Brevet FR2516210A1 — publié le 19830513

DISPOSITIF DE RECUPERATION DE CHAlEUR POUR CMIiN' 3 DtINEERIEUR. La présente invention concerne les cheminées dtinté- rieur, et plus spécialement les cheminées munies de dispositifs de récupération de chaleuro Les dispositifs de- récupération de chaleur disposés dans les cheminées d'intérieur sont actuellement de deux types : un premier type comprend des échangeurs de chaleur disposés au voisinage du foyer et contenant un liquide dont la circulation permet d'absorber des calories dans le foyer et de les restituer dans des radiateurs disposés dans le local à chauffer.Ces dispositifs présentent les mêmes avantages qutun chauffage central par circulation d'eau, permettant de disposer les radiateurs en des emplacements quelconques du local, et de bénéficier de l'inertie thermique du fluide contenu dans les canalisations pour emmagasiner de la chaleur et la restituer lorsque le foyer est éteint. Cependant, de tels dispositifs présentent une inertie considérable au démarrage, et ne facilitent pas le tirage de la cheminée. Un second type de dispositifs de récupération de chaleur pour cheminées d'intérieur comprend, dans la zone d'échauffement du foyer, un échangeur de chaleur parcouru par de l'air admis de ltextérieur du local à chauffer et injecté dans le local après échauffement. Contrairement aux dispositifs précédents, une telle installation permet une production très rapide de chaleur au démarrage du foyer, et améliore sensiblement le tirage de la cheminée en produisant une légère surpression du local favorisant l'éjection d'sir par l'évacuation de la cheminée. Cependant, l'air émis par le dispositif après passage dans l'échangeur de chaleur sort à une température dépendant de l'activité du foyer, cette température pouvant être élevée et produire la calcination des poussières et des trainées sur les murs environnant la bouche d'émission. Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant à la fois d'améliorer le tirage de la cheminée et de réguler la température de l'air émis par le dispositif pour éviter la calcination des poussièreso Un autre objet de la présente invention est de proposer sn dispositif à circulation de fluide dans lequel le risque d'ébullition du liquide soit considérablement réduit. Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif combinant une mise en régime très rapide au démarrage, et l'inertie après extinction du foyer. Un autre objet de ltinvention est de prévoir une disposition permettant la circulation par convection naturelle du liquide et facilitant les vidanges dans les canalisations. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif comportant un plancher formant cendrier facile à nettoyero Pour ce faire, et selon une caractéristique de l'in- vention, le dispositif comprend des moyens pour admettre de ltair extérieur ou intérieur du local où est placée la cheminée, canaliser cet air à travers un échangeur de chaleur soumis à 1' échauffement du foyer, et rejeter l1air échauffé dans le local, le dispositif comprenant des moyens pour interposer une circulation secondaire de fluide caloporteur entre la circulation d'air et l'échauffement du foyer et des moyens pour refroidir le liquide caloporteur.Ainsi, la circulation de fluide caloporteur joue le rôle de tampon entre le foyer et la circulation dtair dans ltéchangeur de chaleur, de sorte que l'éner- gie calorifique transmise à cet air est régulée. En outre, la circulation secondaire de fluide est soumise à l'action de la circulation d'air, de sorte que l'échauffement du fluide est limité par l'air froid circulant dans 1' échangeur pour éviter les risques d' ébullition. Selon une autre caractéristique de l'invention, la circulation secondaire de fluide est assurée dans une canalisation disposée dans l'échangeur entre la canalisation conduisant l'air et la zone de production de chaleur du foyer. le liquide caloporteur est refroidi dans des radiateurs disposés dans le local, et sa circulation est assurée, dans la canalisation, par convection naturelle. Ainsi, la circulation de fluide dépend de la production de chaleur du foyer, de sorte que la température de fluide dans 1' échangeur de est relativement constante, permettant de produire de l'air chaud à une température peu variable. Du fait de cette disposition, le fluide présent dans l'échangeur au démarrage du foyer s'échauffe rapidement, permettant 1' échauffement rapide de l'air passant dans la canalisation d'air et assurant ainsi la mise en régime quasi immédiate au démarrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'é- changeur de chaleur comprend une canalisation d'air comportant un premier compartiment dont la face extérieure est disposée horizontalement sur le plancher de la cheminée, communiquant avec un second compartiment disposé verticalement, la face extérieure contre le fond de la cheminée ; de l'air est admis dans la zone antérieure du premier compartiment et recueilli dans un collecteur à la zone supérieure du second compartiment.Ia canalisation de fluide caloporteur comprend un troisième compartiment recouvrant le premier compartiment et formant le plancher du foyer, ccanmurmiquant avec un quatrième compartiment disposé contre le second compartiment pour le recouvrir et former le fond du foyer, des moyens étant interposés entre les compartiments correspondants pour transmettre la chaleur de ltun à l'autre. Ainsi, le plancher et le fond du foyer sont réalisés par 1' échangeur de chaleur lui-même, de sorte que la chaleur produite par