Brevet FR2951526A1 — publié le 20110422

DESCRIPTION La présente invention est un système appelé « échangeur thermique surfacique » permettant de capter la chaleur produite par une cheminée ou un insert et la restituer dans un circuit hydraulique domestique distinct. Il existe de nombreux systèmes associés à des inserts permettant de récupérer de l'air chaud mais aucun module additionnel permettant d'utiliser un liquide caloporteur (eau, eau glycolée, huile) chauffé à l'intérieur d'un foyer. Ce système présente l'avantage de pouvoir se raccorder à un circuit de chauffage hydraulique existant sans changer les radiateurs déjà présents. Cette invention s'inscrit pleinement dans les mesures liées à la protection de l'environnement (ex : le grenelle de l'environnement ou la taxe carbone) L'échangeur thermique surfacique permet donc d'échanger les calories présentes dans une cheminée ou un insert avec un circuit liquide. Pour cela, il doit être couplé à une pompe hydraulique permettant d'alimenter des radiateurs hydrauliques, un plancher chauffant, de l'eau chaude sanitaire ou une piscine fermée. Cette pompe hydraulique peut remplacer ou être couplée à des systèmes de chauffage existant tels qu'un chauffage solaire, une chaudière gaz ou fuel. L'échangeur thermique surfacique peut être additif à une cheminée ou un insert déjà en place (cas en rénovation) ou intégré dès la production de la cheminée ou de l'insert (cas produit neuf). Le principe de l'invention est de faire circuler à différents débits (vitesse de la pompe) et sous différentes pressions (entre 0 et 6 bars de pression relative) un fluide caloporteur dans un échangeur thermique surfacique à l'intérieur d'une cheminée ou d'un insert. L'échangeur thermique peut être positionné dans 2 zones de captation thermique. Première zone au niveau du foyer. Position verticale au fond ou sur les cotés du foyer (voir respectivement les dessins 1/7 et 2/7) ou position horizontale en dessous ou au dessus du foyer (voir respectivement les dessins 3/7 et 4/7). Deuxième zone au niveau du conduit d'évacuation des fumées. Le positionnement peut être à l'intérieur du conduit ou à l'extérieur du conduit (voir respectivement les dessins 5/7 et 6/7). Les caractéristiques de l'échangeur thermique surfacique sont l'utilisation d'une ou de plusieurs longueurs de tubes métalliques de petits diamètres (entre 4mm et 12mm pour le diamètre intérieur) serpentant sous différentes formes dans les zones de captation thermique. La longueur totale de l'échangeur sera déterminée en fonction du besoin (Nombre de radiateurs, zone géographique de l'installation, taille de l'insert ou de la cheminée.) L'échangeur thermique surfacique se caractérise par deux critères, sa longueur 35 totale dans la zone d'acquisition thermique et ses diamètres (intérieur et extérieur) déterminant deux valeurs : - Sa surface d'acquisition thermique : Sa = L x 2rr.Rext Sa : surface d'acquisition thermique en m2 L : longueur du tube présent dans la zone de captation en m 40 Rext : rayon extérieur du tube en m Sr surface de restitution thermique : Sr = L x 2rr.Rint Sr : surface de restitution thermique en m2 L : longueur du tube présent dans la zone de captation en m Rint : rayon intérieur du tube en m 45 Le choix de la matière des tubes de l'échangeur est déterminé en fonction de sa résistance à la chaleur de 1100 °C et à la pression > 3 bars. Préconisation d'épaisseur de tube entre 0.5 et 1 mm d'épaisseur. L'échangeur peut être géométriquement définissable suivant l'encombrement disponible dans l'insert ou la cheminée (exemple item n°1, figure n°1 du dessin 7/7), 50 suivant le dimensionnement de l'échangeur thermique surfacique, Sa et Sr, et suivant sa position dans les zones de captation thermique. L'accessibilité au conduit d'évacuation doit être conservée pour les opérations de ramonage, le profil de l'échangeur thermique surfacique prend en compte cette contrainte (cas du dessin 4/7) L'exemple d'échangeur thermique surfacique choisi pour être décrit est celui 55 correspondant au dessin 4/7 et détaillé sur le dessin 7/7 ; il se compose en entrée d'un raccord fileté à écrou libre 1" Femelle en laiton ù 0 25mm en cuivre à souder sur les 4 tubes de 0 8-10mm en cuivre. Les raccordements d'entrée et de sortie s'effectuent latéralement au niveau du conduit d'évacuation (item n°2, figure n°1 du dessin 7/7) en passant à travers ce dernier. Les 4 tubes solidaires sont cintrés à 90° pour descendre le 60 long du conduit d'évacuation. Dés qu'ils pénètrent dans la zone de captation au niveau du foyer, ils sont à nouveau cintrés à 90° pour être au plus prêt de la partie supérieure du foyer. 3 boucles sont alors cintrées (item n°3, figure n°1 du dessin 7/7).. Ce profil de boucle, présentant des angles supérieurs à 180° entre les longueurs droites, permet d'augmenter la longueur du tube et donc les surfaces d'échange Sa et Sr pour un même 65 encombrement donné. Le raccordement de sortie est identique à celui de l'entrée (parcours et fournitures utilisées). Le rayon de cintrage mini est déterminé en fonction des caractéristiques de malléabilité de la matière du tube et de son diamètre extérieur (Ex : diamètre ext. de 10 mm avec une épaisseur de 1 mm donnera un rayon mini de ceintrage de 25mm, voir 70 dessin 7/7. Le secteur d'activité dans lequel s'inscrit cette invention est celui des constructeurs de chaudière fuel, gaz, à granulé ou à condensation ainsi que les constructeurs de Pompe A Chaleur. Cette invention peut s'associer à toutes ces chaudières et PAC dans le cas de relève ou s'y substituer. Cette invention permet d'exploiter une source de chaleur déjà existante, sans consommation supplémentaire de la source de chaleur et en utilisant 75 uniquement la bio-masse pour combustible. Ce système peut être couplé à un circuit de radiateurs, un plancher chauffant, de l'Eau Chaude Sanitaire, du chauffage solaire, des chaudières ou des piscines REVENDICATIONS1) Dispositif permettant d'échanger de la chaleur entre de l'air et de l'eau caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur thermique surfacique métallique permettant de capter la chaleur présente dans l'air d'une source de chaleur telles que les cheminées ou les inserts et de la restituer à un fluide caloporteur. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'échangeur thermique surfacique peut se positionner, suivant son profil géométrique, soit au niveau du foyer, soit au niveau du conduit d'évacuation qui sont les 2 zones de captation thermique optimales. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est composé de un ou plusieurs 10 tubes métalliques de faibles diamètres, entre 4 et 12mm, cintrés suivant un profil donné (dessins 1/7 à 7/7). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'en fonction de la longueur et du diamètre du ou des tubes, on détermine une surface d'acquisition thermique dite Sa et une surface de restitution thermique dite Sr. 15 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le profil des boucles présentent des angles supérieurs à 180° entre les longueurs droites permettant d'augmenter la longueur du tube et donc les surfaces d'échange Sa et Sr pour un même encombrement disponible.