Brevet FR2565334A1 — publié le 19851206

La présente invention concerne une chaudière à condensation par voie sèche. Dans la suite, on considérera plus particulièrement la réalisation d'une telle chaudière équipée d'un brûleur à gaz, bien que la chaudière suivant l'invention puisse également être utilisée avec des brûleurs à combustible liquide. En pratique, une chaudière à condensation par voie sèche est une chaudière dans laquelle les gaz de combustion, essentiellement du gaz carbonique et de l'eau, cèdent leurs calories à travers un échangeur de chaleur surdimensionné au point que la température de sortie des gaz de combustion descend au-dessous du point de rosée. A titre indicatif, une telle chaudière est décrite dans le demande de brevet FR-A-2 508 608 ou FR-A-2 515 321. Un objet de la présente invention consiste à prévoir une chaudière à condensation qui soit d'un prix de revient faible, tout en ayant une bonne efficacité. Dans la demande de brevet FR-A-2 508 608, on a décrit une chaudière à condensation à tubes de fumée qui est légèrement inclinée par rapport à l'horizontale. La chambre de combustion de cette chaudière est en forme de pot à fond plein autour duquel est prévue une chemise annulaire d'eau qui est traversée par un faisceau de tubes d'échange de chaleur conduisant les gaz chauds de combustion de la sortie de la chambre de combustion vers le conduit de sortie des fumées. Dans la demande de brevet FR-6-2 515 321, on a décrit une chaudière à condensation, également à tubes de fumée, dans laquelle la chambre de combustion est un pot cylindrique à axe vertical dont le fond laisse passer une partie des fumées directement vers une nappe d'eau de condensation. Etant donné cette disposition, l'eau de condensation est à température relativement élevée, ce qui ne permet pas une condensation poussée des fumées. Dans le certificat d'utilité FR-A-2 458 765, il est prévu une chaudière à chemise d'eau comportant des échangeurs de chaleur supplémentaires transversaux placés entre la sortie des gaz de fumée de la zone d'échange principal et le conduit de fumée. La chemise d'eau principale est en communication avec l'eau des échangeurs supplémentaires. I1 en résulte que l'eau des échangeurs supplémentaires est à une température relativement élevée. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir une chaudière à condensation à tubes de fumées et à chambre de combustion en forme de pot à fond plein orienté verticalement, qui permette une meilleure condensation des gaz de fumée. Suivant une caractéristique de l'invention, entre les sorties des tubes de fumée et le conduit de fumée, est prévu un échangeur de chaleur alimenté par de l'eau, l'entrée de l'échangeur étant reliée à l'alimentation en eau potable et sa sortie étant reliée à l'entrée du ballon de chauffage de l'eau sanitaire. Suivant une autre caractéristique, ledit échangeur est placé au-dessous des sorties des tubes de fumée. Suivant une autre caractéristique, l'échangeur est constitué par du tube flexible onduleux en acier inoxydable. I1 faut bien comprendre que l'utilisation d'un échangeur alimenté par l'eau froide du réseau de distribution permet d'abaisser la température des fumées sortant de la chaudière, donc d'améliorer son efficacité. De plus, comme l'échangeur se trouve sous les sorties des tubes de fumées, il reçoit partiellement les produits de condensation s'écoulant de ceux-ci et donc permet de-recueillir une partie des calories qu'ils contiennent. I1 est donc important que l'échangeur soit placé verticalement au-dessous de la partie centrale de la chaudière. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique en coupe verticale d'une chaudière suivant l'invention, et la Fig. 2 est une vue éclatée en perspective d'une réalisation préférée de la chaudière de la Fig. 1. La partie centrale de la chaudière de la Fig. 1 a une allure générale cylindrique à axe vertical et comprend une chambre de combustion 1 en forme de pot formée d'une paroi cylindrique 2 et d'un fond 3, et une chemise annulaire d'eau à chauffer 4 limitée dans le sens radial, d'une part, intérieurement par la face externe de la paroi 2 et, d'autre part, par une enveloppe cylindrique 5. La chemise d'eau 4 est traversée par deux nappes annulaires de tubes verticaux 6 conduisant les gaz de combustion. Les bouts de l'enveloppe cylidrique 5 sont fermés, d'une part, par un fond 7 sous le fond de la chambre de combustion et, d'autre part, par un couvercle 8 en face de la chambre de combustion. Le centre du couvercle 8 est ouvert pour le passage du brûleur 9 de la chaudière. Verticalement, la chemise d'eau 4 est limitée par une couronne circulaire 10 et un fond 11, évidemment percés de trous correspondants aux entrées et sorties des tubes 6. Les tubes 6 sont soudés aux bords des trous des plaques 10 et 11. La face interne du couvercle 8 est doublée d'une couche 12 de matière isolante, telle que des fibres d'alumine. Le bord libre 13 de la paroi 2 se trouve à une certaine distancé de la face interne de la couche isolante 12. La couronne circulaire horizontale 10 a son bord interne soudé au bord libre 13. Entre la couche 12 et la partie externe de la couronne 