Brevet FR2808580A1 — publié le 20011109

CHEMINEE COMPORTANT UN FOYER FERME ET CHAMBRE DE CHAUFFE PREFABRIOUEE POUR UNE TELLE CHEMINEE La présente invention concerne une cheminée comportant une sole portant un foyer fermé, deux piliers latéraux reliés par une cloison arrière, un bandeau horizontal s'étendant sur au moins une face de la cheminée, une hotte décorative s'étendant vers le haut à partir du bandeau, un tuyau à fumées s'étendant à l'intérieur de la hotte à partir du foyer fermé, un circuit de récupération de chaleur à air qui passe le long des surfaces extérieures du foyer fermé et qui comporte au moins un conduit de sortie passant à l'intérieur de la hotte et un caisson préfabriqué disposé au dessus du foyer fermé définissant une chambre de convection ouverte vers le bas et s'étendant au moins partiellement à l'intérieur de la hotte, cette chambre de convection appartenant au circuit de récupération de chaleur et comportant au moins un orifice de sortie raccordé audit conduit d'air chaud. La présente invention concerne également une chambre de chauffe préfabriquée pour une telle cheminée. Les cheminées d'appartement sont souvent équipées d'un foyer fermé formé d'une cassette métallique appelée communément "insert" dans lequel s'effectue la combustion du bois. Cette combustion chauffe les parois de l'insert à haute température. Habituellement, ces cheminées sont également équipées d'un circuit de récupération de chaleur à air qui prélève de l'air frais en provenance d'une pièce ou de l'extérieur de l'appartement, le réchauffe au contact des parois de l'insert puis rejette l'air chaud dans ladite pièce ou dans une ou plusieurs autres pièces de l'appartement. D'une manière connue, l'air frais réchauffé au contact des parois de l'insert est canalisé entre autre par les éléments décoratifs de la cheminée tels que les piliers latéraux situés de part et d'autre de l'insert. L'inconvénient majeur de cette construction est que ces éléments ne comportent généralement pas de parois isolantes. Au mieux, un panneau en terre cuite habille la paroi intérieure des piliers. On encourt alors le risque d'une dispersion importante de l'air chaud qui peut atteindre des températures supérieures à 200 C générant des désagréments, tels que des déformations, au niveau des éléments de décoration de la cheminée qui peuvent aller jusqu'à l'embrasement des piliers ou de la poutre extérieure portée par les piliers. Le caisson préfabriqué définissant la chambre de convection du circuit de récupération de chaleur ainsi que le bandeau horizontal permettent déjà d'améliorer nettement la tenue à la température respectivement de la hotte et de la poutre décoratives. Ces deux éléments constructifs sont déjà décrits dans les publications FR-A-2.666.139 et FR-A-2.660.349 respectivement. Néanmoins, la protection incendie d'une telle cheminée peut être encore améliorée afin de réduire et même supprimer les risques de détériorations ou d'embrasement des éléments décoratifs. Le but de la présente invention est d'apporter une solution efficace et fiable au problème mentionné ci-dessus en réalisant une cheminée pour appartement o les risques de détérioration ou d'incendie sont éliminés, tout en assurant une circulation optimale de l'air chaud, ainsi qu'une construction simple et économique, les éléments constructifs de la cheminée étant principalement réalisés en éléments préfabriqués en usine. Ce but est atteint par une cheminée telle que définie en préambule et caractérisée en ce qu'elle comporte deux jambages latéraux disposés entre ledit foyer et les piliers latéraux, ces jambages reposant sur la sole, supportant ledit bandeau horizontal, réalisés dans un matériau auto portant, isolant et incombustible et agencés pour former avec la sole, la cloison arrière, le bandeau horizontal et la chambre de convection, une enceinte isolée dans laquelle s'insère ledit foyer et forme avec lui une chambre de chauffe fermée et séparée des éléments décoratifs de ladite cheminée à savoir au moins les piliers et la hotte. