Brevet FR2667385A3 — publié le 19920403

FR 2667385 A3 19920403 FR 9111809 A 19910925 La présente invention concerne une chaudière de chauffage dont le foyer et la surface de chauffe complémentaire, située au-dessus du foyer, sont entourés par une cuve à eau, conduisant liteau, dans laquelle le retour froid du chauffage débouche dans la région du foyer. Les chaudières de chauffage du type précité peuvent fonctionner comme des chaudières à haute température avec cet avantage qu'elles permettent une construction simple en tôles d'acier. Mais une chaudière à haute température présente cet inconvénient que les parcours des gaz chauds à l'intérieur de la chaudière doivent être maintenus à des températures qui se situent au-dessus de la température du point de rosée, afin d'éviter la corrosion. Ce mode de fonctionnement entrante de plus grandes pertes d'énergie et exige le recours à un mélangeur qui ajoute de l'eau froide dans la conduite aller, chaude, du chauffage, lorsque l'aller doit fonctionner par exemple à 30 C. En revanche, une chaudière dite à basse température peut fonctionner en produisant la température d'aller souhaitée, sans qu'un mélangeur soit nécessaire. La température de l'eau de chauffage à laquelle celle-ci sort de la cuve à eau de la chaudière, se situe toutefois audessous de la température du point de rosée des gaz chauds, de sorte que les chaudières dites à basse température posent toujours le problème de la corrosion. A un mode de fonctionnement plus économique, par absence de pertes d'énergie, les chaudières à basse température opposent donc une construction plus complexe pour éviter la corrosion. L'invention se propose de réaliser une chaudière de chauffage dont la construction soit aussi simple que celle d'une chaudière à haute température mais qui permette un fonctionnement à basse température. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que dans la cuve à eau associée à la surface de chauffe complémentaire, il est placé un caisson entourant la surface de chauffe complémentaire. Le caisson entourant la surface de chauffe complémentaire partage la cuve à eau en une zone d'eau entourant étroitement la surface de chauffe complémentaire et en une autre zone extérieure. Au démarrage de la chaudière, la zone de la cuve à eau étroite, se trouvant sous le caisson, peut s'échauffer relativement rapidement, ce qui fait que la surface de chauffe complémentaire peut aussi être chauffée relativement vite pour dépasser la température du point de rosée. La corrosion se produisant dans la surface de chauffe complémentaire par condensation des gaz des fumées, est donc ainsi presque totalement évitée.L'ensemble de la chaudière de chauffage peut avoir une construction aussi simple que celle d'une chaudière à haute température, en tôles d'acier ; en outre, le caisson est simplement placé au-dessus de la surface de chauffe complémentaire afin de garantir le chauffage rapide de l'eau entourant directement de l'extérieur la surface de chauffe complémentaire. Etant donné que le caisson recouvre la partie supérieure et les côtés de la surface de chauffe complémentaire, un échange d'eau peut avoir lieu aussi au-dessous du caisson. Lors de la mise en marche de la chaudière, la surface de chauffe complémentaire atteint rapidement une température élevée qui se situe au-dessus de celle du point de rosée et le compartiment à eau extérieur restant n'est chauffé progressivement qu'ensuite. La surface de chauffe complémentaire est donc toujours soumise à des conditions de fonctionnement semblables à celles d'une chaudière à haute température, tandis que les autres zones de la cuve à eau, notamment la conduite d'aller du chauffage partant de celle-ci, permettent un fonctionnement à basse température. I1 a été constaté que la chaudière de chauffage suivant l'invention est particulièrement avantageuse lorsque les dimensions du caisson sont telles que le rapport entre la superficie de la surface de chauffe complémentaire et le volume de l'eau sous le caisson, est environ de 0,1 à 0,56. Pour calculer la forme géométrique du caisson, on peut utiliser aussi un facteur qui est défini par le rapport entre la surface de la section transversale des poches de chauffe de la surface de chauffe complémentaire et la surface restante de l'eau sous le caisson. Les composants correspondants de la chaudière sont alors dimensionnés correctement et avantageusement lorsque le facteur est d'environ 0,78 à 4,53. I1 est bien entendu que ces facteurs peuvent aussi être modifiés, par exemple lorsque les propriétés des matériaux ont une influence sur les dimensions. Un autre moyen permettant d'éviter une corrosion des surfaces de chauffe complémentaires, lorsque