Domaine technique
[0001] L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage par combustion d'un combustible
solide avec apport d'air comme comburant, tel un poêle ou un insert pour un usage
domestique. Afin de diminuer les émissions de particules fines et d'augmenter le rendement
de la combustion, des versions récentes de ce type de dispositif de chauffage comprennent
au moins un orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion permettant
l'arrivée d'air frais ou air de combustion au niveau de la partie supérieure du combustible,
en plus de l'au moins un orifice d'admission d'air primaire permettant l'arrivée d'air
frais au niveau de la partie inférieure du combustible dans le voisinage de la sole.
Lors de la combustion, l'air frais arrivant au niveau de la partie supérieure du combustible
entreposé dans la chambre de combustion permet une combustion plus complète des gaz
et particules dégagées par la combustion du combustible solide, avant leur échappement
dans une cheminée d'un bâtiment, par exemple. Ceci procure à l'utilisateur du poêle
les avantages suivants, pour une quantité donnée de combustible brûlée :
- la chaleur dégagée et donc le rendement de la combustion sont augmentés,
- les émissions de gaz incomplètement brûlés, tel que le monoxyde de carbone (CO) et
l'oxyde d'azote (Nox) sont diminuées,
- les émissions de particules fines sont diminuées.
[0002] Pour les fabricants de poêles et inserts, la présence d'au moins un orifice d'admission
d'air secondaire dans la chambre de combustion constitue un moyen efficace pour satisfaire
aux normes de plus en plus strictes concernant les émissions polluantes, telle que
la nouvelle norme européenne EcoDesign 2022.
Etat de la technique
[0003] Le document
US10480782B2 divulgue une chambre de combustion comprenant un moyen d'alimentation en air secondaire
comprenant un agencement de plusieurs orifices s'étendant sur la surface arrière.
Le ou les conduits d'alimentation qui s'ouvrent sur la surface arrière peuvent s'ouvrir
dans une région évidée ou creusée dans la surface arrière. L'ouverture d'arrivée d'air
secondaire telle que décrite dans le document comporte nécessairement une section
transversale qui augmente lorsque le conduit d'alimentation débouche dans la chambre
de combustion.
[0004] Le document
FR2941036A1 divulgue un appareil de chauffage comprenant une bouche d'admission d'air secondaire
ménagée en partie supérieure de la chambre de combustion et qui est équipée d'un organe
déflecteur manoeuvrable par l'utilisateur entre deux positions extrêmes. L'organe
déflecteur est apte à former des canaux de guidage du flux d'air secondaire sélectivement
soit vers le conduit d'évacuation des fumées pour un fonctionnement du poêle en mode
d'autonomie, soit vers la zone foyère de la chambre de combustion pour un fonctionnement
du poêle en mode nominal. Dans ce document, une ouverture en forme de fente est décrite.
En revanche, elle ne s'étend pas sur l'entièreté d'une largeur de la paroi arrière,
et les seuls exemples fournis concernent une ouverture réalisée dans la paroi avant
de l'appareil de chauffage.
[0005] Le document
GB2336666A divulgue une chambre de combustion comprenant une entrée d'air secondaire dans un
composant s'étendant entre la paroi supérieure et la paroi arrière de la chambre de
combustion. Le composant s'étend sur toute la largeur de la chambre de combustion,
mais ne comprend que des trous et aucun orifice allongé.
[0006] Le document
US20180080656 A1 divulgue une entrée d'air secondaire comprenant un ou plusieurs tubes s'étendant
sur toute la largeur de la chambre de combustion et percés d'un ou plusieurs trous.
Les tubes sont situés au sommet de la chambre de combustion et s'étendent latéralement
sous la paroi supérieure. Ce document ne divulgue pas un unique orifice allongé s'étendant
sur l'entièreté de la largeur de la chambre de combustion.
[0007] Il existe un besoin pour des dispositifs de chauffage dans lesquels le rendement
de la combustion est amélioré et les émissions de gaz et de particules incomplètement
brûlés sont diminuées, tout en diminuant les coûts de fabrication et d'entretien du
dispositif de chauffage.
Résumé de l'invention
[0008] Un but de l'invention est de résoudre ce problème en fournissant un dispositif dans
lequel la combustion des gaz et des particules issues de la combustion du combustible
solide est plus complète, et ce par des moyens techniques simples et robustes.
[0009] L'invention est définie par les revendications indépendantes. Les revendications
dépendantes définissent des modes de réalisations préférés.
