Installation de chauffage d'eau
L'invention a pour objet une installation de chauffage d'eau comprenant un réservoir contenant de l'eau à chauffer, un ensemble de combustion comprenant une chambre de combustion au moins partiellement entourée d'une chambre d'eau à laquelle une partie de l'énergie est transmise par conduction thermique à travers les tôles séparant cette chambre de combustion de la chambre d'eau, un canal de fumée dont les parois constituent en partie des surfaces d'échange de chaleur recevant les gaz brûlés sortant de la chambre de combustion, les conduisant au dispositif de sortie des gaz brûlés en transmettant de l'énergie calorifique utilisable contenue dans ces gaz brûlés à l'eau du réservoir,
caractérisée par le fait que la pente moyenne du canal de fumée situé entre la chambre de combustion et le dispositif de sortie des gaz brûlés est comprise entre S et 45 410.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la chaudière de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 représente une vue en coupe en long de la chaudière de la première forme d'exécution.
La fig. 2 représente une coupe en travers faite selon
A-A de la fig. 1.
La fig. 3 représente une coupe en travers faite selon
B-B de la fig. 1.
La fig. 4 représente le dispositif de sortie des gaz brûlés, vu en coupe selon C-C de la fig. 1.
La fig. S représente le dispositif de sortie des gaz brûlés, vu en élévation.
La fig. 6 représente la chaudière selon la seconde forme d'exécution.
Les mêmes pièces qui se retrouvent dans ces différentes figures portent toutes le même chiffre repère.
La chaudière de chauffage central comprend les éléments principaux suivants:
Une chambre de combustion 1 dans laquelle est monté le brûleur à gaz 2. Le gaz pénètre par une tuyauterie de raccordement 3 et passe à travers une vanne de réglage 4. Le brûleur peut être équipé d'un dispositif d'allumage automatique et des dispositifs de sécurité nécessaires à la surveillance de la flamme.
Cette chambre de combustion est entourée latéralement d'un manteau d'eau 5 qui est en communication permanente et large avec la chambre d'eau 7 de la chaudière par des passages dont l'un 6 est représenté sur le dessin. Cette chambre 7 est reliée à l'extérieur par au moins deux conduites; la première 8 par laquelle pénètre l'eau à chauffer, la deuxième 9 de sortie de cette eau chauffée.
La chambre d'eau 7 contient un ballon 10 également relié à l'extérieur par au moins deux conduites, une d'entrée 11 et l'autre de sortie 12 assurant le chauffage de l'eau de consommation. Le ballon d'accumulation 10 peut être équipé d'un orifice 23 à couvercle vissé, ou, comme représenté sur le dessin, à fermeture autoclave.
Cette ouverture permet le nettoyage intérieur du ballon et son détartrage.
Les gaz brûlés produits dans la chambre de combustion 1 traversent un canal de fumée qui peut être réalisé sous plusieurs formes. Dans l'installation représentée, la paroi inférieure 14 de la chambre d'eau 7 constitue ellemême une surface très importante d'échange de chaleur.
Elle peut par exemple être munie d'ailettes 15 qui augmentent considérablement la surface en contact avec les gaz brûlés.
Les gaz sortant en 16 de ce canal de fumée 13 pénètrent dans un canal de sortie des gaz brûlés 17 qui les conduit à une sortie 18 raccordée par une canalisation adéquate à une cheminée les évacuant.
Le canal de sortie des gaz brûlés est représenté spécialement sur les fig. 4 et 5. Les gaz pénètrent à la base par un collecteur, respectivement une ouverture 19, puis montent à travers le corps du collecteur lui-même pour être conduits vers la sortie 18. L'appareil comprend une chicane 20 et une ouverture 21. La fig. 5 montre que le canal de sortie des gaz brûlés peut comprendre, situé sur n'importe quelle face du collecteur, au moins un clapet 22 placé à une hauteur judicieusement choisie.
La chambre d'eau 7 est entourée d'une enveloppe exécutée en matière thermiquement isolante 25. Enfin, Ensemble de la chaudière est logé dans un revêtement rigide de protection 26 extérieur et porté par des pieds convenablement disposés, non représentés sur les figures.
La fig. 6 montre la chaudière selon la seconde forme d'exécution. Dans cette chaudière, le canal de fumée 13 et la forme de la chambre d'eau 7 sont quelque peu modifiés vers sa base. Elle comprend un faisceau de tubes 24 de section adéquate, circulaire ou autre, sensiblement parallèles les uns aux autres et logés dans le canal de fumée disposé sous le fond de la chambre 7 pour con- duire les gaz brûlés de la chambre de combustion 1 au dispositif de sortie des gaz brûlés 17.
Le fonctionnement des chaudières décrites est le suivant:
Les gaz combustibles pénètrent par l'intermédiaire de la tuyauterie 3, de la vanne de réglage 4, et arrivent au brûleur 2 où, en présence de l'air qui pénètre par la base par des espaces ménagés sous la chaudière, ils brûlent dégageant ainsi une énergie sous forme thermique. Une partie importante de cette énergie est transmise par rayonnement et convexion aux parois entourant cette chambre de combustion. Les gaz brûlés sortent de cette chambre de combustion au point haut et arrivent dans le canal de fumée 13. Ils cèdent le reste de l'énergie calorifique utilisable, d'une part, à la paroi 14 et, d'autre part, aux ailettes 15 qui sont fixées principalement par soudure contre la paroi 14. Ces ailettes sont chauffées et conduisent également la chaleur vers cette paroi.
