Brevet FR2475695A1 — publié le 19810814

La présente invention est relative aux dispositifs récupérateurs de chaleur dans les cheminées et plus particulièrement dans les cheminées domestiques à foyer ouvert, En vue de la recupération d'au moins une partie de la chaleur produite par la combustion dans le foyer et perdue par rayonnement et par ltévacuation des fumees, un certain nombre de solutions ont déjà été proposees. Le dispositif le plus simple n'est autre que la classique plaque de cheminée en fonte placée verticalement au fond du foyer et qui absorbe une partie de la chaleur de combustion et la restitue partiellement par rayonnement vers le foyer et la pièce d'habitation. On a cherché à perfectionner ce genre de plaque en le dotant d'un reseau tubulaire parcouru par un fluide, par exemple de l'air ou de l'eau, l'air rechauffe étant renvoyé dans lthabitation, et lseau faisant partie d'un circuit d'utilisation a' échangeur de chaleur qui peut être un radiateur de chauffage conventionnel.La construction de telles plaques est relativement coûteuse et étant donnés les problèmes dsesthétique et la grande variéte de dimensions de foyer, il est très souvent difficile de les intégrer de façon satisfaisante dans des cheminees existantes. Par ailleurs, leur disposition au fond du foyer n'est pas très favorable à l'obtention de grandes performances de recuperation. Une disposition thermiquement meilleure a été proposée sous la forme de tubes de circulation d'air ou d'eau en partie haute par rapport au foyer c'est-à-dire dans la hotte qu'il faut traverser ou contourner. L'intégration de ce réseau de tubes dans les chemines existantes est très malaisée, coûte cher, et pose de graves problèmes de tenue mecanique aux contraintes thermiques et donc de grands risques de fuites, aussi ce genre de récupérateur n'est-il utilisé presque toujours que comme réchauffeur d'air. La présente invention a pour but de pallier ces insuffisances en proposant un dispositif récuperateur de chaleur à circulation de fluide, simple, équilibré, de bonne tenue mecanique et facile à rapporter dans des chemines existantes, sous la forme d'un réservoir monté flottant dans la hotte et raccordé par une entrée et une sortie à un circuit de circulation du fluide caloporteur. Pour l'intelligence de la description de l'invention qui suit applique à deux formes particulières d'execution, on se référera aux dessins, parmi lesquels - la figure 1 illustre un premier exemple de realisation de l'invention dans lequel le reservoir fait partie d'un circuit ferme' où circule du fréon et il est monté dans une cheminée d'applique, - la figure 2 représente un second exemple de réalisation, voisin du premier, et dans lequel les échanges de chaleur se font sans changemment d'étant du fluide caloporteur. On voit, représenté schématiquement à la figure 1, un réservoir 1 suspendu par une chatnette 2 ou tout autre moyen souple, dans la hotte 3 d'une cheminée d'applique. Le réservoir 1 est de préférence constitué par deux coquilles métalliques, avantageusement symétriques, coniques de révolution dans l'exemple représenté, et réunies par soudage par leur base.D'autres formes de coquilles, valables également pour d'autres modes de realisation peuvent etre adoptées, par exemple pyramidales, hémisphériques ou demi-ellipsodiques aplaties, le choix d' une forme particulière et équilibrée étant déterminé essentiellement par la conformation de la hotte de la cheminee et la facilite de rea- lisation du réservoir. On cherche en effet à obtenir une surface d'absorption du rayonnement aussi importante que possible en favorisant en meme temps les échanges par convexion avec les fumes en en regu- larisant l'ascension dans la hotte sans provoquer de phenomènes de bouchon.La forme la mieux appropriée dans la plupart des cas est cons titubée par deux cônes, accolés par leur base, la realisation d'un cône à partir d'une feuille ne nécessitant qu'un cordon de soudure le long d'une génératrice. Au sommet, le réservoir 1 est pourvu d'une tuyauterie de sortie 4 et un peu au-dessus de son plan médian d'une tuyauterie d'entrée 5. La sortie 4 et l'entrée 