Installation de chauffage au bois comportant une alimentation séquentielle des bûches et bûche améliorée pour utilisation avec ladite installation

Abstract

 L'invention concerne une installation de chauffage au bois comportant des moyens permettant l'alimentation séquentielle des bûches. Elle concerne également une bûche de type amélioré pour utilisation avec ladite installation.
L'installation de chauffage au bois selon l'invention comporte une zone de réception pour le combustible (3), une chambre de combustion (4), un récupérateur de calories (5), une évacuation pour les gaz et les fumées (6), un réceptacle pour la récupération des braises (7) disposé sous la zone de réception (3), une admission d'air externe (8) et des moyens d'allumage (9), la zone de réception (3) pour le combustible étant constituée d'une plaque support (10) pour des bûches améliorées (1) dont une partie au moins est découpée, qui est engagée sur un axe central (11) vertical fixe et comporte sur sa surface supérieure au moins un élément de séparation (12) disposé en rotation autour de l'axe central (11) de manière à définir sur la plaque support (10) au moins deux zones de réception de dimensions sensiblement équivalentes, dont l'une recouvre essentiellement la partie découpée. La bûche améliorée selon l'invention comporte une structure interne creuse réalisée par un alésage (2) définissant un parcours traversant la bûche (1) de part en part selon son axe longitudinal (X-X') et ouvert à ses deux extrémités (2', 2") opposées.

Description

[0001] La présente invention concerne le domaine des installations de chauffage, comme par exemple des foyers de cheminées, des poêles, des chaudières ou des inserts, alimentés au moyen de bûches de bois. Elle concerne plus particulièrement une installation de chauffage comportant des moyens permettant l'alimentation séquentielle des bûches. Elle concerne également une bûche de type amélioré pour utilisation avec ladite installation.

[0002] Tant pour des raisons de convivialité que d'économie d'énergie dans une période où le coût des énergies fossiles a grandement augmenté, les installations destinées au chauffage de locaux d'habitation alimentés par du bois ont connu un regain de succès important.

[0003] Outre un coût de fonctionnement moindre, ces installations présentent en effet une efficacité supérieure en terme de chauffage pour autant que les locaux ainsi équipés soient correctement isolés et ventilés.

[0004] Parmi les principaux inconvénients de ce type d'installation figurent la nécessité de stocker des pièces de bois ou bûches de dimension appropriée, et d'assurer une alimentation régulière en bois du foyer. Un autre inconvénient de taille résulte de la dissipation, parfois importante, des calories lors de la combustion, en fonction du type de bois utilisé. Une combustion trop rapide ou non maîtrisée a pour conséquence des performances moindres et une consommation en combustible élevée.

[0005] Pour remédier à ces difficultés, diverses solutions ont été proposées.

[0006] II existe ainsi des dispositifs permettant d'alimenter plusieurs bûches sans avoir à recharger trop fréquemment le foyer.

[0007] Le brevet US 5 462 046 décrit un foyer qui est séparé de la structure de mur contre laquelle il est positionné par un espace qui rejoint et communique avec l'extérieur par le dessus du foyer.

[0008] L'ouverture qui est ainsi définie permet d'introduire des pièces de bois ou des bûches qui sont empilées les unes sur les autres en partie arrière du foyer, un mécanisme permettant ensuite à intervalles réguliers l'alimentation du foyer par le bas.

[0009] Cette solution est certes ingénieuse mais elle reste lourde en terme de structure et elle occupe un volume important.

[0010] Le document US 4 120 666 décrit par ailleurs des bûches synthétiques qui sont conçues à partir de bois reconstitué ou de matériaux compactés, tels du papier ou des copeaux de bois et qui sont configurées de différentes manières pour à la fois faciliter leur manipulation et améliorer la combustion, parfois au moyen d'additifs.

[0011] Ces modalités ne sont pas pleinement satisfaisantes, dans la mesure où d'une part les coûts de fabrication sont élevés et où d'autre part la durée de combustion reste insuffisante en terme de rendement thermique. Egalement, l'utilisation de matériaux ou d'additifs non naturels n'est pas toujours souhaitée et constitue en outre un facteur de renchérissement des coûts.

