Brevet FR2920222A1 — publié le 20090227

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif de chauffage d'au moins une pièce d'un bâtiment. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE L'invention a pour objet un dispositif de chauffage permettant de compléter l'apport calorifique d'un chauffage central classique par un apport calorifique complémentaire dû à l'utilisation d'une cheminée. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de chauffage d'au moins une pièce d'un bâtiment comprenant un circuit de chauffage central comportant une chaudière et des radiateurs reliés entre eux par des canalisations, caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps de chauffe comprenant un foyer apte à recevoir un combustible surmonté par une hotte reliée à un conduit de cheminée, - un circuit primaire de circulation d'un premier liquide caloporteur reliant un passage existant dans la hotte à des premiers tubes placés à la base du foyer et une première partie d'un échangeur de chaleur, - un circuit secondaire de circulation d'un second liquide caloporteur reliant une seconde partie de l'échangeur de chaleur, en relation avec la première et à contre-courant par rapport à celle-ci, avec au moins une canalisation du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies, - un régulateur électronique de température qui compare en permanence la température du circuit primaire et celle du circuit de chauffage central. Avantageusement, ce dispositif comprend, en outre un circuit de ventilation d'air relié à l'extérieur du bâtiment au travers d'un ventilateur électrique, et à de second tubes munis de sorties d' air. Avantageusement, le circuit hydraulique primaire comporte un circulateur. Le circuit hydraulique secondaire comporte également un circulateur. Avantageusement, le passage existant dans la hotte forme une double peau et comprend un ensemble de chicanes de manière à former un circuit rotatif autour du corps de chauffe et de la hotte. Les chicanes sont soudées sur la peau intérieure. Avantageusement, le passage double peau dans la hotte est réalisé en tôles d'acier, d'environ 5mm d'épaisseur, entièrement soudées, les deux peaux étant espacées d'environ 50mm pour permettre la circulation du premier liquide caloporteur, les chicanes étant espacées d'environ 70mm. Avantageusement, l'échangeur de chaleur est 30 un échangeur de chaleur à plaques de type jointé où un échangeur à plaques brasées. Dans une première variante de réalisation, le dispositif de l'invention comprend, en outre, un échangeur air/air placé à la place d'un tronçon du conduit de cheminée relié à une troisième partie de l'échangeur de chaleur pour former un circuit primaire de circulation d'air, un second circuit de circulation du second liquide caloporteur secondaire reliant une quatrième partie de l'échangeur de chaleur avec au moins une canalisation du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies, un régulateur de température comparant en permanence la température du circuit primaire de circulation d'air et celle du second circuit secondaire de circulation du second liquide caloporteur. Dans une seconde variante de réalisation, le dispositif comprend, en outre, un échangeur air/air placé à l'intérieur du conduit de cheminée relié à une troisième partie de l'échangeur de chaleur pour former un circuit primaire de circulation d'air, un second circuit secondaire de circulation du second liquide caloporteur reliant une quatrième partie de l'échangeur de chaleur avec au moins une canalisation du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies, un régulateur de température comparant en permanence la température du circuit primaire de circulation d'air et celle du second circuit secondaire de circulation du second liquide caloporteur. Le dispositif de l'invention permet de résoudre un problème technique de transport d'énergie depuis une cheminée classique en ne transportant pas de l'air mais de l'eau chaude. Non seulement la cheminée chauffe le liquide caloporteur du chauffage central mais en plus elle ne le chauffe que si le liquide caloporteur de la cheminée est plus chaud que celui du chauffage central. Le dispositif de l'invention permet également d'obtenir, sur le circuit de chauffage central, des retours plus chauds que les allers et d'arrêter alors la chaudière. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure unique illustre le dispositif de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le dispositif de chauffage d'au moins une pièce d'un bâtiment selon l'invention, tel qu'illustré sur la figure, comprend une cheminée formée d'un corps 20 de chauffe 10, comportant un foyer 11 apte à recevoir un combustible, surmonté par une hotte 12 reliée à un conduit de cheminée 16. Cette hotte 12, en acier double peau, forme un passage 13 pour un premier liquide caloporteur, qui peut être de l'eau. 25 Un circuit de chauffage central 20 comporte une chaudière 21 et des radiateurs 22 reliés entre eux par des canalisations 23, sur l'une desquelles est fixé un capteur de température 24 permettant de mesurer la température du second liquide caloporteur, qui peut 30 être de l'eau. Les flèches 25 et 26 illustrent la15 circulation de ce second liquide caloporteur dans ce circuit. Un ensemble de tubes 27 et 28 est placé à la base du foyer 11. Sur cet ensemble, on peut positionner