Brevet FR2506430A1 — publié le 19821126

La présente invention a pour objet un âtre de cheminée perfectionné, présentant sur les âtres conventionnels l'avantage d'un rendement et d'une efficacité thermiques accrus et d'une bien plus grande rapidité de chauffage du local (pièce de séjour, etc...) dans lequel il est édifié. Les cheminées domestiques traditionnelles sont généralement formées d'un âtre édifié sur un socle de maçonnerie et surmonté d'une hotte d'évacuation des fumées vers le conduit de cheminée par lequel ces fumées s'échappent de lthabitat par la toiture. Cet âtre est intérieurement tapissé de briques réfractaires sur ses deux côtés latéraux, son fond (arriere) et sa base (horizontale). Cette base ou "foyer" reçoit les bûches de bois dont la combustion échauffe, essentiellement par son rayonnement, le local et les parois de l'autre qui, dans une bien plus faible mesure, tant par rayonnement infra-rouge que par conduction, cedent lentement de la chaleur à l'air ambiant; tandis qu'une importante quantité de chaleur se trouve dissipée vers l'extérieur avec les fumées chassées par l'appel d'air ascendant. Une faible partie de la chaleur véhiculée par ces fumées est cédée par conduction à la hotte et au conduit de cheminée, mais une meilleure récupération ce cette chaleur des fumées exige une installation complémentaire relativement complexe, donc coîîteuse. On a donc eu l'idée d'augmenter le rendement thermique des âtres traditionnels en disposant contre le fond de ceux-ci un corps de chauffe, soumis directement au rayonnement de la combustion des bûches et au travers duqueldel'air ambiant est recyclé et réchauffé par conduction. Toutefois, l'épaisseur de ce corps de chauffe réduit d'autant le volume utile de l'autre disponible pour la disposition des bûches; son aspect, inesthétique, nuit l'ensemble; son rendement thermique reste faible et, conçu en métal, sa faible inertie thermique, quoique favorisant un rapide échauffement de l'air qui le traverse lors de la combustion des bu- ches, fait cesser cet échauffement dès que cette combustion prend fin. D'une structure différente, l'autre perfectionné selon l'invention remédie à ces inconvénients tout en présentant l'aspect esthétique des âtres traditionnels. Conne ceux-ci, il est donc édifié sur un socle de maçonnerie et comprend des bords verticaux constitués par deux côtés latéraux et un fond, ainsi qu'une base horizontale ou "foyer". Cet âtre est caractérisé par le fait qu'il est doté d'un circuit interne de chauffage d'air constitué d'une chambre plate pourvue d'une arrivée d'air extérieur et s'étendant sous le foyer, dans un évidement du socle de maçonnerie; d'un couloir répartiteur, communiquant avec cette chambre et courant, à sa périphérie, sous lesdits bords Cet et d'un réseau de conduits répartis à l'intérieur de ces bords , communiquant avec le couloir répartiteur et aboutissant, en haut de l'àtre ou indirectement , dans le local à chauffer; le tout agencé de manière que l'air extérieur, nonvicié, s'introduisant par ladite arrivée, soit d'abord chauffé dans la chambre au contact du foyer, puis, réparti à sa sortie de cette chambre par le couloir répartiteur, soit acheminé vers le local à chauffer par ces conduits dans lesquels il est surchauffé à l'intérieur des bords de l'âtre; chauffage et: surchauffage qui, s'effectuant par conduction au contact du foyer et dans les bords , dure mime après extinction du feu dans l'âtre. Avantageusement, la chambre plate est pourvue intérieurement de chicanes imposant à l'air introduit un parcours en labyrinthe tout le long duquel il est chauffé par le foyer. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement en se référant à la description suivante et au dessin annexé qui se rapportent à une forme préférée de réalisation de l'autre qui en est l'objet, citée à titre d'exemple nonlimitatif. Au dessin - la figure 1 montre, de face, une cheminée pourvue d'un âtre selon cette forme préférée de réalisation de l'invention, - la figure 2, cette mne cheminée vue de côté, - la figure 3, une élévation en section selon la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4, une élévation en section selon la ligne IY-IY de la figure I, - les figures 5, 6 et 7, trois sections horizontales, respectivement selon les lignes V-V, VI-VI et VII-VII de cette meme figure 1, et, - la figure 