BE849921A - Feu ouvert - Google Patents

Description

  Feu ouvert La présente invention est relative à un feu ouvert pour habitation.

  
Le feu ouvert comprend essentiellement un foyer surmonté par une hotte raccordée à une cheminée. Le foyer est constitué d'une grille formée de barreaux métalliques destinés à porter des braises. Les braises sont mises en combustion sous l'effet d'un courant d'air ascentionnel passant entre les barreaux et produisant des gaz de combustion évacués à travers la hotte, par la cheminée.

  
Dans les feux ouverts connus de ce genre, les barreaux métalliques de la grille du foyer sont formés de barres pleines en acier ou en fonte. De ce fait, la chaleur émise par le foyer dans la pièce d'habitation est due principalement au rayonnement des braises et des flammes provenant de la combustion des bûches et auxiliairement à celui de la plaque de fond montée au-dessus de la grille. 

  
L'objet de l'invention actuelle a pour but d'augmenter le rendement thermique d'un feu ouvert par la mise en oeuvre d'un fluide qui est réchauffé par échange thermique avec les braises et les gaz de combustion et qui est ensuite récupéré comme source de chaleur supplémentaire. 

  
A cet effet, dans le nouveau feu ouvert, les barreaux de la grille sont constitués de tubes traversés

  
par un débit de fluide de récupération de chaleur. De la sorte, cette grille forme un échangeur de chaleur primaire entre les braises et le fluide de récupération de chaleur, lequel est ainsi réchauffé.

  
Dans le nouveau feu ouvert, le fluide de récupération de chaleur peut être constitué d'air ou d'eau. Dans le premier cas, l'air réchauffé peut être introduit dans le milieu ambiant de la pièce. L'air mis en oeuvre peut être l'air du milieu ambiant et/ou l'air du milieu extérieur.

  
De préférence dans le nouveau feu ouvert, les barreaux tubulaires de la grille présentent chacun une section carrée ou rectangulaire.

  
Selon une caractéristique constructive du nouveau feu ouvert, les barreaux tubulaires de la grille sont branchés à l'avant sur un collecteur transversal inférieur alimenté en fluide froid de récupération de chaleur et distribuant ce fluide dans ces barreaux.

  
Selon une autre particularité constructive du nouveau feu ouvert, des lames métalliques sont disposées respectivement entre les barreaux tubulaires de la grille et s'étendent pratiquement sur toute la longueur de ces barreaux. Les lames peuvent être montées sur un support commun ou sur des supports individuels porté (s) par les barreaux tubulaires de la grille.

  
Pour récupérer davantage de calories transmises au fluide de récupération de chaleur, il est prévu dans le nouveau feu ouvert, un échangeur de chaleur secondaire dans lequel débouchent les barreaux tubulaires de la grille. L'échangeur de chaleur secondaire s'étend vers

  
le haut entre la paroi de maçonnerie et une plaque métallique constitutive du fond du foyer. L'échangeur secondaire est traversé par le fluide de récupération de chaleur lequel est ainsi réchauffé davantage après avoir été préalablement préchauffé dans l'échangeur de chaleur primaire. Pratiquement, l'échangeur de chaleur secondaire est constitué par un caisson métallique dont la paroi antérieure est appliquée contre la plaque de fond ou formé par cette plaque. Cependant, l'échangeur de chaleur secondaire peut aussi être constitué par un faisceau de tubes métalliques qui sont dirigés vers le haut. Ces tubes prolongent respectivement les tubes constitutifs des barreaux de la grille. Les parois antérieures de ces tubes sont appliquées contre la plaque de fond du foyer ou formés par cette plaque.

  
Pour éviter la déperdition de chaleur à travers la paroi latérale en maçonnerie, au moins une couche, une feuille ou une plaque de matériau thermiquement isolant, est disposée entre l'échangeur de chaleur secondaire du nouveau feu ouvert et cette paroi en maçonnerie.

  
Pour récupérer davantage de calories emmagasinées par le débit du fluide de récupération de chaleur, le nouveau feu ouvert comporte encore un é.changeur de chaleur tertiaire qui est disposé sur le trajet des gaz de combustion acheminés vers la cheminée. L'échangeur de chaleur tertiaire est constitué d'un faisceau de tubes mé-talliques, raccordés inférieurement au caisson ou au faisceau de tubes de l'échangeur de chaleur secondaire. Les tubes de l'échangeur de chaleur tertiaire s'étendent paral-  lèlement entre eux et obliquement vers le haut et vers  l'avant. De préférence, les tubes constitutifs de l'échangeur de chaleur tertiaire prolongent ceux constitutifs des échangeurs de chaleur primaire.et secondaire.

