Brevet FR2707105A1 — publié le 19950106

DISPOSITIF DE VENTILATION POUR RECUPERATEUR DE CHALEUR DE CHEMINEE A FOYER OUVERT OU A FOYER FERME. L'invention est relative à un dispositif de ventilation pour extraire de l'air chaud d'un volume de récupérateur de chaleur de cheminée à foyer ouvert ou fermé, ce volume étant isolé des gaz de combustion et fumées produits par la cheminée. Le dispositif de ventilation, concerné par l'invention, est du genre de ceux qui comprennent un boîtier destiné à être fixé à une paroi de la cheminée, ce boîtier comportant une bouche d'aspiration communiquant avec le susdit volume du récupérateur de chaleur, et une sortie pour distribuer l'air chaud vers l'extérieur, un ventilateur étant disposé dans le boîtier à l'intérieur d'une enveloppe ouverte à deux extrémités, les dimensions de l'enveloppe étant inférieures à celles du boîtier de sorte que des passages existent entre la paroi externe de l'enveloppe et la paroi interne du boîtier pour une circulation d'air, un moteur électrique étant prévu pour l'entraînement du ventilateur. Lorsque le moteur électrique est en fonctionnement et entraîne Ie ventilateur, le dispositif de ventilation permet d'augmenter le brassage d'air chaud et par conséquent la circulation de l'air dans l'environnement de la cheminée, ce qui facilite les échanges thermiques et une meilleure diffusion de la chaleur dans l'habitation où se trouve installée la cheminée. La température de l'air chaud, en amont de la bouche d'aspiration du boîtier peut atteindre ou même dépasser 200 C. Une telle température pourrait conduire à la destruction du moteur électrique, mais la circulation d'air créée par le ventilateur provoque un mélange d'air froid, provenant du local d'habitation et d'air chaud provenant du récupérateur de chaleur de sorte que le moteur électrique lorsque le ventilateur fonctionne ne se trouve pas exposé à une température trop importante. Par contre, lorsque le ventilateur se trouve à l'arrêt pour une raison quelconque, par exemple du fait d'une panne de courant électrique, le moteur électrique risque d'être soumis à une température trop importante, et d'être détruit. Diverses solutions ont été proposées pour éviter un tel inconvénient. FR-A-2 661 975, par exemple, fait intervenir un clapet de protection maintenu en position ouverte par un élément propre à fondre en cas d'élévation intempestive de la température. La fusion de cet élément entraîne la fermeture du clapet qui protège le moteur contre un courant d'air chaud. Lorsque ltélément fusible s'est rompu par suite d'une élévation de température intempestive, une intervention est nécessaire pour remettre le dispositif de ventilation en état de fonctionner. L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de ventilation du genre défini précédemment qui puisse fonctionner aussi bien ventilateur à l'arrêt que ventilateur en marche, sans risque de destruction du moteur électrique par suite d'une élévation trop forte de la température régnant autour du moteur lorsque le ventilateur est à l'arrêt. L'invention vise également à fournir un dispositif de ventilation d'encombrement réduit et dont la mise en place, en particulier sur une installation déjà existante, soit aussi simple que possible, avec un minimum de travaux. On souhaite, en particulier, conserver l'esthétique des grilles prévues sur les ouvertures classiques de décompression ou de sortie d'air chaud. Selon l'invention, un dispositif de ventilation pour extraire de l'air chaud d'un volume de récupérateur de chaleur de cheminée à foyer ouvert ou fermé, ce volume étant isolé des gaz de combustion et fumées produits par la cheminée, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait que le moteur électrique est disposé avec son axe sensiblement vertical à la partie basse du boîtier, à un niveau inférieur à celui de la bouche d'aspiration ; que le ventilateur est du type centrifuge avec son axe vertical et est disposé au-dessus du moteur, entre les deux ouvertures extrêmes de l'enveloppe laquelle comporte une ouverture frontale située en regard d'une zone moyenne de la sortie du boîtier, cette sortie comportant une zone supérieure et une zone inférieure respectivement au-dessus et au-dessous de l'enveloppe, tandis