[0010] Suivant un premier aspect, l'invention fournit un dispositif de chauffage par combustion
d'un combustible solide et comprenant une chambre de combustion comprenant :
- une paroi avant qui est normale à un vecteur de profondeur Y et comprend une ouverture
d'insertion du combustible fermable par une porte,
- une sole qui est normale à un vecteur vertical Z, apte à supporter le combustible
solide, et comprend de préférence un orifice d'admission d'air primaire de grille
configuré pour permettre à un flux d'air primaire de grille d'entrer dans la chambre
de combustion, une base orthonormée directe étant formée par un vecteur latéral X,
le vecteur de profondeur Y et le vecteur vertical Z,
- une paroi latérale gauche qui est normale à un vecteur normal gauche L orthogonal
au vecteur vertical Z, un angle d'orientation de la paroi latérale gauche α mesuré
du vecteur latéral X au vecteur normal gauche L dans le sens trigonométrique étant
compris entre -30° et 0°, de préférence égal à 0°,
- une paroi latérale droite qui est normale à un vecteur normal droit R orthogonal au
vecteur vertical Z, un angle d'orientation de la paroi latérale droite β mesuré du
vecteur latéral X au vecteur normal droit R dans le sens trigonométrique étant compris
entre -180° et -150°, de préférence égal à - 180°,
- une paroi supérieure qui est normale à un vecteur oblique W orthogonal au vecteur
latéral X, un angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ mesuré du vecteur vertical
Z au vecteur oblique W dans le sens trigonométrique étant compris entre 100° et 180°,
de préférence entre 110° et 160°, de préférence entre 120° et 150°, la paroi supérieure
étant adjacente aux parois latérales gauche et droite,
- une paroi arrière qui est normale à un vecteur -Y opposé au vecteur de profondeur
Y et adjacente à la sole et aux parois latérales gauche et droite,
- un interstice étant présent entre la paroi arrière et la paroi supérieure et qui s'étend
préférablement de la paroi latérale gauche à la paroi latérale droite, l'interstice
étant fermé par,
- un assemblage mécanique, préférablement en métal, de préférence en acier inoxydable,
comprenant un canal traversant l'interstice et configuré pour permettre à un flux
d'air secondaire de traverser le canal depuis une ouverture d'entrée du canal vers
un orifice d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion,
le dispositif de chauffage est caractérisé en ce que l'orifice d'admission d'air secondaire
dans la chambre de combustion a une forme allongée essentiellement parallèlement au
vecteur latéral et qui s'étend entre :
- une extrémité gauche de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance
comprise entre 0 cm et 1 cm de la paroi latérale gauche, ladite distance étant mesurée
parallèlement au vecteur latéral X, et
- une extrémité droite de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance
comprise entre 0 cm et 1 cm de la paroi latérale droite, ladite distance étant mesurée
parallèlement au vecteur latéral X, et en ce que l'assemblage mécanique est configuré
pour que le flux d'air secondaire alimentant la chambre de combustion s'étende continûment
entre le voisinage de la paroi latérale gauche et le voisinage de la paroi latérale
droite.
[0011] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'orifice d'admission d'air
secondaire dans la chambre de combustion est une fente allongée selon la direction
latérale X.
[0012] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'orifice d'admission d'air
secondaire dans la chambre de combustion s'étend depuis :
- une extrémité gauche de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance
comprise entre 0 cm et 1 cm, de préférence entre 0 cm et 0.5 cm, de la paroi latérale
gauche, ladite distance étant mesurée selon la direction latérale X, et jusqu'à
- une extrémité droite de l'orifice d'admission d'air secondaire située à une distance
comprise entre 0 cm et 1 cm, de préférence entre 0 cm et 0.5 cm, de la paroi latérale
droite, ladite distance étant mesurée selon la direction latérale X.
[0013] Un tel orifice d'admission d'air secondaire permet d'injecter un flux d'air secondaire
sous forme d'une lame d'air dans la chambre de combustion, et qui s'étend continûment
entre les parois latérales gauches et droites dans la chambre de combustion. De la
sorte, les gaz issus de la combustion primaire du combustible ne peuvent atteindre
la cheminée sans traverser le flux d'air secondaire et être ainsi alimentés en oxygène.
Cela favorise une combustion plus complète de l'entièreté des gaz issus de la combustion
primaire du combustible. Dans les dispositifs de l'art antérieur, l'orifice d'admission
d'air secondaire ne s'étend pas sur toute la largeur de la chambre de combustion,
et le flux d'air secondaire non plus. Une partie significative des gaz issus de la
combustion primaire contournent donc le flux d'air secondaire et n'est pas alimenté
en oxygène par celui-ci avant de s'échapper vers la cheminée. La combustion des gaz
constituant les fumées est donc moins complète dans les dispositifs de l'art antérieur,
ce qui engendre des pertes de rendement énergétique et une augmentation des émissions
polluantes.