10, est placée une couronne 14 de matière isolante du même type que la couche 12. Les faces des couches 12 et 14 en regard de la chambre de combustion 1 doivent pouvoir résister aux températures des gaz de combustion très chauds. Autour de la paroi 5, est prévu un revatement isolant 15 en matière adéquate, laquelle n'est pas en contact direct avec les gaz chauds, mais sert à isoler la chemise 4. Près de la couronne 10, l'enveloppe 5 comporte un orifice sur les bords duquel est soudée une tubulure 16 pour le départ d'eau chaude. Près du fond 11, l'enveloppe 5 comporte un orifice sur les bords duquel est soudée une tubulure 17 servant au retour d'eau froide. Entre le fond 3 de la chambre de combustion et le fond 11 de la chemise d'eau, existe un espace également rempli d'eau communiquant avec la chemise. Entre le fond 11 et le fond 7, est prévu un espace relativement haut 18 sur la paroi duquel est prévue une ouverture 19 qui est raccordée au tuyau d'évacuation des fumées. Dans l'espace 18, est monté un échangeur secondaire 20 constitué par un tube bobiné à la façon d'un ressort à boudin, dont une extrémité 21 est raccordée à l'alimentation en eau domestique froide et dont l'autre extrémité 22 est raccordée à l'entrée d'un ballon d'eau chaude sanitaire. A la Fig. 1, on a représenté, au-dessus du fond 7, une nappe 23 d'eau de condensation des gaz de combustion. Une portion de tuyau 24 plongeant dans la nappe 23 permet l'évacuation d'une partie de celle-ci vers ltextérieur. En pratique, le tube 24 traverse horizontalement la paroi 5, à un ou deux centimètres au-dessus du fond 7, et se termine, à l'intérieur, par un coude plongeant dans la nappe 23. Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, le tube 20 est une tube flexible onduleux. Un tel tube a une paroi dont la section longitudinale est ondulée, ce qui crée une meilleure surface d'échange entre les gaz chauds sortant de -la chemise d'eau 4 et l'eau domestique. Dans l'exemple montré à la Fig. 1, les spires de la bobine du tube 20 sont jointives, mais on doit comprendre qu'elles ne le sont pas nécessairement. C'est le cas quand le tube 20 est un flexible onduleux. Egalement, à la Fig. 1, on n'a représenté qu'une seule couche de spires, mais il doit être bien entendu que la bobine du tube 20 peut comporter plusieurs couches enroulées les unes par-dessus les autres. Dans la vue éclatée de la Fig. 2, on reconnaît la paroi externe 5 de la partie centrale cylindrique de la chaudière, au-dessus de laquelle sont successivement montrés la couronne 14 de matière isolante, la couche de matière isolante 12 et un couvercle 39. Les faces externes des éléments 14, 12 et 39 se projettent horizontalement suivant des carrés. Les éléments 12 et 39 présentent chacun une ouverture centrale circulaire pour le passage du col du brûleur. Au-dessous de la partie centrale de la chaudière, sont montrés une bride carrée 25, les parois latérales d'une enceinte 26 et un socle 27, les bords externes de ces éléments se projetant suivant pratiquement le même carré que le couvercle 39. Une fois les éléments assemblés, l'enceinte 26 délimite l'espace relativement haut 18 mentionné plus haut. L'enceinte 26 est pourvue de llouverture rectangulaire 19 sur laquelle se fixe, avec un joint intermédiaire 28, une plaque 29 portant le tuyau d'évacuation des fumées 30. L'enceinte est encore pourvue d'une ouverture sur laquelle se monte, avec un joint 31, une plaque 32 portant le tube de débordement 24. Les parois latérales externes de la chaudière sont constituées par quatre panneaux rectangulaires 33 à 36, dont l'un, 36, est pourvu de découpes pour le passage des tubulures 16 et 17. Ces panneaux sont de préférence en feuille de métal poli. Les arêtes du bloc formé par les panneaux 33 à 36 sont recouvertes de couvre-joints 37. Enfin on a encore montré un tube de turbulence 38 destiné à être introduit dans un tube de fumées 6. Il faut noter que l'installation de l'échangeur 20 dans l'enceinte 26 est facultative, bien qu'elle soit recommandée pour améliorer le rendement. REVENDICATIONS 1) Chaudière à condensation à tubes de fumées et à chambre de combustion (1) en forme de pot à fond plein orienté verticalement, caractérisée en ce qu'entre les sorties des tubes de fumée (6) et le conduit de fumée, est prévu un échangeur de chaleur (20) alimenté par de l'eau, l'entrée de l'échangeur étant reliée à l'alimentation en eau potable et sa sortie étant reliée à l'entrée du ballon de chauffage de l'eau sanitaire. 2) Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit échangeur (20) est placé au-dessous des sorties des tubes de fumée (6). 3) Chaudière suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit échangeur (20) est constitué par du tube flexible onduleux en acier inoxydable. 4) Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'entre les sorties des tubes de fumées (6) et le bac de récupération des condensats, est prévu un espace (18) limité par des parois verticales, ledit échangeur (20) se logeant dans ledit espace. 5) Chaudière suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le tuyau d'évacuation des fumées est monté sur une des parois verticales dudit espace (20).