LU84141A1 - Systeme de chauffage - Google Patents

Description

ILa présente invention concerne un système de chauffage pour le transfert de chaleur d’une source à un fluide d’échange de chaleur. En particulier, l’invention prévoit un système de chauffage domestique du type 5 comprenant un- chauffe-eau. Le système présente de meilleures caractéristiques d'échange de chaleur, ainsi qu’un écoulement amélioré du liquide d’échange de chaleur à » travers le système.

s Jusqu'à présent, on a utilisé, dans les systèmes 10 de chauffage à usage domestique, un chauffe-eau conçu pour i être adapté dans une cheminée entourant l’arrière et/ou

Iles cotés du foyer. On connaît des chaudières domestiques du type comportant une chambre arrière et deux chambTes latérales reliées entre elles par une série de tubes trans-15 versaux constituant une grille de foyer, comme décrit, par I exemple, dans les brevets irlandais N° 26.285 et 40.706, J ainsi que dans les brevets britanniques N 820.210 et 1 946.744. Dans le brevet britannique 1.137.482, on dé- ! crit un autre système, en l’occurrence, un chauffe-eau do- >1 20 mestique comportant une grille tubulaire s'étendant hori- Ί Îzontalement et vers l'avant à partir de la base de la chambre arrière située en dessous de la grille de foyer. Des I ; · grilles de foyers à usage domestique constituées d'un en- Î semble de tubes sous forme d'un collecteur d'échange de 25 chaleur sont également décrites dans les brevets britanniques jN° 230.536 et 1.543.529, ainsi que dans la demande de brevet international N° PCT/EP80/00121 (Publication N° W081/01324).

Un des problèmes rencontrés avec les chauffe-eau 30 et les échangeurs de chaleur comprenant une série de tubes qui constituent une grille de foyer, réside dans le fait

Ique le liquide d'échange de chaleur contenu dans ces appareils n'y circule pas de manière adéquate. Lorsque cette mauvaise circulation a pour résultat d'élever la tempéra-35 ture du liquide au-delà de son point d'ébullition, de la vapeur d’eau peut se former, ce qui doit généralement être I; 3 t i évité. On peut obtenir une circulation plus efficace lors que la sortie des tubes débouche dans une zone partiellement close à l'intérieur de la chambre de chaudière, comme décrit dans le brevet britannique N° 946.744. Toute-5 fois, afin d'extraire une plus grande quantité de chaleur d'un foyer domestique, il est souhaitable d'accroître l'étendue des surfaces principales d'échange de chaleur, c'est-à-dire les surfaces qui sont influencées directement s par les gaz de combustion chauds, tout en évitant la pro-! 10 duction de vapeur d'eau dans les tubes d'échange de cha- j leur. Les échangeurs de chaleur généralement conçus pour ! : s'étendre complètement en dessous de la source de chaleur | ne définissent pas des surfaces principales d'échange de j chaleur efficaces, ce qui donne lieu à une perte de rende- i 15 ment.

i Suivant l’invention, on prévoit un système de j chauffage destiné à transférer la chaleur d'une source à

Iun fluide d'échange de chaleur, ce système comprenant, en combinaison: 20 (a) une chambre close servant de réservoir pour le fluide d'échange de chaleur, I (b) un collecteur tubulaire d'échange de chaleur commu- | niquant avec la chambre en en ressortant au-dessus et | à proximité de la source de chaleur.

, 25 ' Si la source de chaleur est un foyer à combustible solide, le collecteur peut avantageusement s'étendre à une " hauteur calculée de telle sorte que le combustible solide puisse être disposé en dessous et au-dessus du collecteur, ! ainsi que dans les espaces compris entre les tubes de ce j 30 dernier, permettant ainsi de transférer directement, au col- ; lecteur, la chaleur dégagée par la combustion de ce combus- | tible.

Suivant un aspect de l'invention, on prévoit un système de chauffage domestique destiné à transférer la cha-35 leur d'une source à un fluide d'échange de chaleur, ce sys-| tème comprenant une chambre close servant de réservoir pour I / ! 4 le fluide d’échange de chaleur, un collecteur d'échange de chaleur communiquant avec la chambre à la base de laquelle il est monté pour s'étendre vers l’avant à partir de cette chambre au-dessus et à proximité de la source de 5 chaleur, ce Collecteur comprenant des premier et second tubes latéraux s’étendant à partir de la chambre, ainsi que plusieurs tubes transversaux reliant ces tubes latéraux. De préférence, les deux tubes latéraux communiquent avec la chambre via des ouvertures respectives ménagées 10 dans la paroi de cette dernière. Toutefois, il suffit que le second tube latéral communique avec la chambre à une sortie du collecteur, ce tube latéral étant situé sur le côté du collecteur qui est opposé à une conduite d'en-| trée reliée au premier tube latéral.