[0014] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'orifice d'admission d'air
secondaire dans la chambre de combustion est une fente. De préférence, la fente est
rectangulaire. De préférence, la fente est allongée selon la direction latérale X.
[0015] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'assemblage mécanique comprend
en outre un profilé métallique s'étendant entre le voisinage de la paroi latérale
gauche et le voisinage de la paroi latérale droite et tel qu'une génératrice du profilé
métallique est parallèle au vecteur latéral X.
[0016] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'assemblage mécanique est
en outre configuré pour que le flux d'air secondaire entre dans la chambre de combustion
selon un vecteur d'admission du flux d'air secondaire A qui est orthogonal à la direction
latérale X, un angle d'admission du flux d'air secondaire δ mesuré du vecteur vertical
Z au vecteur d'admission du flux d'air secondaire A dans le sens trigonométrique étant
compris entre 90° et 160°, de préférence entre 110° et 150°, de préférence entre 120°
et 140°.
[0017] Dans le contexte du présent document, le vecteur latéral X est parallèle à la direction
latérale X.
[0018] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la paroi arrière comprend
une partie principale de la paroi arrière qui est continue et comprise dans une surface
d'une plaque arrière constituée d'un seul tenant en un matériau réfractaire, préférablement
une vermiculite, et la partie principale de la paroi arrière constitue de préférence
une entièreté de la paroi arrière.
[0019] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le canal s'étend le long d'un
axe du canal V qui est orthogonal au vecteur latéral X et préférablement rectiligne,
une section intérieure du canal étant formée par une intersection entre un plan normal
à l'axe du canal V et une surface intérieure du canal, une surface de la section intérieure
du canal étant comprise dans le plan normal à l'axe du canal V et entourée par la
section intérieure du canal, une aire de la surface de la section intérieure du canal
étant minimale à un endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et croissant
de manière monotone, de préférence linéairement, entre l'endroit de l'orifice d'admission
d'air secondaire et un endroit de l'ouverture d'entrée du canal.
[0020] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal
est rectangulaire.
[0021] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'aire de la surface de la
section intérieure du canal est minimale à l'endroit de l'orifice d'admission d'air
secondaire et maximale à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal. De préférence,
un ratio de l'aire de la surface de la section intérieure du canal à l'endroit de
l'ouverture d'entrée du canal sur l'aire de la surface de la section intérieure du
canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire est compris entre 1.5
et 7, de préférence entre 2 et 6, de préférence entre 3.5 et 5.5.
[0022] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, une longueur du canal Le mesurée
selon l'axe du canal V et séparant la surface de la section intérieure du canal à
l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et la surface de la section intérieure
du canal à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal est comprise entre 1 cm et 20
cm, de préférence entre 2 cm et 5 cm.
[0023] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal
à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire a une largeur maximale L1 qui
est mesurée selon le vecteur latéral X et est comprise entre 20 cm et 150 cm, de préférence
entre 30 cm et 100 cm, de préférence entre 40 cm et 80 cm.
[0024] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal
à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire a une hauteur maximale H1 qui
est mesurée selon une direction orthogonale à l'axe de canal V et au vecteur latéral
X et est comprise entre 0.2 cm et 5 cm, de préférence entre 0.2 cm et 2 cm, de préférence
entre 0.3 cm et 1.5 cm.
[0025] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la largeur du canal mesurée
selon le vecteur latéral X est constante sur toute la longueur du canal. De préférence,
la hauteur du canal mesurée selon une direction orthogonale à l'axe de canal V et
au vecteur latéral X est constante sur toute la largeur du canal.
[0026] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la hauteur du canal est minimale
à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire et maximale à l'endroit de l'ouverture
d'entrée du canal. De préférence, un ratio de la hauteur du canal à l'endroit de l'ouverture
d'entrée du canal sur la hauteur du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air
secondaire est compris entre 1.5 et 7, de préférence entre 2 et 6, de préférence entre
3.5 et 5.5.
[0027] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la surface intérieure du canal
comprend une face supérieure du canal et une face inférieure du canal qui sont séparées
par, et préférablement symétriques par rapport à, un plan de symétrie du canal P qui
est parallèle au vecteur latéral X et comprend l'axe du canal V, la face supérieure
du canal et la face inférieure du canal s'étendant chacune du voisinage de la paroi
latérale gauche au voisinage de la paroi latérale droite, et s'étendant préférablement
chacune de l'orifice d'admission d'air secondaire à l'ouverture d'entrée du canal.
