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La présente invention a pour objet un dispositif pour
la récupération des calories dans un foyer a feu ouvert ou
fermé, dispositif du type dans lequel les fumees et gaz d'évacu-
ation traversent des tubes d'échange thermique.
S L'invention a également pour objet un procedé pour la
réalisation d'un tel dispositif.
On a propose depuis quelques annees de multiples
systèmes permettant la recuperation des calories dans les
cheminées à foyer ouvert et, plus recemment, dans 1PS cheminees
à foyer fe~mé.
Le dénominateur commun de tous ces dispositifs est de
disposer dans le passage des fumées et gaz d'évacuation des
batteries de tubes de toutes sortes, les surfaces d'échange
thermique étant plus ou moins optimisées d'un dispositif ~
l'autre. De la même manière, on a fait varier à satiété les
formes et positions relatives des tubes.
Les rendements obtenus par ces dispositifs restent
cependant encore faibles et le chauffage n'est pas régulier.
La présente invention a pour objet de pallier ces
inconvénients.
Conformement à l'invention, ce résultat est obtenu
avec un dispositif du type décrit ci-dessus, caracterise en ce
qu'il remplace l'avaloir de la cheminee et en ce que les tubes
d'echange thermi~ue sont noyés dans un matériau formant accumu-
lateur de chaleur.
On comprendra que l'accumulation réalisée dans le
matériau accumulateur réalise un tampon thermique, ce qui
permet une meilleure régularité de chauffe.
Le matériau accumulateur pourra être de tout type
connu compatible avec l'application envisagee, par exemple un
béton réfractaire ou tout autre matériau utilisant un liant. Il
pourra être egalement composite.
Avantageusement, le dispositif sera réalisé directement
sur chantier à partir d'un avaloir en métal for~ant caisson et
comportant des tubes en orgues ~erticales ou inclinées sur
l'horizontale et dans ce cas convergentes vers le centre de
l'avaloir, le materiau accumulateur étant coulé directeme~t
dans le caisson autour des tubes échangeurs.
Selon un autre mode de mise en oeuvre de ce procédé,
les tubes seront remplaces par des réservations ménagées dans le
:
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materiau accumulateur au moment de son coulage, les réserva-
tions etant retirees ultérieurement apres séchage du materiau
refractaire.
Grâce à ce dispositif, la masse refractaire est
chauffee par le passage des fumées dans les tubes. On obtient
avec cette structure une surface d'échange considérable et bien
répartie, ear on peut disposer autant de tubes que l'on désire.
Cet ensemble permet plusieurs heures de chauffage
après extinction du foyer grace ~ l'accumulation. La chaleur
accumulée peut être rejetée statiquement ou forcée par turbine.
Le rejet s'opère par exemple par des orifices supérieurs ou
plus avantageusement par une multitude de canalisations traversant
le matériau réEractaire et débouchant en partie supérieure sur
un collecteur relié à l'exterieur du dispositif.
Dans cette realisation on réalise donc deux circuits :
- un circuit de tubes traversés par les fumées et
reliés à un collecteur de fumées lui-même relié à la chemînée,
~ un circuit de canalisations dans lesquelles circule
un fluide à réchauffer, par exemple de l'air, qui se réchauffe
par extraction des calories accumulées, ce circuit débouchant
sur un collecteur relié vers l'extérieur au réseau d'utilisation.
Avantageusement, l'air circulera dans les canalisa-
tions par convection naturelle.
Le récupérateur de l'invention peut être disposé par
exemple sur un foyer de forte épaisseur en béton réfractaire
concu sur le même principe, c'est-à-dire dans lequel les jambages
comportent des canalisations de circulation d'air, ou encore
très avantageusement sur un foyer fermé.
` Le foyer est genéralement muni de canalisations peri- phériques de circulation d'air, la circulation s'opérant par
convection naturelle, qui permet une première récupération de
calories sur les parois laterales réfractaires du foyer avant
que l'air ne parvienne au niveau du dispositif de l'invent-ion.
On peut également combiner en une seule unité le
foyer fermé et le caisson-avaloir métallique dans lequel on
coulera le materiau réfractaire. La pose d'un tel dispositif
devient aisee, rapide et accessible au particulier.
Les avantages du dispositif selon l'invention sont en
outre les suivants :
- excellente repartition de la chaleur dans le matériau
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réfractaire grâce à l'avaloir perforé sur to~Jte 6a surface de
b~se par les tubes échangeurs ;
- grande puissance de chauffe avec une bonne régula-
tion du fait du ~ampon réalisé g~âce ~ l'accumulation ;
- amelioration du tirage du foyer grace à l'aspiration
provoquee par la masse de ma~ériau refractaire chauffé ;
- entretien et ramona~e des tubes échangeurs possible
et aisé ;
- dans le cas specifique d'un foyer ferme, on evite
le noircissement de la v;tre grâce à une combustion parfaite
sans bistrage, les fumees étant aspirées par les tubes au droit
de la vitre ;
- du fait de la masse de beton sur l'ensemble du
foyer, le rayonnement dans la pièce est ameliore ;
- de manière générale, ~rande économie de combustible
(bois) a performances égales ;
- enfin le dispositif est tres fiable, car il n'y a
pas de pièce mécanique complexe ou de tubulure spéciale, donc
pas de risque de détérioration.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la descrip-
tion ci-après d'un mode non limitatif de mise en oeuYre donne a
titre d'exemple, en reference aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue perpective en coupe partielle
dlune cheminee ~ foyer ouvert equipee du dispositif recuperateur
conforme ~ l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe selon Il-II de la
figure I ;
- la figure 3 est une vue en coupe trans~ersale par-
tielle d'un foyer fermé adapté pour un dispositif récupérateur
conforme à l'invention.