les braises et les flammes soit récupérée dans de bonnes conditions et transmise au fluide et à l'air. Selon un autre objet de l'invention, des moyens pour faciliter la transmission de chaleur sont disposés entre les compartiments correspondants, par exemple des ailettes longitudinales solidaires des parois des compartiments. Ces ailettes sont disposées longitudinalement, et définissent à l'intérieur des compartiments des chemins pour guider l'air et le fluide et améliorer leur convection. Des ailettes sont prévues sur les parties extérieures du troisième et du quatrième compartiment, ces ailettes formant un plancher ondulé permettant de recueillir les cendres. Selon une autre caractéristique de linventiony la paroi intérieure du premier compartiment est inclinée vers l'avant, le troisième compartiment comportant des parois sensiblement paral lèles, de sorte que ce troisième compartiment est incliné vers et que le fond du foyer est également incliné. Cette disposition permet de faciliter la convection du fluide et de l'air, et facilite la vidange du fluide. Ia disposition des ailettes extérieures dans un sens longitudinal permet de faciliter le nettoyage du plancher du foyer par balayage dans le sens des ailettes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante dtun mode de réa lisation particulier, faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente une vue en perspective dt une cheminée selon la présente invention - la figure 2 représente une coupe longitudinale, selon l'axe III-III représenté en figure 3, du dispositif de la présente invention - la figure 3 représente une vue de dessus du dispositif en coupe partielle selon ltaxe I-I représenté en figure 4 ; et - la figure 4 représente une vue de face du dispositif en coupe selon l'axe II-II de la figure 3. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le dispositif de récupération de chaleur comprend un échangeur de chaleur formant le fond 1 et le plancher 2 du foyer. L'échangeur comprend une première canalisation 3 parcourue par de l'air et une seconde canalisation 4 parcourue par un fluide caloporteur, par exemple de lteaus et interposée entre la première canalisation 3 et la zone de production de chaleur du foyer So La première canalisation 3 comprend un premier compartiment 6 dont la face extérieure 7 c'est à dire la face la plus éloignée du foyer, est disposée horizontalement sur le plancher de la cheminée. Ce premier compartiment 6 communique avec un second compartiment 8 disposé verticalement, la face extérieure 9 plaquée contre le fond de la cheminée.De l'air est admis par une bouche dtadmission 10 ménagée dans la zone antérieure Il du premier compartiment, et sort par un collecteur 12 à la partie su périeure 13 du second compartiment 80 La seconde canalisation 4 comprend un troisième compartiment 14 recouvrant le premier compartiment et formant le plancher du foyer. le compartiment 14 communique avec un quatrième compartiment 15 disposé contre le second compartiment 8 pour le recouvrir et former le fond du foyer.Le liquide caloporteur est admis par un tuyau 16 admission débouchant dans la partie antérieure du troisième compartiment 14, et sort par un tuyau d'éjection 17 à la partie supérieure du quatrième compartiment 150 Les circulations d'air et de fluide caloporteur se présentent sous forme d'une nappe dans ltéchangeur de chaleur, cette circulation pouvant être assurée par convection naturelle. Pour faciliter 1' échange thermique entre la première canalisation 3 et la seconde canalisation 4, on ménage des ailettes longitudinales 18, solidaires de la paroi intérieure 19 du premier et du second compartiment, et disposées dans ces compartiments. La paroi intérieure 19 forme paroi de séparation entre les canalisations 3 et 4. Les premières ailettes longitudinales 18 permettent dtune part de faciliter les échanges de chaleur entre les deux canalisations et d'autre part de canaliser l'air. L'échange thermique entre le foyer et la seconde canalisation 4 est facilité en ménageant des secondes ailettes longitudinales 20 solidaires de la paroi 21 servant de plancher et de fond au foyer et disposées à l'intérieur de la canalisation 4, et des troisièmes ailettes longitudinales 22 solidaires de la même paroi 21 et disposées à l'extérieur de la canalisation vers le foyer. Ltépaisseur des compartiments est relativement faible pour permettre un bon échauffement du fluide et de l'air les traversant, et les ailettes 18 et 20 stétendent sur une grande partie de leur épaisseur. Les troisièmes ailettes 22, dans leur partie correspondant au troisième compartiment 14, forment une surface ondulée sur laquelle peuvent être disposées les bûches dans le foyer, les cendres résultant de la combustion se déposant sur la paroi 21 entre les ailettes o La disposition longitudinale des ailettes 22 permet de faciliter le nettoyage du cendrier ainsi réalisé. Selon une caractéristique particulière du dispositif selon ce mode de réalisation, la paroi intérieure 19 intermédiaire entre le premier compartiment 6 et le troisième compartiment 14 est inclinée vers 11 avant comme le représentent les figures, et le second compartiment 14 est limité par deux faces sensiblement parallèles et inclinées également vers l'avant. La convection du fluide caloporteur et de l'air dans les compartiments 14 et 6 est ainsi facilitée par la pente du dispositif, et la vidange du compartiment 14 est rendue possible. Pour faciliter le maintien des bûches 23 disposées dans le foyer, on pourra prévoir une cale 24 