[0028] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la section intérieure du canal
à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire est un premier rectangle dont
un côté est parallèle au vecteur latéral X.
[0029] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'ouverture d'entrée du canal
est fermée par un diffuseur comprenant un orifice du diffuseur et configuré pour imposer
une direction du vecteur d'admission du flux d'air secondaire A, une surface de l'orifice
du diffuseur étant préférablement coplanaire avec la surface de la section intérieure
du canal à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal, et présentant préférablement
une symétrie par rapport au plan de symétrie du canal P, le diffuseur étant configuré
pour que la direction du vecteur d'admission du flux d'air secondaire A soit parallèle
à l'axe du canal V.
[0030] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la surface de l'orifice du
diffuseur est rectangulaire et s'étend du voisinage de la paroi latérale gauche au
voisinage de la paroi latérale droite, un ratio d'une aire de la surface de l'orifice
du diffuseur à l'aire de la surface de la section intérieure du canal à l'endroit
de l'orifice d'admission d'air secondaire étant compris entre 0.5 et 1.5, de préférence
entre 0.8 et 1.2, de préférence entre 1.0 et 1.1. Dans un tel mode de réalisation
du diffuseur, et lorsque la hauteur du canal diminue entre l'ouverture d'entrée du
canal et l'orifice d'admission d'air secondaire, les turbulences du flux d'air secondaire
entrant dans la chambre de combustion sont diminuées. Le flux d'air secondaire entrant
dans la chambre de combustion est donc sensiblement laminaire et la direction du vecteur
d'admission du flux d'air secondaire A dans la chambre de combustion est bien maitrisée.
[0031] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de chauffage
comprend en outre un châssis apte à supporter des éléments du dispositif de chauffage
comprenant la paroi avant, la sole et les parois latérales gauche et droite, et dans
lequel le châssis et l'assemblage mécanique sont configurés pour que l'assemblage
mécanique soit amovible par rapport au châssis.
[0032] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention,
- la paroi supérieure comprend en outre un bord inférieur de la paroi supérieure qui
est de préférence une extrémité de la paroi supérieure s'étendant de la paroi latérale
gauche à la paroi latérale droite et située à une distance minimale de la sole selon
le vecteur vertical Z,
- l'assemblage mécanique comprend en outre un élément métallique de support configuré
pour recevoir le bord inférieur de la paroi supérieure et empêcher un déplacement
du bord inférieur de la paroi supérieure selon un vecteur -Z opposé au vecteur vertical
Z, l'élément métallique de support étant par exemple une gorge, ou une cornière dont
une aile de la cornière couvre préférablement une partie de la paroi supérieure contigüe
du bord inférieur de la paroi supérieure.
[0033] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la chambre de combustion comprend
en outre un orifice d'admission d'air tertiaire contigu à la paroi avant et configuré
pour permettre une entrée d'un flux d'air tertiaire dans la chambre de combustion
au niveau d'une extrémité supérieure de l'ouverture d'insertion du combustible, et
préférablement selon un vecteur -Z opposé au vecteur vertical Z.
[0034] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la paroi latérale gauche et
la paroi latérale droite sont comprises dans une surface continue d'une plaque latérale
gauche et dans une surface continue d'une plaque latérale droite, respectivement,
et/ou la paroi supérieure est comprise dans une surface continue d'une plaque supérieure.
[0035] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la chambre de combustion comprend
en outre un orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avant qui est compris dans
une partie de la chambre de combustion adjacente à la paroi avant et à la sole, et
configuré pour permettre un passage d'un flux d'air primaire auxiliaire avant entrant
dans la chambre de combustion, l'orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avant
étant préférablement contigu à la sole, et préférablement situé à une distance de
la sole mesurée selon le vecteur vertical Z inférieure à 10 cm, préférablement inférieure
à 5 cm.
[0036] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'assemblage mécanique comprend
en outre une pièce mécanique d'écartement configurée pour maintenir un écart entre
la face supérieure du canal et la face inférieure du canal, la pièce mécanique d'écartement
étant préférablement une ailette ou une patte métallique, et présentant une épaisseur
mesurée selon la direction latérale X qui est inférieure à 5 mm, de préférence inférieure
à 2 mm.
