Brevet FR2557684A1 — publié le 19850705

"Chaudière de chauffage et/ou de fourniture d'eau chaude sanitaire La présente invention concerne une chaudière de chauffage et/ou de fourniture d'eau chaude sanitaire, cette chaudière comprenant un humidificateur de l'air comburant en amont du foyer pour alimenter le foyer en air comburant et un laveur de gaz de combustion en aval du foyer. Ces chaudières connues présentent un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, l'échange de chaleur dans une telle chaudière se fait entre les gaz de combustion ou fumées et l'eau du circuit de chauffage. De ce fait, un tel échangeur nécessite une surface très importante, ce qui se traduit par un court élevé. Un autre inconvénient est que ces chaudières, traversées par 1 ' eau du circuit de chauffage central, doivent résister à des pressions hydrauliques importantes, dues à la hauteur des immeubles. Il faut donc dimensionner, en conséquence, les différents volumes dans lesquels circule l'eau du chauffage central. Comme par ailleurs, du fait de 1 'u'ilisation d'un humidificateur d'entrée et d'un laveur de sortie, il faut réaliser ces chaudières en acier inoxydable ou en cuivre, cela augmente le court de fabrication non seulement par le court de la matière ainsi utilisée mais également par les techniques particulières de fabrication, de soudage, etc... Combiné à la nécessité de résister à des pressions élevées, cela se traduit par des chaudières relativement coûteuses. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer une chaudière de chauffage et/ou de fourniture d'eau chaude sanitaire du type ci-dessus, dont le rendement soit au moins égal à celui des chaudières actuelles et dont la fabrication soit plus simple et moins coûteuse. A cet effet, l'invention concerne les chaudières du type ci-dessus, caractérisées en ce que cette chaudière comporte un circuit de fluide caloporteur comprenant une enceinte d'arrosage traversée par les gaz de combustion et munie de moyens de pulvérisation et de ruissellement du fluide caloporteur et des moyens de récupération du fluide caloporteur après traversée des gaz de combustion et réchauffage par ces gaz, ainsi qu'au moins un échangeur de chaleur recevant l'eau à chauffer (circuit de chauffage ou eau sanitaire). La chaudière selon l'invention, à humidificateur de gaz comburant et à laveur de fumées ou de gaz de combustion évite la réalisation de l'échangeur de chaleur fumées/eau de chauffage puisque cet échange de chaleur se fait au niveau de 1' enceinte d'arrosage, entre les gouttelettes de fluide caloporteur qui sont pulvérisées ou obtenues par rui sellement et les gaz chauds de la combustion. Cela supprime donc un échangeur de chaleur de grande surface et, par suite, coûteux. Par ailleurs, comme la chaleur fournie par la chaudière est ainsi récupérée par un circuit de fluide caloporteur, indépendant du circuit de chauffage ou du di spo- sitif fournissant l'eau chaude sanitaire, le circuit est ainsi indépendant des pressions élevées régnant dans le circuit de chauffage. Cela permet de réduire le dimensionnement de la chaudière, l'épaisseur des tôles, etc... et par suite de simplifier et de réduire considérablement les difficultés de fabrication de cette chaudière et, par suite, le cot. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, l'enceinte d'arrosage est le bloc foyer. Cette caractéristique permet de simplifier la réalisation de la chaudière puisque le bloc foyer constitue en même temps l'enceinte d'arrosage. Suivant une autre caractéristique, le circuit de fluide caloporteur comprend également une chemise entou rant le bloc foyer et travers par le fluide caloporteur. Suivant une autre caractéristique, le circuit de fluide caloporteur comporte en partie haute au-dessus de la chemise entourant le bloc foyer une conduite polir éviter le siphonnage du fluide caloporteur contenu dans la chemise. Suivant un autre caractéristique. l'enceinte d'arrosage est formée due deux parties, l'une apparterlant au circuit de fluide caloporteur haute température passant par l'échangeur de chaleur du circuit haute température et l'autre partie étant traversée par les gaz de combustion, en aval de la première partie et