Brevet FR2480410A1 — publié le 19811016

La présente invention a trait aux cheminées à feu ouvert. Elle se rapporte plus particulièrement aux dispositifs de récupération d'énergie thermique associés à ces cheminées et qui permettent de restituer dans le volume d'une pièce la plus grande partie des calories aspirées vers le conduit d'évacuation de fumée. En effet, ces calories sont généralement perdues en réchauffant les courants d'air de tirage qui sont engendrés dans la cheminee pour assurer une bonne combustion du foyer. I1 est utile de préciser que, avant d'être éliminées vers le conduit d'évacuation, ces calories sont emmagasinées dans le matériau (fonte) de la plaque du foyer et de la plaque murale qui garnissent l'âtre de la cheminee. Pour récupérer cette énergie latente, il a été proposé des dispositifs mettant en oeuvre la circulation d'un fluide sous la première plaque et derrière la deuxième. Ainsi, ce fluide, généralement de l'air, se réchauffe au contact de ces plaques pour être ensuite diffusé dans le milieu ambiant de la pièce dont on désire élever le degré de température. Les dispositifs actuellement connus pour réaliser la circulation d'un fluide telle qu'évoquée ci-dessus, sont généralement constitués par des caissons accolés au dos des plaques et dans lesquels sont intégrés des élements destines à ralentir ladite circulation et à augmenter ainsi les échanges thermiques Ces dispositifs sont complexes et en outre, ils nécessitent des modifications importantes des cheminées existantes pour être installées, ce qui, bien évidemment, n'est pas toujours bien accepté par 1 'u- til isateur. Le dispositif de récupération de chaleur, objet de la présente invention, permet de remédier à ces inconvenients. Il est remarquable par le fait que l'organe échangeur de chaleur, dans lequel circule le fluide à chauffer, est constitué de tuyaux conducteurs en forme de L et connectés en entrée à une chambre d'admission de fluide et, en sortie à une chambre collectrice de ce fluide réchauffé. Cet organe-échangeur est, de par sa configuration, disposé sous la plaque du foyer et derrière la plaque murale. On comprend que la disposition -côte à côte- des tuyaux qui, selon une réalisation préférentielle de l'invention, presen- tent une section carrée, supprime l'emploi d'éléments (chicanes, circuit helicoidal, etc...) destinés à freiner l'évolution du fluide caloporteur. I1 va de soi que l'adoption d'une section rectangulaire pour les tuyaux de l'organe-échangeur reste dans l'esprit de 1' inven- tion. Avantageusement et pour autoriser la dilatation des tuyaux, ces derniers sont maintenus espacés. De ce fait, l'air qui circule entre ces tuyaux est egalement réchauffé et constitue un facteur d'équilibre dans la combustion et dans le tirage du foyer. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, un ou plusieurs conduits partent de la chambre collectrice vers une chambre de répartition ou est réalisé, par une gaine au moins, le branchement de la diffusion du fluide chaud collecté. Lesdits conduits, de préférence cylindriques, sont positionnés dans un plan incliné par rapport à l'horizontal, audessus des flammes du foyer pour être léchés. par ces dernières et pour élever ainsi le degré de température du fluide évoluant à l'intérieur. D'autres caractéristiques et d'autres avantages de 1' inven- tion apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un exemple de réalisation concrète choisi pour illustrer les concepts fondamentaux de l'invention mais nullement limitatif de ses nombreuses variantes d'exécution et d'application. Cette description est annexée de dessins sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de récupération d'énergie thermique conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'une cheminée à feu ouvert équipée du dispositif de la figure 1. Ce dispositif de récupération d'énergie thermique représenté aux figures 1 et 2 comprend un organe échangeur de chaleur 1 assurant la circulation d'un fluide caloporteur sous la plaque 2 du foyer et derrière la plaque murale 3 d'une cheminée à feu ouvert 4, conçue de manière classique. Cet organe 1 se compose de tuyaux la façonnés en forme de L dans u;n matériau métallique pour faciliter les échanges thermiques et présentant chacun une section carrée pour augmenter la masse d'accumulation de chaleur de l'organe 1 ainsi que pour ralentir la circulation du fluide evoluant à l'intérieur.Afin d'augmenter-la capacité calorifique de l'organe 1, l'épaisseur de la paroi des tuyaux la en contact avec les plaques 2 et 3 est plus fine que celle des autres parois et une plaque 5 découpée dans un matériau i.solant est positionnée derrière la partie verticale du L de l'organe-echangeur pour créer une barrière thermique aux déperditions de chaleur vers la maçonnerie. Avantageusement et comme cela a déjà été souligné au début du present memoire, les tuyaux la sont maintenus espacés pour autoriser leur libre dilatation ainsi que pour régulariser la combustion et le tirage du foyer de la cheminée 4. L'entrée de ces tuyaux est connectée à une chambre d'admission d'air C1 qui communique avec un caisson 6 place sous la partie horizontale de l'organe-echangeur par l'intermédiaire d'une pièce 7 en U. Dans ce caisson débouche une gaine 8 d'amenée d'air neuf en provenance du vide sanitaire par exemple. Parallèlement, à la sortie des tuyaux la est branchée une chambre C2 destinée à collecter le volume d'air qui a été réchauf é lors de son passage à