15 La conduite d'entrée est normalement reliée à un orifice d'entrée de la chambre, lequel est, de pré-I fërehce, situé à proximité d'une ouverture communiquant ! avec le premier tube latéral a une entrée du collecteur.

Les tubes latéraux du collecteur se distinguent I 20 des réservoirs latéraux prévus dans une chaudière classique

Idu fait que ces tubes sont situés à la base de la chambre et ont une hauteur sensiblement inférieure à la moitié de la hauteur de cette chambre, par exemple, un quart de la hauteur de cette dernière.

25 De préférence, le collecteur s'étend pratiquement horizontalement à partir de la chambre, mais avec son plan médian incliné vers le bas et vers l'avant sous un léger angle (par exemple, 5 à 15°).

Suivant une forme de réalisation préférée, le col-30 lecteur comporte trois tubes transversaux pratiquement parallèles qui relient les deux tubes latéraux l'un à l'autre, ceux-ci communiquant tous deux avec la chambre via leurs ouvertures respectives. Au moins les tubes transversaux ont avantageusement une section transversale polygonale, en 35 particulier, une section transversale triangulaire ou quadrilatère et, de préférence, en forme de parallélogramme / . » '*“· 5 ayant 2 grands côtés et 2 petits côtés avec des angles inclus d’environ 95° et 85°. Chacun des tubes transversaux a le plus avantageusement une face principale inclinée à environ 20° - 30° par rapport à la verticale.

5 L’orifice d’entrée est avantageusement situé à proximité de l'ouverture du premier tube latéral, c’est-, à-dire l'entrée du collecteur. En variante, l’orifice d’entrée peut être situé à proximité de l’ouverture du second tube latéral, c'est-à-dire la sortie du collecteur.

10 De plus, suivant la forme de réalisation préférée de l’invention, on prévoit un élément destiné à définir une partie du volume de la chambre qui constitue une. zone à faible densité de fluide lorsqu'un fluide chauffé est mis ; en circulation à travers la chambre. Dè préférence,cet élément 15 est ccnstituê d'une plaque pratiquement verticale formant chicane qui i s'étend de la base jusqu'à proximité du sommet de ! la chambre, et qui couvre la distance comprise I entre les parois avant et arrière de la chambre, de façon à délimiter partiellement une zone à faible densité de flui-20 de à l'intérieur de la chambre directement au-dessus d'une ouverture par laquelle cette dernière communique avec la sortie du collecteur.

La chambre définit avantageusëment un premier conduit de fumée entre la paroi arrière de la cheminée dans I - 25 laquelle elle est installée, et sa paroi arrière, tout en | laissant subsister, entre le collecteur et la base de la j ' cheminée, un espace suffisant pour recevoir une grille de | foyer ordinaire sur laquelle on dépose du charbon ou un au- | tre combustible solide.

30 Dans une autre forme de réalisation de l'inven- | tion, la chambre entoure un conduit de fumée. Le conduit de fumée comporte avantageusement une paroi avant, une paroi arrière, ainsi que deux parois latérales dont une coïncide, de préférence, avec la plaque formant chicane.

35 On peut éventuellement placer également du charbon ou un autre combustible solide sur et entre les tubes du r t ! / l~ 6 collecteur, mais sans qu’il puisse entraver un appel d'air au-delà des tubes lorsque le combustible brûle.

