Brevet FR2574162A1 — publié le 19860606

DISPOSITIF DE RECUPERATION DE CHALEUR POUR CHEMINEE A FOYER OUVERT COMPRENANT UN CAISSON ENCASTRABLE DANS LE SUSDIT FOYER La présente invention concerne les dispositifs de récupération de chaleur pour cheminée à foyer ouvert. L'invention a trait plus particulièrement à un dispositif de récupération de chaleur du type de celui comprenant un caisson ouvert sur une de ses faces pour autoriser l'alimentation en combustible et encastrable dans le foyer de la cheminée dont il épouse les contours intérieurs de la maçonnerie. La paroi supérieure de ce caisson est pourvue d'une ouverture qui dirige, dans le conduit de fumée de la cheminée, les gaz brûlés issus de la combustion du foyer en ignition, ce dernier étant installé sur la paroi inférieure dudit caisson définissant ainsi une plaque foyère. La conception et la taille de ce caisson sont préalablement étudiées pour autoriser une bonne combustion du foyer en ignition (notamment l'efficacité des courants d'air de tirage) et également pour son installation aisée dans le foyer ouvert de la cheminée. L'objet de la présente invention est d'assurer une récupération d'une grande part des calories qui sont emmagasinées dans le matériau constituant l'enveloppe du susdit caisson afin de les redistribuer dans un volume de fluide (air ou eau) dont on désire élever le degré de température. A cet effet, I'enveloppe du caisson encastrable de l'invention est formée, en totalité ou en partie, d'une double paroi se composant de deux parois, dites "intérieure" et "extérieure" dans le contexte de la présente invention afin de définir celle qui est en contact avec les flammes du foyer en ignition et celle qui est en contact avec la maçonnerie de la cheminée. Ces deux parois sont espacées l'une de l'autre - de préférence au moyen d'entretoises - pour délimiter un espace dans lequel circule, au moyen de deux tubulures d'entrée et de sortie, un fluide caloporteur qui se réchauffe au contact notamment de la paroi intérieure de l'enveloppe pour ensuite diffuser les calories emmagasinées, directement pour l'air ou par l'intermédiaire de convecteurs pour l'eau, dans un circuit de chauffage central ou dans un circuit d'eau chaude à usage sanitaire. La paroi intérieure de l'enveloppe du caisson sert de surface d'échange en autorisant à travers son épaisseur un transfert de calories entre les gaz brûlés et les flammes du foyer en ignition d'une part, et le fluide caloporteur circulant à l'intérieur de la double paroi d'autre part. Selon une caractéristique de réalisation préférentielle du dispositif de l'invention, la double paroi dorsale dudit caisson est équipée de tubes parallèles associés à la paroi intérieure et dans lesquels circule un fluide caloporteur. On comprend que ces tubes définissent une deuxième surface d'échange qui permet soit d'augmenter celle de la paroi intérieure de l'enveloppe du caisson, si ces tubes sont interconnectés avec le circuit de fluide à l'intérieur de la double paroi, soit d'apporter des calories à un deuxième fluide caloporteur destiné à réchauffer un circuit indépendant de celui associé à la double paroi.Ainsi, le premier fluide évoluant à l'intérieur de la double paroi du caisson peut alimenter un circuit de chauffage central et le deuxième fluide, évoluant à l'intérieur desdits tubes interconnectés au moyen de deux collecteurs d'entrée et de sortie, peut alimenter un circuit d'eau chaude à usage sanitaire. Les concepts généraux de l'invention venant d'être exposés, le mode de réalisation d'un dispositif de récupération de chaleur pour cheminée à foyer ouvert qui va être ci-dessous décrit et représenté, a pour objectif d'illustrer ces concepts fondamentaux sans pour autant en restreindre les variantes de construction possibles 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 partiellement éclatée, un tel dispositif de récupération. Ce dernier est constitué d'un caisson façonné dans un matériau métallique et dont l'enveloppe extérieure 1 est conçue, par sa forme et par ses dimensions, de manière à s'encastrer à l'intérieur du foyer ouvert d'une cheminée (non représentée).Cette enveloppe 1 qui épouse étroitement les contours intérieurs de la maçonnerie du foyer ouvert de la cheminée, est formée d'une double paroi se composant de deux parois dont l'une dite "intérieure" est référencée 1' et l'autre dite "extérieure" est référencée 1". Les deux parois 1' et 1" de l'enveloppe 1 sont espacées l'une de l'autre, au moyen d'entretoises 2 maintenant un écart régulier ceci afin de délimiter un passage d'écoulement à un fluide caloporteur évoluant à l'intérieur de la double paroi au moyen de deux tubulures d'entrée 3a et de sortie 3b.On