Brevet FR2511756A1 — publié le 19830225

Domaine technique. La présente invention concerne un dispositif de chauffage, à ltalde de radiateurs à eau chaude, et de production d'eau chaude sanitaire, à l'aide d'un ballon d'eau chaude, à partir d'un feu à flamme nue, notamment de bois, pour des besoins de chaleur se répartissant dif féremment à des moments différents, en particulier les restaurants, l'ensemble comportant une régulation. Problème pots. Il existe de plus en plus de locaux chauffés par des combustibles solides et où la source de chauffage est destinée à un usage particulier, tels que les cuisines par exemple, et dont les calories peuvent être utilisées, à l'origine, de façon annexe, dans d'autres buts tels que le chauffage et/ou la.production d'eau chaude. Dans le cas de la restauration, on voit se développer, depuis une quinzaine dBannées, des restaurants spécialisés dans la grillade à partir d'un feu, généralement un feu de bois, et il existe, dans ces restaurants, des besoins annexes de chauffage des locaux et de production d'eau chaude. Le chauffage des locaux doit surtout etre effectué une ou deux heures avant l'arrivée prévue de la clientèle ; lorsque la clientèle est là > le chauffage doit être diminué et parfois supprimé. La production d'eau chaude est surtout nécessaire pendant les repas et après ceux-ci ; il faut en effet alimenter les installations sanitaires et prévoir l'eau chaude utile à la cuisine. Etat de la technique antérieure et inconvénients. Actuellement, ce genre de restaurants possède la cheminée, généralement à feu de bois, avec l'avaloir et la hotte classiques, rejetant les fumées au-dessus du toit. Les calories sont entièrement perdues, aussi bien pendant la période d'allumage du feu, qui se fait une ou deux heures avant 1 'heure prévue pour les repas, que pendant la préparation de ceux-ci où le dégagement de chaleur est le plus intense. Le chauffage des locaux et la production d'eau sanitaire sont dévolus à des appareils séparés, bien connus. I1 s'agit, par exemple, d'installations de chauffage central à eau chaude, qu'il est inutile de décrire, tout comme les ballons de production d'eau chaude chauffée par le gaz ou l'électricité ou encore par une dérivation de la chaudière de chauffage central à eau chaude. Dans ce dernier cas, il y a un manque de souplesse, car on ne peut pas dissocier la production d'eau chaude du fonction- nement de la chaudière de chauffage. Quand on nta pas besoin de chauffage, le rendement est désastreux. Dans tous les cas, il y a une consommation d'énergie calorifique séparée alors que l'énergie calorifique du feu de cuisson est dilapidée. La présente invention est destinée à remédier à ces inconvénients en prévoyant la récupération de la chaleur du feu servant à la cuisine, notamment aux gril ladies. Exposé de l'invention. Le dispositif de l'invention est caractérisé principalement par la combinaison a) d'un capteur de chaleur au-dessus du feu, b) dtun réchauffeur ou chaudière d'appoint, évitant} notamment, le gel de l'installation, c) d'un certain nombre de radiateurs, d) d'un ballon de chauff-ge d'eau sanitaire, e) d'un système de vannes, de clapets anti-retour et de circulateurs commandés par des moyens de régulation, avec sondes thermométriques, assurant dans l'ordre chronologique après allumage du feu - l'alimentation des radiateurs, après que l'eau dans le capteur ait atteint environ 300C, en coupant l'alimentation du ballon d'eau sanitaire, - l'alimentation du ballon d'eau sanitaire en coupant lali- mentation des radiateurs après que l'eau dans le capteur ait dépassé la température prévue du ballon d ? eau chaude et que la température amliallte du local eit atteint une valeur affichée au thermostat d'ambiance. Dans le cas d'un feu nu surmonté d'un avaloir et d'une hotte, le capteur de chaleur est composé de tubes horizontaux à ailettes dont les axes sont dans un plan oblique incliné dans le même sens que la hotte qui coiffe le feu, lesdits tubes étant recouverts partiellement de déflecteurs à chicanes, l'ensemble étant placé au-dessus du feu, sous la hotte, de façon à constituer un avaloir où la quasi totalité des fumées vient lécher les tubes à ailettes. D'une façon plus précise, une vanne à trois voies est prévue sur le circuit entre le capteur, le ballon d'eau chaude et les radiateurs, ladite vanne étant commandée par un thermostat d'ambiance ainsi que par le régulateur différentiel à dérogation et déterminant la circulation d'eau à partir du capteur - soit dans les radiateurs, en-dessous d'une température donnée réglée au thermostat d'ambiance, - soit