8, une section verticale selon la ligne VIII-VIII de la figure 7. En se référant tout d'abord aux figures 1 à 4, et de manière connue, la cheminée 1 représentée est formée d'un âtre 2 surmonté d'une hotte 3 d'évacuation des fumées et édifié sur un socle de maçonnerie 11, âtre et socle qui sont avantageusement séparés du mur d'adossement par un écran thermiquement isolant 10. Le rebord supérieur de l'autre 2 est formé de trois poutres de bois, notamment de chêne, l'une frontale 4, les deux autres laterales 4' et 4", entourant le garnissage supérieur 7, en béton maigre, de l'autre 2, et isolées thermiquement de ce garnissage 7 par une bande d'amiante 5. Le long de la poutre frontale 4 pend avantageusement un bandeau décoratif 6, notamment en cuivre.Le garnissage 7 remplit l'espace compris entre ces trois poutres 4, 4' et 4" et l'avaloir 8, en béton réfractaire, de forme tronc-pyramidale à bases rectangulaires, assis sur les deux bords latéraux et le fond, et à travers lequel s'échappent l'air chaud et la fumée dégagés par le feu de l'âtre. Le tirage de la cheminée est réglé par l'ouverture plus ou moins grande d'un volet métallique articulé 9 retenu par une crémaillère 9' à fixation 9". Le socle de maçonnerie 11 deborde frontalement et latéralement de l'aplomb de l'avant et des côtés latéraux de l'âtre 2. Il est surmonté frontalement d'une bordure épaisse 12 et, latéralement, de bordures décoratives 13 de plus faible épaisseur. En se référant maintenant plus spécialement aux figures 3, 4, 5 à 8, et selon des caractéristiques propres à l'invention, l'autre 2 est doté d'un circuit interne de chauffage d'air constitué d'une chambre plate 20, pourvue d'une arr-ivée d'air extérieur 27 et s'étendant sous le foyer ou "plaque foyère" 19, constitué de briques réfractaires,dans un evide- ment du socle de maçonnerie il; d'un couloir répartiteur à tronçons la téraux 34 et 35 et à tronçon arrière 31, 33 et 32 (figures 7 et 8), communiquant, par les lumières 36 et 37, avec cette chambre 20 et courant, à la périphérie de ladite chambre, dans ledit évidement, sous lesdits bords ; et d'un réseau de conduits, en l'occurrence verticaux, 21, 22, répartis dans les deux côtés latéraux , et 23, répartis à l'intérieur du fond de l'autre 2. Ces conduits 21, 22 et 23 communiquant avec ledit couloir répartiteur et aboutissant, à la partie supérieure de l'autre 2. Ainsi que le montrent çlairement les figures 3 et 7, la chambre 20 est très avantageusement pourvue intérieurement de chicanes. 39 et 40, dis posées en quinconce et imposant à l'air extérieur appelé à travers l'arrivée 27 un parcours en labyrinthe tout le long duquel il est chauffé par le foyer, au contact de la plaque foyère 19. En l'occurrence (figure 7), le flux d'air extérieur pénétrant par l'arrivée 27 est scindé, par une chicane médiane 38, en deux moitiés 41 (à gauche) et 42 (à droite) qui progressent en zig-zag le long et entre lesdites chicanes 39, 40, la première moitié vers la lumière 36 de la chambre 20, la seconde moitié vers l'autre lumière 37, opposée, de cette chambre 20. Une marche 27', obturant sensiblement la moitié inférieure de l'arrivée 27, prévient le reflux de l'air vers l'extérieur.Cette chambre plate 20 est formée d'un seul tenant de deux plaques métalliques parallèles 47 entre lesquelles, formant entretoises, sont fixées lesdites chicanes en quinconce 38, 39, 40, constituées de minces bandes métalliques parallèles et lisses (pour réduire le plus possible à leur contact le frottement de l'air), par exemple en acier. Cette chambre plate 20 est déposée, lors de l'édification de l'autre 2, dans tFevidement correspondant ménagé dans le socle de maçonnerie 11, puis revetue d'une mince couche de béton réfractaire sur laquelle est réalisée la plaque foyère 19, par juxtaposition de briques réfractaires. Bien entendu, d'autres structures, d'efficacité équivalente, peuvent etre substituées à la disposition de chicanes, telle que précédemment décrite et représentée au dessin. Une fois ainsi chauffé à l'intérieur de la chambre 20, l'air pénêtre dans le couloir répartiteur (figure 7) : le demi-flux 41, à sa sortie de la chambre 20 par la lumière 36, se scinde en deux parties, l'une 43 s'écoulant dans le tronçon latéral 34 dudit couloir répartiteur, l'autre 45 progressant le long du tronçon arrière 31, tandis que l'autre demiflux 42, à