comprend que le fluide caloporteur circulant dans cette double paroi emmagasine des calories au contact de la paroi intérieure 1' dont l'épaisseur assure un transfert de calories entre les gaz brûlés et les flammes du foyer en ignition d'une part, et le susdit fluide d'autre part. Ce fluide, de l'eau de préférence, permet d'alimenter en eau chaude le circuit d'un chauffage central. La réalisation de cette double paroi doit, selon quelques caractéristiques de réalisation préférées de l'invention, respecter certains impératifs de construction pour contribuer à une optimisation du rendement thermique du dispositif de récupération de l'invention.Ainsi, les dimensions de la double paroi de l'enveloppe 1 délimitent un passage très petit (de l'ordre de un centimètre) entre la paroi intérieure 1' et la paroi extérieure 1", déterminant de ce fait une faible contenance d'eau dans l'ensemble de l'enveloppe 1. Cette caractéristique présente les deux avantages suivants - une chauffe instantanée de l'eau, - et un dépassement très rapide du point de rosée évitant ainsi une condensation importante sur les surfaces internes en regard des deux parois intérieure 1' et extérieure 1". De même, I'épaisseur de la paroi intérieure 1' (de l'ordre de cinq millimètres) est plus importante que celle de la paroi extérieure 1" (de l'ordre de trois millimètres), car la première paroi 1' constitue une plus grande masse d'absorption calorifique tout en restant indéformable lorsque la chaleur dégagée par le foyer en ignition est intense et la deuxième paroi 1" évite les déperditions calorifiques extérieures. Avantageusement, la double - paroi supérieure la du caisson adopte la forme d'un cône renversé pour épouser les contours intérieurs de l'avaloir de la cheminée et pour autoriser un encastrement complet du dispositif de l'invention dans l'ensemble du foyer ouvert de la cheminée. La partie haute de ce cône est pourvue d'une ouverture variable 4 au moyen d'un registre 5 qui permet de régler le tirage en faisant varier la section de passage de l'ouverture 4 par laquelle les gaz brûlés issus de la combustion du foyer sont dirigés dans le conduit de fumée de la cheminée. Afin de favoriser le tirage du foyer, ceci en concordance avec la susdite ouverture 4, la double paroi inférieure lb du caisson, jouant le rôle de plaque foyère, est pourvue d'une lumière 6 sur laquelle repose une grille foyère 6a, ladite lumière autorisant une arrivée dair comburant au-dessous de la grille foyère. Un réceptacle 7 de tiroir à cendres 7a est préformé sous la double paroi inférieure lb et communique avec la lumière 6, de manière à recevoir les cendres issues du foyer et tombant à travers les barreaux de la grille 6a. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, I'ouverture de la face frontale lc de l'enveloppe 1, qui permet l'alimentation du foyer en combustibles (bois, briquettes de papier compacté, charbon, etc...), est fermée de manière amovible par une vitre réfractaire 8 articulée (flèche à double sens A) sur l'un des montants délimitant la face ouverte lc. Cette vitre est pourvue d'une poignée de blocage Sa. La présence de cette porte transparente 8 est classique et définit pour la cheminée, un foyer fermé offrant les avantages du foyer ouvert (vision de la combustion du foyer à travers la vitre etc...) tout en en évitant les inconvénients (éjection à l'extérieur de déchets, etc...). Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la double paroi dorsale id de l'enveloppe 1 est équipée de tubes parallèles verticaux 9 associés à la paroi intérieure l'd, dans lesquels circule un fluide caloporteur qui peut être celui évoluant à l'intérieur de la double paroi pour augmenter la surface d'échange entre les gaz brûlés et les flammes du foyer d'une part et le fluide caloporteur d'autre part. Le fluide caloporteur circulant dans les tubes 9 peut etre isolé du premier fluide évoluant dans la double paroi, pour alimenter en eau chaude un circuit à usage sanitaire. A cet effet, les tubes 9 sont interconnectés par deux collecteurs d'entrée et de sortie de fluide (non représentés) reliés au susdit circuit à usage sanitaire. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, un régulateur automatique est prévu pour maintenir, à un seuil prédéterminé, le degré de température du fluide caloporteur en sortie du conduit 3b. Ce régulateur comprend notamment un conduit latéral 10 d'admission d'air comburant débouchant à l'intérieur du réceptacle 7 de tiroir à cendres, et pourvu à son entrée d'un volet obturateur 11 articulé pour régler le volume d'admission dudit air comburant. Ce volet 11 est actionné, par l'intermédiaire d'une chaîne 12, par un levier 13a dont les mouvements (flèche F) sont assujettis aux différences de températures décelées par une sonde 13 placée sur le circuit de fluide caloporteur. On comprend qu'en réglant cette sonde 13 à un seuil de température désirée, celle-ci maintient-ce seuil en agissant, sous l'effet des variations de température quelle décèle, sur l'allure delta combustion du foyer en ignition, ceci en autorisant une admission plus ou moins grande du volume d'air comburant à l'intérieur du conduit latéral 10. 