dans le ballon d'eau chaude au-dessus de ladite température. Suivant une forme préférée de réalisation, un circulateur est prévu sur une des tubulures d'accès au capteur, ledit circulateur recevant ses ordres d'arrêt et de marche a) dans la position de la vanne à trois voies alimentant les radiateurs, d'un aquastat à la sortie du capteur quand la température y atteint un minimum nécessaire pour que la circulation se fasse, b) dans la position de la vanne à trois voies alimentant le ballon d'eau chaude, d'une régulation différentielle à dérogation, lorsque la température à la sortie du capteur est supérieure à celle du ballon pour que la circulation se fasse. Solution au problème, avantaaes et résultat industriel. On comprend que le dispositif de l'invention respecte bien les besoins d'un local de restauration, à savoir - le chauffage des locaux avant l'arrivée de la clientèle, réalisé par l'allumage du feu pour constituer un lut de braises, - l'interruption du chauffage pendant que la clientèle, dans la salle du restaurant, n'a plus besoin d'être chauffée, les calories du feu étant réservées à la cuisson et à la production d'eau chaude sanitaire dont on n'a besoin que pendant la présence de la clientèle et le service dans les cuisines. On fait l'économie des installations annexes de chauffage central et des ballons d'eau chaude sanitaire et surtout on économise les combustibles nécessaires à leur fonctionnement, en récupérant la chaleur qui était auparavant rejetée inutilement dans l'atmosphèreW L'invention sera mieux comprise à laide de la description suivante qui en donne un exemple non limi tatif de réalisation pratique et qui est illustré par les dessins joints. Brève description des figures. Dans ces dessins, La figure 1 est une vue schématique du dispo sitif dans la position de la vanne à trois voies réalisant le chauffage d'appoint pour mise hors gel et où les conduits en service sont figurés par un trait renforcé. La figure 2 est la même vue schématique du dispositif dans la position de la vanne à trois voies pour le chauffage d'ambiance ; on a aussi renforcé les traits figurant les conduits en service. La figure 3 est la même vue schématique avec la vanne à trois voies actionnée pour réaliser le chauffage de l'eau sanitaire ; de la même façons les conduits en service ont été représentés par un trait renforcé. DescriDtion d'un mode de réalisation. Dans les schémas, on reconnut le capteur de chaleur (1) ou bouilleur situé dans l'avaloir au-dessus du feu à flamme nue, le réchauffeur de chaudière d'appoint (2), un radiateur (3) schématisant l'ensemble de l'ins- tallation de chauffage et un ballon de chauffage d' eau sanitaire (4). Le capteur (1) est composé de tubes horizontaux à ailettes (5) dont les axes sont dans un plan oblique incliné comme la hotte (non représentée) qui coiffe le feu (non représenté non plus). Les tubes (5) sont recouverts partiellement d'un déflecteur (6) formé de différentes parties hémicylindriques recouvrant chacun des tubes (5) et réalisant ainsi des chicanes.Le déflecteur (6) constitue une partie de l'avaloir et l'ensemble est disposé de façon que la quasi totalité des fumées vienne lécher-les tubes à ailettes (5) et réchauffe l'eau qui est admise par le tube (7), qui vient de la vanne à trois voies- (8), et s'évacue par le tube (9), qui rejoint le circulateur {lu). Evidem- ment, des tubes intermédiaires relient successivement les différents tubes (5) de façon à assurer une continuité de la circulation entre le tube (7) et le tube (9). Du circulateur (10), un tube (11) rejoint le réchauffeur (2).Le tube (11) comporte un clapet anti-retour (12) et une dérivation (13) qui alimente le ballon de chauffage d'eau sanitaire (4) avec retour de l'eau refroidie par le tube (14) qui aboutit à la vanne à trois voies (8) ; sur ce tube (11) existe aussi une dérivation d'un tube (15) qui alimente le radiateur (3) d'où part un tube de retour (17) qui rejoint le tube (19) sortant du réchauf-- feur (2) et aboutissant à la vanne à trois voies (8). Sur le tube (7) est connecté un tube (21) aboutissant à un vase d'expansion(22). Sur le tube (11), entre lembranche- ment du tube (15) et le réchauffeur (2), est placé un clapet anti-retour (20). Le réchauffeur (2) comporte encore un circulateur (25), ne fonctionnant quten cas de faible température ambiante. Sur le tube (19), entre la jonction avec le tube (17) et le circulateur (23), se trouve un clapet anti-retour (24). Ayant décrit les organes dans lesquels l'eau circule, on va maintenant décrire les organes électriques de commande de vanne (8) et