminium. Le bloc 20 a une épaisseur sensiblement constante, supérieure à la section des tubes 1). En projection verticale, il a sensiblement la forme d'un carré.Le bloc 20 présente une partie verticale dont le plan de symétrie longitudinal est constitué par le plan des axes du tronçon vertical 13b des tubes coudés 13 ; il présente aussi une partie haute inclinée dont le plan de symétrie est constitué par le plan des axes du tronçon terminal 13c des tubes coudés 13. La réalisation du bloc 20 peut être effectuée par coulage de métal dans un moule de forme appropriée, à l'intérieur duquel on a préalablement disposé les deux tronçons vertical et incliné 13b, 13c du réseau de tubes coudés 13. La surface visible 21 du bloc 20 de forme plane peut recevoir un ornement, par exemple une sculpture en relief réalisée lors du coulage du métal. Dans cette variante, le tronçon horizontal 13a des tubes coudés 13, qui n'est pas enrobée de métal conducteur, constitue une grille de combustion sur laquelle sont disposés des combustibles solides tels que du bois ou du charbon ; le bloc de métal conducteur 20 où sont noyés les tronçons 13b, 13c des tubes coudés 13 constitue le fond du foyer et sa partie supérieure inclinée permet de renvoyer la chaleur dégagée par la combustion vers sa partie verticale ou vers le tronçon horizontal 13a des tubes coudés 13, de façon à améliorer la récupération des calories s'échappant par le conduit de cheminée disposé au-dessus du foyer. En se référant maintenant aux figures 6 à 9 du dessin, on voit que l'on a représenté une seconde variante de réalisation du dispositif selon l'invention. Un tel dispositif a été désigné par 30 dans son ensemble. Les élé-inents du dispositif 30 qui sont identiques à ceux du dispositif 4 des figures 2 à 5 sont affectés des mêmes références numériques. Seuls les éléments du dispositif 30 qui diffèrent des éléments du dispositif 4 portent, par conséquent, des références numériques distinctes. On retrouve bien un réseau de tubes coudés 13 sépa rés, parallèles entre eux, raccordés en partie basse à un collecteur d'eau froide 14 et en partie haute à un collecteur d'eau chaude 15. Les deux collecteurs 14 et 15 sont parallè- les et perpendiculaires aux tubes coudés 13 du réseau Les tubes coudes 13 présentent, un tronçon horizontal 13a, un tronçon vertical intermédiaire 13b et un tronçon terminal incliné 13c ; l'inclinaison du tronçon terminal 13c des tubes coudés 13 est d'environ 45 par rapport au tronçon horizontal 13a. Ainsi, les axes des tubes coudés 13 définissent trois plans sécants horizontal9 vertical et incliné, ce der nier formant un angle d'environ 45 par rapport au plan hori zontal. L'ensemble des tronçons 13a, 13b et 13c des tubes coudés 13, .......................................les deux collecteurs d'eau chaude et d'eau froide 14, 15 sont entièm rement noyés a l'intérieur d'un bloc -51 réalisé en un métal bon conducteur de la chaleur notamment en fonte d'aluminium. Seules les tubulures de raccordement des deux collecteurs d eau chaude et d'eau froide 14, 15 font saillie hors lu bloc 31. L'épaisseur du bloc 31 est supérieure au diamètre teneur des tubes 15 ou des collecteurs 14, 15 Ainsi qu'il est visible sur la figure 6, le bloc 31 de métal conducteur comporte trois parties plates rectangulaires de même largeur et de même épaisseur, dont les plans de symétrie sont constitués par le plan les axes des tronçons 13a, 13b et 13c des tubes coudés 13. Les trois parties plates rectangulaires considérées se raccordent entre elles en faisant un angle dièdre : la partie @orizontale 31a du bloc 31 se raccorde en équerre à la partie verticale 31b et cette dernière se raccorde en faisant un angle dièdre voisin de 45 à la partie haute inclinée 31c. La partie horizontale 51a constitue le sol du foyer tandis que les deux parties 31b, 31c constituent le fond du foyer. Sur la partie horizontale 31a du bloc 31 peuvent être placés des chenets destinés à supporter le combustible soli- de (bols ou charbon) à bruler. Les avantages procurés par la deuxième variante de realisation des figures 6 à 9 sont sensiblement identiques a ceux de la première variante des figures 2 à 5. Toutefois, la partie horizontale 31a du