Brevet FR3019272A1 — publié le 20151002

Description : Circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz pour poêle à granulé bois autonome La présente invention concerne un circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz brulés pour poêle domestique à granulé de bois autonome (schéma 1) pour poêles de 2 à 12 Kw, avec une étanchéité du corps de chauffe et du circuit d'air (alimentation en air, évacuation des gaz) afin de pouvoir être installé en zones 2 et 3 tels que définis par la réglementation française, se différenciant par : - Un circuit d'air primaire caractérisé par un creuset disposant de proportions et de lois d'oxygénation propre, 10 - Un circuit d'air secondaire préchauffant l'air hors de la chambre de combustion, - Un système d'évacuation des fumées caractérisé par un déflecteur particulier et une chambre de retient de la poussière et d'optimisation de l'échange thermique. Etat des sachant Les poêles à granulé de bois autonomes conventionnels reposent sur une technologie apparue il y a une 15 vingtaine d'année, caractérisée par : Un approvisionnement par vis sans fin reliée à un réservoir contenant le combustible, l'alimentation du combustible étant assurée par un vis sans fin entrainée par un moto réducteur, Un système d'allumage électrique, un moteur d'extraction des fumées et un moteur de ventilation d 'air chaud, ces appareils étant pilotés par carte électronique. 20 L'évolution du cadre environnemental a dernièrement entrainé des évolutions technologiques sur ces matériels, notamment sur l'amélioration de la qualité de la combustion avec réduction des émissions (CO, poussière) qui ont entrainé une modification sur le circuit d'amenée d'air comburant et d'évacuation des gaz. En revanche ces évolutions technologiques sont encore insuffisantes pour répondre aux exigences 25 nouvelles et futures selon les critères de : rendement, qualité de l'air (CO et poussière principalement). C'est dans un contexte d'amélioration des performances aux fins de répondre à ces nouvelles exigences, que la présente invention a été menée. Description de l'invention 30 La présente invention concerne un circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz brulés pour poêle à granulé de bois autonome (schéma 1) à usage domestique de puissance variant entre 2 à 12 kw, avec une étanchéité du corps de chauffe et du circuit d'air (alimentation en air, évacuation des gaz), aux fins de pouvoir être installés avec un conduit de fumée à circuit étanche pouvant déboucher en zones 2 et/ou 3 selon la réglementation nationale, se différenciant par : 35 1 Un circuit d'air primaire (schéma 2) étanche caractérisé par un creuset (a) disposant : - D'une surface sur le fond (c) variant entre 25 et 40 cm2 selon la puissance du poêle, sur une hauteur invariante de 6 cm, - D'une surface en sa partie haute (d) variant entre 1,5 à 1,8 fois la surface du fond, aux fins d'augmenter le réceptacle de granulé consumé et augmenter la puissance de combustion, - D'orifices réguliers sur l'ensemble du fond (e), avec une surface de passage d'air variant entre 25 et 30% de la surface du fond du creuset, afin d'alimenter en oxygène la couche inférieure du granulé, - D'orifices intermédiaires (f) répartis de façon régulière sur l'ensemble des flancs sur une hauteur variant entre 0,7 et 1,2 cm du fond, avec une surface de passage d'air variant entre 9 à 11% de la surface du fond du creuset, aux fins d'alimenter en oxygène la couche de granulé en partie intermédiaire, - D'orifices en partie haute (g) disposés entre 3 et 4 cm du fond sur l'ensemble de la périphérie du creuset, avec une surface de passage d'air variant entre 9 à 11% de la surface du fond du creuset, aux fins d'alimenter en oxygène les gaz produits par le granulé. Ces caractéristiques permettent d'alimenter en oxygène les gaz produits sur toute la couche du combustible, améliorant ainsi la combustion. 2 un circuit d'air secondaire (schéma 3) caractérisé par : - Une installation (h) hors de la chambre de combustion, dans le circuit de retour des fumées (i) aux fins de monter l'air en température. Il importe de savoir que le système d'arrivée d'air principal prend de l'air en extérieur de l'habitat, cet air pouvant atteindre des températures basses critiques en hiver. En conséquence cet air à basse température détériore la qualité de la combustion en abaissant la température des fumées dans la chambre de combustion. Le circuit d'air secondaire, objet de la présente invention, permet le réchauffement de cet air en ce qu'il passe dans le circuit de retour des fumées, permettant d'atteindre au sommet des flammes des températures très élevées jusqu'à 1000°C favorisant la combustion du monoxyde de carbone. - Une dérivation sur l'installation d'arrivée d'air secondaire, en