  
Selon une caractéristique intéressante du nouveau feu ouvert, les tubes consitutifs de l'échangeur de chaleur tertiaire débouchent supérieurement dans un collecteur transversal supérieur canalisant le débit du fluide réchauffa Je récupération de chaleur au moins d'un côté du foyer.

  
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement plusieurs formes de réalisation de l'invention.

  
La figure 1 est une coupe verticale d'une première forme de réalisation d'un feu ouvert selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective des échangeurs  de chaleur du nouveau feu ouvert. La figure 3 est une coupe horizontale faite dans le feu ouvert suivant la ligne III/III de la première figure. La figure 4 est une coupe horizontale analogue d'une deuxième forme d'exécution du nouveau feu ouvert. La figure 5 illustre en élévation partielle une troisième forme de réalisation du nouveau feu ouvert.

  
De ces figures, des mêmes notations de référence dé-signent des éléments identiques.

  
Le feu ouvert représenté sert à chauffer une pièce d'habitation par la combustion de bûches, ou analogues.

  
Le feu ouvert est monté sur le sol 1 en avant d'une paroi latérale 2 en maçonnerie.

  
En substance, le feu ouvert comprend un foyer 3 comportant une grille 4 disposée horizontalement à une distance déterminée du sol 1 dans le prolongement d'un seuil 5 également en maçonnerie.

  
La grille 4 est constituée essentiellement de barreaux 5 équidistants supportant les braises dues aux bûches brulées. En outre, des lames 7 en acier sont disposées entre les barreaux 6 en y étant équidistantes. Les lames 7 sont montées sur des supports 8 portés par ces barreaux 6 et s'étendent pratiquement sur toute la longueur de ces derniers. Les lames 7 ont pour rôle de maintenir le plus de braises possible'au niveau de l'échangeur primaire. En variante, les lames 7 peuvent être remplacées par un treillis métallique amovible.

  
Le gaz comburant, c'est-à-dire l'air de combustion,  est amené par une conduite d'admission 9 dans la chambre inférieure 10 située en-dessous de la grille 4 et du seuil

  
5. L'air de combustion passe entre les barreaux 6 de la grille 4 et rencontre les braises incandescentes pour former des gaz brûlés montant dans le foyer 3. Les gaz brûlés sont évacués à travers une hotte d'aspiration 11 raccordée à une cheminée 12 placée contre la paroi latérale 2.

  
L'idée inventive consiste à récupérer au mieux les calories dégagées par les braises incandescentes en com-bustion en sorte d'améliorer le rendement thermique du feu ouvert.

  
Dans ce but, le feu ouvert comporte des échangeurs de chaleur primaire, secondaire et tertiaire qui sont parcourus sucessivement par un débit de fluide de récupération de chaleur et qui assurent l'échange thermique entre ce fluide d'une part et les braises ou les flammes et les gaz brulés d'autre part, le fluide de récupération de chaleur ainsi réchauffé par les trois échangeurs de chaleur servant alors au chauffage d'appoint de la pièce ou comme toute autre source de calories.

  
Dans le premier exemple, le fluide de récupération de chaleur est simplement de l'air.

  
L'échangeur de chaleur primaire est formé par la grille 4 dont les barreaux 6 sont constitués de tubes d'acier présentant une section transversale carrée ou rectangulaire, ou même circulaire .Les barreaux tubulaires s'étendent parallèlement entre eux et perpendiculairement à la paroi latérale 2.

  
Les barreaux tubulaires 6 sont branchés vers l'avant sur un collecteur transversal inférieur 13 distribuant un débit d'air véhiculé par un ventilateur 14 branché dans une conduite d'amenée 15. L'air aspiré par le ventilateur
14 peut provenir du milieu ambiant de la pièce ou du milieu extérieur à cette pièce. A cet effet, à l'amont du ventilateur 14, la conduite d'amenée 15 est divisée en une conduite dérivée 16 débouchant dans la pièce et en une conduite analogue 17 aboutissant à l'extérieur de cette pièce, les deux conduites 16 et 17 étant raccordées à un diaphragme rotatif 18 de sélection ou de mélange de l'air mis en oeuvre.

  
Il est à noter que le circuit d'air de récupération de chaleur en étant en aval du ventilateur 14 se trouve être légèrement pressurisé, ce qui évite tout risque d'introduction d'air de combustion ou de tout gaz vicié dans ce circuit.

  
Lors du passage à travers les barreaux tubulaires 6 de la grille 4, l'air de récupération de chaleur reçoit une quantité de chaleur qui provient essentiellement des braises en combustion portées par la grille 4 et qui est transmise à travers les parois de ces barreaux 6. L'air

  
en question est donc réchauffé une première fois.

