Brevet FR2565330A1 — publié le 19851206

La présente invention a trait aux cheminées à feu ouvert et concerne plus particulièrement un dispositif permettant de récupérer les calories portées par les gaz brûlés de la combustion du foyer; lesquels gaz sont ensuite dirigés, par l'intermédiaire d'un conduit d'évacuation, vers ltextérieur où les calories sont dispersées dans le milieu ambiant. De nombreux types de dispositifs de récupération de chaleur ont déjà été proposés dans le but d'emmagasiner une importante partie de ces calories avant leur évacuation vers l'extérieur, afin de restituer celles-ci dans un volume fermé où l'on souhaite élever le degré de température. Parmi ceux-ci nous citerons le cas de celui qui peut être posé avec une manipulation simple dans l'autre de la cheminée, adossé au contrecoeur. Un tel dispositif comprend notamment un caisson dit "mural" adoptant la forme générale d'un parallélépipède rectangle et reposant, de manière autos table, sur la plaque foyère de la cheminée, en appui sur le contrecoeur.Ce caisson est pourvu d'une part, d'une ouverture d'aspiration des gaz brûlés ménagée dans sa paroi frontale à sa partie inférieure, et d'autre part, d'une ouverture de refoulement desdits gaz débouchant dans le susdit conduit d'évacuation èt ménagée dans sa paroi de dessus. Ce caisson a pour objet de détourner le trajet des gaz de combustion qui sont confinés dans l'enceinte dudit caisson avant d'être dirigés dans le susdit conduit d'évacuation. Un échangeur de chaleur est disposé dans ce caisson et opère, par convection et par conduction à travers ses parois, un transfert de calories entre lesdits gaz et un fluide caloporteur tel que de l'air. Ce dernier circule à l'intérieur de l'échangeur au moyen de deux tubulures d'entrée et de sortie dudit fluide, qui établissent un circuit fermé entre le volume de la pièce à réchauffer et l'échangeur. On comprend que le rendement de ce dispositif de récupération de chaleur sera d'autant plus important que les surfaces d'échange de l'échangeur seront plus grandes tout en assurant une bonne qualité du tirage. Partant de cette constatation,j'ai donc imaginé d'installer dans le susdit caisson mural, un échangeur formé d'un caisson dressé verticalement à l'intérieur du premier et garni, dans sa partie basse en regard de la susdite ouverture d'aspiration des gaz brûlés, d'éléments tubulaires horizontaux façonnés dans le même matériau conducteur que celui du caisson-échangeur. Ces éléments tubulaires relient la paroi frontale à la paroi dorsale du caisson-échangeur et autorisent de ce fait un passage desdits gaz à travers l'épaisseur du caisson. Outre le fait d'augmenter notoirement les surfaces d'échangeentre les gaz brûlés et le fluide caloporteur, la présence des éléments tubulaires permet également d'améliorer les courants de tirage engendrés à l'intérieur du caisson mural.Ainsi, selon une réalisation préférentielle de l'invention, le caisson-échangeur peut reposer directement sur la paroi de dessous du caisson mural, car les gaz de la combustion seront entraînés par les courants de tirage engendrés dans les susdits éléments tubulaires. Cette disposition offre en plus un grand avantage pour le rendement thermique de l'ensemblexdu dispositif de récupération de chaleur, car elle permet aux flammes du foyer en. ignition, de le cher directement la paroi frontale du caisson-échangeur à travers l'ouverture d'aspiration du caisson mural. Il n'est donc plus nécessaire, comme auparavant dans les dispositifs de ce genre, de surélever le caisson-échangeur, généralement au-dessus de la susdite ouverture d'aspiration, pour autoriser un passage des gaz de combustion le long des parois de dessous et dorsale du caisson-échangeur. Il va de soi que la surélévation du caisson-échangeur pourra être conservée dans le dispositif de l'invention si celle-ci contribue à une optimisation du rendement thermique du dispositif ain Si exécuté. La réalisation du caisson-échangeur que j'ai imaginé pour être installé dans un dispositif de récupération de chaleur pour cheminée à feu ouvert, offre un grand avantage dans le sens où elle permet de restreindre les dimensions de l'ensemble du dispositif, et, de ce fait, de limiter l'encombrement occupé par ce dernier notamment lorsqu'il est destiné à équiper des cheminées existantes où la place fait parfois défaut. Les concepts généraux de l'invention venant d'être exposés,le mode de réalisation d'un dispositif de récupération de chaleur qui va être ci-dessous décrit et illustré, a pour objectif d'imager ces concepts fondamentaux sans pour autant en restreindre les variantes de construction possible qui pourront être facilement mises en oeuvre par un homme de métier. Cette description est annexée d'un dessin représentant par une vue en perspective, un tel dispositif de récupération de chaleur. Tel qu'illustré sur ce dessin, ce dispositif destiné à être installé sur la plaque foyère d'une cheminée à feu ouvert, adossé au contrecoeur, comprend un caisson 1 (représenté en traits fins) adoptant la forme d'un parallélépipède rectangle et définissant l'enveloppe générale du dispositif. Dans la paroi frontale la de ce caisson dit mural, est pratiquée une ouverture 2 d'aspiration des gaz brûlés qui sont symbolisés sur le dessin par les flèches G. Ces gaz sont ensuite dirigés vers le conduit d'évacuation de la cheminée grâce à une ouverture centrale de refoulement 3' ménagée dans la paroi de dessus lb du caisson mural 1 et débouchant sur un tuyau 