Brevet FR2510722A1 — publié le 19830204

La présente invention est relative à un dispositif pour refroidir des gaz de cheminée d'installationso l'eau, chauffée dans une chaudière de chauffage,est fournie à des dispositifs consommant de la chaleur, notamment des radiateurs L'invention peut être appliquée en liaison avec des chaudières de chauffage dans des villas, dans des ensembles résidentiels et dans des chaufferies Ces chaudières de chauffage peuvent fonctionner au mazout ou en brûlant d'autres types de combustible L'invention vise tout particulièrement à obtenir des économies d'énergie de ces installations de chauffage ou, en d'autres termes, à amélio- rer le rendement de ces chaudières de chauffage L'invention vise également à diminuer le dégagement de matières sulfurées à l'at- mosphère en même temps que le gaz de cheminée. L'invention se propose de résoudre également le problème de l'utilisation de la chaleur se dégageant par la cheminée pour entraîner un compresseur de refroidissement. L'invention vise enfin des moyens permettant d'utiliser la chaleur du gaz de la cheminée pour entraîner le compresseur de refroidissement Ceci peut être obtenu en disposant un généra- teur de vapeur d'eau dans le système fermé, ce générateur de vapeurs d'eau alimentant un détendeur o la conversion en éner- gie mécanique s'effectue à la manière classique, cette dernière énergie étant utilisée pour entraîner le compresseur de refroi- dissement. Le gaz de cheminée doit être refroidi à une température suffisamment basse pour que la plus grande partie de la vapeur d'eau du gaz de cheminée soit condensée et pour que les produits de combustion acides,contenant du soufre, du gaz de cheminée se dissolvent dans l'eau condensée. Une chaudière de chauffage en bon état peut avoir un rendement allant jusqu'à 80 à 85 %, mais la plupart des chaudiè- res de chauffage des villas n'ont un rendement que de 60 à 70 %. L'énergie restante est perdue, essentiellement sous forme de gaz chauds passant par la cheminée Si on refroidit ces derniers au moins à la température extérieure, et si on utilise l'énergie calorifique de ces gaz pour fournir de la chaleur à la maison, on peut augmenter le rendement de 15 % à 20 % Si le gaz de la cheminée est refroidi comme indiqué, il faut un ventilateur pour ce gaz, puisque ni la cheminée, ni ce gaz ne sont chauds. Quand on refroidit des gaz de cheminée, la vapeur d'eau 2 2510722 qu'ils contiennent est condensée et la plus grande partie des composés soufrés, sous forme d'acide sulfureux provenant de la combustion du mazout fourni à la chaudière de chauffage, se dis- sout dans l'eau condensée On comprend que l'envoi incontrôlé de soufre dans l'atmosphère s'en trouve considérablement diminué. En outre, comme il est bien connu, le soufre est à la longue très nuisible à l'environnement. La quantité de composés soufrés produite chaque année par une chaudière de chauffage consommant 4 tonnes de mazout, ayant une teneur en soufre de 1 %, est de 40 kg, ce qui correspond à environ 80 kg d'acide au soufre On peut neutraliser ce dernier, par exemple dans un filtre à chaux à l'aide d'environ 100 kg de chaux par an Le résidu, sous la forme de sulfate de calcium hy- draté, peut être utilisé ou mis-sans inconvénient dans une déchar- ge d'ordures. En moyenne, la quantité de sulfate de calcium hydraté sera probablement de 100 à 200 kg par habitation En comparaison de la quantité annuelle normale d'ordures par habitation, ceci est de peu de conséquences. Pour résumer, lorsque l'on met en oeuvre l'invention, on peut obtenir des économies considérables de mazout et, en outre, il ne se dégage pratiquement pas de soufre à l'atmosphère Ceci correspond à une économie annuelle de mazout de 600 tonnes pour 1000 habitations, à une libération de soufre à l'atmosphère ré- duite à 40 tonnes, et à une augmentation des ordures de 160 tonnes. Suivant l'invention, un condenseur-échangeur de chaleur, en aval des dispositifs consommateurs de chaleur et un dispositif de refroidissement du gaz de cheminée,disposé dans la canalisa- tion allant de la chaudière de chauffage à la cheminée, consti- tuent des parties d'un système de refroidissement fermé dans le- quel circule par exemple du fréon gazeux, avec un compresseur de refroidissement et avec un détendeur ou régleur. Dans un conduit pour l'eau condensée allant de préférence du refroidisseur à un égoût classique, on peut monter un filtre afin de neutraliser les produits soufrés acides provenant des gaz de cheminée et qui sont dissous dans l'eau condensée Comme on l'a mentionné ci-dessus, on peut disposer un ventilateur dans le conduit pour le gaz allant à la cheminée. Dans le dispositif suivant l'invention, on peut utiliser, comme fluide réfrigérant notamment l'eau provenant d'un 3 2510722 chauffe-eau ou d'autres points de prise d'eau chaude. Suivant un mode de réalisation plus limité de l'inven- tion, le condenseur-échangeur de chaleur peut être