[0012] L'invention se propose donc de remédier aux différents inconvénients signalés ci-dessus en proposant une installation de chauffage au bois comportant des moyens pour alimenter séquentiellement plusieurs bûches ainsi qu'une bûche améliorée présentant des caractéristiques de combustion supérieures à la moyenne.

[0013] Plus particulièrement, l'installation selon l'invention comporte une plaque de réception pour plusieurs bûches, qui est déplacée séquentiellement jusqu'à une zone de combustion et la bûche destinée à être utilisée avec l'invention comporte un alésage central prévu pour communiquer avec une admission d'air.

[0014] L'invention sera mieux comprise au travers de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées, dans lesquelles :

• la figure 1 est une vue en coupe d'une installation de chauffage selon l'invention ,
• la figure 2 est une vue du dessus de l'installation représentée à la figure 1,
• la figure 3 est une vue en plan d'une bûche améliorée selon l'invention, et
• la figure 4 illustre une variante de l'installation de chauffage selon l'invention qui est ici raccordée à un circuit de chauffage d'eau.

[0015] En référence aux dessins annexés, et plus particulièrement la figure 1, l'installation de chauffage selon la présente invention comporte de manière classique un foyer avec une zone de réception (3) pour le combustible, une chambre de combustion (4), un récupérateur de calories (5), une évacuation pour les gaz et les fumées (6), un réceptacle pour la récupération des cendres (7) disposé sous la zone de réception (3), et une admission d'air externe (8). Egalement de manière connue, le foyer est associé à des moyens d'allumage (9), par exemple une résistance électrique, disposés de manière appropriée en aval du circuit d'amenée d'air, et peut comporter par ailleurs une surface vitrée sur sa partie avant.

[0016] L'installation de chauffage selon l'invention est conçue pour recevoir plusieurs bûches améliorées (1), qui seront décrites en détail ci-après, et qui sont l'une après l'autre et séquentiellement déplacées vers une position de combustion.

[0017] Plus précisément, l'installation de chauffage selon l'invention permet de réaliser un cycle de combustion, dans lequel une nouvelle bûche améliorée est amenée en regard de l'admission d'air et des moyens d'allumage du foyer pour initier sa combustion dès que la bûche améliorée précédente est totalement consumée, avec évacuation dans le même temps des cendres résultant de la combustion de ladite bûche précédente.

[0018] Dans l'exemple représenté sur les figures, un cycle de fonctionnement de l'installation de chauffage selon l'invention comporte la combustion successive de trois bûches améliorées (1a, 1b, 1c).

[0019] En théorie, ce chiffre peut être inférieur, ce qui cependant ne présenterait guère d'intérêt, sauf si cela correspond à une durée souhaitée de chauffe prédéterminée. De même, ce chiffre peut être supérieur, la limite étant dans ce cas imposée par les dimensions de l'installation et du foyer.

[0020] L'installation de chauffage selon l'invention est composée d'une plaque support (10) pour des bûches (1), qui peut avantageusement avoir une forme circulaire, et dont une partie au moins est découpée. La plaque support (10) qui définit la zone de réception (3) pour le combustible, c'est-à-dire les bûches, est engagée sur un axe central (11) vertical fixe, et comporte sur sa paroi supérieure au moins un élément de séparation (12) disposé en rotation autour de l'axe central (11) de manière à définir sur la surface supérieure de la plaque support au moins deux zones de réception pour les bûches, de dimensions sensiblement équivalentes, l'une desdites zones recouvrant essentiellement la partie découpée de la plaque support (10) et l'autre étant pleine. Une des zones de réception ainsi délimitées sur la partie pleine de la plaque support (10) comporte un orifice passant (10') positionné sensiblement à équidistance de son centre et de ses bords périphériques. En cas de pluralité de zones de réception, l'orifice (10') sera ménagé dans l'une des deux zones adjacentes à la partie découpée de la plaque support (10).

[0021] Le diamètre de l'orifice passant (10') est défini de manière à correspondre au diamètre de l'embouchure de l'admission d'air (8).