sa sortie de la chambre 20 par la lumière 37, s'écoule selon 44 dans le tronçon latéral 35, puis selon 46 dans le tronçon arrière 32 dudit couloir répartiteur. Le tronçon 33 (figure 8) fait communiquer, au dessus de l'ouverture 27, les tronçons arrières 31 et 32. Le réseau de conduits verticaux 21, 22 et 23, aboutit, à sa base, à ce couloir répartiteur d'où l'air chauffé est réparti entre lesdits conduits dans lesquels, progressant de bas en haut, il est surchauffé à l'intérieur des côtés latéraux et du fond de l'âtre 2, par conduction desdits côtés latéraux et de ce fond, chauffés par le feu de l'autre 2. Dans l'exemple considéré (figures 2,3,5 et 6), les côtés latéraux de l'âtre 2 sont constitués d'une maçonnerie extérieure décorative 14, respectivement 15, et intérieurement, d'une paroi verticale exposée au feu et constituée par empilementdebriques réfractaires, 17, respectivemnet 18. Entre chacune de ces parois 17 ou 18 et ladite maçonnerie extérieure 14, respectivement 15, sont disposés verticalement lesdits conduits 21, respectivement 22, constitués par des tubes cylindriques ou autres, noyés et maintenus dans un coulage de béton réfractaire 28, respectivement 29 (figures 3 et 6).Dans l'exemple considéré, ces conduits tubulaires 21 et 22 s'ouvrent latéralement vers le local par autant de buses horizontales 24, respectivement 25, traversant les maçonneries extérieures 14, respectivement 15, juste sous le rebord supérieur de l'autre (poutres 4' et 4"), et, autre part, se prolongent verticalement et co-axialement, derrière lesdites poutres 4' et 4", d'autant de buses verticales 21', respectivement 22' (figures 3 et 5). L'air ascendant surchauffé dans ces conduits tubulaires 21 et 22 est donc propulsé dans le local tant horizontalement, sous ces poutres 4r et 4", par les buses 24, respectivement 25, que verticalement, derrières ces mêmes poutres 4' et 4", par les buses 21', respectivement 22'. Eneore dans ltexemple consideré, le fond de l'âtre 2, qui peut porter un tablier décoratif (enfonteouautremétal), est lui aussi constitué d'une paroi verticale exposée au feu, 16, qui est formée par empilement de briques réfractaires. Entre cette paroi verticale 16 et l'écran 10. sont disposés verticalement les conduits 23 (figures 4, 6 et 8), constitués par des tubes cylindriques ou autres noyés et maintenus dans un coulage de béton réfractaire 30. Ils débouchant, à leur partie supérieure dans un conduit collecteur horizontal 26 communiquant avec les buses la térales horizontales 24 et 25 et verticales 21' et 22'. L'air ascendant émanant des tronçons arrières 31, 32 et 33 et surchauffé dans ces conduits tubulaires 23 est donc propulsé dans le local, comme celui issu des conduits 21 et 22, tant à travers les buses latérales horizontales 24, 25 qu'à travers les buses latérales verticales 21' et 22'. Plus généralement, lesdits conduits 21, 22 et 23, au lieu d'être constitués-, comme dans l'exemple considéré, par des tubes noyés et maintenus dans un coulage de béton réfractaire, peuvent être autant de chemi nées ménagées dans les côtés latéraux et le fond de l'autre 2 lors de l'édification de celui-ci. Ces conduits (tubes ou cheminées) peuvent en outre suivre un tracé autre que rectiligne à l'intérieur de ces côtés latéraux et ce fond de l'âtre par exemple être prévusenserpentinpour augmenter le parcours de l'air et son surchauffage à l'intérieur d'eux. Par ailleurs, ces conduits peuvent acheminer vers le localàchauf- fer l'air surchauffé d'une manière différente que celle prévue dans ltexem- ple considéré, par exemple en l'acheminant vers une canalisation collectrice ou tout autre système collecteur, qui délivre cet air surchauffe en toutendroitvoulu, proche ou éloigné de la cheminée. Tel qu'il a été expérimenté, l'autre selon l'invention, doté de son circuit interne de chauffage, a par exemple permis, en hiver, de faire passer en vingt-et-une minutes la température d'une pièce de 45 m3 de résidence secondaire de OP à 122, résultat imputable audit circuit interne de chauffage et qui n'aurait et de loin pas été atteint avec un âtre conventionnel de mêmes dimensions. Outre cette faible inertie dans le démarrage du chauffage du local qui en est pourvu, l'autre selon l'invention présente, comme déjà annoncé dans le préambule, l'avantage considérable de continuer à chauffer le local bien après