Objet de l'invention
[0001] La présente invention est dans le domaine des appareils de chauffage étanches à combustible
liquide, en particulier les appareils de chauffage à mazout.
Arrière-plan technologique et état de la technique à la base de l'invention
[0002] Actuellement, un grand nombre de maisons anciennes comportent des cheminées non adaptées,
n'autorisant pas un tirage efficace adapté aux appareils de chauffage actuellement
fabriqués et nécessitant selon les normes européennes des rendements supérieurs à
80%.
[0003] Cependant, pour assurer ce rendement de chauffage, il est nécessaire que les cheminées
des bâtiments, en particulier des habitations, présentent un tirage suffisant (mais
pas trop fort ou débouchant éventuellement dans une zone de vent plongeant) pour assurer
une combustion efficace.
[0004] En outre, un grand nombre d'habitations modernes ne comprennent pas de cheminée et/ou
sont basés sur l'utilisation de systèmes de chauffage électriques coûteux.
[0005] Souvent, les consommateurs souhaitent rajouter un système de chauffage d'appoint,
en particulier un poêle à mazout.
[0006] Par conséquent, il existe un besoin pour des appareils de chauffage à combustible
liquide pouvant être adaptés sur des structures portantes extérieures à l'habitation
à chauffer, en particulier sur les murs extérieurs des habitations à chauffer, tout
en permettant un "tirage" correct des gaz brûlés issus de la combustion.
[0007] Les nouveaux appareils étanches utilisant le gaz comme combustible et dénommés appareils
étanches à ventouse, fixés sur le mur extérieur d'une habitation à chauffer et par
où se fait l'évacuation des gaz issus de la combustion ainsi que l'alimentation en
gaz comburant (air) ont été largement commercialisés ces dernières années. Ceux-ci
ont eu un grand succès étant donné que les utilisateurs craignaient d'éventuels dangers
suite à la combustion du gaz et parce qu'une ventouse murale permet d'installer un
radiateur ou un appareil de chauffage contre un mur extérieur, simplement en perçant
un trou dans le mur et sans nécessiter la construction d'une cheminée.
[0008] Dans ce type d'appareil, la double buse mettant en communication le radiateur ou
l'appareil de chauffage à gaz et l'extérieur de la pièce ou de l'habitation à chauffer
est essentiellement horizontale et n'amène aucun tirage pour faire fonctionner l'appareil
de chauffage.
[0009] Dans un appareil à gaz à flamme bleue, c'est l'injection du gaz dans un venturi de
brûleur atmosphérique qui sert de "moteur" à l'aspiration du gaz comburant (air).
[0010] De plus, dans un appareil de chauffage classique à gaz raccordé à une cheminée, un
coupe tirage est toujours monté en sortie d'appareil, la cheminée ne servant qu'à
éliminer les gaz issus de la combustion et n'ayant pas de rôle moteur pour l'alimentation
en comburant.
[0011] Dans le cas des appareils de chauffage à combustible liquide, en particulier des
systèmes à mazout, à pétrole ou à huile végétale, la combustion provoque la formation
d'un certain nombre de composés aromatiques (si le tirage est excessif ou si le poêle
est mal conçu ou mal réglé), ainsi que la formation et éventuellement le dépôt de
poussières et de suie (si le tirage est insuffisant) et résultant d'une mauvaise combustion.
[0012] De tels problèmes ne se présentent pas avec les appareils de chauffage à gaz, étant
donné que les produits résultant de la combustion sont du gaz carbonique et de la
vapeur d'eau.
[0013] Dans les appareils à combustible liquide à caléfaction, le tirage de la cheminée
est donc primordial et est source de tous les ennuis d'installation.
[0014] En effet, c'est cette cheminée qui entraîne l'air comburant à travers les injecteurs
d'un pot brûleur et un tirage insuffisant amène une production de suie, tandis qu'un
tirage trop fort conduit à la destruction du catalyseur et à la production de gaz
CO au ralenti.
Buts de l'invention
[0015] La présente invention vise à fournir un appareil de chauffage de type étanche basé
sur l'utilisation d'un combustible liquide ne nécessitant pas le raccordement des
systèmes d'évacuation des gaz à une cheminée.
[0016] La présente invention vise à fournir un tel appareil de chauffage qui soit caractérisé
par un rendement efficace, qui n'occasionne pas de risques d'insécurité pour le consommateur
et qui ne nécessite pas de ventilation de la pièce à chauffer.