milieu (j) approximatif du corps de chauffe, aux fins d'alimenter la flamme en oxygène avec une meilleur répartition sur toute la hauteur de la dite flamme, ce qui optimise la combustion avec un air réchauffé par la chambre d'évacuation des gaz. - L'arrivée principale d'air secondaire s'effectue en partie haute de la chambre de combustion, via un système de diffusion disposant d'une buse de rétrécissement (k) étudié pour orienter et accélérer la vitesse de l'air, aux fins de balayer d'air la vitre (I) évitant ainsi son encrassement. Il importe de préciser que la vitesse de l'air permet de balayer la vitre sur la totalité de sa hauteur, ce qui évite l'encrassement de la vitre et de travaux d'entretien supplémentaires. Dans le cas de poêles à forme arrondi, la vitre se trouvant éloignée de l'arrivée d'air secondaire en partie haute, la porte du poêle est équipée d'un déflecteur qui va canaliser le circuit de l'air sur la vitre. - Ce système de diffusion et de balayage d'air pré chauffée agit également pour améliorer la qualité de la combustion, en maintenant dans le foyer des températures élevées.40 3 un système d'évacuation (schéma 4) des gaz caractérisé par : - Un déflecteur réalisé en matériau isolant (m) de type vermiculite, installé au-dessus des flammes, doté de plusieurs passages de fumées sous forme de trous aux diamètres et emplacements étudiés aux fins de limiter la vitesse d'évacuation des gaz permettant ainsi d'augmenter le temps de combustion et par là d'optimiser la qualité de combustion, - Ou un déflecteur en mousse de type céramique (m) installé au-dessus des flammes et porté à haute température permettant de bloquer les particules imbrulées, de les consumer, limitant ainsi leur nombre à l'entrée du système d'évacuation, - Une chambre installée au-dessus de l'extracteur (schéma 5) de fumée disposant : o de chicanes (n) étagées et étudiées aux fins de retenir les poussières, et d'augmenter la surface d'échange thermique, permettant ainsi un meilleur rendement, o d'une trappe d'accès (o) en façade de l'appareil pour permettre un nettoyage facile par l'utilisateur. Dans le fonctionnement de l'appareil, l'air est amené dans la chambre de combustion à trois endroits différents : - Air primaire : la diffusion de l'air provenant de l'extérieur est amenée dans le creuset qui dispose d'orifices aux diamètres et aux emplacements étudiés selon les lois d'oxygénation de l'invention pour optimiser la combustion, - Air secondaire : l'air est réchauffé par le système d'évacuation des gaz ce qui permet d'apporter de l'oxygène réchauffé permettant d'obtenir des températures de combustion élevées. L'air est ensuite introduit à deux endroits optimisant la répartition de l'oxygène en milieu et en haut de la chambre de combustion, la combustion des gaz est ainsi optimisée. Enfin la diffusion haute de l'air comburant réchauffé est accélérée par le rétrécissement de la buse qui dispose d'une forme à même d'orienter l'air sur toute la surface de la vitre évitant ainsi son encrassement. L'ensemble de l'invention permet d'optimiser la combustion pour obtenir des rendements élevés en gardant des températures suffisantes (supérieures à 60°C) pour éviter la formation de condensation dans le conduit de fumée. Glossaire : a) Creuset b) Déflecteurs sur creuset c) Fond du creuset d) Partie haute du creuset e) Orifices du fond f) Orifices intermédiaires g) Orifices en partie haute h) Circuit secondaire d'entrée d'air i) Circuit de retour des fumées j) Dérivation au milieu du circuit secondaire d'entrée d'air k) Buse de rétrécissement du circuit secondaire d'entrée d'air I) Vitre m) Déflecteur en matériau isolant ou mousse céramique n) Chicanes dans la chambre d'évacuation o) Trappes d'accès en façade de l'appareil Schémas : 1/5 : circuit général d'air comburant et d'évacuation des gaz brulés pour poêle domestique à granulé de bois autonome 2/5 : circuit d'air primaire 3/5 : circuit d'air secondaire 4/5 : système d'évacuation 5/5 : chambre installée au-dessus de l'extracteur25 REVENDICATIONS1 : Poêle à granulé de bois autonome à usage domestique pour poêles de 2 à 12 KW comprenant un circuit d'air comburant et d'évacuation des gaz brulés, avec une étanchéité du corps de chauffe et du circuit d'air pouvant être installé en zones 1, 2 et 3 tels que définis par la réglementation française, caractérisé par : Un circuit d'air primaire (schéma 2) disposant d'un creuset (a) ayant des proportions et des lois d'oxygénation propre, permettent d'alimenter en oxygène les gaz produits sur toute la couche du combustible, améliorant ainsi la combustion, Un circuit d'air secondaire (h) préchauffant l'air hors de la chambre de combustion (schéma 3), dans le circuit de retour des fumées (i), avec : o une dérivation sur l'installation d'arrivée d'air secondaire en milieu (j) approximatif du corps de chauffe, o un système de diffusion disposant d'une buse de rétrécissement (k) étudié pour orienter et accélérer la vitesse de l'air aux fins de balayer d'air la vitre (I) évitant ainsi son encrassement, Un système d'évacuation (schéma 4) des fumées caractérisé par un déflecteur particulier (m) et une chambre contenant des chicanes (n) qui retient la poussière et optimise l'échange thermique. 