qu'un passage vertical existe à l'arrière entre l'enveloppe et une paroi du boîtier de sorte qu'un trajet de contournement, sensiblement en U couché horizontalement, entoure l'enveloppe, le moteur électrique étant placé dans la branche horizontale inférieure de ce trajet de contournement. L'agencement de l'invention permet de maintenir le moteur électrique, aussi bien lorsque le ventilateur fonctionne que lorsqu'il est à l'arrêt, dans un courant d'air à température relativement basse, l'air chaud passant au-dessus du moteur. Ce dernier se trouve donc protégé contre une élévation intempestive de température. Avantageusement, la branche horizontale supérieure du passage de contournement comporte un déflecteur placé au-dessus de l'ouverture supérieure de l'enveloppe et incliné de manière à se relever en direction de la sortie. De préférence, un diaphragme est prévu dans la partie basse de la bouche d'aspiration ; ce diaphragme peut être constitué par un secteur circulaire dont le plan est orthogonal à l'axe de la bouche d'aspiration à contour circulaire. Le dispositif peut être installé dans une paroi de hotte de cheminée avec insert à foyer fermé, avec la bouche d'aspiration reliée par une gaine à une tubulure de sortie d'air chaud d'un récupérateur faisant partie d'un insert de cheminée à foyer fermé. Selon une autre possibilité, toujours dans le cas d'une cheminée à foyer fermé surmontée d'une hotte, le dispositif de ventilation peut être installé sur une des parois de la hotte de cheminée, en partie haute, de manière à servir de bouche de décompression de la hotte et à éviter les pièges à calories, la bouche d'aspiration du dispositif communiquant directement avec le volume intérieur de la hotte qui constitue ellemême un récupérateur de chaleur. Dans le cas d'une cheminée à foyer ouvert, un avaloir récupérateur de chaleur est prévu au-dessus du foyer, cet avaloir permettant une production d'air chaud séparé des fumées, et le boîtier de ventilation est relié à une sortie d'air chaud de ce récupérateur de chaleur. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées cidessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples décrits avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. La figure 1, de ces dessins, est une vue en coupe verticale d'un dispositif de ventilation selon l'invention. La figure 2 est une vue suivant la ligne II-II de la figure 1, à plus petite échelle. La figure 3 est une vue suivant la ligne m-m de la figure 1, à plus petite échelle, grille de couverture retirée. La figure 4 est une coupe verticale, à échelle réduite, d'une cheminée à foyer fermé et d'une hotte équipée du dispositif de l'invention. La figure 5 montre, semblablement à la figure 4, une variante d'installation du dispositif de ventilation sur une cheminée à foyer fermé. La figure 6 est un schéma en perspective éclatée illustrant l'installation du dispositif de ventilation sur une cheminée à foyer ouvert. La figure 7 illustre, à plus petite échelle, le boîtier de la figure 1 et les trajets d'air chaud et d'air froid, en circulation forcée, ventilateur en marche. La figure 8, enfin, illustre semblablement à la figure 7 les trajets d'air en convection naturelle, ventilateur à l'arrêt. En se reportant aux dessins, notamment aux figures 1 à 3, on peut voir un dispositif de ventilation V pour extraire de l'air chaud d'un récupérateur de chaleur de cheminée à foyer ouvert ou fermé. Ce dispositif V comprend un boîtier 1 métallique, en forme de parallélépipède rectangle dont la grande dimension est généralement verticale. Le boîtier 1 comporte sur sa paroi arrière 2, en partie haute, un orifice circulaire communiquant avec une bouche d'aspiration 3 constituée par une sorte de collerette cylindrique 4 solidaire de la paroi 2. Cette bouche 3 présente un axe géométrique horizontal A. Un diaphragme 5 est prévu en partie basse de la bouche 3. Ce diaphragme 5 est constitué par une paroi dont le plan est sensiblement orthogonal à l'axe A et dont le bord supérieur est horizontal et s'étend suivant une corde de la section circulaire comme visible sur la figure 2 ; la paroi 5 a la forme d'un segment circulaire. Le boîtier 1 comporte une sortie 6 constituée par la face avant entièrement ouverte. Une