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, aménagements pourront être apportés à l'exemple de réalisation ci-dessus sans pour autant sortir du cadre de l'invention prise dans ses aspects et son esprit les plus larges. REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération de chaleur pour cheminée à foyer ouvert comprenant un caisson (i) ouvert sur une des ses faces (tic) et encastrable dans le foyer de la cheminée dont il épouse les contours intérieurs de la maçonnerie, la paroi supérieure (la) de ce caisson étant pourvue d'une ouverture (4) qui dirige, dans le conduit de fumée de la cheminée, les gaz brûlés issus de la combustion du foyer en ignition installé sur la paroi inférieure (lob) du caisson définissant une plaque foyère, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'enveloppe (1) du susdit caisson est formée, en totalité ou en partie, d'une double paroi se composant de deux parois intérieure (1') et extérieure (1") espacées l'une de l'autre et dont la première opère, à travers son épaisseur, un transfert de calories entre les gaz brûlés issus du foyer en ignition et un fluide caloporteur circulant au moyen de deux tubulures d'entrée (3a) et de sortie (3b) dans l'espace confiné entre les deux parois intérieure (1') et extérieure (1"). 2. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la double paroi dorsale (td) dudit caisson est munie de tubes parallèles (9) associés à la paroi intérieure (1'd) et dans lesquels circule un fluide caloporteur. 3. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la double paroi inférieure (lob) du caisson encastrable est pourvue d'une lumière (6) sur laquelle repose une grille foyère (6a) et autorisant une arrivée d'air comburant sous le foyer. 4. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux parois intérieure (1') et extérieure (1") de l'enveloppe (1) dudit caisson sont maintenues espacées au moyen d'entretoises (2) entre lesquelles circule le fluide caloporteur. 5. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la face frontale ouverte (tic) du susdit caisson (i) est fermée de manière amovible par une vitre réfractaire (8) articulée sur l'un des montants délimitant la face ouverte (tic) dudit caisson 6. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la double paroi supérieure (la) du caisson encastrable adopte la forme d'un cône renversé pour épouser les contours intérieurs de l'avaloir de la cheminée. 7. Dispositif selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le premier fluide caloporteur circulant à l'intérieur de la double paroi est destiné à alimenter le circuit d'un chauffage central alors que le deuxième fluide circulant dans les tubes (9) est destiné à alimenter un circuit d'eau chaude à usage sanitaire. 8. Dispositif selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les tubes (9) communiquent avec l'intérieur de la double paroi de l'enveloppe (1) et augmentent la surface d'échange de la paroi intérieure (1') de cette dernière. 9. Dispositif selon les revendications 1 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'un réceptable (7) de tiroir cendres (7a) est préformé sous la double paroi inférieure (lb) dudit caisson et communique avec la lumière (6) ménagée dans cette dernière. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, CARAC TERISE PAR LE FAIT QUE les différents éléments du susdit caisson sont façonnés dans un matériau métallique. 11. Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 10, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'épaisseur de la paroi intérieure (1') du susdit caisson est plus importante que celle de la paroi extérieure (1"). 12. Dispositif selon les revendications 1 à 11 prises ensemble, CARAC TERISE PAR LE FAIT QU'il comprend un régulateur automatique du degré de la température du fluide caloporteur se composant - d'un conduit latéral (10) d'admission d'air comburant débouchant à l'intérieur du réceptacle (7) de tiroir à cendres (7a), - d'un volet obturateur (11) articulé placé à l'entrée dudit conduit latéral (10), - d'une chaine (12) actionnant le susdit volet (11) sous l'effet des variations de température décelées par une sonde (13) placée sur le circuit de fluide caloporteur.