monté dans le conduit ramenant l'eau à la chaudière de chauffage, ce qui permet d'obtenir un système de recirculation sous la condition que l'eau chaude provenant des dispositifs consommateurs de chaleur (les radiateurs) soit retournée à la chaudière. Au dessin annexé donné,uniquement à titre d'exemple, on a représenté sous forme de schéma une installation de chauffage, par exemple d'une villa, munie d'un dispositif suivant l'inven- tion. La figure l illustre une première variante du dispositif suivant l'invention, tandis que la figure 2 illustre une seconde variante dans laquelle il est prévu d'utiliser la chaleur des gaz de la cheminée pour entraîner le compresseur de refroidissement. A la figure 1, une chaudière 7 de chauffage est pourvue d'un braleur 8 classique à mazout et a un serpentin 9 de chauffa- ge relié à un ou à plusieurs radiateurs, dont un seul 10 est re- présenté Sur le conduit 11 de retour du ou des radiateurs 10, est montée une pompe 5 classique de circulation et un condenseur- échangeur de chaleur 4 situé en aval du ou des radiateurs, ce condenseuréchangeur de chaleur faisant partie d'un système fermé de refroidissement connu en lui-même, parcouru par exemple du fréon gazeux Ce système comprend un compresseur 3 classique de refroidissement, un dispositif 2 de refroidissement du gaz de la cheminée et un détendeur 6 Le refroidisseur 2 est monté dans le canal conduisant les gaz de la chaudière de chauffage à la chemi- née Un conduit pour l'eau condensée, partant de la zone de re- froidissement, est relié à un filtre 1. L'eau condensée provenant de la zone de refroidissement passe dans le conduit pour l'eau condensée, puis traverse le fil- tre l et arrive enfin dans un égout classique Le filtre 1 sert à neutraliser les produits sulfureux acides du condensat qui peut donc être envoyé à l'égout Le gaz de cheminée, quittant la chemi- née 12, est froid et presque exempt de composés soufrés, ce qui signifie qu'il contient essentiellement de l'azote et du gaz car- bonique. Quand, dans une habitation ou une villa, on veut seule- ment de l'eau chaude ou l'on dispose seulement d'eau chaude, on 4 2510722 obtiendra les mêmes avantages que décrit ci-dessus en prenant l'eau du robinet d'un chauffe-eau ou d'autres points de prise, pour le condenseur-échangeur de chaleur. A la figure 2, un générateur 15 de vapeur d'eau est pré- vu dans le système fermé et, plus particulièrement, dans la cana- lisation pour le gaz de la cheminée allant de la chaudière de chauffage et se trouvant avant le refroidisseur 2 Ce générateur de vapeur utilise la chaleur des gaz de la cheminée au point qu'il se produit une évaporation et une augmentation de pression, la vapeur étant chargée par le conduit 16 et par une pompe 17. Un détendeur 18 transforme, à la manière classique, la pression engendrée en énergie mécanique qui est fournie par une connexion 19 au compresseur 3 de refroidissement Ainsi, le fluide du sys- tème fermé, par exemple du fréon gazeux, est utilisé à la fois comme fluide d'entraînement et comme fluide réfrigérant pour les gaz de la cheminée. Les constituants faisant partie du dispositif suivant l'invention sont disponibles sur le marché et le dispositif lui- même peut être monté sur des installations existantes ou incor- poré à des installations nouvelles. 2510722 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour refroidir des gaz de cheminée dans des installations o de l'eau, chauffée dans une chaudière de chauffage est envoyée à des dispositifs consommateurs, notamment à des radiateurs, caractérisé en ce qu'un condenseur-échangeur de chaleur ( 4),disposé en aval des dispositifs ( 10) consommateurs de chaleur,et un refroidisseur ( 2) du gaz de cheminée,disposé dans la canalisation allant de la chaudière de chauffage à la cheminée,font partie d'un système fermé de refroidissement, dans lequel circule par exemple du fréon gazeux, ainsi qu'un compres- seur ( 3) de refroidissement et un déterdeur-( 6). 2 Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel l'eau chauffée fournie au dispositif consommateur de chaleur est retournée à la chaudière de chauffage, caractérisé en ce que le condenseur-échangeur de chaleur-_ ( 4) est monté sur le conduit de retour de l'eau à la chaudière de chauffage. 3 Dispositif suivant la revendication l ou 2, caracté- risé par un filtre ( 1) monté dans le conduit pour l'eau condensée partant du refroidisseur ( 2), ce conduit pour l'eau condensée aboutissant à un égot afin d'obtenir la neutralisation des pro- duits acides soufres provenant des gaz de cheminée. 4 Dispositif suivant l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par un ventilateur pour le gaz de cheminée monté dans la canalisation pour le gaz de cheminée. 5 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un générateur de vapeur d'eau est disposé dans le systè- me fermé, ce générateur alimentant un détendeur o s'effectue la conversion en énergie mécanique.