Brevet FR2552209A1 — publié le 19850322

"Chaudière à condensation" La présente invention concerne une chaudière a condensation comportant un corps de chauffe avec un foyer et un échangeur de chaleur pour le fluide a chauffer un laveur d'air comburant en amont de l'entrée du foyer, un laveur de fumées en aval de la sortie du foyer, un circuit de liquide de lavage reliant les laveurs. Une telle chaudière à gaz est connue selon les brevets français n 79 00 901 et 81 12 770. La présente invention a pour but de perfectionner une telle chaudière pour en augmenter le rendements c'est- à-dire réduire sa consommation en combustible pour un chauffage identique du fluide à chauffer. En général, ce fluide à chauffer est le fluide caloporteur d'une installa tion de chauffage central Cette installation de chauffage central peut être une installation à radiateurs et une installation à circuit de chauffage intégré dans la construction par exemple les serpentins de chauffage intAgrés dans le plafond ou dans le sol, etc.... Il arrive Çga'.sment que certaines chaudières sont en fait dédoublées l'une des chaudières travaillant à tempé rature relati.vement élevée dite chaudière. haute température et l'autre travaillant à température relativement basse dite "chaudière basse température" Un tel ensemble peut être utilisé pour le chauffage et la fourniture d'eau chaude, la chaudière haute température fournissant l'eau chaude et la chaudière basse température assurant le chauffage des locaux. A cet effet, l'invention concerne une chaudière du type ci-dessus, caractérisée en ce quelle est caractérisée par au moins un échangeur ou une combinaison d'échangeurs de chaleur monté dans le circuit de lavage et relié a un utilisateur. Cet utilisateur peut être constitué en particulier par un échangeur monté sur la conduite d'alimentation en eau froide sanitaire, pour préchauffer cette eau avant son entrée dans cette chaudière ou dans une autre chaudière fournissant l'eau chaude. Comme cet échangeur de chaleur réduit la température du liquide de lavage, liquide qui est essentiellement constitué par les condensats, cela augmente l'efficacité du lavage notamment au niveau du lavage des fumées et permet de refroidir plus efficacement les fumées. De façon générale, l'échangeur permet d'apporter de la chaleur à l'air comburant et donc à la chaudière. I1 permet également de prélever de la chaleur qui serait perdue pour en disposer ailleurs ou encore de soulager la charge en humidité de l'air comburant afin de mieux contrôler la combustion. Suivant une autre caractéristique, l'échangeur de chaleur est monté dans le circuit du liquide de lavage entre la sortie du laveur d'air et l'entrée du laveur de fumées. Suivant une autre variante, l'échangeur de chaleur est placé dans le circuit de liquide de lavage, entre la sortie du laveur des fumées et l'entrée du. laveur d'air comburant. Suivant une caractéristique particulièrement intéressante, l'utilisateur est une seconde chaudière fonctionnant à une température plus faible que l'autre chaudière. Cette chaudière double peut ainsi être constituée par une chaudière à haute température et une chaudière à basse température. La chaleur fournie par le circuit de lavage de la chaudière haute température au circuit de lavage de la chaudière basse température, permet un fonctionnement beaucoup plus économique de l'ensemble. En effet, la chaudière fonctionnant à une température d'eau élevée, il y a beaucoup de chaleur à récupérer par le laveur des fumées. Si cette chaleur est cédée à l'air comburant de cette même chaudière, après combustion, on obtient un point de rosée élevé dans la chaudière. Or, comme l'eau de chauffage est elle-même à une température relativement élevée, la condensation est relativement faible, ce qui se traduit par une perte de chaleur importante par les fumées. La seconde chaudière qui travaille à basse température présente d'excellentes performances. Son laveur de fumées récupère donc relativement peu de chaleur à échanger avec l'air comburant. Par conséquent, après humidification de l'air puis combustion, on obtient une élévation relativement faible du point de rosée. Ce problème est résolu par l'échange de chaleur entre le circuit dé lavage de la chaudière haute température et le circuit de lavage de la chaudière basse température. L'échangeur de chaleur se présentait sous diverses formes. Il peut s'agir d'un échangeur de chaleur à circuit primaire et secondaire distincts, travaillant à contre courant ou à équi-courant. Il peut également s'agir d'un dispositif permettant de réunir les deux circuits de lavage pour faire circuler le liquide de lavage d'un circuit à l'autre. La communication des deux circuits de liquide de lavage permet également une régulation des niveaux d'eau dans les circuits de lavage. De façon générale, l'invention permet la combinaison de plusieurs chaudières par la réunion en caseade des différents circuits de liquide de lavage par des échangeurs tels que ceux envisagés ci-dessus. Enfin, cette combinaison des chaudières permet d'améliorer considérablement la qualité d'ensemble de la combustion ; les contrôles peuvent se faire par inter- action ou interdépendance des différents circuits. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est un schéma général d'une chaudière selon l'invention, - La figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure 1 correspondant à une première variante de l'invention, - La figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 1 correspondant à une seconde variante de l'invention, - La figure 4 est un schéma général de l'installation à deux chaudières combinée par un échangeur. - La figure 5 est un schéma correspondant à une première variante de l'installation de la figure 4, - La figure 6 est un schéma correspondant à la seconde variante de l'installation de la figure 4, - La figure 7 est un schéma correspondant à une troisième variante de l'installation de la figure 4, - La figure 8 montre une quatrième variante. Selon la figure 1, l'invention concerne une chaudière comprenant un corps de chauffe 1 avec un foyer 2 et un échangeur 3 dans lequel passe le fluide à chauffer. Le foyer 2 est alimenté en un mélange formé par du combustible fourni par l'alimentation 4 et de l'air comburant fourni par un ventilateur 5, un laveur 6 et une conduite 7. Les fumées sortant de l'échangeur 3 passent dans un laveur de fumées 8 avant d'être envoyées à la cheminée 9. Le laveur d'air comburant 6 qui se trouve en amont de l'entrée de la chaudière, avant que cet air comburant ne soit mélangé au combustible, et le laveur de fumées 8 qui se trouve en aval de la sortie de l'echangeur sont reliés par un circuit de liquide constitué essentiellement par les condensats, ce circuit se composant d'une conduite 10 reliant la base 11 du laveur d'air comburant 6 à l'entrée 12 du laveur de fumées 8. De façon analogue, la base 13 du laveur de fumées 8 est reliée par une conduite 14 à l'entrée 15 du laveur d'air comburant 6. Le circuit du liquide de lavage est muni de pompes de circulation 16, 17 ainsi que d'un échangeur de chaleur 18 représenté schématiquement par un rectangle. Cet échangeur de chaleur 18 est relié à un utilisateur 19. La figure 2 correspond à une première variante de l'invention. Cette variante dont les parties communes avec la f-gure 1 portent les mêmes références et ne seront pas décrites, comporte un échangeur de chaleur 28 qui est monté sur la branche 10 reliée à la base 11 du laveur d'air comburant 6 à l'entrée 12 du laveur de fumées 8. Selon la variante reprsentée à la figure 3, l'échangeur de chaleur 38 est prévu dans la conduite 14 du circuit de lavage, conduite reliant la base 13 du laveur de fumées û à l'entrée 15 du laveur d'air comburant 6. La figure 4 est un schéma général d'une installa Lion selon l'invention dans laquelle l'utilisateur est constitué par une autre chaudière. En effet, il est interessant dans certains cas de prévoir à la place d'une installation à chaudière unique, une installation à double chaudière, l'une trava llant à haute température, l'autre à basse température. Ainsi, selon la figure 4, la chaudière 40 telle que décrite c-dessus, comportant un circuit de lavage comporte un laveur L11 et un laveur L12. un des laveurs est le laveur de l'air conbura-nt, l'autre le laveur des fumées Ces deux laveurs sont reliés par un circuit de liquide de lavage comprenant une conduite C11 reliant la base du laveur L12 à l'entrée du laveur L1l, d'une conduite C12 sortant de la base du laveur L11 et une conduite C13 arrivant à l'entrée du laveur L12. De façon analogue, la chaudière 41 comporte un laveur L21 et un laveur L22. La base du laveur L22 est reliée à l'entrée du laveur L21 par une conduite C21; la base du laveur L21 est reliée à une conduite C22 et l'entrée du laveur L22 est reliée à une conduite C23. L'installation comporte également un échangeur 42 avec des branchements E1, E2, E3, E4. Les conduites C12, C13 du circuit de lavage de la première chaudière 40, sont respectivement reliées aux branchements E1 et E2 de l'échangeur 42. De façon analogue, les conduites C22 et C23 de la chaudière 41 sont reliées aux branchements E3 et E4 de l'échangeur 4. Comme le montrent les figures 5, 6 et 7, l'échangeur de chaleur 42 peut se présenter sous différentes formes 421, 422 et 423 ,424. Selon la figure 5, l'échangeur de chaleur 421 est constitué par un échangeur de chaleur avec un circuit primaire 50 et un circuit secondaire 51. Le circuit primaire 50 relie les branchements E1 et E2 et le circuit secondaire les branchements E3 et E. Dans cet échangeur 421, le liquide de lavage du circuit de la chaudière 40 passe dans le circuit 50 et le liquide de lavage du circuit de lavage de la chaudière 41 passe dans le circuit 51. Dans cet échangeur 421, les deux fluides circulent dans le même sens. La figure 6 représente une autre variante d'échangeur6061 422 analogue à l'échangeur 421 avec toutefois les fluides circulant à contre courant. La figure 7 montre une troisième variante d'échangeur constitué par un branchement croisé 70,71. Ainsi le liquide de lavage de la chaudière 40 qui arrive au branchement E1 est envoyé par l'intermédiaire de la liaison entre les branchements E1 et E4 dans le circuit de lavage de la chaudière 41. De façon analogue, le liquide de lavage de la chaudière 41 qui arrive au branchement E3, passe au branchement E2 et pénètre dans le circuit de lavage de la chaudière 40. Comme suivant le cas, les laveurs L1 et L12 sont respectivement le laveur de fumées et le laveur d'air comburant ou le laveur d'air comburant et le laveur de