Brevet FR3092647A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : Poêle à échangeur thermique déporté Domaine technique [0001] L'invention se rapporte au domaine technique des poêles, notamment des poêles à granulés. Plus précisément, l'invention concerne les poêles de type poêle-cheminée où il est possible d'observer le feu comme dans une cheminée. État de l'art [0002] Un poêle connu de l'état dc la technique, notamment du document FR 3 038 034, comporte : - un module de combustion, renfermant le foyer d'un poêle ; - un module d'alimentation, permettant d'alimenter le foyer en combustible solide. [0003] Lc module d'alimentation comporte des parois délimitant un espace de stockage de combustible solide (p.3, 1.28-30). Le module dc combustion et le module d'alimentation sont des modules séparés, sans être enveloppés d'un habillage commun. En outre, un tel poêle dc l'état de la technique comporte un panneau mural de protection dédié, distinct d'une paroi d'habillage, et agencé entre le module de combustion et les parois délimitant l'espace de stockage. Le panneau mural peut être monté sur la paroi avant de l'espace de stockage (p.13,1.14-15 ; fig.4). Selon une variante, le panneau mural peut former la paroi avant dc l'espace de stockage (p.13, 1.10-12 ; fig.5). Le panneau mural de protection est conçu pour protéger le mur mais également l'espace de stockage, et donc le combustible, de la chaleur rayonnée par le module dc combustion via sa face arrière (p.3, 1.20-24). [0004] Un tel poêle de l'état dc la technique n'est pas entièrement satisfaisant dans la mesure où le panneau mural dc protection peut s'avérer volumineux et complexifie la conception du poêle, en particulier lorsque le panneau mural forme la paroi avant de l'espace de stockage. L'aspect volumineux du panneau mural de protection peut également alourdir l'esthétisme selon la nature de la pièce à chauffer. Exposé de l'invention 100051 L'invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un poêle, comportant : - un caisson, comprenant des parois d'habillage délimitant un volume de réception ; - une enceinte de combustion, agencée en dehors du volume de réception, et comprenant un brûleur alimenté en air comburant pour produire une flamme ; - un réservoir à combustible, agencé dans le volume de réception ; - des moyens de fixation, agencés pour fixer l'enceinte de combustion au caisson de manière à laisser une zone d'espacement entre l'enceinte de combustion et le caisson ; 2 - un tube d'approvisionnement, comprenant une partie s'étendant dans la zone d'espacement, et agencé pour relier le réservoir à combustible à l'enceinte de combustion de manière à approvisionner le brûleur en combustible ; - un conduit d'évacuation, agencé dans le volume de réception pour évacuer des fumées de combustion hors du caisson ; - un tube d'évacuation, comprenant une partie s'étendant dans la zone d'espacement, et agencé pour relier l'enceinte de combustion au conduit d'évacuation de manière à évacuer les fumées de combustion de l'enceinte de combustion ; - un échangeur thermique, agencé dans le volume de réception pour transférer l'énergie thermique des fumées de combustion à un air ambiant d'une pièce à chauffer circulant dans le volume de réception ; - des moyens de circulation, agencés pour faire circuler l'air ambiant de la pièce à chauffer dans le volume de réception via l'échangeur thermique. [0006] Ainsi, un tel poêle selon l'invention permet de s'affranchir d'un panneau mural de protection dédié en réduisant le flux de rayonnement thermique transmis par la face arrière (i.c. orientée vers la zone d'espacement) de l'enceinte de combustion. Ceci est rendu possible grâce : - au tube d'évacuation qui permet d'évacuer les fumées de combustion hors de l'enceinte de combustion ; - à l'échangeur thermique, agencé dans le volume de réception délimité par le caisson, et permettant le transfert de l'énergie thermique des fumées de combustion dans le volume de réception, et non dans l'enceinte de combustion ; - aux moyens de circulation, qui permettent une diffusion de la chaleur par convection. [0007] 11 est donc rendu possible de conserver de simples parois d'habillage et éven- tuellement de prévoir une couche d'isolation thermique ou une lame d'air agencée autour du réservoir à combustible et/ou de prévoir des matériaux de type isolants thermiques agencés