grille de ventilation 7 est fixée, de préférence de manière démontable, sur le contour de la sortie 6. Le boîtier 1 est destiné à être fixé dans une ouverture 8a de la paroi 8 d'une hotte de cheminée. Un moteur électrique 9 est disposé avec son axe B sensiblement vertical en partie basse du boîtier 2, légèrement au-dessus de la paroi de fond 10 du boîtier. Le moteur 9 se trouve à un niveau inférieur à celui de la bouche d'aspiration 3, et en particulier inférieur au point le plus bas 11 de cette bouche 3. Un ventilateur 12 du type centrifuge est disposé au-dessus du moteur 9, avec son axe vertical, dans le prolongement de celui du moteur. Le rotor 12a du ventilateur 12 est constitué par des ailettes en forme d'aubes à génératrices verticales et à section transversale incurvée de manière classique afin d'aspirer l'air suivant une direction axiale et à le refouler tangentiellement vers la sortie 6. Le ventilateur 12 est disposé dans une enveloppe 13 présentant une ouverture inférieure 14 située au-dessus du moteur 9 et une ouverture supérieure 15, entre lesquelles se trouve le ventilateur 12. L'enveloppe 13 comporte en outre une plaque frontale 16 située en regard d'une zone moyenne 6a de la sortie 6. La plaque 16 comporte une ouverture 16a (figure 3), située sur un côté. Lorsque le moteur 9 est mis en marche, le rotation du ventilateur 12 provoque une aspiration d'air sensiblement dans le sens parallèle à l'axe B à travers les ouvertures 14 et 15 comme illustré par les flèches traversant ledites ouvertures ; l'air est expulsé à travers l'ouverture frontale 16a et la sortie 6. La sortie 6 du boîtier comporte une zone supérieure 6b et une zone inférieure 6c respectivement au-dessus et au-dessus de l'enveloppe 13. Les dimensions de.l'enveloppe 13 sont inférieures à celles du boîtier 1 de sorte qu'un passage vertical 17 existe à l'arrière de l'enveloppe 13, entre cette enveloppe et la paroi 2 du boîtier. L'enveloppe 13 est ainsi entourée par un trajet de contournement 18 sensiblement en forme de U couché horizontalement, comprenant une branche inférieure 19 (débouchant à l'extérieur par la zone 6X, le passage vertical arrière 17 et une branche horizontale supérieure 20 débouchant vers l'extérieur par la zone 6b. Le moteur électrique 9 est placé dans la branche inférieure 19 de ce trajet de contournement. Un interrupteur électrique 21 est prévu sur la grille 7 pour la commande du moteur 9. Le bord supérieur de l'enveloppe 13, délimitant l'ouverture 15, est situé légèrement au-dessus du bord supérieur du diaphragme 5. Un déflecteur fixe 22 constitué par une plaque inclinée de façon à monter en direction de la sortie 6, est prévu en travers de la branche 20, au-dessus de l'ouverture 15. L'inclinaison du déflecteur 22 est choisie de manière à diriger l'air chaud provenant de la bouche 3 essentiellement vers la partie supérieure de la zone 6b. Le fonctionnement du boîtier de ventilation est expliqué maintenant avec référence aux figures 7 et 8. La figure 7 illustre le fonctionnement en ventilation forcée, c'està-dire lorsque le moteur électrique 9 est en action et entraîne le ventilateur 12. La circulation de l'air chaud est illustrée par des flèches pleines désignées par la lettre c, tandis que la circulation de l'air froid est illustrée par des flèches en tirets désignées par la lettre f. L'air chaud est aspiré à travers la bouche 3. Une partie de cet air entre, par l'ouverture 15, dans l'enveloppe 13. Une autre partie de cet air descend le passage 17 pour être aspirée à travers l'ouverture inférieure 14. De l'air froid est également aspiré à travers la zone 6b de la sortie 6 pour pénétrer à travers l'ouverture 15 dans le ventilateur, suivant une direction sensiblement axiale et se mélanger à l'air chaud. En partie basse, de l'air froid est également aspiré à travers la zone 6c pour entrer sensiblement axialement par ltouverture 14 en se mélangeant à l'air chaud. Le mélange air chaud/air froid est refoulé radialement à travers la zone 6c comme indiqué par la flèche R. Dans la branche supérieure 20, au-dessous du déflecteur 22, quel que soit le régime de rotation du ventilateur 12, de l'air froid est toujours aspiré. Dans la partie située au-dessus du déflecteur 22, selon la vitesse de rotation