Les gaz brûlés, sensiblement refroidis, arrivent à la sortie 16 du canal. Ils pénètrent alors dans le collecteur de sortie des gaz brûlés 17 par l'ouverture 19. De là, ils traversent de bas en haut ce collecteur pour arriver au conduit 18.
Une ouverture latérale 21 est ménagée contre une des faces de ce collecteur 17 et amène une quantité complémentaire d'air, ce qui réduit le tirage global de l'en- semble. Cette ouverture 21 constitue donc un dispositif de coupe-tirage. La chicane 20 est prévue pour éviter qu'un contre-courant éventuel provenant de la cheminée puisse se propager jusque dans la chaudière proprement dite et perturber la combustion.
Il est évident que la hauteur du collecteur de sortie des gaz brûlés 17 doit être choisie en tenant compte de la disposition de la chicane 20, de telle façon que le tirage global de la chaudière, compte tenu de la présence de ce dispositif de sortie des gaz, soit suffisant et compatible avec le service de la chaudière.
Lorsque la combustion qui peut être commandée par un dispositif automatique est arrêtée au moment où la chaudière est suffisamment chaude, le tirage naturel se produisant à travers la chambre de combustion 1, le canal de fumée 13 et le collecteur des gaz brûlés 17, pourrait être assez fort et provoquer un refroidissement de la chaudière par circulation d'air. I1 est intéressant de réduire, dans ce cas, le tirage naturel, réduction qui peut être obtenue par l'ouverture d'un clapet 22 monté à un endroit déterminé d'une des faces du dispositif de sortie des gaz brûlés 17. Les mouvements de ce clapet peuvent être commandés manuellement ou électriquement et être automatisés en fonction du service de la chaudière. Dès que la combustion commence, le clapet 22 est fermé et inversement.
L'énergie calorifique venue par les parois de la chambre de combustion 1 et la paroi 14 du réservoir d'eau 7 est transmise par conduction à cette eau et la chauffe.
L'eau chauffée monte, va naturellement vers les points hauts de cette chambre 7, créant ainsi une circulation intérieure; ainsi, à la longue, tout ce volume d'eau est chauffé.
Cette eau chaude cède à son tour son énergie thermique à la paroi du ballon pour chauffer l'eau du circuit secondaire.
L'avantage de cette chaudière réside principalement dans le fait que la différence de niveau entre l'entrée de la chambre de combustion 1 et la sortie 16 du canal de fumée 13 peut être réduite à un minimum indépendant de la grandeur des surfaces totales d'échange. Il en résulte que, grâce à la présence du collecteur de sortie des gaz brûlés, collecteur qui n'est pas en contact direct avec l'eau à chauffer, la hauteur globale de tirage est suffisamment grande pour qu'un tirage normal et suffisant soit assuré. Par ailleurs, la présence du ou des clapets 22 ajoutée à la faible pente de l'échangeur, pente choisie de préférence entre 5 et 45 %, permet de réduire ce tirage à une valeur extrêmement faible lorsque la combustion est arrêtée.
Cette valeur est réduite parce que la différence de niveau entre ce clapet et l'entrée des gaz est faible et, à ce moment-là, la température de l'air contenu dans la chambre de combustion I et dans le canal de fumée 13 est déterminée par la température de l'eau. Elle est donc très faible par rapport aux températures régnant aux mêmes endroits lors des périodes de combustion de gaz.
En d'autres termes, lorsque le brûleur est en marche, cette chaudière possède une hauteur de tirage judicieuse et lorsque la combustion est arrêtée, son tirage est coupé, ceci sans pour autant monter dans le circuit des gaz brûlés un organe d'obturation quelconque. Dans ces périodes qui sont très fréquentes, il y a un très grand intérêt à couper le tirage naturel, car il est une source de refroidissement de la chaudière et constitue une perte importante.
De nombreuses variantes d'exécution de l'installation décrite ci-dessus sont possibles. On pourrait notamment remplacer le brûleur à gaz par un brûleur à huile, à caléfaction, ou par un brûleur à pétrole lampant. De même, on pourrait remplacer le ballon d'eau du circuit secondaire par un serpentin jouant le même rôle sans cependant constituer une accumulation d'eau chaude.
Le canal de fumée 13 représenté avec des ailettes pourrait également être réalisé avec des bâtonnets de fer, d'acier, de cuivre, d'aluminium ou encore bimétalliques, soudés à la paroi 14. Des dispositifs spéciaux permettant d'augmenter la turbulence en vue d'améliorer les échanges, peuvent être également ajoutés.
Enfin, signalons que la chaudière peut comprendre une vanne mélangeuse à trois ou quatre voies, montée sur le circuit primaire de chauffage de l'immeuble, permettant de maintenir la température de l'eau du circuit primaire de la chaudière à une valeur supérieure à celle du circuit de l'eau envoyée dans les radiateurs proprement dits de l'immeuble. Ce circuit peut par ailleurs comprendre des vases d'expansion pneumatiques, des pompes de circulation, des appareils de commande divers qui, selon le cas, pourraient également être montés au voisinage immédiat de la chaudière et plus parti culièrement dans l'espace réalisé principalement entre l'enveloppe isolante 25 et le revêtement rigide de protection extérieur 26.