Brevet FR2499702A1 — publié le 19820813

ECONOMISEUR A CONDENSATION POUR CHAUDIERE A EAU CHAUDE FONCTIONNANT AU GAZ La présente invention concerne les appareils thermiques dénom més " économiseurs " qui permettent de récupérer les calories qui subsistent dans les fumées à la sortie des chaudiAres et à les transférer dans le circuit de chauffe en améliorant le rendement de l'installation. Dans les appareils connus de ce genre, les fumées traversent plusieurs fois un faisceau tubulaire muni d'ailettes qui recueillent les calories et les transfèrent en définitive à l'eau du circuit de chauffage qui circule dans les tubes. Dans ces conditions, on ne peut espérer refroidir les fumées à une température inférieure à celle de l'eau au point le plus froid de l'installation de chauffage, c'est-àdire sur le collecteur de retour des radiateurs. Or, il peut être très intéressant de refroidir les fumées à plus basse température. C'est notamment le cas pour les chaudières qui utilisent des combustibles gazeux hydrogénés. Les produits de la combustion contiennent alors une forte proportion de vapeur d'eau que l'on a tout intérêt à condenser, afin d'en récupérer la chaleur latente laquelle représente environ I09 du pouvoir calorifique.Mais, pour ce faire, il faut évidemment descendre au-dessous du point de rosée qui, pour les gaz naturels, se situe aux alentours de 550C. L'expérience montre d'ailleurs que pour avoir moins de 550 en surface, il faut que l'eau qui circule dans l'échangeur soit à moins de 500. Si ces conditions sont réalisées quelques fois t mi-saison sur des installations largement dimensionnées, il n'en va pas de même dans la majorité des cas. Pour remédier à cet inconvénient, l'économiseur selon l'inven- tion, comporte deux échangeurs en série sur le circuit des fumées. Le premier échangeur, traversé par ces dernières, est refroidi par l'eau du circuit de chauffage comme dans les économiseurs connus. Il récupère ainsi la majeure partie de la chaleur sensible des fumées et, si l'eau qui y circule est à moins de 500, il recueille également une partie de la chaleur latente de condensation de la vapeur d'eau. Dans le cas contraire, c'est-à-dire si la température de l'eau de retour des radiateurs est à plus de 500C, les fumées conservent toutes leur chaleur latente. Elles traversent alors le second échangeur constitué, comme le premier, d'un faisceau tubulaire à ailettes régnant sur deux compartiments de l'économiseur. Dans le premier compartiment, les fumées cèdant leur chaleur aux ailettes, puis aux tubes et enfin à de l'eau qui circule à l'inté- rieur par thermosiphon. Cette eau transfere à son tour les calories vers le second compartimant où elle réchauff@ le prolengement du faisceau tubulaire à ailettes de l'échangeur. Dans ce second compartiment, l'échangeur cède à son tour ses caleries à de l'air que l'on fait passer au travers des ailettes.Cet air peut être celui du local de la chaufferie, mais il est plus intéressant d'y faire circuler naturellement ou mécaniquement l'air d'une piéce annexe @ituée à proximité et qui se trouve ainsi chauffée par les chaleurs ré@upérées. On conçoit que dans ces conditions, il n'y a plas d'impossi@@ité pour que la sur face du second échangeur en contact avec les funées soit @ moins de 55 C. Le dessin annexé est une vue en conpe de l'é@onomiseur selon Il invention. Tel qu'il est représenté, l'échangeur principal (1) est constitué d'un faisceau vertical de tubes 4 ailettes reliant les deux col- lecteurs horizontaux d'entrée et de sortie de l'eau de retour des radiateurs. Les fumées chaudes, en provenance de la chaudiere, pénètrent dans l'économiseur par la buse d'entrée (2). Elles cheminent de haut en bas, et par un jeu de chicanes (3) traversent plusieurs fois le faisceau tubulaire (1). L'échangeur secondaire (4) est constitué d'un faisceau de tubes à ailettes légèrement incliné sur l'horizontale de telle manière que le liquide caloporteur situé à l'interieur puisse se déplacer par thermosiphon.Le liquide chaud monte le long de la génératrice supèrieure tandis que le liquide refroidi redescend le long de la génératrice inferieure. De plus, les tubes de ces échangeur traversent la paroi (6) qui sépare le compartiment des fumées (7) du compartiment de isair (8). Après avoir quitté l'échangeur (1), les fumées passent deux fois au travers de l'échangeur (4) et sont évacuées vers la cheminée par la buse de sortie 5). L'air frais provenant du local ou d'une pièce annexe pénètre par la buse (9) du compartiment (8) et ressort réchauffé par l'orifice (IO). L'eau de condensation en provenance des deux échangeurs et de la cheminée est collectée sur le fond incliné du compartiment (7) et évacuée à l'égout par le siphon (II) qui s'oppose à la sortie des fumées. L'économiseur, selon l'invention, permet de récupérer la majeure partie des chaleurs sensible et latente des produits de la combustion des chaudières à gaz. Les pertes à la cheminée peuvent ainsi être réduites à moins de 5% du pouvoir calorifique supèrieur d'un gaz hydrogéné tel que le gaz naturel. Ce résultat est obtenu quelle que soit la température de l'eau de retour de l'installation de chauffage, grâce à l'échangeur complémentaire refroidi par de l'air dont la température est toujours suffisamment basse pour que l'échangeur second daire soit à une température infèrieure à celle du point de rosée. REVENDICATIONS I. Economiseur comportant en série sur les fumées à refroidir, un échangeur principal (l) destiné à réchauffer l'eau de retour des radiateurs et un échangeur secondaire (4) qui réchauffe l'air de la chaufferie ou mieux. celui d'une pièce annexe $qu'on y fait circuler. 2. Economiseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le second échangeur (4) étant refroidir par de l'air, il est toujours possible d'abåisser la la température de surface au-dessous du point de rosée des fumées et de récupérer ainsi la chaleur latente de condensation de la vapeur d'eau. 3. Economiseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'échangeur secondaire (4) recueille la chaleur des fumées dans le compartiment (7) et la. restitue à de l'air dans le comparti- ment (8). 4. Economiseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'échangeur (4) est légèrement incliné sur l'horizontale, ce qui permet au liquide caloporteur contenu dans les tubes de circuler par thermosiphon et de transférer ainsi les calories du point bas (7) vers le point haut (8).