[0022] Le déplacement du ou des éléments de séparation (12) est commandé par des moyens de transmission mécaniques, par exemple une transmission à chaîne associée à un moteur électrique (15).

[0023] Dans l'exemple de la figure 2, la plaque support (10) comporte deux éléments de séparation (12) qui sont ici positionnés à angle droit selon l'axe central fixe (11). Les éléments de séparation (12) sont mobiles en rotation autour de l'axe central (11), la plaque support (10) étant fixe. Les éléments de séparation (12) définissent sur la plaque support (10) quatre zones (13a, 13b, 13c, 13d) de dimensions sensiblement équivalentes, l'orifice passant (10') étant ici ménagé dans la zone de réception (13a) adjacente à la zone (13d) correspondant à la partie découpée de la plaque. Avant allumage du foyer, la plaque support (10) est organisée de telle sorte que trois des zones de réception précédemment définies sur la partie pleine de la plaque (10), respectivement (13a, 13b 13c), soient pourvues chacune d'une bûche améliorée selon l'invention, respectivement (1a, 1b, 1c). Eventuellement, des moyens de blocage peuvent être prévus pour maintenir les bûches en position, par exemple des butées, des griffes ou des picots sur la surface de la plaque support.

[0024] La quatrième zone de réception (13d), qui correspond à la partie découpée de la plaque support (10), est placée en correspondance de l'ouverture supérieure (7') du réceptacle pour la récupération des cendres (7) qui est disposé sous la plaque support (10). Le réceptacle (7) comporte un volet d'obturation (7") prévu pour recouvrir l'ouverture (7') une fois les braises récupérées.

[0025] La figure 3 montre une bûche améliorée, qui est désignée sous le chiffre de référence 1. La bûche (1) est composée d'une pièce de bois choisie parmi des essences présentant de bonnes qualités de combustion, comme exemple, mais pas exclusivement, du sapin.

[0026] Dans l'exemple illustré sur la figure, la bûche améliorée selon l'invention a une forme sensiblement cylindrique et régulière. Ceci ne constitue pas une caractéristique de l'invention, et des formes différentes ou moins régulières peuvent être envisagées. De préférence, au moins une des bases de la bûche sera conformée pour présenter une surface plane et sans aspérités.

[0027] La bûche (1) est caractérisée en ce qu'elle comporte une structure interne creuse prévue pour coopérer avec l'admission d'air (8) par l'intermédiaire de l'orifice passant (10'). Cette structure interne creuse est réalisée par un alésage (2) pratiqué selon l'axe longitudinal (X-X') de la bûche, dans sa partie centrale. L'alésage (2) définit un parcours traversant la bûche (1) de part en part selon l'axe (X-X'), et ouvert à ses deux extrémités (2', 2") opposées. L'alésage (2) est réalisé sans modification de la structure externe de la bûche et sans introduction d'additifs ou autre composés. Le diamètre de l'alésage (2) est défini de manière à correspondre exactement au diamètre de l'embouchure de l'admission d'air (8) et de l'orifice passant (10').

[0028] Un capteur de position (non représenté) ou des moyens mécaniques équivalents sont prévus pour assurer l'alignement des trois orifices. En admettant un sens de rotation anti-horaire (l'inverse étant parfaitement possible), la bûche améliorée (1a) de la zone de réception (13a) qui précède immédiatement la zone (13d) au regard de l'ouverture (7') de récupération des cendres et braises, est disposée de telle manière que l'ouverture inférieure (2') de son alésage central (2) soit exactement en correspondance de l'arrivée de l'admission d'air externe (8), à travers l'orifice passant (10') de la zone de réception (13a). Les diamètres respectifs de l'admission d'air (8), de l'orifice passant (10') et de l'ouverture inférieure (2') étant identiques, l'intégralité de l'air extérieur alimenté sera insufflé au travers de l'alésage (2) jusqu'à l'ouverture supérieure (2") sans déperdition aucune. La combustion ne pourrait pas être optimisée sans cette relation fonctionnelle entre la bûche, l'orifice passant de la plaque et l'admission d'air résultant de diamètres identiques. Des diamètres différenciés auraient pour conséquence soit une surpression d'air contre la paroi inférieure de la plaque et/ou de la bûche, avec des risques de déstabilisation, soit un flux d'air continu le long des parois extérieures de la bûches, induisant une combustion indésirable par l'extérieur.