Brève description des dessins
[0037] Ces aspects et d'autres aspects de l'invention seront expliqués plus en détail au
moyen du/des modes de réalisation de l'invention décrits ci-après à titre d'exemple(s),
en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
la Fig. 1 est une vue en coupe et en perspective cavalière d'un dispositif selon l'invention,
sur laquelle sont représentés les flux d'air primaire de grille et d'air secondaire,
la Fig. 2 est une vue de face d'un dispositif selon l'invention sans la porte fermant
l'ouverture d'insertion du combustible,
la Fig. 3 est une vue en coupe latérale d'un dispositif selon l'invention, sur laquelle
sont représentés les flux d'air primaire auxiliaire avant et d'air tertiaire,
la Fig. 4 est une vue détaillée en coupe latérale d'un mode de réalisation de l'assemblage
mécanique du dispositif selon l'invention, dans laquelle sont représentés l'orifice
d'admission d'air secondaire et les parois arrière et supérieure,
la Fig. 5 est une vue en perspective cavalière d'un mode de réalisation de l'assemblage
mécanique du dispositif selon l'invention, qui comprend l'orifice d'admission d'air
secondaire,
la Fig. 6 est une vue détaillée en coupe latérale d'un mode de réalisation de l'assemblage
mécanique du dispositif selon l'invention qui comprend l'orifice d'admission d'air
secondaire.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
[0038] Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est configuré pour assurer le chauffage
d'un bâtiment, par exemple une pièce d'une habitation, une maison, ou encore un atelier,
par exemple par chauffage d'un air ambiant extrait d'un intérieur du bâtiment et retournant
vers celui-ci après avoir circulé au sein du dispositif de chauffage 100, et/ou par
conduction et/ou convection et/ou rayonnement de chaleur du dispositif de chauffage
100 vers l'air ambiant à l'intérieur du bâtiment. Le dispositif de chauffage 100 est
par exemple une cassette, un insert, un foyer, ou un poêle.
[0039] Un mode de réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention est représenté
sur les Figures 1 et 2. Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend
une chambre de combustion 101 configurée pour recevoir un combustible solide, le dispositif
de chauffage étant configuré pour produire une chaleur par combustion du combustible
solide avec un air de combustion dans la chambre de combustion 101. De préférence,
le combustible solide comprend du bois, et préférablement une ou plusieurs bûches
de bois. L'air de combustion provient d'une atmosphère intérieure du bâtiment, et/ou
de préférence d'une atmosphère extérieure du bâtiment. De préférence, le dispositif
de chauffage 100 selon l'invention est configuré pour être couplé avec une conduite
d'arrivée d'air de combustion permettant l'arrivée d'air de combustion depuis l'atmosphère
extérieure du bâtiment. Par exemple, ceci permet une utilisation du dispositif de
chauffage 100 dans des bâtiments satisfaisant aux normes d'isolation énergétiques
récentes et généralement étanches à l'air, et dans lesquels l'air de combustion ne
peut provenir de l'intérieur du bâtiment pour éviter de consommer l'oxygène nécessaire
à la respiration des personnes occupants le bâtiment.
Chambre de combustion
[0040] La chambre de combustion 101 du dispositif selon l'invention comprend plusieurs surfaces
qui délimitent la chambre de combustion 101 : une paroi avant 110, une paroi inférieure
qui est une sole 120, une paroi latérale gauche 130, une paroi latérale droite 140,
une paroi supérieure 150, et une paroi arrière 160. Dans la présente demande de brevet,
le terme paroi désigne une des faces interne de la chambre de combustion, par exemple
une surface d'une plaque d'un matériau réfractaire, qui forme une frontière de la
chambre de combustion. Les adjectifs 'avant', 'inférieure', 'latérale gauche', 'latérale
droite', 'supérieure', et 'arrière' font référence aux positions des parois du point
de vue d'un utilisateur positionné en face de la paroi avant et regardant vers un
intérieur de la chambre de combustion du dispositif de chauffage en position d'utilisation
depuis un extérieur de la chambre de combustion.
[0041] De manière générale, le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend un
châssis 102 apte à supporter la paroi avant 110, la sole 120 et les parois latérales
gauche 130 et droite 140, la paroi supérieure 150 et la paroi arrière 160.
Paroi avant
[0042] La paroi avant 110 est normale à un vecteur de profondeur Y et comprend une ouverture
d'insertion du combustible 111 fermable par une porte 112. La porte 112 peut par exemple
s'ouvrir en pivotant sur une charnière ou en glissant verticalement dans une glissière.
De préférence, la paroi avant 110 fermée par la porte 112 est hermétique à l'air.