de part et d'autre de la face arrière de l'enceinte de combustion, ce qui est moins encombrant et plus simple à mettre en oeuvre qu'un panneau mural de protection, pour limiter la température et réduire le rayonnement du foyer, à l'arrière de l'enceinte de combustion. [0008] En outre, le réservoir à combustible comporte ses propres parois, distinctes des parois d'habillage du caisson. Ainsi, un tel poêle selon l'invention permet également de s'affranchir d'un panneau mural de protection formant une paroi du réservoir à combustible, ce qui simplifie la conception du poêle. [0009] Par ailleurs, la partie du tube d'approvisionnement et la partie du tube d'évacuation sont dissimulées dans la zone d'espacement. [0010] Enfin, un tel poêle selon l'invention permet de déporter le réservoir à combustible, le 3 conduit d'évacuation et l'échangeur thermique en dehors de l'enceinte de combustion, ce qui permet une rupture esthétique permettant de se focaliser sur la flamme. La fonction de convection est séparée de la fonction de rayonnement. [0011] Définitions [0012] - Par « flamme », on entend une réaction de combustion. [0013] - Par « caisson », on entend une enceinte creuse pouvant renfermer des objets possédant des fonctions techniques. [0014] Le poêle selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. [0015] Selon une caractéristique de l'invention, le poêle comporte : [0016] - une première ouverture, formée dans une paroi d'habillage du caisson, et autorisant une entrée de l'air ambiant dans le volume de réception ; [0017] - une deuxième ouverture, formée dans une paroi d'habillage du caisson, et autorisant une sortie de l'air ambiant hors du volume de réception ; [0018] et les moyens de circulation sont agencés pour faire circuler l'air ambiant de la première ouverture vers la deuxième ouverture via l'échangeur thermique. [0019] Selon une caractéristique de l'invention, la première ouverture est située au-dessus de l'enceinte de combustion ; la deuxième ouverture est située au-dessous de l'enceinte de combustion ; et les moyens de circulation sont agencés pour aspirer l'air ambiant de la première ouverture vers la deuxième ouverture via l'échangeur thermique. [0020] Ainsi, un avantage procuré par une telle convection forcée est d'obtenir une déstrati- fication de l'air ambiant en déplaçant l'air ambiant d'une partie haute vers une partie basse. [0021] Selon une caractéristique de l'invention, le poêle comporte un déflecteur agencé pour dévier l'air ambiant sortant de la deuxième ouverture vers le bas. [0022] Ainsi, un avantage procuré est d'améliorer la déstratification de l'air ambiant. [0023] Selon une caractéristique de l'invention, le poêle comporte : - un conduit d'alimentation en air comburant, agencé dans le volume de réception ; - un tube d'alimentation en air comburant, comprenant une partie s'étendant dans la zone d'espacement, et agencé pour relier le conduit d'alimentation en air comburant à l'enceinte de combustion de manière à alimenter le brûleur en air comburant. [0024] Ainsi, un avantage procuré est d'épurer la chambre de combustion en dissimulant les parties techniques (conduit d'alimentation en air comburant, conduit d'évacuation des fumées) dans l'armature, et ce afin de se focaliser sur la flamme. En outre, la partie du tube d'alimentation en air comburant est dissimulée dans la zone d'espacement. [0025] Selon une caractéristique de l'invention, la partie du tube d'alimentation en air comburant s'étend dans la zone d'espacement au-dessous de la partie du tube d'approvisionnement et au-dessus de la partie du tube d'évacuation. [0026] Ainsi, un avantage procuré est d'éviter de chauffer le combustible présent dans le tube d'approvisionnement par rayonnement thermique émis par le tube d'évacuation, en interposant le tube d'alimentation en air comburant. En outre, un avantage procuré est de chauffer l'air comburant présent dans le tube d'alimentation en air comburant par rayonnement thermique émis par le tube d'évacuation, ce qui augmente le rendement. [0027] Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de fixation comportent le tube d'approvisionnement, le tube d'évacuation et le tube d'alimentation en air comburant. [0028] Ainsi, un avantage procuré est d'obtenir une tenue mécanique satisfaisante de l'enceinte sans nécessiter des moyens de fixation additionnels dédiés. [0029] Selon