l'intérieur desdits tuyaux. L'air ainsi recueilli est ensuite orienté vers une chambre C3 dite " de ré-- partition", reliée à la chambre C2 par des conduits 9 et sur laquelle est réalisé le branchement de la diffusion d'air dans le volume de la pièce que l'on désire réchauffer. Dans cette forme de réalisation préférentiellement choisie, cette diffusion s'opère au moyen d'une gaine 10 à large section et donnant accès à l'intérieur de la pièce P où est installée la cheminée 4, au travers de la paroi de la hotte 11 de cette dernière.Les flèches A illustrent le trajet suivi par de l'air frais en provenance du vide sanitaire et dont le circuit est dessiné par le dispositif ci-dessus décrit et réprésenté. Ainsi de l'air neuf pénètre par la gaine 8 dans le caisson 6 qui assure le préchauffage dudit air au travers de la palette 12 supportant les briques réfractaires de la cheminée 4.-A la sortie de ce caisson, un volet 13 articulé sur la pièce 7 est manoeuvré par une poignée 14 sur la position "ouvert (0)" pour orienter l'air préchauffé, vers la chambre d'admission C1 dont la fonction est de distribuer celui-ci à 1 'intérieur des tuyaux la. Ltair s'echauffe par convection à 1 'intérieur de ces tuyaux pour être ensuite collecté dans la chambre C2. De cette dernière, il est amene par l'intermédiaire des conduits 9 vers la chambre de repartition C3 avant d'etre diffusé par la gaine 10 dans la pièce P. Nous rappellerons que les conduits 9 sont positionnés dans un plan incliné par rapport à l'horizontal pour être léchés par les flammes du foyer de la cheminee 4 tout en facilitant l'évacuation des gaz brûlés afin d'augmenter considérablement la température de l'air en sortie de la chambre collectrice C2. Cette disposition inclinée permet egalement d'obtenir une diffusion de l'air chaud à une hauteur adéquate dans la piece P. La mise en service de ce dispositif de récupération d'energie thermique pourra être arrêtée en supprimant l'amenée d'air neuf. Il suffit à cet effet de manoeuvrer le volet articulé 13 sur la position " fermé (F)". En disposant convenablement un ventilateur dans le caisson de préchauffage 6, la circulation d'air à l'intérieur du dispositif sera forcée. et, selon une caractéristique de l'invention la mise en service de ce ventilateur couplée avec l'ouverture motorisée du volet 13 pourra être assujettie à un capteur de température pour automatiser le fonctionnement de ce dispositif de récupération d'énergie thermique. Pour rendre performant ce dernier, notamment en limitant les défauts d'étanchéité du circuit, un mastic refractaire sera judicieusement disposé à la jonction de certains éléments par un homme de métier. Ainsi ce mastic sera déposé au point d'assemblage de la gaine 10 sur la chambre C3 et dans la cavité de la partie en forme de U de la pièce 7, où vient se loger la chambre C1. Il est évident que de nombreuses modifications et variantes de l'invention peuvent être réalisées en se basant sur les enseignements ci-dessus donnés. Il est par conséquent bien entendu que, sans sortir du cadre des revendications annexées, 1 'inven- tion peut être mise en oeuvre d'une manière différente de celle plus particulièrement décrite ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération d'énergie thermique pour cheminée à feu ouvert et mettant en oeuvre la circulation d'un fluide sous la sole et derrière la plaque murale, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'organe échangeur de chaleur dans lequel circule ledit fluide est constitué de tuyaux conducteurs, en forme de L et connectes, en entrée à une chambre d'admission de fluide et, en sortie à une chambre collectrice dudit fluide réchauffe par son passage à l'intérieur dudit organe échangeur, ce dernier étant disposé sous la plaque du foyer et derrière la plaque murale. 2. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les susdits tuyaux présentent une section carrée. 3. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les susdits tuyaux sont maintenus espacés entre eux. 4. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'une plaque découpée dans un matériau isolant est positionnée derriere la partie verticale du L de l'organe échangeur afin de créer une barrière thermique aux déperditions de chaleur vers la maçonnerie. 5. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'un ou plusieurs conduits partent de la chambre collectrice vers une chambre de répartition où est réalisé le branchement de la diffusion du fluide chaud par une ou plusieurs gaines, lesdits conduits étant positionnés dans un plan incline par rapport à l'horizontal au-dessus des flammes du foyer. 6. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la chambre d'admission communique avec un caisson de préchauffage, placé sous la partie horizontale du L de ltorgane-echangeur, et dans lequel débouche une gaine d'amenée d'air neuf en provenance de l'extérieur ou du vide sanitaire. 7. Dispositif selon la revendication 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend un volet de fermeture et d'ouverture de la prise d'air neuf. 8. Dispositif selon les revendications 6 et 7, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'amenée d'air neuf est forcée au moyen d'un ventilateur installe dans le caisson de préchauffage. 9. Dispositif selon les revendications 6, 7 et 8, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la mise en service du ventilateur, couplée avec l'ouverture motorisée dudit volet, est assujettie à un capteur de température.