que soit éteint le feu dans l'âtre, la température de l'air surchauffé issu du circuit interne de chauffage de cet âtre pouvant atteindre, en régime permanent, 44 . Enfin, la forme préférée de réalisation décrite et représentée au dessin n'ayant été citée qu'à titre non-limitatif, l'homme de l'art pourra y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il jugera utiles ou en remplacer tout ou partie des éléments constitutifs par des équivalents, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Atre de cheminée perfectionné, édifié sur un socle de maçonnerie et comprenant des bords verticaux constitués par deux côtés latéraux et un fond, ainsi qu'une base horizontale ou "foyer", caractérisé par le fait qu'il est doté d'un circuit interne de chauffage d'air constitué d'une chambre plate pourvue d'une arrivée d'air extérieur et s'étendant sous le foyer, dans un évidement du socle de maçonnerie; d'un couloir répartiteur, communiquant avec cette chambre et courant, à sa périphérie, sous-lesdits bords ; et d'un réseau de conduits répartis à 11 intérieur de ces bords , communiquant avec le couloir répartiteur et aboutissant, en hautdel'âtre ou indirectement,dans le local à chauffer; le tout agencé de manière que l'air extérieur, non-vicié, s'introduisant par ladite arrivée, soit d'abord chauffé dans la chambre au contact du foyer, puis, réparti à sa sortie de cette chambre par le couloir répartiteur, soit acheminé vers le local à chauffer par ces conduits dans lesquels il est-surchauffé à l'intérieur des-bords de l'âtre; chauffage et surchauffage qui, s'effectuant par conduction au contact du -foyer et dans les bords , dure même après extinction du feu dans l'âtre. 2. Atre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite chambre plate (20) est pourvue intérieurement de chicanes (38, 39, 40) imposant à l'air introduit (en 27) un parcours (41,42) en labyrinthe tout le long duquel il est chauffé par le foyer (19). 3. Atre selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite chambre plate (20) est formée d'un seul tenant de deux plaques métalliques parralèles (47) entre lesquelles, formant entretoises, sont fixées ces chicanes, enquinconce (38, 39, 40),constituées de minces bandes métalliques parallèles et lisses, notamment en acier. 4. Atre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des deux côtés latéraux de cet atre (2) est constitué d'une maçonnerie extérieure décorative (14, 15), et, intérieurement, exposée au feu, d'une paroi verticale (17, 18) constituée par empilement de briques réfractaires, lesdits conduits (21, 22) étant disposés entre chacune desdites maçonneries décoratives extérieures (14, 15) et la paroi verticale correspondante (17, 18). 5. Atre selon les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que lesdits conduits (21, 22) sont constitués de tubes cylindriques noyés et maintenus entre la maçonnerie décorative (14, 15) et la paroi verticale corresppndante (17, 18), dans un coulage de béton réfractaire (28, 29). 6. Atre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fond de cet âtre (2) est constitué d'une paroi verticale (16), exposée au feu, qui est formée par empilement de briques réfractaires, lesdits conduits (23) étant disposés derrière cette paroi (16). 7. Atre selon les revendications 1 et 6, caractérisé par le fait que ces conduits (23) sont constitués de tubes cylindriques noyés et maintenus, derrière ladite paroi (16), dans un coulage de béton réfractaire (30). 8. Atre selon les revendications 1, 4 et 6, c ar ac tér is é par le fait que tout ou partie des conduits (21, 22, 23) sont constitués de cheminées ménagées dans les côtés latéraux et/ou le fond de cet âtre (2). 9. Atre selon les revendications 1, 4 et 6, caractérisé par la fait que lesdits conduits (21, 22, 23) délivrent dans le local àchauffer l'air surchauffé qui les parcourt, au niveau de la partie supérieure de l'autre (2), par l'intermédaire de moyens d'évacuation (conduit collecteur 26, buses horizontales 24, 25, buses verticales 21' et 22'). 10. Atre selon les revendications 1, 4 et 6, caractérisé par le fait que l'air surchauffé issu desdits conduits (21, 21, 23) est acheminé vers une canalisation collectrice ou tout autre systeme collecteur qui délivre cet air surchauffé en tout endroit voulu du local à chauffer, proche ou éloigné de la cheminée (1).