Eléments caractéristiques de l'invention
[0017] La présente invention est relative à un appareil de chauffage étanche à combustible
liquide (c'est-à-dire un appareil de chauffage à mazout, à pétrole, à huile végétale,...)
dans lequel les moyens d'évacuation des gaz brûlés issus de la combustion de ce combustible
liquide, ainsi que les moyens d'alimentation en gaz comburant (air) sont montés directement
sur une structure extérieure, tel qu'un mur extérieur éventuellement porteur ou le
toit extérieur, par rapport à la pièce ou à l'habitation à chauffer et sans nécessiter
de raccordement à une cheminée.
[0018] On entend par appareil de chauffage étanche, un appareil de chauffage qui ne nécessite
pas de moyen d'alimentation en gaz comburant depuis l'intérieur de l'habitation ou
de la pièce à chauffer, l'appareil de chauffage étanche étant protégé de l'atmosphère
de l'habitation ou de la pièce à chauffer par une double enveloppe assurant une étanchéité
totale.
[0019] L'appareil de chauffage à combustible liquide portant le repère de référence général
1 dans les figures annexées 1 à 3 comporte un brûleur à caléfaction 2, une chambre
de combustion 3, dans laquelle l'air comburant est entraîné au travers d'un pot brûleur
4.
[0020] L'appareil de chauffage 1 est conçu de sorte que l'injection d'air dans ce pot brûleur
4 est compris dans un rapport de combustion d'environ 1 à 3, de préférence de 1 à
4, par rapport à un appareil de chauffage à combustible liquide raccordé de manière
classique à une cheminée.
[0021] L'appareil de chauffage de l'invention est également avantageusement pourvu d'un
catalyseur 15 en acier réfractaire permettant de stabiliser la flamme dans le brûleur
à caléfaction 2 de l'appareil de chauffage de l'invention.
[0022] De préférence, les moyens d'évacuation des gaz brûlés issus de la combustion, ainsi
que les moyens d'alimentation en gaz comburant (air), montés directement sur la structure
portante extérieure 5, tel qu'un mur extérieur, sont constitués d'une double buse
pour l'amenée des gaz comburants et l'évacuation des gaz brûlés issus de la combustion,
cette double buse (élément éventuellement coudé comme représenté à la Fig. 3) étant
avantageusement constituée de deux cylindres 6, 7, de préférence emboîtés l'un dans
l'autre (ou éventuellement parallèles l'un à l'autre), le cylindre intérieur 6 permettant
l'évacuation des gaz brûlés issus de la combustion et l'espace annulaire entre le
cylindre intérieur 6 et le cylindre extérieur 7 permettant l'alimentation en gaz comburant
(air) destiné à la combustion dans l'appareil de chauffage 1.
[0023] La partie terminale de cette structure cylindrique est avantageusement recouverte
par une ventouse 8 fixée sur la structure portante extérieure 5, permettant d'éviter
la formation de perturbations et de tourbillons provoqués éventuellement par le vent
projeté vers ladite structure portante 5.
[0024] Cette ventouse 8 est conçue et disposée sur la structure portante extérieure 5, de
manière à permettre que l'extrémité 9 du tube cylindrique intérieur 6 déborde par
rapport à la structure portante extérieure 5, mais déborde également par rapport à
l'extrémité 10 du second cylindre extérieur 7, comme illustré dans la Fig. 3.
[0025] L'appareil de chauffage comprend également un dispositif d'amenée 11 de combustible
liquide, dispersé par gravitation naturelle ou amené à la chambre de combustion 3
par tout dispositif d'injection ou autre, l'appareil de chauffage comprenant un régulateur
de débit 12, muni éventuellement d'une sécurité de débordement 13.
[0026] Le réglage de la puissance de combustion de l'appareil de chauffage de l'invention
s'effectue par l'utilisateur en fonction de la position d'une manette de commandement
ou d'un activateur thermostatique.
[0027] L'air comburant est entraîné au niveau du pot brûleur 4 à travers une série de perforations
14 par le tirage des dispositifs d'évacuation des gaz de combustible brûlé, plus précisément
par la différence de poids entre une colonne des section unitaire d'air comburant
et une colonne de section unitaire de gaz brûlés issus de la combustion.
[0028] Cette configuration permet également un tirage efficace des gaz brûlés issus de la
combustion.
