Brevet FR2698956A1 — publié le 19940610

"Chaudière à condensation à échangeur massique et thermique" La présente invention concerne une chaudière à condensation équipée d'un échangeur massique et thermique, comportant un brûleur alimenté en air humi- de ayant traversé l'échangeur massique et thermique par ailleurs traversé par les fumées en sortie de chaudière. Les chaudières à condensation à échangeur massique et thermique présentent une efficacité meil- leure que celles à condensation simple à la fois parce qu'elles récupèrent de l'énergie thermique par échange de chaleur et d'eau mais en outre l'air comburant hu- mide favorise la combustion au niveau de la flamme. Les échangeurs thermiques et massiques sont de deux types, ceux à laveurs et ceux à parois poreu- ses. Les échangeurs à laveurs se composent d'un circuit de liquide lavant les fumées en sortie de chaudière en récupérant en même temps les condensa- tions pour transférer cette chaleur et une partie des condensats à l'air comburant avant son entrée dans le foyer, en procédant par lavage de l'air comburant. Le lavage se fait en général dans des en- ceintes de ruissellement. L'autre type d'échange massique et thermique se compose d'une boîte subdivisée en deux comparti- ments par une cloison poreuse Les fumées chaudes et humides traversent l'un des compartiments et l'air comburant froid et sec traverse l'autre compartiment La vapeur des fumées se condense sur la pa- roi poreuse et l'imprègne tout en la rendant alors étanche aux gaz. Le condensat est repris sous forme de vapeur par l'air comburant qui se réchauffe et s'humidifie. Ainsi, une partie des condensats est échangée à tra- vers la paroi et le reste ruisselle le long de la pa- roi pour être évacué. Dans le cas d'une chaudière à échangeur mas- sique et thermique, notamment si elle comporte un échangeur poreux selon le brevet FR 87 00 359, dans certaines situations de fonctionnement, la température et l'humidité de l'air peuvent dépasser les conditions acceptables pour les brûleurs actuels Or, avec de tels brûleurs, on ne peut dépasser pour l'air combu- rant des températures de 60 avec 100 % d'humidité. Il arrive également que l'air comburant soit trop humide et que la combustion se fait alors dans de mauvaises conditions et que la flamme s'éteigne. % La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une chau- dière à échangeur massique et thermique, permettant d'améliorer le rendement de la combustion par une flamme plus efficace. A cet effet, l'invention concerne une chau- dière caractérisée en ce que le brûleur comprend une partie principale et une partie auxiliaire la partie principale est alimentée en air comburant sortant de l'échangeur massique et thermique la partie auxiliaire est alimentée en air ambiant, sec, n'ayant pas traversé l'échangeur massique et thermique la puissance de la partie auxiliaire ne représentant qu'une fraction marginale de la puissance totale du brûleur. Le brûleur selon l'invention assure une ex- cellente stabilité à la flamme quelles que soient les caractéristiques de l'air comburant, même si celui-ci est trop humide, par exemple en cas d'excellents échanges de l'échangeur massique et thermique attei- gnant des hautes températures d'air saturé. Suivant une autre caractéristique, la chau- dière comporte un ventilateur extracteur de fumées mettant le foyer en dépression en combinaison le cas échéant avec un volet pour faire évoluer simultanément le débit d'air comburant alimentant les deux brûleurs, de façon semblable, suivant la modulation de puissance demandée par la chaudière. La chaudière peut également comporter un moyen de contrôle mesurant la pression ou le débit d'air sec à l'entrée de l'échangeur massique et ther- mique pour commander l'alimentation en gaz du brûleur principal et maintenir le rapport air/gaz de ce brû- leur à un niveau prédéterminé ou un moyen de contrôle qui mesure la pression ou le débit d'air dans sa con- duite d'amenée d'air De même, le brûleur auxiliaire peut comporter un moyen de contrôle du débit (ou pres- sion de gaz) en fonction du débit ou pression d'air sec à son aspiration, par exemple un système de déten- deur à zéro. De façon avantageuse, le brûleur principal et le brûleur auxiliaire sont coaxiaux et le brûleur principal entoure le brûleur auxiliaire. De manière intéressante, le brûleur auxi- liaire est équipé d'un volet d'air à son entrée d'as- piration Ce volet peut être commandé manuellement ou par un moteur. Enfin, la chaudière peut comporter un moyen de détection de flammes qui détecte la qualité de la flamme du brûleur pour commander le rapport entre les deux brûleurs en agissant sur le volet d'air du brû- leur auxiliaire. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de ré- alisation d'une chaudière selon l'invention représen- tée dans l'unique figure annexée. Selon la figure, l'invention concerne une chaudière à échangeur massique et thermique Cette chaudière comprend un foyer 1 équipé d'un brûleur 2. Le foyer est mis en dépression par un ventilateur ex- tracteur 3 qui dirige les fumées par une conduite 4 vers l'échangeur massique et thermique 5 Les fumées sortent de l'échangeur 5 par le tuyau 6. Le brûleur 2 se compose d'une partie princi- pale 7 et d'une partie auxiliaire 8 La partie princi- pale 7 est alimentée en air comburant par le tuyau 9 relié en sortie d'échangeur massique et thermique 5, pour le flux qui correspond à l'entrée d'air extérieu- re 10 La partie auxiliaire 8 est alimentée en air comburant par le tuyau 11 qui reçoit sur son entrée 12, directement l'air ambiant, sec, n'ayant pas tra- versé d'échangeur massique et thermique 5. L'alimentation en gaz de la partie principa- le 7 se fait par la conduite 13 et celle de la partie auxiliaire par la conduite 14 Chacune des conduites 13, 14 est équipée d'une électrovanne 15, 16; l'élec- trovanne 15 est commandée en fonction de la pression régnant dans le tuyau 10 d'alimentation en air qui comporte un organe déprimogène en fonction du débit de l'échangeur massique et thermique 5 et l'électrovanne 16 est commandée à partir de la pression régnant dans la conduite 11 (détendeur à zéro). Le tuyau 11 est également équipé d'un volet de réglage 17 et la sortie de la chaudière est équipée d'un volet de réglage 18 motorisé et régulé à partir d'une mesure de la qualité de la flamme pqr exemple courant de ionisation Enfin, dans le présent exemple, le brûleur 2 est entouré d'un anneau réfractaire 19, à la base de la flamme, pour stabiliser la flamme. Selon l'exemple de réalisation représenté, le brûleur 2 comporte, de manière coaxiale, la partie principale et la partie auxiliaire; la partie auxi- liaire située dans l'axe est entourée de la partie principale. R E V E N D I C A T I O N S 1 l) Chaudière à condensation, à échangeur massique et thermique, comportant un brûleur ( 2) ali- menté en air humide ayant traversé l'échangeur massi- que et thermique ( 5) par ailleurs traversé par les fu- mées en sortie de chaudière, chaudière caractérisée en ce que le brûleur ( 2) comprend une partie principale ( 7) et une partie auxiliaire ( 8) la partie principale ( 7) est alimentée en air com- burant sortant de l'échangeur massique et thermique ( 5) la partie auxiliaire ( 8) est alimentée en air am- biant, sec, n'ayant pas traversé l'échangeur massi- que et thermique ( 5) la puissance de la partie auxiliaire ( 8) ne repré- sentant qu'une fraction marginale de la puissance totale du brûleur ( 2). ) Chaudière selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que le brûleur ( 2) comporte un man- chon réfractaire ( 19) situé à la base de la flamme. ) Chaudière selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte un ventilateur ( 3) extracteur de fumées mettant le foyer ( 1) en dépres- sion en combinaison le cas échéant avec un volet ( 18) pour faire évoluer simultanément le débit d'air combu- rant alimentant les deux parties de brûleur ( 7, 8), de façon semblable, suivant la modulation de puissance demandée par la chaudière. 4 ) Chaudière selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de contrôle mesurant la pression ou le débit d'air sec à l'entrée de l'échangeur massique et thermique ( 5) pour comman- der l'alimentation en gaz de la partie principale 7 et maintenir le rapport air/gaz de cette partie ( 7) de brûleur à un niveau prédéterminé. ) Chaudière selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de contrôle qui mesure la pression ou le débit d'air dans sa con- duite d'amenée d'air. 6 ) Chaudière selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que la partie principale ( 7) et la partie auxiliaire ( 8) sont coaxiales et la partie principale ( 7) entoure la partie auxiliaire ( 8). ) Chaudière selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que la partie auxiliaire ( 8) est équipée d'un volet d'air ( 17) à son entrée d'aspira- tion ( 12). ) Chaudière selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle compor- te un moyen de détection de flammes qui détecte la qualité de la flamme du brûleur ( 7, 8) pour commander le rapport entre les deux parties du brûleur. ) Chaudière selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisée en ce que la partie auxiliaire ( 8) comporte un détendeur à zéro pour dis- tribuer le gaz à une pression correspondant à celle d'air dans la conduite 11.