Suivant un autre aspect de l’invention, on prévoit un système de chaudière industrielle comportant un 5 . espace central de combustion et un conduit de fumée entou ré sur quatre cotés par une chambre close qui comporte un ; orifice d'entrée et un orifice de sortie, un collecteur tu bulaire d'échange de chaleur communiquant avec la chambre | ; et monté à la base de cette dernière, de façon à s'étendre K ’ 10 pratiquement horizontalement dans l'espace de combustion au-dessus et à proximité de la source de chaleur, ce col- | lecteur comprenant des premier et second tubes latéraux ! s'étendant à partir de la chambre, ainsi que plusieurs tu- I bes transversaux reliant ces tubes latéraux l'un à l'autre.

| 15 Dans le système de chaudière industrielle, l’élé- I ment destiné à définir une partie du volume de la chambre \ qui constitue une zone à faible densité de fluide, comprend deux plaques parallèles formant chicanes qui s’étendent ! pratiquement verticalement depuis la base jusqu'à proximité | 20 du sommet de la chambre en couvrant la distance comprise fi I ' entre les parois intérieure et extérieure de cette dernière.

i | On décrira à présent en détail quatre formes de 1 réalisation de l'invention, en se référant aux dessins an- ! nexés dans lesquels : • 25 la figure 1 est une vue en'coupe et en plan d'une première forme de réalisation de l'invention, prise suivant la ligne A-A de la figure 2; la figure 2 est une vue en coupe et en élévation de face, prise suivant la ligne B-B de la figure 1; 30 la figure 3 est une vue en coupe et en élévation latérale du système de chauffage en place dans une cheminée, I cette vue étant prise suivant la ligne C-C de la figure 1; I la figure 4 est une vue en coupe et en plan d’une [deuxième forme de réalisation de l'invention, prise suivant 35 la ligne D-D de la figure 5; s ! i / S? a ; ri i- i 7 la figure 5 est une vue en coupe et en élévation latérale, prise suivant la ligne E-E de la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe et en plan d'une troisième forme de réalisation de l'invention, prise sui-5 vant la ligné F-F de la figure 7; la figure 7 est une vue en élévation latérale de - la troisième forme de réalisation de l'invention; et | la figure 8 est une vue en perspective du système ! r de chauffage de la présente invention installé dans un | 10 poêle domestique.

I En se référant aux figures 1 à 3 des dessins an- j nexés, un système de chauffage domestique à combustible j solide comprend un chauffe-eau 1 comportant une chambre l close 2 constituée de parois latérales 3, 4, d'une paroi ar- j| 15 riëre 5, d'une paroi avant 6 et d'une paroi supérieure 7.

! La base de la chambre 2 comprend une partie plate 8 et une i partie chanfreinée inclinée 9.

Un orifice de sortie 10 communique avec la partie ïj supérieure de la chambre 2 via la paroi latérale 3. Une ij 20 conduite d'entrée 11 vient s'embrancher dans deux canalisa- jji j! tions d'alimentation 12, 13, la canalisation d'alimentation s; 12 communiquant avec la partie inférieure de la chambre 2 via un orifice d'entrée pratiqué dans la paroi latérale 3, tandis que la canalisation d'alimentation 13 communique avec 25 le premier tube latéral 15 du collecteur 14.

Le collecteur 14 est constitué de tubes creux à section transversale pratiquement rectangulaire et il est disposé à l'avant du chauffe-eau 1 en s'étendant à partir de la partie chanfreinée 9 de la base de la chambre 2 de la I 30 chaudière, de façon ä ressortir dans l'espace de combustion.

Le collecteur 14 comprend des premier et second tubes latéraux 15, 16 espacés à chaque coté de la chaudière et reliés l'un à l'autre par trois tubes transversaux 17, ; 18, 19. Chacun de ces tubes transversaux a une section ’ 35 transversale généralement rectangulaire et il est incliné ! /Λ ' 8 i j ! vers l’avant, de telle sorte qu’une des faces principales de chaque tube transversal constitue une surface princi-I pale d'échange de chaleur orientée sous un angle compris I entre 20° et 40°, de préférence, d'environ 20° à 30°, par 5 rapport à la verticale. Les bords des tubes sont arrondis.

!Les tubes latéraux 15, 16 sont fermés à leurs extrémités extérieures, mais ils communiquent avec la base de la chambre 2 à leurs ouvertures respectives 20, 21 où ils sont * soudés à la chaudière 1. Le tube transversal 17 situé le 10 plus en avant a une section transversale semblable à celle des tubes latéraux 15, 16. L'ouverture 20 est l'ouverture d'entrée du collecteur, tandis que l'ouverture 21 est l'ouverture de sortie de ce dernier.