une caractéristique de l'invention, le conduit d'alimentation en air comburant et le conduit d'évacuation sont coaxiaux. [0030] Ainsi, un avantage procuré est de réduire l'encombrement du poêle. [0031] Selon une caractéristique de l'invention, le caisson possède une masse adaptée pour soutenir l'enceinte de combustion ; l'enceinte de combustion et le caisson comportant chacune une embase ; et les moyens de fixation sont agencés pour suspendre l'embase de l'enceinte de combustion au-dessus de l'embase du caisson. [0032] Ainsi, un avantage procuré est de suspendre l'enceinte et de s'affranchir de pieds pour la supporter. [0033] Selon une caractéristique de l'invention, le caisson s'étend suivant un axe vertical, et le tube d'approvisionnement s'étend suivant une direction oblique par rapport à l'axe vertical de manière à approvisionner le brûleur en combustible par gravité. [0034] Ainsi, un avantage procuré est d'obtenir un guidage aisé du combustible vers le brûleur. [0035] Selon une caractéristique de l'invention, le caisson comporte au moins une trappe latérale. [0036] Ainsi, un avantage procuré est de faciliter la maintenance du poêle. [0037] Selon une caractéristique de l'invention, le caisson comporte une embase, destinée à reposer sur un sol de la pièce à chauffer, et réalisée dans un matériau élastique. [0038] Ainsi, un avantage procuré est de réduire les vibrations éventuelles causées par des éléments techniques présents clans le caisson, par exemple les moteurs des moyens d'aspiration. [0039] Selon une caractéristique de l'invention, les parois d'habillage du caisson sont réalisées en acier. [0040] L'invention a également pour objet une installation comportant : - un poêle conforme à l'invention ; - une pièce à chauffer, présentant un air ambiant, et comprenant un conduit de cheminée raccordé au conduit d'évacuation ; et les moyens de circulation sont agencés pour faire circuler l'air ambiant dans le volume de réception via l'échangeur thermique. [0041] Selon une caractéristique de l'invention, la pièce à chauffer comporte un mur, et le caisson est apposé contre le mur. Brève description des dessins [0042] D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans l'exposé détaillé de différents modes de réalisation de l'invention, l'exposé étant assorti d'exemples et de références aux dessins joints. [0043] [fig.1] Figure 1 est une vue schématique en coupe illustrant le principe de fonctionnement d'un poêle selon l'invention. Les flèches intitulées « C » montrent le déplacement des combustibles. Les flèches intitulées « A » montrent le déplacement dc l'air comburant. Les flèches intitulées « F » montrent le déplacement des fumées de combustion. [0044] [fig.2] Figure 2 est une vue schématique de face d'un poêle selon l'invention. [0045] [fig.3] Figure 3 est une vue schématique de côté d'un poêle selon l'invention. [0046] [fig.4] Figure 4 est une vue schématique partielle illustrant la partie inférieure et arrière du volume dc réception délimité par le caisson. [0047] [fig.5] Figure 5 est une vue schématique partielle illustrant l'intérieur du caisson, vue dc l'arrière. [0048] [fig.6] Figure 6 est une vue schématique en perspective de côté d'un poêle selon l'invention. Exposé détaillé des modes de réalisation 100491 Les éléments identiques ou assurant la même fonction porteront les mêmes ré- férences pour les différents modes de réalisation, par souci de simplification. 100501 Un objet de l'invention est un poêle 1, comportant : - un caisson, comprenant des parois d'habillage 9 délimitant un volume de réception ; - une enceinte 3 de combustion, agencée en dehors du volume de réception, et comprenant un brûleur 30 alimenté en air comburant A pour produire une flamme ; - un réservoir 4 à combustible C, agencé dans le volume de réception ; - des moyens de fixation, agencés pour fixer l'enceinte 3 de combustion au caisson de manière à laisser une zone d'espacement ZE entre l'enceinte 3 de combustion et le caisson ; - un tube d'approvisionnement 5, comprenant une partie 50 s'étendant dans la zone 6 d'espacement ZE, et agencé pour relier le réservoir 4 à combustible C à l'enceinte 3 de combustion de manière à approvisionner le brûleur 30 en combustible C ; - un conduit d'évacuation Ce, agencé dans le volume de réception pour évacuer des fumées F de combustion hors du caisson ; - un tube d'évacuation 