[0029] Comme le gaz comburant (air entrant) s'échauffe dans la partie annulaire entre le
cylindre extérieur 7 et le cylindre intérieur 6, au contact des gaz brûlés issus de
la combustion et sortant par le cylindre intérieur 6, la différence de pression entre
l'amont et l'aval de l'injecteur d'air au niveau du pot brûleur 4 est d'environ 1/3
de ce qu'elle est dans un appareil à cheminée classique où la colonne d'air entrant
est à température ambiante, une modification du pot brûleur 4 selon l'invention permet
de maintenir une combustion efficace.
[0030] Dans ce cas, l'énergie cinétique disponible pour l'injection est de l'ordre de 1/3
de ce qu'elle est dans un système classique raccordé à une cheminée.
[0031] L'énergie (1/3 de ϕv
2) est proportionnelle au carré de la vitesse et à la densité. Par conséquent, il est
nécessaire d'injecter le même volume de gaz comburant (air entrant) par unité de temps
(si l'on admet que la densité n'a que faiblement changé), la vitesse d'injection de
l'appareil étanche est de l'ordre de

de ce qu'elle est dans un appareil de chauffage classique. Par conséquent, le pot
brûleur 4 de l'appareil de chauffage de l'invention est modifié pour que la section
globale de tous les injecteurs du pot brûleur soit augmentée d'un rapport d'environ
la racine carrée de 3, soit d'environ 1,7 par rapport à un appareil classique (avec
raccordement sur cheminée) comparable. Si l'on considère que le débit d'air comburant
est à peu près égal à celui d'un appareil classique, la vitesse est modifiée et, par
une modification des pots brûleurs selon l'invention, on observe un équilibre permettant
une combustion efficace. Ceci évite la déstabilisation de la flamme, ainsi qu'une
formation de dérivés de combustion pouvant provoquer la formation de poussière et
le dépôt de suie. De manière à satisfaire aux conditions mathématiques susmentionnées,
le pot brûleur 4 de l'invention a été modifié par la formation d'une répartition d'une
perforation de taille différente, telle que des perforations de grande taille à côté
de perforations de petite taille, éventuellement en alternance, ou une succession
de perforations de petite taille en alternance dans l'étage le plus bas du pot brûleur
4.
[0032] Les données mathématiques susmentionnées sont conçues pour une référence de 8 pieds
de hauteur d'un appareil de chauffage étanche.
[0033] Cependant, les caractéristiques de l'appareil de chauffage étanche de l'invention
peuvent être adaptées à d'autres conditions sur base de l'enseignement de la présente
description par l'homme du métier.
[0034] Le dispositif de chauffage étanche de l'invention est également caractérisé par un
haut rendement garantissant une faible production de gaz CO, en particulier inférieure
aux limites des normes européennes et canadiennes (normes EN1 européenne et B140.3
canadienne).
1. Appareil de chauffage (1) étanche à combustible liquide, dans lequel les moyens d'évacuation
des gaz brûlés issus de la combustion, ainsi que les moyens d'alimentation en gaz
comburant (air) sont montés directement sur une structure extérieure (5), tel qu'un
mur extérieur éventuellement porteur ou le toit d'une habitation ou d'une pièce à
chauffer sans raccordement à une cheminée.
2. Appareil de chauffage étanche selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte un pot brûleur (4) dont la section globale de tous les injecteurs de gaz
comburant (air) est augmentée d'un rapport de l'ordre de la racine carrée de 3 par
rapport à un appareil de chauffage classique raccordé à une cheminée.
3. Appareil de chauffage étanche selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il comporte un catalyseur (15) en acier réfractaire stabilisateur de flamme.
4. Appareil de chauffage étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les moyens d'évacuation des gaz brûlés issus de la combustion, ainsi que les moyens
d'alimentation en gaz comburant (air) montés sur une structure portante extérieure
(5) comprennent une double buse constituée de deux cylindres (6, 7) emboîtés, le cylindre
intérieur (6) permettant l'évacuation des gaz brûlés issus de la combustion et la
partie annulaire entre le cylindre intérieur (6) et le cylindre extérieur (7) permettant
l'alimentation en gaz comburant (air) pour l'appareil de chauffage (1).
5. Appareil de chauffage étanche selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité (9, 10) de la double buse sur la structure portante extérieure est recouverte
d'une ventouse (8).
6. Appareil de chauffage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'extrémité (9) du tube cylindrique intérieur (6) déborde par rapport à la structure
portante (5) et par rapport à l'extrémité du cylindre extérieur (7).
7. Appareil de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les combustibles liquides sont choisis parmi le groupe constitué par le mazout, le
pétrole ou l'huile végétale.