Sur une cheminée à foyer ouvert ou fermé, reférencee
generalement (1), on dispose un dispositif reférencé generalement
(2) et confor~e à l'invention.
Ce dispositif comporte :
- des tubes (3) verticaux ou inclines par rapport à
la verticale et dans ce cas convergents9
- un collecteur de fumees (4) de forme sensiblement
cylindrique et dans lequel débouchent les tubes (3) soit direc-
tement soit par le biais d'une chambre collectrice intermédiaire
non représentée.
: - .
3~0
Les tubes (3) sont de préference repartis en orgues ou
batteries sur tout le volume du dispositif (2).
Conformément ~ l'invention, les tubes (3) sont noyés
dans un matériau réfractaire (5), par exemple du béton réfrac-
taire.
Les tubes pourront être des tubes métalliques soli-
daires du caiss~n (6) du rérupérateur (2)~ ou être formes lors
du coulage du materiau refrataire en prevoyant dans celui-ci
des reservati~ns, par exemple avec du polystyrène expanse ou
tout au~re materiau analogue pouvant être retiré apres prise du
beton.
Une partie des éléments de réservation peut meme etre
laissee en placeJ ceux-ci se consommant dès le premier feu pour
degager les tubes. Il suffira que l'un au m~ins des tubes soit
lS degage avant la mise en route du foyer pour le tirage.
Cette réalisation est le mode de mise en oeuvre le
plu8 simple du dispositif de l'invention et de son procéde de
fabrication.
Avantageusement, Ies calories accumulées dans la
masse refractaire seront extraites par une circulation fluide,
de preférence de l'air ambiant circulant par convection ~aturelle.
L'air traversera la masse réfractaire (5) ayant accu-
mule la chaleur par le biais de canalisations (7) représentées
à la figure 2 en section rectangulaire par opposition aux tubes
representes en section circulaire pour une meilleure compréhen-
sion. Il est clair que les canalisations (7) e~t les tubes (3)
peuvent être de toute section, et même de sections differentes
à l'interieur de chacune des deux familles.
Les canalisations (7) seront disposées de preférence
sur toute la peripherie de la masse réfractaire et convergeront
à leur partie supérieure vers un collecteur de récupération
d'air chaud ~83 relie par un orifire (9) au circuit d'utilisa-
tion.
Avantageusement les canalisations (7) se prolongeront
dans les jambages de la cheminee, l'air etant extrait en partie
basse de la che~inée.
On comprendra que le collecteur ~8) d'air chaud es~
traverse de part en par~ par le collecteur de fumées (3).
; ~ Bien entendu la masse refractaire peut être realisée
à partir d'elements prefabriques empilables, mais de préférence
31~
elle sera coulée sur place par l'u~ilisateur ou l'installateur,
ce conformément au procédé de l'invention.
L'invention trouve une application particulièrement
avantageuse en combinaison avec un foyer fermé. Dans ce cas le
foyer fermé et le caisson peuvent former un ensemble qui est
placé tel queldans une cheminée, après coulage du réfractaire.
La cir~ulation latérale d'air autour du foyer fermé
peut être réalis~e en rapportant sur les parois latérales du
foyer un crénelage ~10) tel que représenté à la figure 3, les
tubes creux (Il) de ce crénelage étant reliés directement aux
tubes de circulation d'air (7). Bien entendu les tubes (Il)
sont ouverts à leur partie inférieure. Les interstices entre
les tubes (Il) sont remplis de béton ou autre matériau.
Dans le cas d'un foyer ouvert, l'alimentation en air
du foyer s'opèrera de manière traditionnelle. Dans le cas d'un
foyer fermé, celle-ci sera réaliséP de manière en elle-même
connue par un orifice central disposé en bas du caisson, avec
éventuellement la possibilité de répartir cet air de combustion
sur toute la surface.
Avantageusement, on prévoiera dans le conduit de
fumées un dispositif de ralentissement des gaz et ~umées, du
type registre, régulant le débit de sortie des fumees et gaz et
surtout permettant d'augmenter la duree d'echange au niveau du
dispositif de l'invention.
D'autre part dans le cas d'un foyer fermé, la partie
supérieure de celui-ci pourra, au lieu d'être métallique être
~ réalisée tout simplement en un matériau consommable s,ur lequel
ser2 coulé le matériau accumulateur. Lorsque celui-ci se sera
~olidifié, la partie consommable disparaitra ~ la première uti-
lisation. Ceci évite en outre un decoffrage.
D'autre part il est clair que l'ehsemble accumulateur
peut être prefabrique, par exemple réalisé en strates empilables.
Pour optimiser les cond;tions de ramonages des tubes
du dispositif, on prévoiera que les tubes (3) deboucheron~ dans
une chambre en forme d'entonnoir, ~eul l'un des ~ubes (3) etant
dans l'axe ver~ical et au centre de cette chambre, dans l'ali-
gnement direct du conduit ~4). Ainsi toutes les suies tomberont
essentiellement dans un seul ~ube.
Enfin, on pourra prevoir un clapet d'obturation manoeu-
vrable depuis l'exterieur9 et permettant de faire varier la
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section libre d'ouverture des tubes de fumée.
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