Le collecteur est incliné vers l'avant sous un lé-J 15 ger angle (environ 10°) par rapport à l'horizontale comme 1 le montre la figure 3.

j ;"1 !i L'inclinaison des tubes transversaux et du collée- iv teur est avantageuse pour faire dévier un courant d'air ho-rizontal successivement autour de chaque tube transversal.

120 En variante, les tubes transversaux peuvent être disposés de façon à être inclinés vers l'arrière; un de ces tubes peut également être incliné vers l'arrière, tandis que les autres tubes sont inclinés vers l'avant comme illustré dans les figures 4 et 5.. Lors de la combustion de charbon ou 25 d'un autre combustible solide, ce combustible est supporté sur les tubes du collecteur et dans les espaces compris entre ces derniers, ce qui a pour effet d'accroître la turbulence du courant d'air autour de ces tubes. Le combustible est également supporté sur une grille de foyer classique 46 30 placée en dessous du collecteur. Toutefois, si le charbon devait être tassé de manière dense autour des tubes du collecteur, l'effet de la turbulence accrue pourrait être fortement altéré avec, pour conséquence, une réduction de la surface principale d'échange de chaleur efficace.

35 La chambre 2 comprend une plaque formant chicane 22 / / / L' ί 9 g I s’étendant verticalement depuis la base jusqu'à proximité ii

Idu sommet 7 de la chambre en couvrant l’espace compris entre la paroi avant 6 et la paroi arrière 5 de cette dernière, de façon à délimiter partiellement, dans la chambre 5 2, une zone 23 qui sera appelée ci-après "zone à faible ré sistance". La plaque formant chicane 22 est située à proximité de la paroi latérale 4 de la chambre, mais en en étant espacée pour que l’ouverture de sortie 21 du tube ! latéral 16 du collecteur puisse communiquer avec la zone 23.

! 10 La figure 3 illustre le chauffe-eau 1 disposé en I place dans une cheminée comprenant des parois 44 en matière I réfractaire, ainsi qu'un conduit de fumée principal 43.

! Une grille de foyer ordinaire 46 est placée en dessous du jj collecteur 14, tandis qu'un garde-feu normal 47 muni d'un 15 régulateur de tirage, est disposé à l'avant de la grille 46. Le collecteur 14 ressort dans l'espace de combustion ; de la cheminée. Le chauffe-eau 1 ést espacé de la paroi 1 arrière de la cheminée afin de définir un conduit de fumée i 48 entre cette paroi et la paroi arrière de la chaudière.

| 20 Le chauffe-eau 1 est monté en place sur des supports laté- j ’ raux 49, 50 constitués de plaques soudées à la base de ce ! chauffe-eau 1.

h ; De prêférencé, des dalles réfractaires 49a et 50ji ! sont placées de chaque côté de la chambre de chaudière pour S · 25 définir les côtés verticaux de l'espace de combustion lors | de la mise en service.. Ces dalles 49a, 50a sont disposées de façon à reposer contre les tubes latéraux 15, 16 du collecteur.

L'eau est le liquide d'échange de chaleur préféré 30 et le système est conçu pour contenir environ 32 litres d'eau; toutefois, cette quantité peut varier en fonction du nombre de radiateurs alimentés par le système. L'eau ; s'écoulant dans la conduite d'entrée 11 se répartit en 1 deux courants dans les canalisations d’alimentation 12, 13.

35 L'eau s'écoulant dans la canalisation d'alimentation 12 pé- 10 nètre directement dans la chambre 2, tandis que l'e.au s'écoulant dans la canalisation d'alimentation 13 pénètre dans le collecteur 14 en passant par le tube latéral 15, les tubes transversaux 17, 18, 19 et le tube latéral 16, “ 5 . pour revenir ' à la chambre 2 via l'ouverture de sortie 21 du collecteur comme indiqué par les flèches en traits discontinus dans les figures 1 et 2. L'eau s'écoule également directement de la chambre 2 vers le collecteur via l'ouverture d'entrée 20 de ce dernier. On peut éventuelle-10 ment omettre la canalisation d'alimentation 13, de telle sorte que toute l'eau s'écoule via l'ouverture d'entrée 20 du collecteur. L’eau pénétrant dans la chambre 2 par l'ouverture de sortie 21 du collecteur monte à travers la "zone ; à faible résistance" 23 de la chambre. En absence de la 15 plaque formant chicane 22, lorsqu'elle atteint une tempéra-’ ture supérieure à celle de l'eau contenue dans la chambre 2, I l'eau sortant du collecteur par l'ouverture 21 pourrait voir son écoulement freiné par la résistance que lui oppose l'eau plus froide et plus dense contenue dans la chambre.