6, comprenant une partie 60 s'étendant dans la zone d'espacement ZE, et agencé pour relier l'enceinte 3 de combustion au conduit d'évacuation C, de manière à évacuer les fumées F de combustion de l'enceinte 3 de combustion ; - un échangeur thermique 7, agencé dans le volume de réception pour transférer l'énergie thermique des fumées F de combustion à un air ambiant d'une pièce à chauffer circulant dans le volume de réception ; - des moyens de circulation, agencés pour faire circuler l'air ambiant de la pièce à chauffer dans le volume de réception via l'échangeur thermique 7. [0051] Caisson [0052] Le caisson comporte avantageusement une armature 2, sur laquelle sont montées les parois d'habillage 9. L'armature 2 du caisson est avantageusement réalisée dans un matériau métallique. L'armature 2 du caisson peut comporter un ensemble de montants et de traverses agencé pour soutenir le poêle 1. Le caisson possède avantageusement une masse adaptée pour soutenir l'enceinte 3 de combustion. La masse de l'armature 2 est avantageusement adaptée de sorte que le caisson est autoporté. Le caisson comporte une embase 20, destinée à reposer sur un sol de la pièce à chauffer. L'embase 20 du caisson est avantageusement réalisée dans un matériau élastique, par exemple un caoutchouc. L'embase 20 du caisson peut comporter des coussinets réalisés dans le matériau élastique. Le caisson s'étend préférentiellement suivant un axe vertical. Le caisson comporte avantageusement au moins une trappe latérale 21. Les parois d'habillage 9 du caisson sont avantageusement réalisées en acier. Le caisson et l'enceinte 3 de combustion sont dépourvus d'un habillage commun. [0053] Alimentation en air comburant [0054] Le poêle 1 comporte avantageusement : - un conduit d'alimentation C' en air comburant A, agencé dans le volume de réception ; - un tube d'alimentation 8 en air comburant A, comprenant une partie 80 s'étendant dans la zone d'espacement ZE, et agencé pour relier le conduit d'alimentation Ca en air comburant A à l'enceinte 3 de combustion de manière à alimenter le brûleur 30 en air comburant A. [0055] Il est à noter que le conduit d'alimentation Ca en air comburant A est optionnel. L'air A comburant peut être prélevé directement dans la pièce à chauffer de manière à circuler directement dans le tube d'alimentation 8 en air comburant A. 7 [0056] Seules des parties d'extrémités du conduit d'alimentation Ca en air comhurant A sont illustrées à la figure 5, lesdites parties d'extrémité pouvant être raccordées par un flexible de raccordement (non illustré). [0057] La partie 80 du tube d'alimentation 8 en air comburant A s'étend avantageusement dans la zone d'espacement ZE au-dessous de la partie 50 du tube d'approvisionnement 5 et au-dessus de la partie 60 du tube d'évacuation 6. [0058] Le conduit d'alimentation C. en air comburant A et le conduit d'évacuation Cr sont avantageusement coaxiaux. Plus précisément, le conduit d'alimentation C. en air comhurant A et le conduit d'évacuation C, comportent avantageusement des parties supérieures coaxiales. [0059] Enceinte de combustion [0060] L'enceinte 3 de combustion comporte une embase 31, de préférence suspendue, c'est-à-dire s'étendant au-dessus du sol de la pièce à chauffer. L'enceinte 3 de comhustion comporte au moins une vitre 32 agencée pour observer la flamme. Le poêle 1 comporte avantageusement une première couche d'isolation thermique montée à l'extérieur de l'enceinte 3 de combustion, agencée de manière à réduire le flux de rayonnement thermique transmis par la face arrière (i.e. orientée vers la zone d'espacement ZE) de l'enceinte 3 de combustion. Le poêle 1 comporte avantageusement une deuxième couche d'isolation thermique montée à l'intérieur de l'enceinte 3 de comhustion, et agencée de manière à réduire le flux de rayonnement thermique transmis par la face arrière (i.e. orientée vers la zone d'espacement ZE) de l'enceinte 3 de combustion. [0061] Réservoir à combustible [0062] Le réservoir 4 à combustible C est fixé à l'armature 2 du caisson. Le réservoir 4 à combustible comporte des parois 40 formant une enceinte adaptée pour contenir des combustibles C solides, de préférence des granulés de bois. [0063] Le poêle 1 peut comporter une couche d'isolation thermique ou une lame d'air agencée autour du réservoir 4 à combustible C. [0064] Fixation de l'enceinte à l'armature [0065] Les