  
L'échangeur de chaleur secondaire est constitué par un caisson métallique 19 monté à l'arrière d'une plaque  métallique 20 constitutive du fond du foyer 3. Dans l'exemple choisi, le caisson 19 présente sa paroi antérieure formée par la plaque 20, de préférence épaisse, ses parois latérales soudées à celle-ci et sa paroi postérieure soudée aux précédentes. Le caisson 19 forme donc corps avec la plaque 20 sensiblement sur toute la largeur de cette dernière et pratiquement sur toute sa hauteur y compris dans la partie supérieure dirigée à la fois vers le haut  et vers l'avant. Dans des variantes, la paroi antérieure du caisson 19 peut être séparée de la plaque 20 mais y . être appliquée alors contre celle-ci en y étant fixée par exemple par des points de soudure.

  
Le caisson 19 est donc disposé entre la plaque de  fond du foyer 3 et la paroi latérale 2. Pour empêcher la diffusion de chaleur vers la paroi latérale 2, au moins une feuille, une plaque ou une couche 21 de matériau thermiquement isolant est insérée entre cette paroi 2 et le caisson 19.

  
Les barreaux tubulaires 6 de la grille 4 traversent des ouvertures appropriées de la partie inférieure de la plaque de fond 20 et sont raccordés tous vers l'arrière

  
 <EMI ID=1.1> 

  
bit d'air de récupération de chaleur qui a été préchauffé  dans le récupérateur de chaleur primaire est injecté à la base du récupérateur de chaleur secondaire. Cet air monte

  
à travers le caisson 19 et y est progressivement chauffé davantage une deuxième fois par les calories dues au rayonnement des flammes ou des braises en combustion et à la convection des gaz brûlés lèchant la plaque 20.

  
L'échangeur de chaleur tertiaire est formé à son

  
tour par un faisceau de tubes en acier 22 pouvant présenter une section transversale carrée ou rectangulaire, éventuellement identique à celle des barreaux 6.

  
Les tubes 22 s'étendent parallèlement entre eux, à

  
la fois vers le haut et vers l'avant. Les extrémités inférieures des tubes 22 sont branchées sur la partie supérieure du caisson 19. Les extrémités supérieures des tubes
22 sont raccordées à un collecteur transversal supérieur

  
23 disposé horizontalement près du bord antérieur de la hotte 11 et parallèlement à ce bord. De la sorte, le faisceau des tubes 22 se trouve dans le trajet des gaz brûlés issus du foyer 1 et partant vers la hotte 11 et la cheminée
12. 

  
Ainsi, à la sortie du caisson 19, le débit d'air de récupération de chaleur est distribué dans les tubes 22

  
et traverse ceux-ci en recevant alors des calories supplémentaires provenant de la convection des gaz brûlés circulant entre ces tubes 22.

  
Par conséquent, le débit d'air en question est réchauffé trois fois successivement dans les échangeurs primaire , secondaire ,'et tertiaire , lorsqu'il est repris par le collecteur supérieur 23 pour être introduit latéralement au foyer 1 dans la pièce via des tubes flexibles

  
et pour constituer une source de chaleur d'appoint.

  
La deuxième forme de réalisation du feu ouvert se différencie uniquement par la constitution de l'échangeur  secondaire. Au lieu d'être sous forme de caisson, l'échangeur secondaire est pratiquement un faisceau de tubes en acier 24 présentant aussi chacun une section carrée ou rectangulaire ou éventuellement circulaire.

  
Les tubes 24 s'étendent d'abord verticalement et ensuite obliquement, suivant la forme de la face arrière de  la plaque de fond 20. Les tubes 24 distants entre eux sont séparés l'un de l'autre par des masses 25 de matériau thermiquement isolant.

  
La face antérieure des tubes 24 est formée par la plaque de fond 20 du foyer ou en variante indépendante de cette plaque 20 mais appliquée contre celle-ci par soudure. De préférence, les tubes 24 constituent les prolongements des barreaux 6 de la grille 4 et des tubes 22 de l'échangeur tertiaire. Pratiquement, les barreaux 6, les tubes 24 et 22 sont formés alors chaque fois par des mêmes longueurs d'un même tube en acier, soudées aux endroits d'inflexion.

  
La troisième forme d'exécution du feu ouvert se distingue de la première uniquement par le fait que le fluide de récupération de chaleur est de l'eau. Dans ce cas, l'alimentation en eau est assurée par une conduite d'alimentation 26. Le débit d'eau froide admis dans le collecteur inférieur 13 est contrôlé par une vanne 27. Le débit d'eau chaude issu du collecteur supérieur 23 constitue une source d'eau chaude alimentant un réservoir non représenté. Le circuit d'eau peut être branché en dérivation sur une installation de chauffage central.

  
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes. 

REVENDICATIONS.