20 En conséquence, la plaque formant chicane 22 sert à délimiter la zone 23 dans la chambre 2 afin d'empêcher un mélange de l'eau plus froide et relativement plus dense contenue dans la chambre avec l'eau -relativement moins dense et à température plus élevée sortant du collecteur.

25 La "zone à' faible résistance" augmente la circula tion de l'eau à travers la chaudière. De même, la légère inclinaison descendante du collecteur et le fait que ce dernier est alimenté séparément par la canalisation 13, favorisent une meilleure circulation à travers le collecteur.

30 Les flèches en traits discontinus des figures 1 à 3 illustrent la circulation normale de l'eau dans la chaudière et le collecteur.

Une plaque coulissante formant registre 52 peut Γ être prévue sur la paroi supérieure 7 de la chaudière en 35 vue de régler l’écoulement des gaz de combustion à travers 11 ,1 le conduit de fumée 48. Le registre peut être réalisé en j fonte. Lorsque le conduit de fumée 48 est fermé, la pa roi avant 6 de la chaudière constitue une surface principale d'échange de chaleur.

5 De préférence, le collecteur est soudé à la base de la chaudière. Le collecteur peut être soudé à la base et au sommet, c'est-à-dire une méthode dans laquelle les joints sont soudés de chaque côté simultanément.

On décrira à présent une deuxième forme de réali-10 sation de l'invention en se référant aux figures 4 et 5.

Dans cette forme de réalisation, la chambre de chaudière ! entoure un conduit de fumée 60 comportant une ouverture j d'entrée 58 pratiquée dans la paroi 9 de la chaudière et Îune ouverture de sortie 59 pratiquée dans la paroi supé-i 15 rieure 7, ce conduit étant constitué d'une paroi arrière 61, ?j d'une paroi avant 62 et de deux parois latérales 63, 64.

'j i! La paroi latérale 64 est constituée de la plaque formant chicane 22, une partie 65 de cette paroi se prolongeant i jusqu'à la paroi supérieure 7 de la chaudière, mais en jj 20 laissant toujours subsister, à l’avant et à l'arrière du ! conduit de fumée 60, des passages 102, 103 qui communiquent ; avec la "zone à faible résistance" 23.

j Les’parois 61, 62, 63, 64 du conduit de fumée 60 constituent des surfaces principales d'échange de chaleur.

25 La masse d’eau principale contenue dans la chambre de chaudière est ainsi exposée à une plus grande surface principale d'échange de chaleur que dans la première forme de î I réalisation. Avantageusement, la partie de la plaque for mant chicane 22 qui est définie par la paroi latérale 64 ! 30 du conduit de fumée, constitue également une surface prin- ; cipale d'échange de chaleur agissant pour maintenir l'eau ; contenue dans la "zone à faible résistance" à une tempéra- | ture plus élevée, améliorant ainsi l'écoulant ascendant de ! l'eau à travers cette zone.

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12 IAfin de conférer de plus grandes possibilités d'adaptation à la chaudière lors de sa mise en service, une autre conduite d'entrée 68 et un autre orifice de sortie 69 peuvent être prévus dans la paroi latérale 4 de la 5 chaudière. Lorsque la chaudière doit être installée dans une cheminée, on a ainsi la possibilité de raccorder une canalisation de décharge soit à l'orifice de sortie 10 pra- ! tiqué dans la paroi latérale 3, soit à l'orifice de sortie 69 pratiqué dans la paroi latérale 4; de la même manière, 10 on peut raccorder une canalisation de retour soit à la conduite d’entrée 11 prévue dans la paroi latérale 3, soit à ·! la conduite d'entrée 68 prévue dans la paroi latérale 4.

Les orifices 10, 69 et les conduites 11, 68 qui ne sont pas ;î utilisés,peuvent être obturés.

15 La conduite d'entrée 68 prévue en variante commu nique directement avec la chambre de chaudière via une ouverture ménagée dans la plaque formant chicane 22 à la base de la chambre, entre la paroi arrière 61 du conduit de fu-mée 60 et la paroi arrière 5 de la chambre.