appartenant au circuit de fluide caloporteur basse température passant par l'échangeur de chaleur basse température. I1 peut en effet être nécessaire dans certains cas d'avoir deux circuits à des températures différentes. Suivant une autre caractéristique, le circuit de fluide caloporteur comporte deux échangeurs de chaleur branchiés en parallèle sur le circuit par l'intermédiaire d'un moyen d'alimentation réglable. répartissant le fluide caloporteur de façon réglable entre les deux échangeurs de chaleur, l'un des échangeurs alimentant le circuit haute t empé - rature et l'autre assura n t la fourniture de l'eau à basse température. Suivant une autre caractéristique, le fluide caloporteur est de l'eau. La réalisation particulièrement avantageuse envisa rivée ci-dessus et consistant à subdiviser l'enceinte d'arrosage en deux parties correspondant à deux circuits de fluide caloporteur, permet d'utiliser le fluide caloporteur à la température la plus élevée pour l'eau sanitaire, le fluide caloporteur à la température la moins élevée servant à la fourniture d'eau chaude du chauffage central. Le montage de deux échangeurs en parallèle sur le circuit du fluide caloporteur permet de régler l'alimentation en chaleur des deux échangeurs en fonction des besoins. Ce réglage se fait à partir d'informations fournites par des capteurs. Enfin, de façon générale, il convient de remarquer que, du fait des températures de fonctionnement, notamment de la température régnant dans l'humidificateur de gaz comburant, la chaudière est indépendante du point de rosee. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'une chaudière selon l'invention - la figure 2 est un schéma d'un second mode de réalisation d'une chaudière, selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation de la chaudière, selon la figure 2 ; - la figure 4 est un schéma d'un autre mode de réalisation d'une chaudière, selon l'invention. Selon la figure 1, la chaudière de chauffage et/ou de fourniture d'eau chaude sanitaire se compose d'un circuit de fluide caloporteur, en général de l'eau, forme d'une enceinte d'arrosage 1 traversée par les gaz de combustion avec en partie haute de l'enceinte des moyens de pulvérisatin 2 et en partie basse de l'enceinte des moyens 3 de récu pération de l'eau pulvérisée et réchauffée par le contact avec les gaz de combustion, ce circuit comprenant un échangeur de chaleur 4 branché sur le circuit 5 de l'eau à chauffer. La liaison entre le moyen de récupération 3 de l'eau pulvérisée et l'échangeur 4 est assurée par une conduite 6 munie d'une pompe de circulation 7. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'enceinte d'arrosage 1 est placée dans le corps de chauffe 8 devant le bru leur 9 dont le dessin montre schématiquement la flamme 10. Le corps de chauffe 8 où le foyer est alimenté en air comburant humidifié fourni par un laveur d'air comburant 11 muni en partie haute d'une rampe de pulvérisation 12 et en partie basse d'un réceptacle 13 permettant de récupérer l'exédent d'eau pulvérisé par la rampe de pulvérisation 12. L'alimentation en air se fait par la conduite 14 placée à la base de l'humidificateur d'air comburant 11, l'air humidifié sortant par une conduite 15 reliant la partie haute de l'humidificateur il à la base du bloc foyer 8. La sortie de l'enceinte d'arrosage 1 qui, dans le cas présent, est le bloc-foyer 8, est reliée par une conduite 16 à la base d'un laveur de sortie 17 destiné à laver les gaz de combustion avant leur evacuation. Ce laveur de sortie comporte une rampe de pulvérisation 18 en partie haute et un réceptacle de récupération 19 en partie basse. Suivant le cas, le réceptacle de récupération 19 du laveur des gaz de combustion 17 peut alimenter la rampe de pulvérisation 12 de l'air comburant et la rampe de pulvérisation 18 peut être alimentée par le réceptacle de récupération 13. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le moyen de pulvérisation 2 de l'enceinte d'arrosage est constitué par une rampe à buses de pulvérisation représentée schématiquement et le moyen de récupération de l'eau pulvérisée et réchauffée est constitué par le fond du bloc-foyer 8 et une prise pour la conduite 6. L'échangeur 4 représenté schématiquement à la figure 1, est un échangeur à contre-courant branché sur un seul circuit 5. En fait, cet échangeur peut être remplacé par deux échangeurs en série dont le premier est branché sur un circuit destiné à fournir l'eau la plus chaude et le second sur vun circuit destiné à fournir l'eau la moins chaude. Le premier circuit est en général le circuit de chauffage central et le second le circuit fournissant l'eau chaude sanitaire. La figure 2 montre un second mode de réalisation de l'invention. Ce second mode de réalisation de la chaudière de chauffage et/ou de fourniture d'eau chaude sanitaire se compose d'une enceinte d'arrosage 21 munie à sa partie haute d'une rampe de pulvérisation 22 et à sa partie basse d'un moyen de récupération 23 de l'eau ainsi pulvérisée et réchauffée au contact des gaz de combustion qui circulent da-ns cette enceinte 21. La base de l'enceinte 21 est reliée au bloc foyer 24 qui est entouré d ' une ehf mi se d'eau 25 faisant partie du circuit de fluide caloporteur d'eau. En effet, le moyen de récupération 23, l1eau pulvérisée est reliée par une conduite 26 munie d'une pompe de circulation 27 à la chemise d'eau 25.La sortie de la chemise d'eau 25 est reliée par une conduite 28 à un échangeur de chaleur 29, lui-même branché sur le circuit 30 d'eau chaude. Selon la figure 2, par mesure de sécurité, pour éviter qu'après l'arrêt de la pompe de circulation 27, le tuyau ?6 ne puisse vider dans une très large mesure, la chemise d'eau 25 par effet de siphonnage, il est prévu une conduite de liaison 31 supprimant ce risque de siphonnage. Cette conduite 31 permet d'introduire de l'air dans le haut de la chemise d'eau 25 pour désamorcer le siphon. Pour ces mêmes raisons, comme la chemise d'eau 25 comporte une cloison non représente formant le chemin de circulation d'eau, il convient de prévoir des trous au moins dans le haut de cette cloison. Le bloc-foyer 24 est alimenté en air comburant par une conduite 32 sortant en partie haute de l'humidifi- cateur d'air comburant 33 munie d'une rampe de pulvérisation 34 et d'unvmoyen de récupération 35 de l'excédent d'eau pulvérisée. L'alimentation en air comburant se fait par la conduite 36 à la base de l'humidificateur 33. La conduite 32 débouche dans le foyer du bloc foyer 24 en partie haute à l'endroit du brûleur 37. A la sortie de l'enceinte d'arrosage 21, les gaz de combustion passent par la conduite 38 pour attaquer le laveur des gaz de combustion 39 à sa partie basse et en sortir par la conduite 40 à la partie haute pour être évacués. Ce laveur 39 comporte, dans sa partie supérieure, une rampe de pulvérisation 41 et à sa base un moyen de récupération de l'eau pulvérisée 42. Comme précédemment, l'humidificateur de l'air comburant 33 et le laveur de gaz de combustion 39 peuvent etre reliés de façon à récupérer de l'énergie calorifique en permettant le préchauffage de l'air comburant et le refroidissement des gaz de combustion. La figure 3 montre une variante de réalisation de la figure 2. Selon le mode de réalisation de la figure 3, la chaudière de chauffage et/ou de fourniture d'eau chaude sanitaire, se compose de deux circuits d'eau caloporteuse traitant successivement les gaz de combustion. Le bloc-foyer 51 est subdivisé en une première enceinte 52 et une seconde enceinte 53. La première enceinte d'arrosage 52 correspond au foyer. Cette enceinte fait partie d'un premier circuit d'eau caloporteuse comprenant un moyen de pulvérisation d'eau 54 et un moyen de récupération d'eau 55 à la base de cette enceinte 52. Ce moyen 55 est relié par une conduite 56 munie d'une pompe 57 à un premier échangeur 58 dont la sortie est reliée au moyen de pulvéri- sation 54. L'échangeur 58 est branché sur un premier circuit d'eau chaude 59. Comme l'eau caloporteuse circulant dans ce premier circuit est la plus chaude puisqu'elle reçoit, en premier lieu, les gaz de combustion, le circuit 9 est de pré férence le circuit fournissant l'eau chaude sanitaire. Le second circuit d'eau caloporteuse comprend l'enceint 53. Cette enceinte 53 qui se trouve en aval de l'enceinte 52 est munie en partie haute d'un moyen d'arrosage 60 et en partie basse d'un moyen de récupération de l'eau 61 relié