5 sont respectivement les extrémités de départ et de retour d'un circuit de circulation comprenant en dehors de la cheminée un échangeur 6 traversant un accumulateur de chaleur 7, par exemple, pour la production d'eau chaude. Les tuyauteries de départ 4 et de retour 5 coopèrent avec la chatnette 2 pcur assurer le positionnement du reservoir 1 dans la hotte 3 et ce, sans entraver les dilatations donc en évitant les contraintes qui pourraient mettre I'étancheite en péril. Dans l'exemple decrit, le réservoir 1 contient une quantité de freon telle que le niveau de sa surface libre reste au-dessous de ltem- bouchure de la tuyauterie de retour 5. La vapeur de fréon produite remplit la partie supérieure du réservoir et s'échappe par la tuyauterie 4 pour gagner l'échangeur 6 qui joue le rôle de condenseur où il revient à ltétat liquide en se refroidissant dans l'accumulateur 7 avant de revenir par la tuyauterie ae retour 5 dans le reservoir 1. L'accumulateur 7 est de préférence en position haute par rapport au réservoir 1 ce qui permet en circuit fermé, un fonctionnement en thermosiphon. Au voisinage de son sommet le réservoir 1 sera par ailleurs avantageusement pourvu d'une soupape de sécurite 10. Le fond 8 du réservoir 1 place au-dessus du foyer 9. peut être équipé d'ailettes pour favoriser les echanges thermiques avec la flamme et les fumées qui sont canalisées vers le haut de façon à lécher le maximum de surface du réservoir 1. La figure 2 illustre un autre exemple de réalisation dans lequel il n'est pas fait usage d'un fluide caloporteur dont la chaleur latente de changement d'état est mise à profit. A cette différence près, le fonctionnement est sensiblement le même, mais le réservoir 1 voit son rôle de vase d'expansion devenir plus important . Le fluide caloporteur peut par exemple être de l'eau qui remplit à peu près la moitié du réservoir 1. La tuyauterie de sortie 4 plonge maintenant à l'intérieur du réservoir 1 sous la surface libre du fluide de manière que ce soit effectivement la phase liquide et non vapeur qui circule, et le retour 5 s'effectue également au-dessous de la surface libre.Dans l'exemple représenté, l'installation fonctionne en circuit fermé et l'échangeur 5 étant place trop bas par rapport au réservoir 1, un circulateur 11 est prévu pour assurer une circulation forcée. Dans cet exemple et avec de l'eau, il est clair que le réservoir 1 étant en même temps un véritable vase d'expansion, le circuit, sans passer nécessairement par un accumulateur 7,pourrait être couplé à une installation de chauffage central à circulation d'eau chaude classique sans modifications importantes. A la lumière des deux exemples qui viennent d'être exposés on voit que la construction du dispositif récuperateur de chaleur selon l'invention est extrêmement simple et permet son installation sans problèmes particuliers dans pratiquement tous les types de cheminées existants, et qu'en outre il est à la portée de tout homme de métier d'en envisager la combinaison avec d'autres moyens de récupération classiques comme par exemple la production d'air chaud par léchage des parois de la hotte. REVENDICATIONS 1. Dispositif récupérateur de chaleur pour cheminée, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un réservoir fermé monté flottant dans la hotte, contenant un fluide caloporteur et présentant une entrée et une sortie raccordées à un circuit de circulation du fluide caloporteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de circulation est fermé est comporte un échangeur de chaleur disposé dans un accumulateur de chaleur à production d'eau chaude. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérise par le fait que le fluide caloporteur est du fréon, qui se vaporise dans le réservoir et se condense dans ltéchangeur, le circuit fonctionnant en thermosiphon. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le fluide caloporteur est de l'eau, le circuit fonctionnant en thermosiphon ou en circulation commandée. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide caloporteur est de l'eau et que le circuit de circulation est un circuit classique de chauffage central.