120 Etant donné que l'eau s'écoulant de la canalisa tion de retour raccordée à la conduite d’entrée 68 est à une température relativement basse, il est nécessaire d'iso-e 1er cette conduite· 68 vis-à-vis de l'eau contenue dans la | "zone à faible résistance" si la température de l'eau con- 25 tenue dans la partie inférieure de cette zone doit rester inchangée. Cette isolation est assurée par les plaques 70, | 71 qui forment un tunnel à la base de la chaudière.

Comme le montre la figure 5, le tube transversal 19 est incliné vers l'arrière, tandis que les tubes trans-30 versaux 17, 18 sont inclinés vers l'avant tout comme dans la première forme de réalisation. Ce système offre deux ! avantages: (a) l'espace compris entre les sommets des tubes 18 et 19 est plus grand, ce qui facilite la mise à feu du i fait que les morceaux de charbon peuvent être placés plus ; 35 aisément sur la grille 46 en dessous du collecteur, et (b) / /.

I t • / i s 13 l’inclinaison du tube 19 vers l’arrière a tendance à faire | dévier un courant d’air autour des surfaces principales de ce dernier, ainsi qu’à ralentir ce courant d’air avant qu'il ne pénètre dans le conduit de fumée 60. Les espaces 5 compris entre les bases de tubes transversaux adjacents sont toujours pratiquement égaux.

Comme le montre la figure 5, la chaudière peut être montée dans une cheminée, de façon à ménager éventuellement un conduit de fumée arrière 48 entre la paroi arriè-10 re 5 de la chaudière et la paroi arrière 44 de la cheminée I comme le montre la figure 3.

I Comme le montrent les figures 4 et 5, le garde-feu 47 et la grille de foyer 46 peuvent être spécialement conçus pour s'adapter aux dimensions du collecteur. En parti-i 15 culier, le garde-feu peut être mis d'équerre à ses bords ; afin d'entourer l'avant du collecteur qui, dans la pratique, ; peut ressortir dé la cheminée, encore que la majeure partie de ce collecteur soit située dans l'espace de combustion de ! la cheminée.

| 20 Les figures 6 et 7 illustrent une troisième forme i de réalisation de l’invention qui est un exemple d'applica- | tion à une chaudière de type industriel. L’espace de com- I bustion 84 est entouré sur quatre côtés par une chaudière ! 85 comportant quatre parois intérieures 86, 87, 88, 89 et j 25 quatre parois, extérieures 90, 91, 92, 93. A la base des' parois 91, 86, c’est-à-dire à l'avant de la chaudière, est mé-! nagée une ouverture de chargement de combustible débouchant dans l'espace de combustion et qui est fermée par une porte ! 82. Un collecteur tubulaire comprenant des tubes latéraux 30 94 et des tubes transversaux 95 s'étend delà paroi 88 dans ‘ l'espace de combustion 84 en étant espacé de la base de la chaudière, de façon à pouvoir placer une grille ou une boîte à feu 83 en dessous de ce collecteur. Les tubes laté- ! raux 94 communiquent avec la chambre de chaudière par leurs ! 35 ouvertures respectives 96, 97. L'ouverture 96 communique

I L

114 directement avec une "zone à faible résistance" 98 séparée de la chambre de chaudière par deux plaques formant chicanes 99 qui relient les parois 88 et 93 de la chaudière et s'étendent de la base jusqu'à proximité du sommet de cette 5 dernière. Une conduite d'entrée 100 est disposée dans la paroi 93 de la chaudière près de l'ouverture 97, tandis qu’une conduite de sortie 101 est disposée dans la paroi 93

Iprès du sommet de la chaudière et au-dessus du sommet des plaques formant chicanes 99. Des flèches indiquent l'écou-10 lement de l'eau à travers la chaudière et le collecteur.

La figure 8 illustre un autre exemple d'applica-! tion du système de chauffage de la présente invention à un I poêle domestique 105. Dans ce cas, la chambre de chaudière, | le collecteur et la grille de foyer sont montés à l'inté- 1 15 rieur d'un espace de combustion clos défini par le poêle.

I Une porte démontable 106 est prévue à l’avant du poêle afin μ d'avoir accès à l'espace de combustion pour y charger le h- combustible. L'admission d'air à l'espace de combustion peut être réglée par une plaque perforée formant un regis-i 20 tre réglable par coulissement 107.