de circulateurs (10) et (23). La vanne (8) est actionnée à partir des indications d'un thermostat d'ambiance (25) qui est relié à la vanne (8) par la ligne (26). Elle est aussi actionnée par un aquastat (30) relié au thermostat (25) grâce à la ligne (37). Le circulateur (10) reyoit des ordres de fonctionnement ou de non fonctionnement par les lignes (27) et (28) connectées respectivement à un régulateur différen- tiel à dérogation (29) et à l'aquastat (30)o Le régulateur (29) reçoit des instructions par les lignes (31) et (32) reliées à une sonde (33), de ballon de chauffage d'eau sanitaire (4), et (34), de capteur de chaleur (l). La chaudière d'appoint (2) est commandée par le thermostat anti-gel (35) qui lui est relié par la ligne (36). La dénomination"antl-geln doit ici être comprise non seulement en ce que ces dispositifs empêchent l'lnstal- lation de geler, mais encore de la mettre en marche endessous d'une température nettement au-dessus de OOC, par exemple 15 0C. Fonctionnement. Le fonctionnement va d'abord être expliqué dans le cas de non fonctionnement du feu ouvert et de froid nécessitant un léger chauffage "anti-gel", notamment, ou même un chauffage préalable des locaux Les organe s concernés sont représentés par un trait renforcé à la figure 1. Dans ce cas, le thermostat anti-gel (35) déclenche la mise en route de la chaudière d'appoint ou réchauffeur (2) et-de son circulateur (23). L'eau sort du réchauffeur (2) par le tube (ll) et, comme elle est bloquée par le clapet anti-retour (12), elle passe dans le tube (15), le ou les radiateurs (3) et revient par le tube (17) et le tube (19) vers le circulateur (23) par lequel elle est aspirée puis réchauffée dans le réchauffeur (2) et renvoyée dans le tube (11).L'eau dans le tube (19) ne peut aller dans le tube (14) ou le tube (7) à cause de la dépression où ils se trouvent due à l'aspiration du circulateur (23). On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil dans le cas représenté à la figure 2, c'est h-dlre lorsqu'on vient d'allumer le feu à flamme nue pour constituer un lit de braises nécessaire pour la cuisson ultérieure. Ici aussi, les organes considérés ont été représentés par un trait fort. Dans le cas d1un restaurant, ce feu s'allume une ou deux heures avant l'heure habituelle des repas. La chaleur du feu élève légèrement la température ambiante qui agit sur le thermostat anti-gel (35) en annulant le fonctionnement du réchauffeur (2) et du circulateur (23), et agit aussi sur le thermostat (25) qui ouvre la vanne à trois voies (8) de façon à faire communiquer les tubulures (7) et (19).Lorsque la température du capteur (1) a atteint une certaine valeur, par exemple 300C, cette température est détectée par l'aquastat (30) qui déclenche le fonctionnement du circulateur (10) par la ligne (28) et assure la circulation d'eau chaude par le tube (9), le tube (15) > le ou les radiateurs (3), le tube (17) > le tube (l9), la vanne à trois voies (8) du tube (7) qui reJoint le capteur (1).L'eau ne peut circuler dans le tube (13) car le tube (14) de sortie du ballon de chauffage (4) est obturé par la vanne à trois voies (8). eau ne peut circuler dans le tube (11) après lembranchement avec le tube (15) et rentrer dans le réchauffeur (2) car le tube (19) est obturé par le clapet anti-retour (24). Par conséquent, le chauffage des radiateurs (3) est assuré. On va maintenant décrire le fonctionnement de ltlnstallation, en se reportant à la figure 3, lorsque le capteur de chaleur ou bouilleur (1) a atteint une température suffisamment élevée (généralement supérieure à 70 C) de façon à pouvoir assurer le réchauffage de l'éau dans le ballon de chauffage d'eau sanitaire (4). Ici encore, les organes considérés ont été représentés par un trait fort.La température élevée du capteur (1) est détectée par la sonde (34) qui envoie un signal par la ligne (32) au régulateur (29) qui reçoit aussi un signal par la ligne (31) de la sonde (33) détectant la température plus basse du ballon (4) et qui, à son tour, envoie un signal par la ligne (27) au circulateur (10). L'aquastat (3o) envoie aussi, par la ligne (37), un signal au thermostat (25) qui commande, par la ligne (26), la vanne à trois voies (8) qui met en relation les tubes (7) et (14). L'eau sortant du capteur (1) par le tube (9) est véhiculée par le circulateur (10) et se dirige par le tube (13) dans le ballon de chauffage d'eau sanitaire (4). Elle ne peut passer dans le réchauffeur (2) à cause du clapet anti-retour (20) ni dans les radiateurs (3) à cause de la position de la vanne à trois voies (8). Lteau réchauffe