[0029] Selon une forme de réalisation préférentielle, l'air est alimenté par l'ouverture inférieure (2') en extrémité de l'alésage (2) interne de la bûche (1), l'évacuation des résidus gazeux se faisant par l'ouverture opposée (2") en partie supérieure de la bûche (1). Bien qu'il soit parfaitement possible de prévoir un flux dans le sens inverse, avec apport de comburant par le haut, il est apparu à l'utilisation que les performances étaient optimisées avec une configuration de ce type.

[0030] Le parcours interne défini par l'alésage (2) à l'intérieur de la bûche (1) permet après allumage d'assurer un flux d'air qui apportera de manière régulière le comburant nécessaire à la combustion du bois, qui se développera ainsi par l'intérieur et non plus par l'extérieur. Ce circuit aéraulique favorise une combustion lente avec une perte de calories réduite au minimum, tout en canalisant les fumées et gaz de combustion à évacuer. Ceci présente pour avantage d'offrir des performances calorifiques optimisées, et d'autre part, de permettre d'économiser le combustible.

[0031] Selon les mesures qui ont été effectuées à partir de pièces de bois en sapin, sensiblement cylindriques, d'une hauteur d'environ 50 cm pour un diamètre de 25 cm et comportant un alésage central de diamètre d'environ 80 mm, on a mesuré une durée de combustion de l'ordre de trois heures et demi avant effondrement de la bûche. Une bûche de type classique présentant les mêmes caractéristiques dimensionnelles a une durée de combustion inférieure à une heure. On a également observé qu'avec la bûche améliorée selon l'invention, le volume de cendres résiduelles après combustion était très inférieur à celui obtenu en utilisant une pièce de bois de type classique, ce qui démontre une combustion plus efficace.

[0032] Le cycle de fonctionnement de l'installation de chauffage selon l'invention va à présent être détaillé.

[0033] En actionnant les moyens d'allumage (9), on provoque l'inflammation de la première bûche améliorée (1a) au travers de son alésage central (2). La combustion est assurée le long de la paroi interne de ladite bûche grâce à la circulation d'air entre les ouvertures inférieures (2') et supérieures (2") qui fournit le comburant nécessaire. La partie supérieure de la bûche améliorée (1a) est prolongée par le dispositif d'évacuation des gaz et des fumées (6), qui est disposé à une distance suffisante de ladite bûche pour définir une zone de combustion qui constitue la chambre de combustion (4).

[0034] A l'issue de la combustion, la première bûche améliorée (1a) s'étant consumée par l'intérieur, va s'effondrer sur elle-même. A ce stade, on réalise une première rotation des éléments de séparation (12) de la plaque support (10), qui se fait dans l'exemple choisi, d'un quart de tour dans le sens anti-horaire. Cette première rotation déplace les braises de la première bûche améliorée (1a) qui vient de se consumer sur la première zone de réception (13a) vers la zone (13d) d'ouverture et de récupération des cendres. La plaque support (10) étant fixe, le déplacement des éléments de séparation (12) entraîne les braises vers la partie découpée de la plaque. Le volet d'obturation (7") du réceptacle (7) est alors ouvert et les braises sont récupérées par gravité. Le volet (7") est ensuite refermé pour éviter la dissipation de la chaleur dégagée par les braises.

[0035] Cette première rotation des éléments de séparation (12) de la plaque support (10) a également pour conséquence de déplacer la deuxième bûche améliorée (1b) de sa zone de réception (13b) initiale, vers la zone de réception (13a) qu'occupait précédemment la première bûche améliorée (1a) qui vient d'être consumée. La troisième bûche améliorée (1c) qui occupait initialement la zone de réception (13c) est déplacée vers la zone de réception (13b) occupée précédemment par la deuxième bûche améliorée (1b) à présent en position de combustion, et la zone de réception (1c) est vide. La deuxième bûche améliorée (1b) est alors allumée et se consume de la même manière que la précédente. A l'issue de la combustion de la deuxième bûche améliorée (1b), on réalise une deuxième rotation des éléments de séparation (12) de la plaque support (10) autour de l'axe central (11).