I ' On a constaté que l'on pouvait obtenir l'écoule- ^ ment le plus avantageux du liquide d'échange de chaleur à f travers le système en réglant soigneusement les facteurs suivants : 25 (1) La hauteur de la ou des plaque(s) formant chicane(s) s'étendant de la base jusqu'à proximité du sommet de la cham-I bre de chaudière.

1(2) Le volume de la zone partiellement cloisonnée définie par la ou les plaque(s) formant chicane(s) et appelée "zone ψ 30 à faible résistance" dans la présente spécification.

(3) Le volume d’une seconde zone définie au sommet de la chambre de chaudière entre un plan horizontal coïncidant avec le sommet de la ou des plaque(s) formant chicane(s), et la paroi supérieure de la chaudière.

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i 15 I La hauteur (1) de la plaque formant chicane déter mine les volumes (2) et (3) ci-dessus. De préférence, le volume (2) de la "zone à faible résistance" est à peu près égal au volume des tubes du collecteur; par exemple, dans 5 la forme de réalisation des figures 4 et 5, le collecteur et la "zone à faible résistance" ont chacun, de préférence, une capacité d’environ 3,2 litres lorsque le volume total de la chambre et du collecteur ensemble est d'environ 32 litres. Le rapport entre le volume du collecteur et ce-10 lui de la "zone à faible résistance" peut varier avantageu-I sement entre environ 0,7 : 0,5 et 0,7 : 1,0.

! De préférence, le volume de la seconde zone (3) est à peu près égal à 251 du volume total de la chambre de chaudière, à l'exclusion des tubes du collecteur.

15 Dans un exemple de la forme de réalisation des fi- I gures 4 et 5, on répond de manière satisfaisante à ces fac teurs lorsque la hauteur (1) de la plaque formant chicane se situe entTe 31 et 33 cm, en supposant que la chaudière t ait une hauteur de 41 cm.

i 20 L'eau contenue dans les tubes du collecteur atteint I ’ une température d'environ 82°C tandis que, au-dessus de la plaque formant chicane, l'eau à environ 76°C se mélange i avec l'eau plus froide contenue dans le corps de la cham-r bre, dans des conditions de fonctionnement optimales.

25 En raison de la puissance de sortie accrue du sys tème de chauffage de la présente invention, on peut augmenter la circulation de l’eau à travers les radiateurs associés au système en utilisant des canalisations de circulation d'un diamètre de 3,2 cm au lieu des canalisations nor-: 30 males d'un diamètre de 2,5 cm.

Les résultats d'essais ci-après sont donnés à titre d'exemple pour illustrer la puissance de sortie et le rendement d'un système de chauffage domestique du type dé-| crit ci-dessus en se référant aux figures 4 et 5: l·"' !16

RESULTATS D'ESSAIS

ESSAI 1 - Ouverture du registre: 3 mm Température moyenne de l’eau à la sortie = 59,14°C Température moyenne de l’eau à l’entrée = 6,00°C 5 At 53,14°C

Débit de l’eau = 1,4154 kg/min.

Puissance de sortie de la chaudière = 1,4154 x 53,14 x 4,187 60

= 5,25 kW

10 = (3,121 x 60 x 53,14 x 9 = 17.912 BTU/heure) 5 Débit d'entrée du combustible = 1,35 kg de "Coalite" par heure à une teneur en humidité (présumée) de 181. Valeur équivalente du combustible d'es-15 sai = 1,12 kg/heure à une valeur calo

rifique de 13.360 BTU/livre (1 BTU/livre = 0,657 kcal/kg) Puissance de sortie de la chaudière: pour 1,13 kg de combustible d’essai = 5,30 kW

Ipour 1,36 kg de combustible d'essai = 6,37 kW

20 Rayonnement thermique = 1,5 kW (chiffre normalisé pour un foyer de 400 mm)

Rendement de la chaudière = 5,25 x 3412 x 100 = 55,11 1,35 x 2,205 x 10.915

Rendement total = 55,11 + 1,5 x 3412 x 100 ' · 25 1,13 x 2,205 x 13.360 = 55,1¾ + 15,3¾ = 70,4¾

Le collecteur disposé dans l’espace de combustion au-dessus de la grille de foyer constitue une surface de 30 chauffe principale d’une grande étendue à travers laquelle la chaleur est transférée à l'eau. Le système de l'invention utilise la chaleur qui est fréquemment perdue dans une cheminée et il augmente la quantité de chaleur transférée à l’eau par unité d'énergie disponible au départ du foyer.