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la sole, la cloison arrière, le bandeau horizontal et la chambre de convection sont également réalisés dans un matériau auto portant, isolant et incombustible, ce matériau étant un béton isolant à base de vermiculite. Ce matériau peut également être doublé d'un isolant thermique. D'une manière avantageuse, la sole comporte des orifices d'entrée d'air frais et l'intervalle existant entre le foyer et la chambre de chauffe délimite le circuit de récupération de chaleur. Pour créer un débit d'air frais maximal et balayer les zones les plus chaudes du foyer, les orifices d'entrée d'air frais sont de préférence positionnés au moins en périphérie et au centre en correspondance dudit foyer. Le circuit de récupération de chaleur peut également comporter au moins un ventilateur équipé d'un filtre à air, disposé sous la sole pour forcer la circulation d'air dans ledit circuit, ce ventilateur pouvant être prévu dans un socle décoratif de la cheminée. Selon les constructions, la prise d'air frais peut être intérieure pour recycler l'air ambiant et/ou extérieure pour amener de l'air neuf Pour former une chambre de chauffe à haut rendement, les parois intérieures des jambages, du bandeau horizontal et de la chambre de convection sont de préférence en prolongement l'une de l'autre. Ce but est également atteint par une chambre de chauffe préfabriquée pour une telle cheminée, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une sole, deux jambages, un bandeau horizontal, une chambre de convection et une cloison arrière préfabriqués dans un matériau auto portant, isolant et incombustible et assemblés par emboîtement et collage. La présente invention et ses avantages seront mieux compris dans la description suivante de différentes formes de réalisation données à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face de la cheminée selon l'invention, - la figure 2 est une vue de côté de la cheminée de la figure 1, - la figure 3 est une vue de face en coupe selon la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue de côté en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue de dessus en coupe selon la ligne V-V de la figure 1, - les figures 6 à 8 sont des vues en perspective de la chambre de chauffe selon l'invention et selon trois types d'insert différents, et - les figures 9A à E sont des vues de côté simplifiées de la cheminée selon l'invention et selon différents modes d'alimentation en air frais du circuit de récupération de chaleur. En référence aux figures 1 à 5, la cheminée 1 pour appartement comporte, de manière connue, deux piliers latéraux parallèles 2 raccordés à une cloison arrière 3, une sole 4 s'étendant entre les piliers 2 et supportant un foyer fermé 5 métallique et appelé communément un insert, un bandeau horizontal 6 situé au dessus du foyer et s'étendant sur la face avant et les deux faces latérales de la cheminée 1, une hotte décorative 7 posée sur le bandeau 6 et jointe à la cloison arrière 3. Les gaz de combustion produits dans le foyer 5 s'échappent par un avaloir 8 faisant partie intégrante du foyer 5 et raccordé à un tuyau à fumées 9 conduisant à un canal de cheminée situé derrière la cloison 3 et non représenté. Dans l'exemple illustré, la cheminée 1 est complétée par une poutre extérieure décorative 10, par exemple en bois, qui repose sur l'aile horizontale du bandeau 6 et est liée solidairement à ce bandeau 6 par un remplissage en mortier 11. La cheminée 1 comporte également un circuit de récupération de chaleur à air qui comprend des orifices d'entrée d'air frais 12 prévus dans la sole 4, des intervalles 13 existant entre le foyer 5 et les piliers 2 et entre l'avaloir 8 et le bandeau horizontal 6, un caisson préfabriqué 14 définissant une chambre de convection 14', pourvu d'orifices de sortie 15 raccordés à des conduits d'air chaud (non représentés) s'étendant à l'intérieur de la hotte 7 jusqu'à des bouches de sortie d'air chaud (non représentées) pour rejeter l'air chaud dans les pièces de l'appartement. Le caisson préfabriqué 14 est disposé au dessus du foyer 5 sur le bandeau 6, ouvert vers le bas et s'étend à l'intérieur de la hotte 7. Il comporte une paroi avant et deux parois latérales verticales qui ne sont pas en contact avec la hotte 7, et un plafond horizontal percé par exemple de quatre orifices de sortie 15 pour l'air chaud et d'un orifice central 16 pour le conduit à fumées 9. Les deux parois latérales sont dans l'exemple représenté reliées par la cloison arrière 3 qui s'étend de la sole 4 au plafond du caisson 14. La cheminée 1 est avantageusement complétée par deux jambages latéraux 20 disposés entre le foyer 5 et les piliers 2, reposant sur la sole 4 et agencés pour porter le bandeau horizontal 6. Ces jambages latéraux 20 sont réalisés dans un matériau auto portant, isolant et incombustible. De ce fait, ils combinent les fonctions de portance du bandeau 6 et du caisson préfabriqué 14, d'isolation et de protection incendie des