la chaudière de construction simple fonctionne comme une chaudière à basse température, consiste à placer dans la cuve à eau entourant le foyer, une cloison à peu près parallèle à la paroi du foyer, partageant la cuve à eau en un compartiment intérieur et un compartiment extérieur. Dans ce cas, il est particulièrement avantageux que le retour de chauffage soit raccordé au compartiment extérieur et que le compartiment intérieur soit relié de manière à laisser passer l'eau, avec la zone de la cuve à eau située au-dessous du caisson. Le fait de prévoir une cloison a pour avantage que le compartiment intérieur qui entoure directement la paroi du foyer, contient une quantité d'eau relativement réduite qui peut être chauffée rapidement avec le fonctionnement de la chaudière. Etant donné précisément que ce compartiment intérieur pouvant être chauffé rapidement est relié, de manière à laisser passer liteau, avec la zone de la cuve à eau située sous le caisson, l'eau se trouvant sous le caisson s'échauffe encore plus rapidement, ce qui contribue essentiellement à éviter la corrosion dans la surface de chauffe complémentaire. Dans la région de l'extrémité de la surface de chauffe complémentaire, c'est-à-dire là où les fumées sont déjà relativement bien refroidies, avant qu'elles ne s'échappent de la surface de chauffe complémentaire, vers la cheminée, le risque de corrosion est le plus grand. C'est le plus souvent dans ces zones que le point de rosée ntest pas atteint. La configuration suivant l'invention de la chaudière de chauffage permet précisément de chauffer rapidement, à partir du côté eau, cette zone soumise à un risque de corrosion du fait que la température du point de rosée n' est pas atteinte. Selon une variante de la chaudière de chauffage suivant l'invention il est prévu en outre que le compartiment extérieur comporte un organe d'obturation dans une zone située sous la surface de chauffe complémentaire et au-dessus de l'embouchure du retour de chauffage. L'organe d'obturation sépare encore une fois le compartiment extérieur dans la zone de l'embouchure du retour du chauffage, du reste de la cuve à eau, notamment des zones du compartiment extérieur, ce qui évite un mélange de l'eau froide de retour entrant avec l'eau déjà chaude du reste de la cuve à eau. L'obturation ci-dessus garantit que l'eau froide de retour ait à parcourir un long trajet à l'intérieur de l'ensemble de la cuve à eau, avant de parvenir dans les zones de la cuve à eau, voisines de la surface de chauffe complémentaire . L'échauffement peut alors avoir lieu. La cloison avec son organe d'obturation dans la région du retour de chauffage ainsi que le caisson qui entoure la surface de chauffe complémentaire, sont de simples éléments en tôle qui se placent sans problème dans une chaudière, par exemple par soudage. La chaudière de chauffage suivant l'invention présente ainsi la construction avantageusement simple d'une chaudière à haute température et peut fonctionner rentablement comme une chaudière à basse température, les problèmes de corrosion étant réduits à un minimum acceptable. Un exemple de réalisation présentant d'autres caractéristiques suivant l'invention, est représenté sur les dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue latérale en coupe schématique d'une chaudière de chauffage, la figure 2 est une vue en coupe partielle de la chaudière de chauffage, le long de la ligne II-II de la figure 1 et la figure 3 est une vue en coupe partielle de la chaudière de chauffage, le long de la ligne III-III de la figure 1. La figure 1 représente de manière schématique, dans une vue en coupe, une forme de réalisation d'une chaudière de chauffage. La chaudière de chauffage est placée sur un élément de socle 1 inférieur. Une enveloppe de chaudière 2 extérieure entoure, à une distance choisie, un foyer 3 en forme de cylindre, qui est fermé sur la face avant de la chaudière, par une porte de foyer 4. La porte de foyer 4 a un passage 5 dans lequel peut être inséré un brûleur chauffant le foyer 3. Le brûleur n'est pas représenté ici. Dans sa zone arrière, le foyer est fermé à sa partie supérieure par une paroi de foyer 6 supérieure. Audessus de la paroi de foyer 6 et donc au-dessus du foyer, se situe une surface de chauffe complémentaire 7 dont le côté d'entrée 8 est ouvert vers le foyer 3, ce qui fait que les gaz chauds provenant du foyer 3 s'écoulent à travers la surface de chauffe complémentaire 7, cèdent de la chaleur et sortent finalement de la chaudière par le côté de sortie 9 de la surface de chauffe complémentaire, se trouvant sur la paroi arrière de la chaudière, afin d'être évacués vers une cheminée non représentée. Entre l'enveloppe