[0036] Cette deuxième rotation déplace les résidus de combustion de la deuxième bûche améliorée (1b) de la zone de réception (13a) vers la zone (13d) définie par la partie découpée de la plaque support (10), et positionnée en correspondance du réceptacle (7). Les braises sont collectées comme précédemment. Dans le même temps, la troisième bûche améliorée (1c) est déplacée de sa zone de réception (13b) vers la zone de réception (13a) qu'occupait précédemment la deuxième bûche améliorée (1b) qui vient d'être consumée. A ce stade, les zones de réception (13b et 13c) sont vides. La troisième bûche (1c) est alors allumée et le cycle se poursuit de la même manière que précédemment. Une fois la troisième bûche améliorée (1c) totalement consumée, on réalise une troisième rotation des éléments de séparation (12) de la plaque support (10) pour à nouveau récupérer les braises. A ce stade, les trois zones pleines (13a, 13b, 13c) de la plaque (10) sont inoccupées.

[0037] Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, un cycle de combustion utilise trois bûches à la suite l'une de l'autre sans qu'il soit nécessaire d'intervenir pour recharger le foyer, ce qui représente une durée de chauffe continue et régulière supérieure à 10 heures.

[0038] Selon différentes variantes de réalisation, la partie découpée de la plaque support (10) peut être totalement ouverte, ou encore réalisée en ajourant la matière dans la zone correspondante.

[0039] Il est également possible de prévoir une grille recouvrant la parte découpée de la plaque support (10).

[0040] De même, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre comportant une surface de réception unique, tel que décrit ci-dessus à titre d'exemple. Si une puissance de chauffe importante est nécessaire, on peut parfaitement prévoir d'utiliser plusieurs plaques support (10) recevant des bûches qui seront montées en parallèle, avec une phase d'allumage simultané des bûches, pour ainsi augmenter la puissance calorifique de l'installation.

[0041] Selon une forme de réalisation avantageuse, l'installation de chauffage selon l'invention peut être couplée à un dispositif complémentaire de recharge (20), pour assurer une alimentation en continue, comme montré sur les figures 2 et 3. Lorsqu'un dispositif de recharge (20) est associé à l'installation de chauffage, chaque rotation des éléments séparateurs (12) de la plaque support (10) a notamment pour conséquence de libérer une des zones de réception (13a, 13b, 13c), puisque la bûche qui est placée sur la zone de réception (13a) située juste avant la zone (13d) de récupération des cendres a été entièrement brûlée. En fait, dans l'exemple de mise en oeuvre représenté, c'est la zone de réception (13c) située immédiatement après la zone (13d) de récupération des cendres qui sera libérée en premier. Le dispositif de recharge sera donc disposé de manière à pouvoir alimenter la zone (13c) au moyen d'une nouvelle bûche améliorée (1) dès que ladite zone est libérée.

[0042] Dans l'exemple représenté, le dispositif complémentaire de recharge (20) est formé d'un caisson à l'intérieur duquel plusieurs bûches améliorées selon l'invention sont déposées. La partie ouverte du caisson située en correspondance du foyer comporte des moyens de fermeture (non représentés), par exemple un volet, dont l'ouverture, respectivement la fermeture, peuvent être commandées en fonction des cycles de combustion successifs.

[0043] La figure 4 représente une extrapolation de l'installation de chauffage selon l'invention, qui est ici appliquée à un système de chauffage central à eau.

[0044] Le circuit d'eau est positionné de manière à entourer la zone de combustion et la zone de réception des braises, et ainsi assurer un réchauffement optimal de l'eau.

