Brevet FR2660052A1 — publié le 19910927

La présente invention a pour objet une chaudière à air pulsé installée dans une cheminée et chauffée ail bois ou au charbon avec un très fort rendement thermique et permettant. jusqu'à neuf sorties d'air pulsé. De temps immémorial, les cheminées ont servi à chauffer les pièces. Elles ont toujours présenté un très mauvais rendement en ce sens que la principale source de chaleur se perd avec la fumée par le conduit. Ta température normale des fumées est de l'ordre de 250 degrés ce qui crée une dépression dans le conduit, accélère le tirage et, par ii même, la combustion et donc le volume de combustible utilisé. I1 est d'autre part connu que la chaleur radiante est relativement faible et les échanges thermiques dépendent essentiellement de la surface d'change. L'art antérieur a permis, en particulier par certains inserts, d'augmenter cette surface d d'changes Par contre, dans la quasi totalité des cas, il n'y avait pas de refroidissement de la fumée donc une déperdition de chaleur importante. D'autre part, la plupart des inserts créent ne augmentation considérable dal conduit, la température de celui-ci pouvant atteindre 800 ce qui peut occasionner des feux de cheminée. L'objet de la présente invention consiste d'une part à créer une surface d'échange maximale, d'autre part à attirer la flamme directement sur ces surfaces d'échange et, enfin à obtenir un refroidissement des fumées rendant le système plus performant. Selon une caractéristique de l'invention, on utilise une pièce métallique (3) de forme spécifique en support et en fond du foyer où elle est de forme convergente. Du fait de cette forme, la chaleur frappe toute la hauteur de la paroi ainsi que sa base. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est créé en arrière du foyer un espace (1) clos hermétiquement par la pièce métallique (3) et par les tôles (16) en bas, (17) en haut, (24) au fond et (25) (26) sur les côtés. Selon une autre caractéristique de l'invention, des tuyères obliques (6)(6a)(7)(7a), de diamètre 70 MM environ, attirent la flamme en augmentant la surface d'échange. Il est à noter qu'une flamme est attirée par un conduit oblique beaucoup plus que par un conduit vertical. Il en est de meme du conduit d'échappement normal des fumées (9) et du conduit de ramonage (8). Les fumées viennent chauffer la paroi (19) augmentant encore les surfaces d'échange. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une tuyère (8) de diamètre iO0MM servant au chauffage de l'espace (1) et princi.palement au ramonage, Selon une autre caractéristique de l'invention, est prévue sous le combustible un vide de décendrage permettant l'évacuation des cendres dans un tiroir étanche (15). Les cendres et la fumée passent entre les tubes (27). Ceci évite les dépôts de cendres qui. font cran à la chaleur et gêneraient l'échange thermique avec la plaque (3) et, d'autre part, chauffe l'air pulsé passant dans les tubes (27).Entre ces tubes (27) se crée un phénomène de combustion inversée 85). D'expérience, les flammes descendent en (5) pour remonter vers le conduit (11) de section rectangulaire (60MMx120MM environ) qui la continue. La surface d'échange du conduit (11) est, de par sa position et sa dimension très importante. Selon une caractéristique de l'invention, les tuyères (11)(6)(7)(8) traversent l'espace bermétique (1) qu'elles chauffent grace à leur très grande surface d'échange. Cette surface est égale à celle totale de la pièce convergente (3). En effet, les parsies de ces trois tuyères et la paroi (3) sur toute sa surface sont en contact direct avec le volume d'air enfermé dans cet espace. La partie hermétique t2) étant frappée à l'équerre par les fumées sortant des tuyères (6) et (7) et par le conduit naturel (9), sans atteindre le même niveau calorifique, est mal gré tout portée à haute température. Selon une autre caractéristique de l'invention, deux gaines (14)(14a) reçoivent du ventilateur (13) de l'air pulsé. Cet air transite dans les tubes rectangulaires (?7) de section 50MM x 70MM qui sont situés au dessus de la braise avant d'être pulsé dans l'espace (1), puis en (2) par le tube de liaison (18). Des déflecteurs (31)(32) dirigent l'air vers les tubes (27 > . De ce fait, l'air est porté à haute température et sera ensuite distribué en (10) dans les différentes pièces de la maison par des sorties d'air qui pourront aller de 2 à 9. Ce ventilateur électrique sera commandé par une thermosonde dès que la température enregistrée en (1) sera jugée suffisante. I1 est à noter qu'en cas de panne d'électricité, la convection statique assurera en elle-même une certaine sortie d'air, bien sûr inférieure, mais suffisante pour conserver une température minimale dans les pièces (ventilation statique). Selon une autre caractéristique de l'invention, en (20) est placée une grande surface vitrée qui permet une vision totale du feu et assure un chauffage de la pièce par simple radiation. Ce chauffage est amélioré par la forme spécifique de la pièce (3) semblable à un four à pain ou à un four solaire permettant que les rayons thermiques soient renvoyés à l'équerre et convergent vers un point bas de la pièce. Cette surface vitrée est escamotable par un système de contrepoids (21) actionné par deux poulies (22). Ce système permet un ramonage simple par l'ouverture de cette pièce vitrée et le conduit (8). I1 est à noter que, avec une certaine déperdition de chaleur, le système fonctionne parfaitement vitre ouverte. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'air de combustion arrive normalement dans le foyer par les entrées ménagées autour de cette surface vitrée (28, 29) et, par le tiroir (15) en (30), spécialement lors de l'allumage. L'arrivée d'air autour de la vitre évite l'encrassement de celle-ci. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tiroir (15) est équipé d'un joint qui permet, si nécessaire, de ralentir la combustion. Selon une autre caractéristique de l'invention, la forme, la dimension et le positionnement des pièces (3) et (19) et des tuyères (5)(6) (7)(8)(11) assurent un refroidissement des fumées. La température théorique de celles-ci est de 200 degrés environ. Ceci est un facteur de sécurité en évitant de façon importante les feux de cheminée. D'autre part, la température du conduit de diamètre 200 MM d'échappement étant plus froide , le phénomère de dépression est très largement atténué ce qui crée une combustion moins intense et, par là même, une importante économie de combustible. Il apparaît qu'après vingt minutes de feu vif, on obtient de l'air pulsé à 400 M3/heure plus chaud que la fumée ce qui dénote un rendement maximum. Selon une autre caractéristique de l'invention, les enceintes (1) et (2) sont rendues en fabrication aussi hermétiques que possible- de façon à éviter tout passage de fumée dans la gaine (14) et par làmême dans les pièces où l'air sera ventilé. Selon une autre caractéristique de l'invention, la gaine (14) et les enceintes (1) et (2) sont, du fait du ventilateur (13), en surpression lorsque celui-ci est en marche. Ceci évite tout passage de fumée en provenance du foyer ou des tuyères (11)(6)(7)(8) ainsi que du conduit (9) lorsque, accidentellement, cette gaine ou les enceintes (1)(2) ne sontiS rigoureusement hermétiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble est placé sur un pied coulissant (23) en tube carré de section 35 mm x 35 mm. supporté par des platines. Ceci permet un positionnement simple de l'ensemble dans les cheminées et une mise à hauteur efficace par crémaillère. L'ensemble est fabriqué avec des parois de fond et de côté en acier CORTEN susceptible de peu de dilatation et ayant une bonne tenue au feu. il pourrait être aussi utilisé de la fonte et de l'inox. Dans une autre réalisation, on peut concevoir à la place des tôles (24)(25) et (26) une double tôle latérale dans laquelle passerait l'air pulsé ce qui améliorerait encore la répartition de chaleur. Mais cette réalisation augmenterait considérablement le poids de l'appareil et, aussi le prix de fabrication de celui-ci. Dans une autre réalisation, on utilisera en place de l'air pulsé de l'eau qui suivra dans des tuyauteries le même trajet, grâce à une pompe, soit par thermo-siphon. Celle-ci sera envoyée dans des radiateurs traditionnels. REVENDICATIONS 1) Chaudière encastrable dans une cheminée comportant deux enceintes (1) et (2) hermétiques par rapport au foyer dans lesquelles passent des tuyères (6)(7)(8) et (11) assurant un chauffage de l'air qui y stationne grâce à de larges surfaces d'échange. 2) Chaudière de cheminée, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comporte une plaque (3) convergente de forme spécifique permettant une attaque de la flamme sur toute la surface. 3) Chaudière de cheminée, selon les revendication 1, et 2, équipée d'un ventilateur (13) évacuant de l'air pulsé par une gaine (14) dans les enceintes (1) et (2) et recevant lors de son trajet un apport de chaleur important permettant d'assurer en sortie (10) une température d'air pulsé supérieure à celle de la fumée s'échappant par le conduit (12). 4) Chaudière de cheminée, selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que le foyer est fermé par une surface vitrée escamotable (20) importante permettant d'une part de voir la totalité du feu, d'autre part d'assurer un ramonage facile en combinaison avec la tuyère (8). 5) Chaudière de cheminée, selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les tuyères (6)(7) et (8) ainsi que le conduit (9) sont obliques ce qui assure un échauffement très supérieur des parois par rapport à une position verticale. 6) Chaudière de cheminée, selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est créé au niveau de la plaque de décendrage (18) une combustion inversée en (5) se dirigeant vers un conduit (11) qui permet d'augmenter considérablement la surface d'échange. 7) Chaudière de cheminée, selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le fluide utilisé peut être de l'eau pulsée dans des radiateurs en lieu et place d'air.