[0043] Dans la présente demande de brevet, la formulation 'paroi ou sole normale à un vecteur
particulier' désigne une paroi ou une sole s'étendant principalement, mais pas nécessairement
uniquement, selon des directions orthogonales au vecteur particulier, le vecteur particulier
qui est normal à la paroi ou la sole étant orienté vers l'intérieur de la chambre
de combustion. Ceci n'exclut pas la présence d'ouvertures, de biseaux, de protrusions,
de rainures creusées ou de parties courbées comprises dans la paroi. De manière générale,
la paroi avant 110, la sole 120, la paroi latérale gauche 130, la paroi latérale droite
140, la paroi supérieure 150, et la paroi arrière 160 comprennent des surfaces d'une
ou plusieurs plaques comprenant au moins un parmi : du matériau réfractaire, du métal,
une grille, une ouverture.
Sole
[0044] La sole 120 du dispositif de chauffage selon l'invention est normale à un vecteur
vertical Z, le vecteur vertical Z étant parallèle à la direction de la gravité lorsque
le dispositif de chauffage est en position d'utilisation, un vecteur latéral X, le
vecteur de profondeur Y, et le vecteur vertical Z formant une base orthonormée directe
dans l'ordre suivant : (X, Y, Z), tel qu'illustrée sur la Figure 2. La sole 120 est
apte à supporter le combustible solide, et comprend de préférence au moins un orifice
d'admission d'air primaire de grille 121 configuré pour être traversé par un flux
d'air primaire de grille 122 entrant dans la chambre de combustion. L'au moins un
orifice d'admission d'air primaire de grille est par exemple une ouverture dans une
plaque de sole réfractaire, ou dans une grille ou dans des canaux de distribution
d'air primaire de grille. Dans le mode de réalisation du dispositif de chauffage 100
selon l'invention illustré à la Figure 1, deux canaux métalliques comprenant des orifices
d'admission d'air primaire de grille 121 permettent le passage du flux d'air primaire
de grille 122 entre des plaques de sole réfractaires et jusqu'à la base du combustible
solide entreposé sur la sole 120. De manière générale, le dispositif de chauffage
selon l'invention comprend de préférence plusieurs orifices d'admission d'air primaire
de grille 121, et qui sont préférablement configurés pour que le flux d'air primaire
de grille 122 pénètre dans la chambre de combustion en dessous du combustible solide
entreposé sur la sole 120.
Parois latérales gauche et droite
[0045] Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la paroi latérale gauche 130
est normale à un vecteur normal gauche L qui est orthogonal au vecteur vertical Z,
et tel qu'un angle d'orientation de la paroi latérale gauche α mesuré du vecteur latéral
X au vecteur normal gauche L dans le sens trigonométrique est compris entre -30° et
0°, et est de préférence égal à 0°. La paroi latérale gauche 130 du dispositif de
chauffage 100 selon l'invention est donc sensiblement perpendiculaire à la paroi avant
110, ou légèrement orientée vers la paroi avant 110.
[0046] La paroi latérale droite 140 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention est
normale à un vecteur normal droit R qui est orthogonal au vecteur vertical Z, et tel
qu'un angle d'orientation de la paroi latérale droite β mesuré du vecteur latéral
X au vecteur normal droit R dans le sens trigonométrique est compris entre -180° et
-150°, et est de préférence égal à -180°. La paroi latérale droite 140 du dispositif
de chauffage 100 selon l'invention est donc sensiblement perpendiculaire à la paroi
avant 110, ou légèrement orientée vers la paroi avant 110.
[0047] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention illustré aux Figures 1 et 2, l'angle
d'orientation de la paroi latérale gauche α est égal à 0° et l'angle d'orientation
de la paroi latérale droite β est égal à -180°, c'est-à-dire que le vecteur normal
gauche L et le vecteur normal droit R sont parallèles au vecteur latéral X, et que
les parois latérales gauche 130 et droite 140 sont sensiblement parallèles entre elles.
De préférence, la paroi latérale gauche 130 et la paroi latérale droite 140 sont comprises
dans une surface plane et continue d'une plaque latérale gauche réfractaire et d'une
plaque latérale droite réfractaire, respectivement, tel que représenté à la Figure
1. La plaque latérale gauche réfractaire et la plaque latérale droite réfractaire
peuvent être constituées de vermiculite. Une épaisseur de la plaque latérale gauche
et de la plaque latérale droite peut être comprise entre 1 et 5 cm, et de préférence
sensiblement égale à 3 cm. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage
100 selon l'invention tel que représenté à la Figure 1, une entièreté de la paroi
latérale gauche 130 et une entièreté de la paroi latérale droite 140 sont comprises
dans la plaque latérale gauche réfractaire et dans la plaque latérale droite réfractaire,
respectivement. Dans la présente demande de brevet, une surface est continue si elle
est connexe, c'est-à-dire qu'elle est d'un seul tenant et n'est pas percée.