dispositif de la deuxième va riante ne peut plus constituer une grille ajourée de combustion ; par contre, le surmoulage d'un métal bon conducteur de la chaleur autour du tronçon horizontal 13a des tubes coudés 13 a pour effet d'améliorer la diffusion de la chaleur dans toute la partie horizontale du dispositif et de protéger les tubes de la corrosion et des cnocs thermiques importants. I1 est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Revendications 1 - Dispositif de récupération de la chaleur dégagée par le foyer d'une cheminée d'habitation, en vue notamment de réchauffer le fluide caloporteur d'une installation de chauffage central, ce dispositif comprenant deux parties, l'une destinée à supporter le combustible solide à brûler à l'intérieur du foyer de la cheminée et l'autre, destinée à être placée au fond du foyer, caractérisé par le fait qu'il comporte un seul réseau de tubes (13) destiné à la circulation du fluide caloporteur de l'installation de chauffage central, chaque tube (13) du réseau étant coudé de façon à définir deux tronçons (1-3a et 13b, 13e) : d'une parut, un pre- mier tronçon (13a) équipant la partie du dispositif supportant le foyer, d'autre part, un second tronçon (13b, 13c) équipant la partie du dispositif constituant le fond du foyer, l'ensemble des seconds tronçons (13b9 13c) étant noyé à l'in térieur d'un bloc (20, 31) réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur et résistant au feu 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tubes (lj) du réseau de tubes coudés sont sensiblement parallèles et disposés côte-à côte, les axes des premier et second tronçons de tubes (13a et 13b, 13e) définissant au moins deux plans sécants. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé sé par le fait que les tubes coudés (13) du réseau sont raccordés à chacune de leurs extrémités à un collecteur (14, 15), les deux collecteurs (14, 15) étant sensiblement parallèles et perpendiculaires aux plans parallèles des tubes coudés dudit réseau. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le second tronçon (13b, 13c) de chaque tube coudé (13) du réseau comprend un tronçon intermédiaire (13b) raccordé en équerre au premier tronçon (13a) et un tronçon terminal incliné (13c) raccordé au tron çon intermédiaire (13b). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, pour chaque tube du réseau, l'inclinaison du tronçon terminal (13c) par rapport au premier tronçon (13a) est telle que les deux tronçons précités convergent en direction du fond du foyer. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu a l'intérieur du bloc (20) en métal conducteur de la chaleur sont noyés les seconds tron çons (l3b, 13e) du réseau de tubes coudés (13), le collecteur Q5) auquel il est relié et la zone de raccordement du premier tronçon (13a) au second tronçon (13b, 13c). 7 - Dispositif selon les revendications 4 et 6 prises simultanément, caractérisé par le fait que le bloc (20) en métal conducteur de la chaleur a une épaisseur sensiblement constante, supérieure à la section transversale des tubes (13) du réseau de tubes coudés, ledit bloc s'étendant de part et d'autre des deux plans sécants formés par les axes des tronçons intermédiaires (13b) et des tronçons terminaux (13e) des tubes du réseau. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur du bloc (31) en métal conducteur de la chaleur sont noyés, outre le second tronçon (13b, 13c) du réseau de tubes coudés (13) et son collecteur associé (15), le premier tronçon (13a) ainsi que son collecteur associé (14). 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le bloc (31) en métal conducteur de la cha- leur a une épaisseur sensiblement constante supérieure à la section des tubes (13) du réseau de tubes coudés et s'étend de part et d'autre des plans sécants définis par les axes des premier et second tronçons de tubes (13a et I3b,13c). 10 - Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que le bloc (3î) en métal conducteur de la chaleur se présente sensiblement sous la forme d'au moins deux plaques rectangulaires raccordées l'une à l'autre selon un angle dièdre, l'une des deux plaques précitées constituant le support du foyer, l'autre le fond du foyer.