  
1. Feu ouvert pour habitation comprenant un foyer

  
qui est surmonté par une hotte raccordée à une cheminée

  
et qui est constitué d'une grille formée de barreaux métalliques destinés à porter des braises mises en combustion sous l'effet d'un courant d'air ascentionnel passant

  
entre les barreaux et produisant des gaz de combustion

  
évacués à travers la hotte, par la cheminée, caractérisé

  
en ce que les barreaux(6)et la grille(4)sont consitués de

  
tubes traversés par un débit de fluide de récupération de

  
chaleur, en sorte que cette grille(4)forme un échangeur de

  
chaleur primaire entre les braises et le fluide de récupération de chaleur, lequel est ainsi réchauffé.

Claims (1)

1. 2. Feu ouvert selon la revendication 1, caractérisé

   en ce que le débit de fluide de récupération de chaleur

   est constitué d'air qui est admis dans le milieu ambiant

   après avoir été réchauffé.

   3. Feu ouvert selon la revendication 2, caractérisé

   en ce que le débit d'air de récupération de chaleur est

   constitué d'air du milieu ambiant et/ou d'air du milieu

   extérieur.

   4. Feu ouvert selon la revendication 1, caractérisé

   en ce que le débit du fluide de récupération de chaleur

   est constitué d'eau qui constitue une source d'eau chaude

   après avoir été réchauffée.

   5. Feu ouvert selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les barreaux tubulaires

   (6)de la grille(4)présentent chacun une section carrée ou rectangulaire.

   6. Feu ouvert selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les barreaux tubulaires

   (6) de la grille (4) sont branchés à l'avant sur un collecteur transversal inférieur (13) alimenté en fluide froid de récupération de chaleur et distribuant ce fluide dans ces barreaux (6).

   7. Feu ouvert selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des lames métalliques

   (7) sont disposées respectivement entre les barreaux tubulaires (6) de la grille (4) et s'étendent pratiquement sur toute la longueur de ces barreaux (6).

   8. Feu ouvert selon la revendication 7, caractérisé en ce que les lames (7) sont montées sur un support commun ou des supports individuels (8) porté (s) par des barreaux tubulaires (6) de la grille (4).

   9. Feu ouvert selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les barreaux tubulaires

   (6) de la grille (4) débouchent à l'arrière dans un échangeur de chaleur secondaire qui s'étend vers le haut entre <EMI ID=2.1>

   constitutive du fond du foyer (3) et qui est traversé par le débit du fluide de récupération de chaleur lequel est ainsi réchauffé davantage après avoir été préalablement préchauffé dans l'échangeur de chaleur primaire.

   10. Feu ouvert selon la revendication 9, caractérisé

   .en ce que l'échangeur de chaleur secondaire est constitué par un caisson métallique (19) dont la paroi antérieure

   est appliquée contre la plaque de fond (20) ou formée par cette plaque (20).

   11. Feu ouvert selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur secondaire est constitué par un faisceau de tubes métalliques (24) qui sont dirigés vers le haut, qui prolongent respectivement les tubes constitutifs des barreaux (6) de la grille (4) et dont les parois antérieures sont appliquées contre la plaque de fond

   (20) du foyer (3) ou formés par cette plaque (20).

   12. Feu ouvert selon l'une ou l'autre des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'au moins une couche, une feuille ou une plaque (21) de matériau thermiquement isolant est disposée entre l'échangeur de chaleur secondaire et la paroi en maçonnerie (2).

   13. Feu ouvert selon l'une ou l'autre des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le caisson (19) ou le faisceau des tubes (24) constitutifs de l'échangeur de chaleur secondaire est raccordé vers le haut à un autre faisceau

   de tubes métalliques (22) qui sont parallèles entre eux, qui s'étendent obliquement vers le haut et vers l'avant à travers le passage des gaz de combustion en-dessous de la hotte (11) qui sont parcourus par le débit du fluide de récupération de chaleur préalablement réchauffé dans les échangeurs de chaleur primaire et secondaire, et qui constituent ensemble un échangeur de chaleur tertiaire entre les gaz de combustion issus du foyer (3) et ce fluide, lequel est ainsi réchauffé davantage. 14. Feu ouvert selon les revendications 11 et 13, caractérisé en ce que les tubes (22)constitutifs de l'é-

   <EMI ID=3.1>

   tutifs des échangeurs de chaleur primaire et secondaire.

   15. Feu ouvert selon l'une des revendications 13 et 14 caractérisé en ce que les tubes (22)constitutifs de l'échangeur de chaleur tertiaire débouchent supérieurement dans un collecteur transversal supérieur(23)canalisant le débit du fluide réchauffé de récupération de chaleur au moins d'un côté du foyer(3.)

   16. Feu ouvert en substance tel que décrit ci-dessus en référence aux dessins annexés.