Paroi supérieure
[0048] La paroi supérieure 150 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention est normale
à un vecteur oblique W orthogonal au vecteur latéral X, et tel qu'un angle d'inclinaison
de la paroi supérieure γ mesuré du vecteur vertical Z au vecteur oblique W dans le
sens trigonométrique est compris entre 100° et 180°, de préférence entre 110° et 160°,
de préférence entre 120° et 150°. Dans un dispositif de chauffage 100 selon l'invention
dans lequel l'angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ est égal à 180°, la paroi
supérieure 150 et la sole 120 sont sensiblement parallèles entre elles, le vecteur
oblique W est opposé au vecteur vertical Z, et la paroi supérieure est horizontale
si le dispositif est en position d'utilisation. Dans un dispositif de chauffage 100
selon l'invention dans lequel l'angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ est strictement
supérieur à 180°, la paroi supérieure 150 est orientée vers la paroi avant 110 du
dispositif de chauffage. Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention en
position d'utilisation, la paroi supérieure 150 surplombe au moins partiellement la
sole 120 et le combustible solide entreposé sur la sole 120.
[0049] La paroi supérieure 150 est adjacente aux parois latérales gauche 130 et droite 140.
Dans la présente demande de brevet, des parois ou parties du dispositif de chauffage
100 qui sont adjacentes ne sont pas forcément en contact, par exemple à cause de tolérances
d'assemblage, mais se trouvent dans le voisinage immédiat l'une de l'autre. Dans un
mode de réalisation préféré de l'invention tel qu'illustré à la Figure 1, la paroi
supérieure 150 comprend un bord inférieur de la paroi supérieure 151 qui est une extrémité
de la paroi supérieure 150 située à l'arrière de la paroi supérieure 150, à une distance
minimale de la sole 120 selon le vecteur vertical Z. De préférence, le bord inférieur
de la paroi supérieure 151 s'étend de la paroi latérale gauche 130 à la paroi latérale
droite 140. De préférence, le bord inférieur de la paroi supérieure 151 est rectiligne.
[0050] De préférence, la paroi supérieure 150 est comprise dans une surface sensiblement
plane et préférablement continue d'une plaque supérieure réfractaire qui est préférablement
constituée de vermiculite. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage
100 selon l'invention tel que représenté à la Figure 1, une entièreté de la paroi
supérieure 150 est comprise dans la plaque supérieure réfractaire. Une épaisseur de
la plaque supérieure réfractaire constituée de vermiculite est préférablement comprise
entre 1 et 5 cm, de préférence sensiblement égale à 3 cm.
Paroi arrière
[0051] La paroi arrière 160 du dispositif de chauffage selon l'invention est normale à un
vecteur -Y opposé au vecteur de profondeur Y, et est adjacente à la sole 120 et aux
parois latérales gauche 130 et droite 140. De préférence, la paroi arrière 160 est
comprise dans une surface sensiblement plane et préférablement continue d'une plaque
arrière réfractaire 163, qui est préférablement constituée de vermiculite. De manière
générale, la paroi arrière 160 est opposée à l'ouverture d'insertion du combustible
111 et adjacente à la sole 120, et subit donc de nombreux chocs lors de l'insertion
du combustible solide au cours de la durée de vie du dispositif de chauffage 100.
La plaque arrière réfractaire 163 comprenant la paroi arrière 160 qui est continue
offre une plus grande résistance aux chocs et à l'usure, et une plus grande facilité
de fabrication que la plaque arrière réfractaire 163 comprenant la paroi arrière 160
qui n'est pas continue. Une épaisseur de la plaque arrière réfractaire 163 constituée
de vermiculite est préférablement comprise entre 1 et 5 cm, de préférence sensiblement
égale à 3 cm.
Orifice d'admission d'air primaire auxiliaire
[0052] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention,
la paroi arrière 160 comprend une partie principale de la paroi arrière 162 comprise
dans la plaque arrière réfractaire 163, et la partie principale de la paroi arrière
162 constitue de préférence une entièreté de la paroi arrière 160. Dans un mode de
réalisation alternatif du dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la paroi
arrière 160 comprend en outre une partie secondaire de la paroi arrière 164 comprise
dans une pièce métallique arrière adjacente à la sole 120 et comprenant au moins un
orifice d'admission d'air primaire auxiliaire arrière, l'au moins un orifice d'admission
d'air primaire auxiliaire arrière étant situé à une distance inférieure à 10 cm, préférablement
inférieure à 5 cm de la sole 120, et la pièce métallique arrière adjacente à la sole
120 est configurée pour permettre le passage d'un flux d'air primaire auxiliaire arrière
entrant dans la chambre de combustion 101 au niveau de la base du combustible entreposé
sur la sole 120.