moyens de fixation comportent avantageusement le tube d'approvisionnement 5, le tube d'évacuation 6 et le tube d'alimentation 8 en air comburant A. Plus précisément, les moyens de fixation comportent avantageusement la partie 50 du tube d'approvisionnement 5, la partie 60 du tube d'évacuation et la partie 80 du tube d'alimentation 8 en air comburant A, agencées pour assurer la liaison mécanique entre l'armature 2 du caisson et l'enceinte 3 de combustion. [0066] Les moyens de fixation sont avantageusement agencés pour suspendre l'embase 31 de l'enceinte 3 de combustion au-dessus de l'embase 20 du caisson. [0067] Tube d'approvisionnement 8 [0068] Le tube d'approvisionnement 5 s'étend avantageusement suivant une direction oblique par rapport à l'axe vertical du caisson de manière à approvisionner le brûleur 30 en combustible C par gravité. [0069] Le tube d'approvisionnement 5 est avantageusement relié au réservoir 4 à com- bustible C à l'aide d'une vis sans fin 51 permettant de doser l'alimentation en combustible C. [0070] Conduit d'évacuation [0071] Seules des parties d'extrémités du conduit d'évacuation Ce sont illustrées aux figures 4 et 5, lesdites parties d'extrémité pouvant être raccordées par un flexible de raccordement (non illustré). [0072] Echanecur thermique [0073] A titre d'exemple non limitatif, l'échangeur thermique 7 peut être un échangeur à tubes 71. Les fumées F de combustion circulent dans l'échangeur thermique 7 de manière à échanger des calories avec l'air ambiant de la pièce à chauffer circulant dans le volume de réception. [0074] Tube d'évacuation [0075] Le tube d'évacuation 6 comporte avantageusement une première portion agencée pour évacuer les fumées F de combustion de l'enceinte 3 de combustion vers l'échangeur thermique 7. [0076] Le tube d'évacuation 6 comporte avantageusement une deuxième portion agencée pour réceptionner les fumées F de combustion sortant de l'échangeur thermique 7 afin de les évacuer vers le conduit d'évacuation C. [0077] Circulation de l'air ambiant [0078] Le poêle 1 comporte avantageusement : - une première ouverture (non illustrée), formée dans une paroi d'habillage 9 du caisson, et autorisant une entrée de l'air ambiant dans le volume de réception ; - une deuxième ouverture 90, formée dans une paroi d'habillage 9 du caisson, et autorisant une sortie de l'air ambiant hors du volume de réception. [0079] Les moyens de circulation sont avantageusement agencés pour faire circuler l'air ambiant de la première ouverture vers la deuxième ouverture 90 via l'échangeur thermique 7. [0080] La première ouverture est avantageusement située au-dessus de l'enceinte 3 de combustion. Le terme « au-dessus » s'entend en projection orthogonale sur la paroi d'habillage 9 où la première ouverture est formée. La deuxième ouverture 90 est avantageusement située au-dessous de l'enceinte 3 de combustion. Le terme « au-dessous » s'entend en projection orthogonale sur la paroi d'habillage 9 où la deuxième ouverture 90 est formée. Les moyens de circulation sont avantageusement agencés pour aspirer l'air ambiant de la première ouverture vers la deuxième ouverture 90 via l'échangeur 9 thermique 7. Le poêle 1 comporte avantageusement un déflecteur agencé pour dévier l'air ambiant sortant de la deuxième ouverture vers le bas. [0081] Selon une alternative, la première ouverture est située au-dessous de l'enceinte 3 de combustion et la deuxième ouverture 90 est située au-dessus de l'enceinte 3 de combustion. Les moyens de circulation permettent alors une convection naturelle de l'air ambiant de la première ouverture vers la deuxième ouverture 90 via l'échangeur thermique 7. [0082] Installation [0083] Un objet de l'invention est une installation, comportant : - un poêle 1 conforme à l'invention ; - une pièce à chauffer, présentant un air ambiant, et comprenant un conduit de cheminée raccordé au conduit d'évacuation Ce. [0084] Les moyens de circulation sont agencés pour faire circuler l'air ambiant dans le volume de réception via l'échangeur thermique 7. [0085] La pièce à chauffer comporte un mur, et le caisson est avantageusement apposé contre le mur. [0086] L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation exposés. L'homme du métier est mis à même de considérer leurs combinaisons techniquement opérantes, et de leur substituer des équivalents. [Revendication 1] [Revendication 2]