3 donnant dans le susdit conduit d'évacuation. L'ouverture d'aspiration 2 et l'ouverture de refoulement 3' engendrent à l'intérieur du caisson 1 des courants de tirage qui détournent le trajet des gaz brûlés issus du foyer en ignition de leur trajet naturel ascensionnel qui les dirige directement vers le conduit d'évacuation de la cheminée. Un caisson-échangeur 4 est installé dans ce caisson mural 1 afin de puiser les calories portées par les gaz brûlés G lors de leur passage dans le caisson 1, ceci par convection et par conduction à travers les parois de ce caisson-échangeur 4. Ces calories sont ensuite transmises par convection à un fluide caloporteur F tel que de l'air circulant à l'intérieur du caisson-échangeur 4 au moyen d'une tubulure d'entrée 5 et de deux tubulures de sorties 6 dudit fluide F. Ce dernier transporte ainsi les calories qu'il a emmagasinées au contact des parois du caisson 4 dans un volume d'air d'une pièce avec lequel il se mélange dans le souci d'élever le degré de température de cette dernière. Dans la partie basse du caisson-échangeur 4, des éléments tubulaires horizontaux 7 relient la paroi frontale 4a à la paroi dorsale 4a' du caisson 4 en traversant l'épaisseur de ce dernier. Ces éléments 7 engendrent une advection des courants de tirage qui permet aux gaz brûlés admis par l'ouverture d'aspiration 2 du caisson 1, de traverser l'épaisseur du caisson 4, augmentant ainsi les surfaces d'échange entre lesdits gaz et le fluide caloporteur F. Comme je l'ai souligné au début de ce présent mémoire, l'advection de ces courants de tirage permet également aux flammes du foyer en ignition, de lècher les parois du caisson-échangeur 4, et par voie de conséquence immédiate, d'accroître le degré de la température règnant à l'intérieur dudit caisson. Comme on peut le voir sur le dessin, ce dernier repose directement sur la paroi de dessous lb' du caisson 1, car les tubes 7 créent des ouvertures de passage à travers l'épaisseur du caissonéchangeur, notamment pour les gaz brûlés G issus du foyer en ignition qui pourront ainsi être en contact avec la paroi dorsale 4a' du caisson 4. I1 va de soi que la disposition et la section des susdits éléments 7 tels que représentés sur ce dessin,ont été choisies afin d'offrir un juste équilibre entre le rendement thermique du dispositif de récupération de chaleur et la qualité de tirage de la cheminée. Aussi, selon une caractéristique particulièrementavantageuse de l'invention, le plus grand nombre de ces éléments 7 sont disposés par rangées sucessives et en quinconce, en regard de la susdite ouverture d'aspiration 2 et à un niveau supérieur à celui de la tubulure d'entrée 5 du fluide caloporteur F débouchant sur la paroi latérale 4c du caisson 4. Bien évidemment, d'autres éléments tubulaires 7 pourront être installés dans le caisson-échangeur 4 et plus précisément dans sa partie supérieure,commecela est montré sur le dessin, si leur présence stabilise l'état d'équilibre ci-dessus recherché. L'invention venant d'être ci-dessus décrite et représentée, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, diverses modifications, améliorations, et aménagements pourront être apportés à 11 exemple de réalisation ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects les plus larges. REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération de chaleur pour cheminée à feu ouvert comprenant: - d'une part, un caisson mural parallélépipédique (1) qui, adossé au contrecoeur de la cheminée et reposant de manière autostable sur la plaque foyère de cette dernïère, est pourvu d'une ouverture d'aspiration (2) des gaz brûlés G issus du foyer en ignition ménagée dans sa paroi frontale (la) à sa partie superieure, et d'une ouverture de refoulement (3') débouchant dans le conduit d'évacuation des gaz brûlés G vers l'extérieur et ménagée dans sa paroi de dessus (lb), - et d'autre part, un échangeur de chaleur (4) qui, installé à l'intérieur du susdit caisson mural (1), opère, à travers ses parois, un transfert de calories entre les gaz brûlés G et un fluide caloporteur F circulant à l'intérieur dudit échangeur (4) au moyen d'au moins deux tubulures d'entrée (5) et de sortie (6) dudit fluide F, ledit dispositif étant CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit échangeur (4) est constitué d'un caisson dressé verticalement à l'intérieur du caisson mural (1) et garni, dans sa partie basse située en regard de la susdite ouverture d'aspiration (2) des gaz brûlés ménagée dans la paroi frontale (la) du caisson mural (1), d'éléments tubulaires (7) disposés horizontalement et reliant sa paroi frontale (4a) à sa paroi dorsale (4a') pour autoriser un passage des gaz brûlés G à travers l'épaisseur dudit caisson-échangeur (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit caisson-échangeur (4) repose directement sur la paroi de dessous (lb') du susdit caisson mural (1). 3. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les susdits éléments tubulaires (7) sont disposés par rangées successives et en quinconce. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la tubulure d'entrée (5) du fluide caloporteur F est ménagée dans la paroi latérale (4c) du caisson-échangeur (4), dans la partie basse de ce dernier à un niveau inférieur à celui de la première rangée d'éléments tubulaires (7). 5. Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 4, CA RACTERISE PAR LE FAIT QUE des éléments tubulaires (7) sont installés dans la partie supérieure du caisson-échangeur(4).