fumées, ces différentes combinaisons particulières découlent aisément de la description ci-dessus et n'ont pas été représentées en détail.Ces combinaisons sont données dans le tableau ci-après CHAUDIèRE 40 CHAUDIERE 41 laveur air laveur fumées laveur air laveur fumées 1 L11 L12 L21 L22 2 L12 L11 L22 L21 3 L11 L12 L22 L21 4 L12 L11 L21 L22 La figure 8 montre un quatrième mode de réalisation selon lequel l'dchangeur 424 est constitué par une bouteille de mélange 80 munie de piquages 81, 82, 83, 84, reliés aux branchements E1, E2, E3, Eg. Ainsi chaque circuit de liquide de lavage peut recevoir et donner du liquide en fonction de besoins particuliers.Ce mode de réalisation est intéressant lorsque les laveurs sont alimentés par des débits de liquide différents. Cette quatrième variante ainsi que les trois variantes objet notamment du tableau ci-dessus peuvent être utilisées séparément ou associées ou superposées pour une même chaudière ou combinaison de chaudières. Suivant un cas particulièrement simple pour deux chaudières, le laveur de fumées de l'une des chaudières est relié au laveur d'air de l'autre chaudière dont le laveur de fumées est relié au laveur d'air de la première chaudière. Dans le cas de deux ou plusieurs chaudières, la commande de fonctionnement, le réglage du niveau des gardes d'eau, etc.... se font par l'interdépendance et l'interaction entre les chaudières. En effet, comme cela est connu, le rendement d'une installation de chauffage dépend de la qualité de la flamme de la ou des chaudières, c'est-à-dire de la stabilité et de la régularité de la flamme pour avoir une combustion aussi complète que possible du mélange combustible - air comburant. Cette qualité dépend notamment de l'humidité de l'air comburant : un air trop humide détériore la qualité de la flamme. Dans ces conditions, il peut être nécessaire d'agir sur les paramètres de fonctionnement du laveur d'air comburant d'une chaudière, suivant la mesure des paramètres de l'autre laveur de cette chaudière ou d'une autre chaudière ; il y a donc interdépendance et interaction du contrôle des chaudières. A titre d'exemple, la flamme de la chaudière basse température peut dépendre de la chaleur récupérée dans le laveur des fumées de la chaudière haute température. On peut airai être conduit à arrêter, court circuiter ou moduler le débit dans les circuits du liquide de lavage. il est également important d'éviter que par suite de conditions de fonctionnement différentes d'une chaudière à l'autre, du liquide de lavage risque de s'accumuler au fond de l'un des laveurs. Poux éviter cet inconvénient dans le cas de circuits de lavage communiquants (figures 7,8), il est important de règler les hauteurs d'eau au fond des laveurs. Le règlage se fait simplement par des conduites de liaison assurant cet équilibre. De telles conduites ne sont pas nécessaires dans le cas des figures 5 et 6 puisque les circuits de liquide sont distincts et chacun comporte un trop plein. REVENDICATIONS 1 ) Chaudière à condensation comportant un corps de chauffe avec un foyer et un échangeur de chaleur pour le fluide à chauffer, un laveur d'air comburant en amont de l'entrée du foyer, un laveur de fumées en aval de la sortie du foyer, un circuit de liquide de lavage reliant les laveurs, chaudière caractérisée par un ou plusieurs 6c'l3ngeurs de chaleur (18, 28. 33, 42. 421, 422, 423) monté dans le circuit de lavage et relié à un utilisateur (19, 41). 20) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (28) est monté dans le circuit du liquide de lavage entre la sortie (11) du laveur d'air (6) et l'entrée (12) du laveur de fumées (8). 30) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (38) est placé dans le circuit de liquide de lavage, entre la sortie (13) du laveur des fumées (8) et l'entrée (15) du laveur d'air comburant (6). 4 ) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'utilisateur i19) est une seconde chaudière (41) fonctionnant à une température plus faible que l'autre chaudière (40). 5 ) Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (421, 422) comporte un circuit primaire (50) branché sur le circuit de lavage de la chaudière (40) et un circuit secondaire (51) relié à l'utilisateur (19, 41). 60) Chaudière selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (423) est constitué par une double liaison reliant le circuit de liquide de lavage de la chaudière (40) à l'utiw lisateur (19, 41). 70) Chaudière selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 4 et 6, caractérisée en ce que l'utilisateur (19) est une chaudière (41) et l'échangeur de chaleur (423) relie le circuit de lavage (C21, C22, r C23) de cette chaudière (41) au circuit de lavage (C11, C12, C13) de l'autre chaudière (40). 80) Chaudière selon la revendication 1, carac térisée en ce que l'échangeur (424) est constitué par une bouteille de mélange munie de piquages reliés aux branchements E, E2, E3, E4. 90) Chaudière selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle des hauteurs d'eau dans les laveurs, ces moyens de contrôle étant interdépendants d'une chaudière à l'autre. 100) Chaudière selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle de la qualité de la flamme, réglant l'humidité de l'air comburant, ces moyens étant interdépendants et interactifs d'une chaudière à l'autre.