35 II améliore le rendement de la chaudière comparativement /

rB

17 I: aux chauffe-eau classiques, tandis qu’il réduit les coûts qu’implique normalement l’installation de chaudières de grande capacité.

De manière significative, la chaleur est initia-5 lement irradiée par les radiateurs qu'alimente la chaudière de l'invention, en un temps plus court que celui habi-* tuellement requis dans les systèmes de chauffe-eau classiques.

La chambre de chaudière et le collecteur du sys-10 tème de chauffage peuvent être réalisés en acier doux, en acier inoxydable, en cuivre, en bronze ou en n'importe quel autre métal approprié, encore que l'acier doux soit | préféré. Les surfaces exposées à un contact direct avec j la source de chaleur doivent avoir une épaisseur de 6 mm, jj 15 tandis que les autres surfaces doivent avoir une épaisseur -1 de 4 mm.

Le système de l’invention peut être conçu pour être utilisé avec des combustibles autres qu'un combusti-I ble solide, par exemple, avec du mazout ou du gaz. Par ! 20 exemple, des brûleurs à mazout ou à gaz peuvent être placés Î directement en dessous de chaque tube transversal du col lecteur tubulaire pour constituer une source de chaleur.

e f , Λ

Claims (10)

1. Système de chauffage destiné à transférer la chaleur d'une source à un fluide d'échange de chaleur, ce système comprenant, en combinaison: (a) une chambre close (2) servant de réservoir pour 5 le fluide d'échange de chaleur, (b) un collecteur tubulaire d'échange de chaleur (14) communiquant avec la chambre (2) en en ressortant au-dessus et à proximité de la source de chaleur.

2. Système de chauffage suivant la revendica-10 tion 1, caractérisé en ce que le collecteur tubulaire I d'échange de chaleur (14) est monté à la base de la cham bre (2), de façon à ressortir vers l'avant de cette der-«j nière au-dessus et à proximité de la source de chaleur, ce * collecteur comprenant un premier (15) et un second (16) i !j 15 tube latéraux s'étendant à partir de la chambre (2), ainsi ,j que plusieurs tube.s transversaux (17, 18, 19) reliant ces tubes latéraux (15, 16).

3. Système de chauffage suivant la revendica-I . tion 2, caractérisé en ce que les tubes (15-19) ont une sec- I 20 tion transversale pratiquement rectangulaire. § f,

4. Système de chauffage suivant la revendica- Îs tion 3, caractérisé en ce que les tubes transversaux (17-19) sont inclinés, de telle sorte que les faces principales de chacun d'eux forment un angle de 20° à 30° par rapport à la 25 verticale.

5. Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le collecteur (14) ressort de la chambre en formant un angle de 5° à 115° par rapport ä l'horizontale.

6. Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un élément destiné à définir une partie du volume de la chambre qui constitue une zone à faible densité de fluide lorsqu'un fluide chauffé est mis en circulation à travers 35 la chambre.

7. Système de chauffage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l’élément destiné à définir une partie du volume de la chambre en guise de zone à faible densité de fluide (23) comprend une ou plusieurs chi-5 canes pratiquement verticales (22) conçue pour délimiter partiellement la zone à faible densité de fluide (23) directement au-dessus d’une ouverture (21) ménagée dans la chambre et par laquelle cette dernière communique avec une sortie du collecteur.

8. Système de chauffage suivant la revendica tion 6, caractérisé en ce que la partie précitée (23) du volume de la chambre est à peu près égale au volume des tubes (15-19) du collecteur.

9. Système de chauffage suivant l’une quelconque 15 des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la chambre entoure un conduit de fumée (60) .

10. Système de chauffage suivant la revendication 1, ce système comprenant un espace de combustion central (84) et un conduit de fumée entouré par la chambre 20 close (85), un collecteur tubulaire d’échange de chaleur communiquant avec la chambre et monté à la base de cette dernière pour s’étendre pratiquement horizontalement au-dessus et à proximité de la source de chaleur, ce collecteur comprenant des premier et second tubes latéraux (94) 25 s’étendant à partir de la chambre, ainsi que plusieurs tubes transversaux (95) reliant ces tubes latéraux (94). î» f\ . Mjjj,