piliers 2. Plus particulièrement, ces jambages 20 sont fabriqués à partir d'un béton isolant à base de vermiculite conformément à la demande de brevet français déposée sous le numéro 00/02840, ce matériau ayant l'avantage d'offrir à la fois une grande résistance mécanique et un pouvoir isolant très élevé. Ils peuvent être réalisés à partir d'un panneau monolithique donc uniquement composé dudit béton isolant ou renforcés par une armature métallique intérieure ou à partir d'un panneau complexe ou multicouche par exemple en l'associant à une feuille d'isolation 21 telle que le produit Aluboard ou tout autre produit isolant qui a le pouvoir de réfléchir la chaleur. De préférence, cette feuille d'isolation 21 est disposée sur la paroi extérieure du jambage en regard du pilier 2 correspondant pour augmenter la protection thermique de ces piliers. Par ailleurs, les autres éléments constructifs de la cheminée 1 tels que la cloison arrière 3, la sole 4, le bandeau horizontal 6 et le caisson préfabriqué 14 sont avantageusement réalisés en béton isolant, comme les jambages 20. La cloison arrière 3 peut en plus comporter une feuille d'isolation afin de protéger le mur porteur des fortes températures. Ainsi et comme le montre la figure 3, la combinaison de ces éléments constructifs permet de créer autour du foyer 5 une enceinte 22 entièrement isolée thermiquement et auto portante, cette enceinte 22 définissant une chambre de chauffe 22' préfabriquée. Quand le foyer 5 est mis en place dans cette chambre de chauffe 22', les débordements latéraux de sa porte ou de sa façade obstruent l'ouverture de l'enceinte 22 créant ainsi une chambre de chauffe 22' sensiblement étanche. Grâce à cette construction particulière, les éléments décoratifs tels que les piliers 2, la poutre 10, la hotte 7 ainsi que le socle 23 et éventuellement les banquettes attenantes à la cheminée 1 n'ont plus aucune fonction technique et ne sont plus soumises aux agressions thermiques. On augmente, par conséquent, la sécurité d'une telle cheminée et la tenue dans le temps des différents matériaux utilisés pour la décoration extérieure. Les éléments constructifs de la cheminée 1 sont préfabriqués en usine afin de faciliter le montage et l'installation de la cheminée. Ils sont assemblés par des encoches complémentaires et solidarisés par une colle à base de mortier ou de mastic réfractaire. Les dimensions et les formes de ces éléments constructifs sont définies extérieurement par rapport à l'esthétique et à la forme de la cheminée I et intérieurement par rapport au foyer 5 et à sa puissance de chauffe. Il apparaît clairement sur les figures 1 à 5 que les parois intérieures des jambages 20, du bandeau 6 et du caisson préfabriqué 14 sont en prolongement l'une de l'autre pour former une chambre de chauffe 22' sensiblement parallélépipédique, sans relief intérieur afin d'obtenir un bon rendement thermique de cette chambre sans perte de charge. Néanmoins, d'autres formes intérieures peuvent être envisagées, par exemple en tronc de pyramide dans la zone o se situe l'avaloir 8. Par ailleurs, la sole 4 est dimensionnée pour porter l'ensemble formé par les jambages , le bandeau 6 et le caisson 14. Les orifices d'entrée d'air frais 12 qu'elle comporte sont dimensionnés pour laisser passer le maximum d'air frais et sont positionnés pour balayer les zones les plus chaudes du foyer 5, à savoir en périphérie et au centre du foyer 5. Les jambages 20 qui reposent sur la sole 4 et supportent le bandeau 6 et le caisson 14 sont adaptés au type de la cheminée 1 en référence aux figures 6 à 8: À cheminée centrale symétrique à deux piliers 2 complets (cf Fig. 6), le foyer 5 ayant une face vitrée, cheminée d'angle à deux piliers 2 complets mais différents entre la droite et la gauche (cf Fig. 7), le foyer 5 ayant deux faces vitrées, et 30. cheminée centrale symétrique à deux piliers 2 réduits (cf Fig. 8), le foyer 5 ayant trois faces vitrées. Le bandeau horizontal 6 qui repose sur les jambages 20 comporte, quelle que soit la décoration extérieure, une section en forme en L pour protéger efficacement les faces intérieure et inférieure de la poutre décorative 10. La chambre de convection 14' qui repose sur le bandeau horizontal 6, constitue le volume supérieur de la chambre de chauffe 22' et est agencée pour recueillir l'air chaud produit par le circuit de récupération de chaleur. La qualité isolante de cette chambre de convection 14' empêche le réchauffement de l'air contenu dans la hotte 7 et assure ainsi la bonne