2 : Poêle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit primaire comprend un creuset (a) disposant d'une surface sur le fond variant entre 25 et 40 cm2 selon la puissance du poêle, sur une hauteur invariante de 6 cm, et avec une surface en sa partie haute variant entre 1,5 à 1,8 fois la surface du fond, le dit creuset disposant d'orifices disposés en dans le fond (e) et en parties latérales intermédiaires (f ) et hautes (g) aux fins d'alimenter en oxygène les gaz produits sur toute la couche du combustible, améliorant ainsi la combustion. 3 : Poêle selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit primaire comprend un creuset (a) disposant d'orifices réguliers sur l'ensemble de son fond (e) , avec une surface de passage d'air variant entre 25 et 30% de la surface du fond du creuset, aux fins d'alimenter en oxygène la couche inférieure du granulé. 4 : Poêle selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit primaire comprend un creuset disposant d'orifices intermédiaires (f) répartis de façon régulière sur l'ensemble des flancs sur une hauteur variant entre 0,7 et 1,2 cm du fond, avec une surface de passage d'aire variant entre 9 à 11%de la surface du fond du creuset , aux fins d'alimenter en oxygène la couche de granulé en partie intermédiaire. 5 : Poêle selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit primaire comprend un creuset disposant d'orifices en partie haute (g) disposés entre 3 et 4 cm du fond sur l'ensemble de la périphérie du creuset, avec une surface de passage d'air variant entre 9 à 11% de la surface du fond du creuset, aux fins d'alimenter en oxygène les gaz produits par le granulé. 6 : Poêle selon la revendication 1 caractérisée par l'installation du circuit d'air secondaire (schéma 3) (h) hors de la chambre de combustion dans le circuit de retour des fumées (i) aux fins de monter l'air en température élevée et d'améliorer la qualité de combustion.7 : Poêle selon les revendications 1 et 6 caractérisé par une dérivation sur l'installation d'arrivée d'air secondaire, en milieu (j) approximatif du corps de chauffe aux fins d'alimenter la flamme en oxygène avec une meilleur répartition sur toute la hauteur de la dite flamme, ce qui optimise la combustion avec un air réchauffé par la chambre d'évacuation des gaz. 8 : Poêle selon les revendications 1 et 6 caractérisé par l'arrivée principale d'air secondaire en partie haute de la chambre de combustion, via un système de diffusion disposant d'une buse de rétrécissement (k) étudié pour orienter et accélérer la vitesse de l'air, aux fins de balayer d'air la vitre (I) évitant ainsi son encrassement. 9 : Poêle selon les revendications 1, 6 et 8 caractérisé dans le cas de poêles à forme arrondi, en ce que la vitre (I) se trouvant éloignée de l'arrivée d'air secondaire en partie haute, la porte du poêle est équipée d'un déflecteur qui canalise le circuit de l'air sur la vitre, aux fins de balayer d'air la vitre (I) évitant ainsi son encrassement. 10 : Poêle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système d'évacuation comprend un déflecteur réalisé en matériau isolant (m) de types vermiculite, installé au-dessus des flammes, doté de plusieurs passages de fumées sous forme de trous aux diamètres et emplacements étudiés aux fins de limiter la vitesse d'évacuation des gaz permettant ainsi d'augmenter le temps de combustion et par là d'optimiser la qualité de combustion. 11 : Poêle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système d'évacuation comprend un déflecteur peut être constitué de mousse de céramique (m), installé au-dessus des flammes et porté à haute température permettant de bloquer les particules imbrulées, de les consumer et de limiter ainsi leur nombre à l'entrée du système d'évacuation. 12 : Poêle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système d'évacuation comprend une chambre est installée au-dessus de l'extracteur (schéma 5) de fumée disposant de chicanes (n) étagées aux fins de retenir les poussières et d'augmenter la surface d'échange thermique, ce qui permet d'obtenir un meilleur rendement. 13 : Poêle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système d'évacuation comprend une trappe d'accès (o) est installée en façade de l'appareil pour permettre un nettoyage facile des poussières par l'utilisateur.30