du moteur 9, de l'air chaud peut sortir à travers la zone 6b si le moteur 9 tourne à une vitesse relativement faible, ou de l'air froid peut être aspiré à travers l'ouverture 6b au-dessus du déflecteur 22, si le moteur 9 tourne à une vitesse plus importante. Le mélange air chaud/air froid créé par ce dispositif de ventilation permet de refouler de l'air à une température réduite par rapport à la température de l'air entrant par l'orifice 3 et ainsi d'éviter des désagréments qui pourraient être dus à une température trop élevée de l'air passant par la sortie 6. Le courant d'air froid qui provient de l'extérieur, à travers la zone 6c balaie le moteur 9 et le refroidit efficacement. Lorsque le moteur 9 est à l'arrêt, une convection naturelle s'établit comme illustré sur la figure 8. L'air chaud provenant de la bouche 3 s'écoule principalement directement vers l'extérieur à travers la zone 6b au-dessus du déflecteur 22. De l'air froid entre, en partie basse, par la partie 6c pour traverser l'extrémité ouverte 14 et ressortir à travers la zone 6a. Une partie de l'air froid monte, en se réchauffant, dans le passage arrière 17 pour aller se mélanger à l'air chaud et sortir par la zone 6b. I1 apparaît donc clairement, que lorsque le moteur est arrêté, la circulation naturelle d'air froid protège le moteur contre un échauffement dangeureux. Le diaphragme 5 permet le contrôle du débit d'air chaud en convection naturelle. Le boîtier 1, comme illustré sur la figure 4, peut être installé dans la partie haute de l'une des parois 8 de la hotte d'une cheminée avec insert à foyer fermé 23. Les fumées sont évacuées par un conduit 24 de sorte que le volume interne de la hotte 8 est totalement séparé des fumées. La hotte 8 constitue une sorte de récupérateur de chaleur puisqu'une partie de l'air chaud produit au contact des parois extérieures du foyer 23 s'accumule en partie haute du volume intérieur de la hotte 8. La bouche d'aspiration 3 communique directement avec ce volume intérieur et le boîtier 1 permet d'extraire l'air chaud et d'éviter la formation d'un piège à calories. Le boîtier 1, installé comme illustré sur la figure 4, joue également le rôle d'une bouche de décompression de la hotte 8. Une entrée 25 d'air de convection est prévue en partie basse de la paroi arrière de la hotte, légèrement au dessus du soubassement 26 de la cheminée sur lequel est posé le foyer fermé 23. La figure 5 illustre une autre possibilité de montage selon laquelle la bouche d'aspiration 3 du boîtier de ventilation 1 est reliée, par une gaine d'air chaud 27 à une tubulure de sortie 28 d'un récupérateur de chaleur faisant partie du foyer fermé 23a. Le boîtier 1 est fixé dans une ouverture de la paroi arrière de la hotte 8, au-dessus du foyer fermé 23a. Une ouverture de décompression 29 munie d'une grille est prévue en partie haute de la hotte 8, par exemple sur la face avant. On retrouve, en partie basse, l'ouverture 25 d'amenée d'air de ventilation. La figure 6 illustre le cas d'une cheminée à foyer ouvert. Une plaque horizontale 30 sert de sole foyère. A l'arrière de cette plaque 30 est prévue une plaque foyère verticale 31 formant échangeur de chaleur entre les gaz chauds des fumées partant vers l'évacuation, et de l'air circulant à l'intérieur de canaux verticaux 31a prévus dans la plaque foyère 31. Un registre 32, d'amenée d'air, comporte un rebord vertical arrière propre à venir s'emboîter dans la partie inférieure de la plaque 31 ; ce registre est disposé sous la sole 30. En partie haute, un avaloir 33 métallique, récupérateur de chaleur, est prévu. Cet avaloir 33 est en forme de tronc de pyramide et comporte une double paroi de manière à définir un volume intérieur 33a, compris entre les deux parois, séparé de l'espace où circulent les gaz de combustion. L'avaloir 33 comporte sur son bord horizontal arrière inférieur une sorte de boîtier de raccordement 34 communiquant avec le volume 33a compris entre les deux parois et propre à se raccorder au bord supérieur de la plaque 31. La paroi extérieure de l'avaloir 33 est munie, en partie haute, sur deux côtés, de tubulures 35 de sortie d'air chaud. Au moins l'une de ces sorties 35 est raccordée à une bouche d'aspiration. 