tenue dans le temps de cette hotte mais aussi de son environnement à savoir le mur porteur et le plafond. Cette chambre de convection 14' est, par ailleurs, traversée par le tuyau à fumées 9 au travers son orifice 16. Le passage du tuyau à fumées 9 peut être équipé d'une virole métallique avec ou sans revêtement isolant, assurant une dilatation en fonction de la température des fumées et permettant ainsi la bonne tenue du joint garantissant l'étanchéité de la chambre de convection 14'. Les orifices de sortie 15 prévus dans le plafond de cette chambre de convection 14' permettent la distribution de l'air chaud et sont équipés de viroles métalliques qui se raccordent aux conduits d'air chaud (non représentés) par des colliers. Les conduits d'air chaud sont par exemple constitués de gaines métalliques souples et isolées. Ils sont raccordés aux bouches de sortie d'air (non représentées) prévues soit en partie haute de la hotte 7, soit dans d'autres pièces. Ces bouches de sortie d'air sont métalliques et comportent des grilles permettant le réglage du débit d'air, ce débit ne pouvant être inférieur à un seuil de sécurité soit par exemple 25% du débit maximum. Ces bouches de sortie d'air ne pourront pas être installées sur des parois horizontales pour éviter une obturation accidentelle. Elles ne devront pas non plus être obturées volontairement pour des raisons évidentes de sécurité. Le diamètre des orifices de sortie 15 et des conduits d'air chaud dépend des débits et températures retenus en fonction de la puissance du ou des ventilateurs 24 prévus dans le circuit de récupération de chaleur. L'intervalle existant entre le foyer 5 et les parois intérieures de l'enceinte 22 délimite un volume d'air s'étendant de la sole 4 au plafond de la chambre de convection 14' qui correspond au volume d'air à réchauffer au moyen du circuit de récupération de chaleur à air. Ce circuit d'air est le suivant: À arrivée de l'air frais extérieur à la cheminée 1 par les ouvertures 12 de la sole 4, * réchauffement de l'air contre les parois extérieures du foyer 5 et de l'avaloir 8 dans la chambre de chauffe 22', * arrivée de l'air chaud dans la chambre de convection 14', et * distribution de l'air chaud par les conduits d'air chaud (non représentés) qui alimentent les pièces à chauffer. Ainsi, le circuit de production d'air chaud fonctionne sans la participation des éléments décoratifs, ces derniers étant totalement isolés et séparés de ce circuit grâce à l'enceinte étanche 22. Les figures 9A à 9E illustrent différentes variantes de réalisation du circuit de récupération de chaleur à air. Dans la figure 9A, la circulation d'air à travers ce circuit est une circulation naturelle et la prise d'air frais peut être intérieure (pièce de la maison) et/ou extérieure (air extérieur ou vide sanitaire ventilé). Une prise d'air intérieure, c'est-à-dire par recyclage de l'air ambiant, n'est bien sûr pas envisageable pour des locaux pollués. Dans les autres figures 9B à 9E, la circulation de l'air est une circulation forcée au moyen de ventilateurs 24 équipés de filtres à air 25. Dans la figure 9B, le ventilateur 24 est logé dans le socle 23 décoratif de la cheminée 1 et la prise d'air est extérieure. Dans la figure 9C, le ventilateur 24 est logé sous la dalle, par exemple dans le vide sanitaire et la prise d'air est extérieure et comporte un deuxième ventilateur 24. Dans la figure 9D, le ventilateur 24 est logé dans le socle 23 et la prise d'air est extérieure par exemple dans le vide sanitaire. Et dans la figure 9E, le ventilateur 24 est logé dans le socle 23 et la prise d'air est intérieure par exemple dans la pièce o est installée la cheminée 1. Grâce à la présence de la chambre de chauffe 22' fermée et étanche, il est possible d'imaginer toutes les variantes de circuits de récupération de chaleur à air et notamment à partir d'air frais non recyclé, pulsé ou non, pour éviter les risques de pollution intérieure. L'utilisation de la circulation forcée par ventilateur, met la maison légèrement sous pression ce qui favorise le chauffage. De plus, la distribution de l'air chaud étant effectuée sous pression et non par aspiration, celle-ci peut être équilibrée pièce par pièce grâce aux grilles réglables prévues aux bouches de sortie d'air chaud. De plus, le fonctionnement du ou des ventilateurs peut être couplé à une sonde située dans le conduit d'air chaud ce qui permet le démarrage des ventilateurs suivant une montée en température programmée, l'arrêt des ventilateurs en cas de ralentissement de l'intensité du feu et la descente en dessous d'un seuil prédéterminé de la température de l'air chaud, et la variation de la puissance des ventilateurs en fonction de la température de l'air chaud pour éviter les écarts trop importants aux bouches de sortie d'air chaud. Il apparaît clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, notamment d'optimiser la sécurité et la fiabilité des cheminées d'appartement en supprimant les risques de détérioration des éléments décoratifs et d'incendie, tout en étant très simple à installer. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier. Plus particulièrement, les formes et dimensions des différents éléments constructifs et décoratifs peuvent varier, l'essentiel étant de conserver une chambre de chauffe étanche dissociant très nettement les fonctions techniques de la cheminée combustion et production d'air chaud, de ses fonctions esthétiques. Revendications 1. Cheminée (1) comportant une sole (4) portant un foyer fermé (5), deux piliers latéraux (2) reliés par une cloison arrière (3), un bandeau horizontal (6) s'étendant sur au moins une face de la cheminée, une hotte décorative (7) s'étendant vers le haut à partir du bandeau, un tuyau à fumées (9) s'étendant à l'intérieur de la hotte à partir du foyer fermé, un circuit de récupération de chaleur à air qui passe le long des parois extérieures du foyer fermé (5) et qui comporte au moins un conduit de sortie passant à l'intérieur de la hotte (7) et un caisson préfabriqué (14) disposé au dessus du foyer métallique fermé définissant une chambre de convection (14') ouverte vers le bas et s'étendant au moins partiellement à l'intérieur de la hotte, cette chambre de convection appartenant au circuit de récupération de chaleur et comportant au moins un orifice de sortie (15) raccordé audit conduit d'air chaud, caractérisée en ce qu'elle comporte deux jambages latéraux (20) disposés entre ledit foyer (5) et les piliers latéraux (2), ces jambages (20) reposant sur la sole (4), supportant ledit bandeau horizontal (6), réalisés dans un matériau auto portant, isolant et incombustible et agencés pour former avec la sole (4), la cloison arrière (3), le bandeau horizontal (6) et la chambre de convection (14), une enceinte isolée (22) dans laquelle s'insère ledit foyer (5) et forme avec lui une chambre de chauffe (22') fermée et séparée des éléments décoratifs de ladite cheminée (1) à savoir au moins les piliers (2) et la hotte (7). 2. Cheminée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la sole (4), la cloison arrière (3), le bandeau horizontal (6) et la chambre de convection (14') sont réalisés dans un matériau auto portant, isolant et incombustible. 3. Cheminée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau auto portant, isolant et incombustible est un béton isolant à base de vermiculite. 4. Cheminée selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit matériau est doublé d'un isolant thermique (21). 5. Cheminée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la sole (4) comporte des orifices d'entrée d'air frais (12) et en ce que l'intervalle (13) existant entre le foyer (5) et la chambre de chauffe (22') délimite ledit circuit de récupération de chaleur. 1I 6. Cheminée selon la revendication 5, caractérisée en ce que les orifices d'entrée d'air frais (12) sont positionnés au moins en périphérie et au centre en correspondance dudit foyer (5). 7. Cheminée selon la revendication 5, caractérisée en ce que le circuit de récupération de chaleur comporte au moins un ventilateur (24) équipé d'un filtre à air (25), disposé sous la sole (4) pour forcer la circulation d'air dans ledit circuit. 8. Cheminée selon la revendication 7, caractérisée en ce que le ventilateur (24) est disposé dans un socle décoratif (23) de la cheminée. 9. Cheminée selon la revendication 5, caractérisée en ce que la prise d'air frais est intérieure pour recycler l'air ambiant et/ou extérieure pour amener de l'air neuf 10. Cheminée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois intérieures des jambages (20), du bandeau horizontal (6) et de la chambre de convection (14') sont en prolongement l'une de l'autre. 11. Chambre de chauffe préfabriquée pour une cheminée (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une sole (4), deux jambages latéraux (20), un bandeau horizontal (6), une chambre de convection (14') et une cloison arrière (3) préfabriqués dans un matériau auto portant, isolant et incombustible et assemblés par emboîtement et collage.