Brevet FR2500126A1 — publié le 19820820

La présente invention a trait au domaine de la récupération des calories dégagées par les combustibles de feux de cheminées d'appartements au moyen d'échangeurs de chaleur. Elle concerne tout spécialement une chaudière de production d'eau chaude en circuit fermé, apte à entre installée dans l'autre d'une cheminée. On a déjà proposé d'utiliser l'accumulation de chaleur issue des cheminées "à feu ouvert" pour faire fonctionner des échangeurs thermiques et alimenter ainsi des circuits en eau chaude. Divers systèmes ont été suggérés à cet effet, tels que par exemple : des assemblages de récipients avec serpentins placés au-dessus du foyer de cheminée (demande de brevet français n" 77 23855, publication nO 2 398 973) ; des collecteurs haut et bas réunis par des canalisations de fluide dont la partie horizontale formant chenêts repose sur des plaques reposant directement sur le foyer (brevet français nO 75 19161, publication nO 2 315 064) ; des tubes d'échanges de chaleur à section polygonale dont une partie sert de surface d'appui au combustible (demande de brevet français n" 79 11893, publicationno 2425 615). Ces dispositifs peuvent constituer, certes, d'intéressantes réalisations mais ils présentent les uns et/ou les autres divers inconvenients : construction sophistiquée et inesthétique, de coût élevé ; efficacité douteuse lors de l'emploi de serpentins refroidissement et extinction rapide de la braise du foyer lorsque les systèmes comportent des plaques horizontales en contact direct avec le combustible. L'invention a pour but d'éliminer ces difficultés et propose à cet effet un système perfectionné d'échange calorifique et de production d'eau chaude, de mise en place aisée et de grande efficacité, apte à produire un fluide surchauffe à bon débit et à stocker ce dernier à titre de réserve. La chaudière selon l'invention met en oeuvre le principe connu d'utilisation d'un faisceau de tubes horizontaux servant de grille-support pour le combustible et d'un faisceau de tubes verticaux conduisant le fluide surchauffé tel que par exemple de l'eau. Toutefois, selon son originalité et sa caractéristique principale, elle comporte au moins un réservoir bas en communication avec le premier faisceau de tubes horizontaux et un réservoir haut dans lequel débouchent les tubes du second faisceau issus du réservoir bas, ces réservoirs étant enfermés dans un espace clos constitué par une plaque avant de foyer en fonte et une plaque métallique arrière formant boîtier avec la premier. Ainsi, l'eau chauffée par le combustible dans les tubes horizontaux et qui parvient au réservoir bas monte tries rapidement en température dans les tubes verticaux grâce à l'air surchauffé emprisonné dans le bottier et qui a récupéré ses calories de la plaque de fonte brûlante située juste à l'carrière du combustible de façon connue en soi. Le réservoir haut sert alors de stockage d'eau brûlante destinée à l'alimentation d'un circuit, sanitaire ou autre, qui à son retour est branché sur le (ou l'un des) réservoir(s) bas. Le systeme remplit donc les deux fonctions de production d'eau chaude et de stockage d'eau surchauffée en mettant à profit d'une part la chaleur de combustion directement dégagée par le combustible sur la grille (faisceau horizontal) et, d'autre part, la conduction thermique de la plaque de foyer qui transmet ses calories au boitier de fond de cheminée (réservoirs plus faisceau vertical). En pratique, la chaudière peut renfermer un ou plusieurs réservoirs inférieurs selon la puissance souhaitée. Par exemple, un seul réservoir peut suffir notamment dans le cas o 'a grille, ayant alors ici une forme de panier, est destinée à supporter du charbon. Dans le cas le plus fréquent d'une cheminée à assez grand débit, alimentée en bois coupé ec/ou charbon, il s'avère plus avantageux d'installer deux réservoirs dont le bac inférieur sert à recueillir l'eau froide ou tiède de retour de circuit. D'autres caractéristiques apparaîtront dans la description qui suit, relative à un mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure I (unique) annexee, qui représente schématiquement une chaudière de production d'eau chaude selon l'invention, apte à être installée dans l'âtre d'une cheminée à feu ouvert. Telle que représentée, la chaudière comporte essentiellement deux réservoirs inférieurs I et 2 en communication l'un avec l'autre une grille horizontale 3 servant de support de bûcher et constituée par des tubes creux à circulation d'eau qui débouchent dans le réservoir I ; un réservoir ou bac supérieur 4 dont la liaison ouverte avec le bac I est réalisée par un faisceau de tubes verticaux 5. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, les réservoirs I et 4 sont enfermés dans un boîtier ou caisson étanche réalisé à partir de la plaque de fonte 6 (correspondant à une plaque de cheminée conventionnelle) et d'une tôle métallique arrière 7 repliée sur les bords 8 qui sont fixés ou soudés à la plaque 5 par tout moyen connu. Le bac inférieur 2 reçoit en 9 le recyclage de l'eau froide ou tiède déjà utilisée dans un circuit (par exemple sanitaire, cuisine ou autre) et le bac supérieur 4 est muni d'un ajutage 10 de sortie de l'eau surchauffée produite par l'échangeur de l'invention. Bien entendu, un système de détente doit être mis en place lorsque le circuit d'eau chaude tourne en cycle fermé. La grille 3 est munie de guides Il pour la mise en place des landiers habituellement utilisés dans les cheminées décoratives. Le fonctionnement d'une telle chaudière est le suivant L'eau de retour de circuit et qui passe dans les tubes de la grille 3 est chauffée à la fois au-dessus par la combustion des bûches de bois (ou autre corps solide) et au-dessous par les calories dégagées par les braises incandescentes qui tombent sur le sol de l'âtre. Cette eau passe alors dans le réservoir I où elle se détend uni fond mément avant de monter dans les tubulures verticales 5 enfermées, comme dit ci-dessus, dans un caisson étanche. Les calories dégagées par la plaque de fonte 6, fortement chauffée par le foyer, servent à surchauffer l'air emmagasiné dans le caisson, lequel à son tour provoque l'élévation de température de l'eau parvenue dans le bac de stockage supérieur 4 où l'eau brûlante est puisée pour le circuit de chauffage ou autre usage en appartement ou autre local. Selon la variante, non représentée, où la chaudière ne comporte qu'un seul réservoir inférieur, au lieu des bacs I et 2 susvisés, on prévoit la mise en place d'un accélérateur de circulation d'eau. Dans ce cas de réalisation, le réservoir bas unique peut être agencé sur des pieds creux dans lesquels s'effectue l'arrivée d'eau froide ou tiède du retour de circuit d'utilisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécu tion susdécrits et s'étend aux variantes et équivalents techniques inclus dans la portée de la présente demande. REVENDICATIONS 1. Chaudière de cheminée à feu ouvert pour production d'eau chaude du type comportant des tubes d'échange calorifique selon un premier faisceau, horizontal, formant grille et un second faisceau, vertical, situé au fond de l'âtre de la -cheminée, CARACTERISEE en ce qu'elle comporte au moins un réservoir bas (1) en communication avec le premier faisceau de tubes horizontaux (3) et un réservoir haut (4) dans lequel débouchent les tubes du second faisceau (5) issus du réservoir bas, ces réservoirs étant cloisonnés pour former un espace clos entre une plaque de foyer en fonte (6) et une plaque métallique arrière (7) formant boîtier ou caisson avec la plaque fonte. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle renferme deux réservoirs bas (1, 2) dont l'un (1) sert de premier bac d'eau chauffée par le faisceau de tubes de grilLe (3) et l'autre (2) joue le rôle de récipient pour l'alimentation d'eau froide ou tiède de retour de circuit, 3. Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le réservoir haut (4), qui sert de stockagetampon pour l'eau surchauffée par l'air emprisonné dans ledit boitier, est branché en (10) sur le circuit d'alimentation générale en eau chaude, avec vase d'expansion ou en boucle fermée avec système de détente.