le combustible, par exemple des bûches de bois. Un circuit primaire de circulation du premier liquide caloporteur 32, introduit au moyen d'une vanne 33, relie le passage 13 formé dans la hotte 12, les premiers tubes 28 et une première partie 29 d'un échangeur de chaleur 30. Un capteur de température 31 est branché sur ce circuit primaire, par exemple sur le passage 13, pour mesurer la température du premier liquide caloporteur. Les seconds tubes 27 équipés de buses 44 amènent l'air frais de l'extérieur par le ventilateur 42. Un circuit secondaire de circulation du second liquide caloporteur relie une seconde partie 35 de l'échangeur de chaleur 30, en relation avec la première partie 29 à contre-courant par rapport à cette première partie, à au moins une canalisation 23 du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies 36. Un premier circulateur 38 est placé sur le circuit primaire. Un second circulateur 37 est placé sur le circuit 40, recevant température 31 la température secondaire. Un régulateur de température des informations des capteurs de et 24, permet de comparer en permanence du circuit primaire à celle du circuit de chauffage central et de piloter les électrovannes 36 30 et 56. Le ventilateur électrique 42 peut être commandé manuellement. Un circuit 41 de ventilation d'air 45 est relié à l'extérieur du bâtiment au travers du ventilateur électrique 42. Il permet d'amener de l'air frais nécessaire au bon fonctionnement de l'ensemble, avec un débit réglable. Ce circuit 41 comprend les seconds tubes 27, munis des buses de sortie d'air 44 permettant d'amener de l'air sous pression ou à haut débit à la base du foyer afin de dynamiser la combustion du combustible à son maximum en fournissant la quantité d'air nécessaire à une combinaison correcte, et ainsi obtenir un effet forge pour élever la température au sein du foyer. Sur la figure le foyer 11 est fermé par deux portes vitrées 14 et 15 afin que l'air frais amené ne soit pas dissipé dans la pièce à chauffer. Le passage double peau 13 dans la hotte 12 peut être réalisé en tôles d'acier, par exemple de 5mm d'épaisseur, entièrement soudées. Les deux peaux peuvent être espacées d'environ 50mm pour permettre la circulation du premier liquide caloporteur. Un ensemble de chicanes, soudées sur la peau intérieure et espacées par exemple d'environ 70mm, constituent un circuit emprunté par le premier fluide caloporteur tout autour du foyer 11. L'ensemble de ces chicanes forme ainsi un circuit qui remonte en tournant autour du corps de chauffe. Le foyer 11 est ainsi entièrement entouré d'eau sauf sur le côté permettant le chargement de combustible (portes 14 et 15). Le sens de circulation du premier fluide caloporteur est montant dans le sens d'un thermo-syphon lorsqu'il est chaud. Le circuit primaire tourne ainsi en boucle sur l'échangeur de chaleur à plaques 30. Le circulateur électrique 38 du circuit primaire ne fonctionne qu'à partir de 40 C évitant ainsi un fonctionnement inutile lorsqu'il n'y a pas de chaleur à récupérer. En agissant ainsi on homogénéise la température du circuit primaire pour se préparer à la récupération de chaleur. Si le circuit primaire est plus chaud (capteur 31) que le circuit de chauffage central (capteur 24) la (ou les) électrovannes 36 pilotée(s) par le régulateur de température 40 dévient le second liquide caloporteur provenant de la chaudière 21 vers la partie 35 de l'échangeur de chaleur 30. Ce dernier ayant un rendement de plus de 90%, on récupère instantanément toute l'énergie possible émanant de la cheminée. Il y a ainsi un apport calorifique du premier liquide caloporteur au second liquide caloporteur. Lorsque la température du circuit primaire passe en dessous de 40 C, cela signifie qu'il n'y a plus d'énergie à récupérer à court terme. On peut alors arrêter la ventilation mécanique et le circulateur électrique 38. Le dispositif de l'invention peut être complété par un système de récupération d'énergie placé dans le conduit de cheminée 16, pour utiliser la chaleur des gaz de combustion ou des fumées. Un tel système de récupération 50 peut être installé sur une cheminée ou sur une chaudière. On peut ainsi placer celui-ci à la place d'un tronçon du conduit de cheminée 16, ou directement à l'intérieur de ce conduit. Ce système de récupération 50 peut être un échangeur de chaleur air/air à plaques brasées ou soudées. L'échangeur 50 peut également exister en version eau/eau à la condition de rester à l'abri du gel lorsque l'installation est à l'arrêt. Dans ce cas, l'échangeur 50 constitue une prolongation de la hotte double peau. Comme illustré sur la figure , un circuit primaire d'aération comprend un tel échangeur 50 relié à un ventilateur électrique 51 et à une troisième partie 52 de l'échangeur 30. Le ventilateur électrique 51 fait tourner en recirculation son débit d'air 53 au travers de l'échangeur air/air 50 et au travers de la partie 52 de l'échangeur air/eau 30. Un capteur de température 54 est relié sur ce circuit primaire. Un second circuit secondaire de circulation du second liquide caloporteur relie une quatrième partie 55 de l'échangeur de chaleur 30, en relation avec la troisième partie 52 à contre-courant par rapport à celle-ci, à au moins une canalisation 23 du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies 56 pilotée par un régulateur 56. Ce régulateur 56 