insérée dans des encoches 25 ménagées dans les ailettes 22 du plancher 2 du foyer. On pourra prévoir plusieurs rangées d'encoches 25 permettant de régler la position de la cale 24 en profondeur. Le dispositif représenté sur les figures est complété par des canalisations de sortie d' air adaptées sur le collecteur 12 permettant d'amener l'air réchauffé à une bouche d1 émission non représentée sur les figures. De même, les tuyaux d'admission 16 et d'éjection 17 de fluide caloporteur sont connectés à des tuyauteries reliant le dispositif à des radiateurs disposés dans le local à chauffer et éventuellement à un vase d'expansion. Dans le cas dtune circulation de fluide très longue, on pourra bien entendu prévoir une circulation forcée en insérant une pompe dans le circuit. La bouche d'admission 10 est reliée à une canalisation d'arrivée d'air débouchant soit dans le local à chauffer soit à l'extérieur du local. Il est préférable d'admettre par la bouche 10 de l'air extérieur au local, provenant par exemple d'une cave, le dispositif de la présente invention produisant alors dans le local une légère surpression facilitant le départ d'air par le conduit dtéva- cuation de la cheminée et améliorant le tirage de cette cheminée. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, on a prévu un échangeur de chaleur formant le fond 1 et le plancher 2 du foyer. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, prévoir d'autres modes de réalisation, notamment un échangeur de chaleur placé dans le conduit dtévacuation de la cheminée, assoeié ou non à un dispositif selon le premier mode de réalisationo Un tel échangeur de chaleur de conduit de cheminée pourra comporter des canalisations d'air 3 et de fluide 4 de formes différentes pour s' adapter à la configuration du conduit la canalisation de fluide 4 étant interposée entre la canalisation d'air 3 et la source de chaleurs par exemple la canalisation 4 entourant la canalisation 3. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REUENDICAXI0gS 1 - Cheminée d'intérieur munie d'un dispositif de récupération de chaleur, comprenant des moyens pour admettre de flairs canaliser cet air à travers un échangeur de chaleur disposé de façon à être soumis à l'échauffement émis par le foyer, et rejeter l'air échauffé dans le local, caractérisée en ce que le dispositif comprend des moyens pour interposer une circulation secondaire de fluide caloporteur entre la circulation dtair et l'échauffement du foyer et des moyens pour refroidir le liquide caloporteur. s 2 - Cheminée d'intérieur selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour interposer une circulation secondaire de fluide comprennent une canalisation (4) disposée dans l'échangeur entre la canalisation (3) dans laquelle est chauffé ltair et la zone (5) de production de chaleur du foyer. 3 - Cheminée d'intérieur selon lune des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens pour refroidir le liquide caloporteur comprennent des radiateurs disposés dans le local. 4 - Cheminée d'intérieur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la circulation de fluide caloporteur est assurée, dans la canalisation (4), par convection naturelle o 5 - Cheminée d'intérieur selon ltune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ltéchaAgeur de chaleur comprend une canalisation dtair (3) comportant un premier compartiment (10) dont la face extérieure (7) est disposée horizontalement sur le plancher de la cheminée, communiquant avec un second compartiment (8) disposé verticalement, la face extérieure (9) contre-le fond de la cheminée, l'air étant admis dans la zone antérieure (11) du premier compartiment (6) et recueilli dans un collecteur (12) à la zone supérieure (13) du second compartiment (8). 6 - Cheminée d'intérieur selon la revendication 5, caractérisée en ce que la canalisation du fluide (4) caloporteur comprend un troisième compartiment (14) recouvrant le premier compartiment (6) et formant le plancher du foyer, communiquant avec un quatrième compartiment (15) disposé contre le second compartiment (8) pour le recouvrir et former le fond du foyer, des moyens étant inter posés entre les compartiments correspondants pour transmettre la chaleur de ltun à l'autre. 7 - Cheminée d'intérieur selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens pour transmettre la chaleur entre les compartiments correspondants comprennent des premières ailettes (18) longitudinales solidaires de la paroi intérieure (19) du premier et du second compartiment. 8 - Cheminée d'intérieur selon ltune des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le troisième et le quatrième compartiment comprennent en outre des secondes ailettes (20) longi tudinales solidaires de la paroi intérieure (21) et disposées à l'intérieur des compartiments, et des troisièmes ailettes (22) longitudinales solidaires de la même paroi intérieure (21) et disposées à l'extérieur des compartiments. 9 - Cheminée d'intérieur selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la paroi intérieur (19) du premier compartiment est inclinée vers 11 avant et en ce que le troisième compartiment (14) comporte deux parois sensiblement paral lèles, de sorte que ce troisième compartiment est incliné vers lta- vant et que le plancher du foyer est également incliné. 10 - Cheminée d'intérieur selon la revendication 9, caractérisée en ce que des encoches (25) sont prévues sur les secondes ailettes extérieures (22) du troisième compartiment pour permettre ltadaptation de cales transversales (24)o