par une conduite 62 munie d'une pompe de circulation 63 à un second échangeur 64 branché sur un second circuit d'eau chaude 65. Ce circuit d'eau chaude 65 est de préférence le circuit de chauffage central. En amont du bloc foyer 51, la chaudière comporte un humidificateur d'air comburant 65 muni d'une rampe de pulvérisation 66 et d'un moyen de récupération d'eau 67. L'air comburant ainsi humidifié est fourni au foyer par une conduite 68 débouchant à la base du foyer au niveau du bru leur 69. En sortie, la chaudière comporte un laveur de gaz de combustion 70 muni, en partie haute, d'un pulvérisateur 71 et en partie basse d-'un moyen de récupération d'eau 72. Comme précédemment, les moyens de pulvérisation et de récupération d'eau de l'humidificateur 65 et du laveur 70 peuvent être combinés. a variante de réalisation de la figure 4 se distingue essentiellement des précédentes variantes par le montage en parallèle de deux échangeurs 80, 81 dont l'alimentation est réglée par un régulateur à trois voies 82 répartissant les débits d'eau caloporteuse entre les deux échangeurs 80 et 81. L'échangeur 81 est branché sur un premier circuit d'eau chaude 83 et l'échangeur 81 sur un second circuit d'eau chaude 84. Dans l'exemple représenté, l'enceinte d'arrosage 85 se trouve dans le bloc foyer 86. Toutefois, cette enceinte peut également être séparée du bloc foyer comme dans l'exemple de la figure 2. La figure 4 montre également l'humidificateur d'air comburant 87 et le bruleur 88. A titre de remarque générale, bien que la descrip tion ci-dessus concerne une installation avec une enceinte d'arrosage par pulvérisation en partie haute et récupération en partie basse, cela ne constitue qu'un exemple ; on peut en effet envisager une pulvérisation d'eau par des buses situées en partie basse et dont les jets sont dirigés vers le haut. v REVENDICATIONS 10) Chaudière de chauffage et/ou de fourniture d'eauchaude sanitaire, chaudière comprenant un humidificateur de l'air comburant en amont du foyer, pour alimenter le foyer en air comburant, et un laveur de gaz de combustion en aval du foyer, chaudière caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de fluide caloporteur comprenant une enceinte d'arrosage (1, 21, 52, 53, 85) traversée par les gaz de combustion, et munie de moyens de pulvérisation et/ou de ruissellement (2, 22, 54, 60) du fluide caloporteur etdes doyens de récupération du fluide caloporteur (3, 23, 55, 65) après traversée des gaz de combustion et réchauffage par ces gaz, ainsi qu'au moins un échangeur de chaleur (4, 29, 58, 64, 80, 81) recevant l'eau à chauffer (circuit de chauffage ou eau sanitaire). 2 3 Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte d'arrosage est le bloc foyer (8). 30) Chaudière selon la revendication l, caractérisée en ce que le circuit de fluide caloporteur comprend également une chemise (25) entourant le bloc foyer (24) et traversé par le fluide caloporteur. 40) Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que le circuit de fluide caloporteur compcrte en partie haute au-dessus de la chemise (25) entourant le bloc foyer (24) une conduite (31) pour éviter le siphonnage du fluide caloporteur contenu dans la chemise. 50) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte d'arrosage est formée de deux parties (52, 53) l'une constituant un circuit de fluide caloporteur haute température passant par l'échangeur de chaleur (58) du circuit haute température et l'autre partie (53) étant traversée par les gaz de combustion, en aval de la première partie (52) et appartenant au circuit de fluide caloporteur basse température passant par l'échangeur de chaleur basse température. 40) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de fluide caloporteur comporte deux échangeurs de chaleur (80, 81) branchés en parallèle sur le circuit par l'intermédiaire d'un moyen d'alimentation réglable (82), répartissant le fluide caloporteur de façon réglable entre les deux échangeurs de chaleur (80, 81), l'un des échangeurs (80) alimentant le circuit haute température, et l'autre (81) assurant la fourniture d'eau à basse température. 70) Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le fluide caloporteur est de l'eau.