donc l'eau chaude sanitaire et revient, par le tube (14), la vanne à trois voies (8) et le tube (7) au capteur de chaleur (1). Si jamais la température de sortie du capteur (1) détectée par la sonde (34) devenait inférieure à la température du ballon de chauffage (4) détectée par la sonde (33), le régulateur différentiel à dérogation (29) comparant les signaux reçus par les lignes (31) et (32) arrêterait le fonctionnement du circulateur (10) (et commandevrait, par la ligne (27), learret du eirculateur (10). L'aquastat (30) commanderait à son tour le circulateur (10) par la ligne (28) et agirait, par la ligne (37) sur la vanne à trois voies (8) pour qu'elle reprenne la position représentée à la figure 2 afin d'assurer le chauffage par les radiateurs (3)). On se retrouve alors dans les conditions qui ont été expliquées ci-dessus et illustrées à la figure 2. Si jamais la température du capteur (1) remonte, la détection par les sondes (33) et (34) agissant sur le régulateur différentiel à dérogation (29) remet le circuit dans la position représentée à la figure 3 de façon à alimenter le ballon de chauffage d'eau sanitaire (4) et ainsi de suite. Comme on le voit, lorsque le feu à flamme nue a des températures qui varient suivant les exigences-de la cuisson, on assure alternativement le chauffage de eau sanitaire et le chauffage du local, le chauffage anti-gel d'appoint par le réchauffeur (2) ne survenant qu'occasionnellement, quand la température ambiante s'abaisse fortement et que le feu à flamme nue n'est pas en fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage, à l'aide de radiateurs (3) à eau chaude, et de production d'eau chaude sanitaire, à laide d'un ballon d'eau chaude (4), à partir d'un feu à flamme nue, notamment de bois, pour des besoins de chaleur se répartissant différemment à des moments difrérents, en particulier les restaurants, l'ensemble comportant une rdgulation, c a r a c t é r i s é par la com- binai son a) d'un capteur de chaleur (1) au-dessus du feu > b) d'un réchauffeur ou chaudière d'appoint (2), évitant, notamme t, le gel de l'installation, c) d'un certain nombre de radiateurs (3), d) d'un ballon de chauffage d'eau sanitaire (4), e) d'un système de vannes (8), de clapets anti-retour (12, 16, 18, 20, 24) et de circulateurs (10), (23) commandés par des moyens de régulation (25, 29, 30), avec sondes thermométriques (3), 34), assurant dans l'ordre chronologique après l'allumage du feu - l'alimentation des radiateurs, après que l'eau dans le capteur ait atteint environ 300C, en coupant l'alimentation du ballon d'eau sanitaire (4) > - l'alimentation du ballon dteau sanitaire (4) en coupant l'alimentation des radiateurs (3) après que liteau dans le capteur ait dépassé la température prévue du ballon d'eau chaude (4) et que la température ambiante du local ait atteint une valeur affichée au thermostat d'ambiance (25). 2. Dispositif, tel que défini dans la revendica- tien 1, c a r a c t é r i s é par le fait que le capteur de chaleur est composé de tubes horizontaux (5) à ailettes dont les axes sont dans un plan oblique incliné, lesdits tubes (5) étant recouverts partiellement de déflecteurs (6) à chicanes, l'ensemble étant placé au-dessus du feu, sous la hotte; de façon à constituer un avaloir où la quasi totalité des fumées vient lécher les tubes à ailettes. 3. Dispositif, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait qu'une vanne à trois voies (8) est prévue sur le circuit entre le capteur (1), le ballon d'eau chaude (4) et les radiateurs (3), ladite vanne (8) étant commandée par un thermostat d'ambiance (25) ainsi que par le régulateur différentiel à dérogation et déterminant la circulation d'eau à partir du capteur (1) - soit dans les radiateurs (3), en-dessous d'une température donnée réglée au thermostat d'ambiance (25), - soit dans le ballon d'eau chaude (4) au-dessus de ladite température. 4. Dispositif, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i a é par le fait qu'un circulateur (10') est prévu -sur une des tubulures d'accès au capteur (1), ledit circulateur (10) recevant ses ordres d'arrêt et de marche a) dans la position de la vanne à trois voies (8) alimentant les radiateurs (3), d'un aquastat (30) à la sortie du capteur (11 quand la température y atteint un minimum nécessaire pour que la circulation se fasse, b) dans la position de la vanne à trois voies (8) alimentant le ballon d'eau chaude (4), d'une régulation différentielle à dérogation (29), lorsque la température à la sortie du capteur (1) est supérieure à celle du ballon (4) pour que la circulation se fasse.