3 d'un boîtier de ventilation 1 conforme à l'invention. Il apparaît donc que le boîtier 1 peut équiper en ventilation tout type de cheminée munie d'un récupérateur de chaleur à foyer fermé, caréné ou non, ou à foyer ouvert. I1 est possible de prévoir plusieurs boîtiers de ventilation dont les uns seraient reliés à des tubulures d'air chaud telles que 28 (figure 5) et les autres installés dans des ouvertures de décompression de hotte comme illustré sur la figure 4. On peut ainsi aboutir à une optimisation de la ventilation. On peut installer un tel boîtier de ventilation sur chacun des quatre pans d'une cheminée. Le boîtier est compact et peut être mis en place sur une installation déjà existante avec un minimum de travaux. Le fonctionnement est silencieux. REVENDICATIONS 1. Dispositif de ventilation pour extraire de l'air chaud d'un volume de récupérateur de chaleur de cheminée à foyer ouvert ou fermé, ce volume étant isolé des gaz de combustion et fumées produits par la cheminée, ce dispositif comprenant un boîtier (1) destiné à être fixé sur une paroi (8) de la cheminée, ce boîtier (1) comportant une bouche d'aspiration (3) communiquant avc le susdit volume du récupérateur de chaleur, et une sortie (6) pour distribuer l'air chaud vers l'extérieur, un ventilateur (12) étant disposé dans le boîtier à l'intérieur d'une enveloppe (13) ouverte à deux extrémités (14, 15), les dimensions de l'enveloppe (13) étant inférieures à celles du boîtier de telle sorte que des passages existent entre la paroi externe de l'enveloppe et la paroi interne du boîtier pour une circulation d'air, un moteur électrique (9) étant prévu pour l'entraînement du ventilateur (12), caractérisé par le fait que le moteur électrique (9) est disposé avec son axe (13) sensiblement vertical à la partie basse du boîtier (1), à un niveau inférieur à celui de la bouche d'aspiration (3) ; que le ventilateur (12) est du type centrifuge avec son axe vertical, et est disposé au-dessus du moteur (9), entre les deux ouvertures extrêmes (14, 15) de l'enveloppe (13) laquelle comporte une ouverture frontale (16a) située en regard d'une zone moyenne (6a) de la sortie du boîtier, cette sortie comportant une zone supérieure (6 > et une zone inférieure (6g) respectivement au-dessus et au-dessous de l'enveloppe (13), tandis qu'un passage vertical (17) existe à l'arrière entre l'enveloppe et une paroi (2) du boîtier, de sorte qu'un trajet de contournement (18), sensiblement en U couché horizontalement, entoure l'enveloppe (13), le moteur électrique étant placé dans la branche horizontale inférieure (19) de ce trajet de contournement. 2. Dispositif selon. la revendication 1, caractérisé par le fait que la branche horizontale supérieure (20) du trajet de contournement (18) comporte un déflecteur (22) placé au-dessus de l'ouverture supérieure (15) de l'enveloppe et incliné de manière à se relever en direction de la sortie (6). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un diaphragme (5) est prévu dans la partie basse de la bouche d'aspiration. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le diaphragme (5) est constitué par un segment circulaire dont le plan est orthogonal à l'axe de la bouche d'aspiration (3) à contour circulaire. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le boîtier (1) est installé dans une paroi (8) de hotte de cheminée avec insert à foyer fermé (23a), et que la bouche d'aspiration (3) est reliée par une gaine (27) à une tubulure de sortie d'air chaud (28) d'un récupérateur faisant partie de l'insert de cheminée à foyer fermé. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le boîtier (1) est installé sur une paroi de hotte de cheminée (8), en partie haute, de manière à servir de bouche de décompression de la hotte et à éviter les pièges à calories, la bouche d'aspiration (3) du dispositif communiquant directement avec le volume intérieur de la hotte (8), qui constitue un récupérateur de chaleur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, pour cheminée à foyer ouvert comportant un avaloir récupérateur de chaleur (33) prévu au-dessus du foyer, cet avaloir permettant une production d'air chaud séparé des fumées, caractérisé par le fait que le boîtier (1) est relié à une sortie d'air chaud (35) du récupérateur de chaleur (33).