[0045] L'installation de chauffage selon la présente invention permet donc d'assurer des cycles de combustion d'une durée supérieure à une dizaine d'heures, ce qui permet, même lorsque que l'installation n'est pas couplée à un dispositif complémentaire de recharge, de couvrir une période beaucoup plus longue qu'avec les installations de type connu. De surcroît, l'utilisation de plusieurs bûches de type amélioré permet d'assurer une combustion régulière et donc d'éviter toute variation dans la chaleur qui est dissipée et donc d'assurer un réchauffement uniformisé et régulier du local dans lequel l'installation est implantée.

[0046] Egalement, la régularité de combustion permet d'éviter des dégagements de fumée irréguliers et parfois importants et donc de réguler au mieux les rejets. L'optimisation de la combustion réduit grandement le volume des résidus et cendres qui sont récupérés. En prévenant l'accumulation de résidus de combustion, qui sont donc récupérés en continu, on évite un encrassement prématuré du foyer et de ses composants.

[0047] Enfin, en récupérant les cendres et résidus de combustion dans un réceptacle qui peut être obturé, on évite une dissipation des calories et on augmente l'autonomie de l'installation de chauffage. En mesurant le temps de chauffe supplémentaire obtenu au moyen de la chaleur dégagée par les cendres et braises récupérés, et réinjectée dans le circuit de chauffe, on peut décaler dans le temps l'allumage de la bûche améliorée suivante.

[0048] Selon une forme de réalisation préférentielle, le cycle de fonctionnement de l'installation de chauffage selon l'invention peut être automatisée en fonction de paramètres prédéfinis correspondant au type de bois utilisé et/ou à la dimension des bûches améliorées. Dans ce cas, l'installation de chauffage selon l'invention sera avantageusement couplée à une régulation automatisée, comme par exemple une commande électronique, associée à des sondes de température. Egalement, on peut envisager une régulation mécanique de l'alimentation en air, par exemple en associant l'installation de chauffage selon l'invention à une soufflerie.

Revendications

1. Installation de chauffage au bois du type comportant une zone de réception pour le combustible (3), une chambre de combustion (4), un récupérateur de calories (5), une évacuation pour les gaz et les fumées (6), un réceptacle pour la récupération des braises (7) disposé sous la zone de réception (3), une admission d'air externe (8) et des moyens d'allumage (9), caractérisée en ce que la zone de réception (3) pour le combustible est constituée d'une plaque support (10) pour des bûches (1) améliorées:

- dont une partie au moins est découpée, et

- ladite plaque étant engagée sur un axe central (11) vertical fixe et

- ladite plaque comportant sur sa surface supérieure au moins un élément de séparation (12) disposé en rotation autour dudit axe central (11) de manière à définir sur ladite plaque support (10) au moins deux zones de réception de dimensions sensiblement équivalentes, dont l'une recouvre essentiellement la partie découpée de la plaque support (10), et

- ladite plaque comportant dans sa partie pleine un orifice passant (10') positionné sensiblement à équidistance de son centre et de ses bords périphériques.

2. Installation de chauffage au bois selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de l'orifice passant (10') est défini de manière à correspondre au diamètre de l'embouchure de l'admission d'air (8).

3. Installation de chauffage au bois selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'orifice passant (10') est ménagé dans l'une des zones adjacentes à la partie découpée de la plaque support (10).

4. Installation de chauffage au bois l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque support (10) est sensiblement circulaire.

5. Installation de chauffage au bois selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie découpée de la plaque support (10) est recouverte d'une grille.

6. Installation de chauffage au bois selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle met en oeuvre un déplacement séquentiel des bûches de leur zone de réception vers leur position de combustion.

7. Bûche améliorée pour installation de chauffage au bois selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une structure interne creuse réalisée par un alésage (2) définissant un parcours traversant la bûche (1) de part en part selon son axe longitudinal (X-X') et ouvert à ses deux extrémités (2', 2") opposées, le diamètre dudit alésage (2) étant défini de manière à correspondre exactement au diamètre de l'embouchure de l'admission d'air (8) et de l'orifice passant (10').

8. Bûche selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'alésage (2) est réalisé sans modification de la structure externe de la bûche et sans introduction d'additifs ou autre composés.

Dessins