de la chaudière 2 et les parois de foyer 6 et 10 délimitant le foyer, se trouve la cuve à eau 11. La cuve à eau 11 entoure la surface de chauffe complémentaire 7 ainsi que pratiquement tout le foyer 3. Dans la zone supérieure de la chaudière de chauffage, est placée la conduite d'aller du chauffage 12 qui se présente sous la forme d'un piquage par lequel l'eau chauffée quitte la chaudière en direction de la flèche 13. Dans la zone inférieure de la chaudière de chauffage et donc dans la zone du foyer 3, est placée la conduite de retour de chauffage 14 à travers laquelle l'eau froide retourne dans la cuve à eau de la chaudière, dans le sens de la flèche 15. Dans la cuve à eau entourant le foyer 3 est placée une cloison 18 s'étendant à peu près parallèlement à la paroi extérieure 10 du foyer, qui partage la cuve à eau en un compartiment intérieur 16 et un compartiment extérieur 17. Dans une zone située au-dessous de la surface de chauffe complémentaire 7 et au-dessus de l'embouchure du retour de chauffage 14, le compartiment extérieur 17 comporte un organe d'obturation 19 supérieur qui empêche que de l'eau froide envoyée à la cuve à eau par le retour de chauffage 14, ne s'écoule directement vers le côté sortie 9 de la surface de chauffe complémentaire 7, soumis tout particulièrement à un risque de corrosion. Comme on le voit ici, la cloison 18 s'étend jusqu'au dessus de la surface de chauffe complémentaire 7.L'eau froide arrivant par le retour de chauffage 14 se répartit ainsi dans le compartiment extérieur 17 délimité par l'organe d'obturation 19, avant de pouvoir s'écouler au-dessus du bord libre supérieur 20 de la cloison 18 et avant de parvenir dans le compartiment intérieur 16. L'eau froide descend dans le compartiment intérieur 16 entourant la paroi de foyer 10 et s'échauffe sur les parois 10 du foyer. L'eau chaude monte du compartiment intérieur 16, comme l'indique la flèche 21 et chauffe tout d'abord la zone de sortie 9, soumise à corrosion, de la surface de chauffe complémentaire 7, avant de se répartir dans la cuve à eau 11 entourant la surface de chauffe complémentaire 7, comme l'indiquent les autres flèches. Afin que la montée en température se fasse rapidement, il est placé dans la cuve à eau 11 associée à la surface de chauffe complémentaire, un caisson 22 entourant celle-ci, qui la recouvre à sa partie supérieure et en bas sur les côtés. Les dimensions du caisson sont telles que le rapport entre la superficie de la surface de chauffe complémentaire et le volume de l'eau sous le caisson soit environ de 0,1 à 0,56. La figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne II-II de la figure 1. Les mêmes composants portent les mêmes références. Le caisson 22 qui entoure la surface de chauffe complémentaire est dessiné en partie ouvert, ce qui permet de voir certaines poches de chauffe 23 de la surface de chauffe complémentaire 7. La figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne III-III de la figure 1. Les mêmes composants sont à nouveau désignés par les mêmes références. REVENDICATIONS 1. Chaudière de chauffage dont le foyer et la surface de chauffe complémentaire, située au-dessus du foyer, sont entourés par une cuve à eau, conduisant l'eau, dans laquelle le retour de chauffage froid débouche dans la région du foyer, caractérisée en ce que dans la cuve à eau (11) associée à la surface de chauffe complémentaire (7), il est placé un caisson (22) entourant la surface de chauffe complémentaire (7). 2. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson (22) recouvre la surface de chauffe complémentaire (7) à sa partie supérieure et sur les côtés. 3. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les dimensions du caisson (22) sont choisies telles que le rapport entre la superficie de la surface de chauffe complémentaire (7) et le volume de l'eau sous le caisson (22), soit d'environ 0,1 à 0,56. 4. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que dans la cuve à eau (11) entourant le foyer, il est placé une cloison (18) à peu près parallèle à la paroi du foyer (10), partageant la cuve à eau (11) en un compartiment intérieur (16) et un compartiment extérieur (17). 5. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le retour de chauffage (14) est raccordé au compartiment extérieur (17) et en ce que le compartiment intérieur (16) est relié de manière à laisser passer l'eau, avec la zone de la cuve à eau (11) située au-dessous du caisson (22). 6. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le compartiment extérieur (17) comporte un organe d'obturation (19) dans une zone située sous la surface de chauffe complémentaire (7) et au-dessus de l'embouchure du retour de chauffage (14).