est également relié au capteur de température 54 et au ventilateur électrique 51. On obtient ainsi un circuit primaire uniquement chauffé à l'air et placé en contact avec un circuit secondaire rempli du second liquide caloporteur. Le circuit secondaire de l'échangeur air/eau, contenant donc du second liquide caloporteur tourne en boucle sur l'échangeur eau/eau de la cheminée ou directement sur le circuit de chauffage central, sur les retours afin de ne pas envoyer de l'eau trop chaude dans les radiateurs 22. Si les retours sont chauds, la chaudière s'arrête immédiatement de fonctionner. Le régulateur 56 commande le fonctionnement de l'ensemble afin qu'il soit à l'arrêt s'il n'y a pas d'énergie à récupérer. Exemple de réalisation Le volume d'eau entourant le corps de chauffe est compris entre 100 et 200 litres. Cette eau peut monter à 50 C assez rapidement par exemple en 30 minutes. On a testé le dispositif de l'invention en hiver lors d'une panne de courant, c'est-à-dire avec impossibilité de faire fonctionner les circulateurs et la régulation. On a alors atteint une température de 100 C en moins d'une heure et ce sans danger puisque ce circuit peut posséder un vase d'expansion à l'air libre. Lorsque l'électricité est revenue, l'ensemble des radiateurs a été immédiatement chaud car toute l'énergie accumulée dans le corps de chauffe est immédiatement passée dans le circuit de chauffage central. En régime constant, avec de l'eau arrivant de la chaudière à 50 C le dispositif de l'invention 30 permet de monter cette température à 65 C. Les températures obtenues sont fonction de la qualité de la combustion dans le foyer. Le dispositif de l'invention permet de chauffer toute une maison, par exemple 300m2 d'habitation, quelque soit l'endroit où se situe la cheminée, celle-ci pouvant même être placée à l'extérieur de la maison. A aucun moment la chaudière ne peut chauffer la cheminée puisque celle-ci possède une régulation de température électronique comparant en permanence les températures des différents circuits, qui sont indépendants. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage d'au moins une pièce d'un bâtiment comprenant un circuit de chauffage central, caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps de chauffe (10) comprenant un foyer (11) apte à recevoir un combustible surmonté par une hotte (12) reliée à un conduit de cheminée (16), - un circuit primaire de circulation d'un premier liquide caloporteur reliant un passage (13) existant dans la hotte à des premiers tubes (28) placés à la base du foyer, et une première partie (29) d'un échangeur de chaleur, - un circuit secondaire de circulation d'un second liquide caloporteur reliant une seconde partie (35) de l'échangeur de chaleur, en relation avec la première et à contre-courant par rapport à celle-ci, avec au moins une canalisation du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies (36), - un régulateur électronique de température (40) qui compare en permanence la température du circuit primaire et celle du circuit de chauffage central. 2. Dispositif selon la revendication 1, qui comprend, en outre, un circuit (41) de ventilation d'air relié à l'extérieur du bâtiment au travers d'un ventilateur électrique (42), et à de second tubes (27) munis de sorties d'air. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le circuit hydraulique primaire comporte un circulateur (38). 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le circuit hydraulique secondaire comporte un circulateur (37). 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le passage (13) existant dans la hotte forme une double peau et comprend un ensemble de chicanes de manière à former un circuit rotatif autour du corps de chauffe (10) et de la hotte (12). 6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les chicanes sont soudées sur la peau intérieure. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le passage double peau dans la hotte est réalisé en tôles d'acier, d'environ 5mm d'épaisseur, entièrement soudées, les deux peaux étant espacées d'environ 50mm pour permettre la circulation du premier liquide caloporteur, les chicanes étant espacées d'environ 70mm. 8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel échangeur de chaleur (30) est un échangeur de chaleur à plaques de type jointé où un échangeur à plaques brasées. 9. Dispositif selon la revendication 1, qui comprend un échangeur air/air (50) placé à la place d'un tronçon du conduit de cheminée (16) relié à une troisième partie (52) de l'échangeur de chaleur (30) pour former un circuit primaire de circulation d'air, un second circuit secondaire de circulation du second liquide caloporteur reliant une quatrième partie (55) de l'échangeur de chaleur avec au moins une canalisation du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies (56). 10. Dispositif selon la revendication 1, qui comprend un échangeur air/air (50) placé à l'intérieur du conduit de cheminée (16) relié à une troisième partie (52) de l'échangeur de chaleur (30) pour former un circuit primaire de circulation d'air, un second circuit secondaire de circulation du second liquide caloporteur reliant une quatrième partie (55) de l'échangeur de chaleur avec au moins une canalisation du circuit de chauffage central par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne trois voies (56).