[0053] Comme représenté à la Figure 3, la chambre de combustion 101 dans le dispositif de
chauffage 100 peut comprendre un orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avant
190 compris dans une partie de la chambre de combustion adjacente à la paroi avant
et à la sole 193 qui est configurée pour permettre un passage d'un flux d'air primaire
auxiliaire avant 191 entrant dans la chambre de combustion 101. L'orifice d'admission
d'air primaire auxiliaire avant 190 est préférablement contigu à la sole 120, et préférablement
situé à une distance inférieure à 10 cm, préférablement inférieure à 5 cm de la sole
120 mesurée selon le vecteur vertical Z. L'orifice d'admission d'air primaire auxiliaire
avant 190 est préférablement configuré pour que le flux d'air primaire auxiliaire
avant 191 entre dans la chambre de combustion 101 au niveau de la base du combustible
entreposé sur la sole 120.
Interstice
[0054] Comme illustré aux Figures 3 et 4, le dispositif de chauffage 100 selon l'invention
comprend aussi un interstice 170 qui est situé entre la paroi arrière 160 et la paroi
supérieure 150. Autrement dit, un interstice 170 est présent entre la paroi arrière
160 et la paroi supérieure 150 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention. De
préférence, il n'y a qu'un seul interstice entre la paroi arrière 160 et la paroi
supérieure 150 dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention. L'interstice
170 s'étend préférablement de la paroi latérale gauche 130 à la paroi latérale droite
140. De préférence, l'interstice 170 est délimité par la paroi arrière 160, et par
la paroi supérieure 150, et par la paroi latérale gauche 130, et par la paroi latérale
droite 140. Tel qu'illustré aux Figures 1 à 4, l'interstice 170 est préférablement
de forme allongée et possède une section rectangulaire dont deux côtés opposés sont
définis par la paroi supérieure 150 et par la paroi arrière 160, et les deux côtés
restants sont définis par les parois latérales gauche 130 et droite 140.
Assemblage mécanique fermant l'interstice
[0055] L'interstice 170 est fermé par un assemblage mécanique 200 représenté aux Figures
5 et 6. L'assemblage mécanique 200 comprend au moins une pièce mécanique de l'assemblage,
et de préférence plusieurs pièces mécaniques de l'assemblage qui sont solidement attachées
entre elles. De préférence, l'assemblage mécanique ne comprend pas de pièces mécaniques
de l'assemblage qui sont mobiles les unes par rapport aux autres. L'assemblage mécanique
200 est préférablement en métal, de préférence en acier inoxydable, de préférence
en acier inoxydable 304. L'assemblage mécanique 200 comprend un canal 210 traversant
l'interstice et est configuré pour permettre à un flux d'air secondaire 220 d'entrer
dans la chambre de combustion 101. De préférence, l'assemblage mécanique 200 ferme
l'interstice 170 de manière étanche à l'air, c'est-à-dire que l'assemblage mécanique
200 est configuré pour que le flux d'air secondaire 220 qui entre dans la chambre
de combustion 101 par l'interstice 170 traverse nécessairement le canal 210 de l'assemblage
mécanique 200 qui ferme l'interstice 170. Autrement dit, l'assemblage mécanique 200
est configuré pour que le flux d'air secondaire 220 entrant dans la chambre de combustion
101 ne puisse traverser l'interstice 170 sans passer par le canal 210 de l'assemblage
mécanique 200. Le canal 210 comprend une ouverture d'entrée du canal 211 et un orifice
d'admission d'air secondaire. L'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le
flux d'air secondaire 220 qui entre dans la chambre de combustion traverse le canal
210 depuis l'ouverture d'entrée du canal 211 vers l'orifice d'admission d'air secondaire
212 dans la chambre de combustion 101.
[0056] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention,
l'assemblage mécanique 200 comprend un profilé métallique 230 qui s'étend entre un
voisinage de la paroi latérale gauche 131 et un voisinage de la paroi latérale droite
141 et dont une génératrice du profilé métallique 231 est parallèle au vecteur latéral
X, tel que représenté aux Figures 5 et 6. Dans le contexte du présent document, le
voisinage d'une des parois 110, 120, 130, 140, 150, 160 du dispositif de chauffage
100 selon l'invention est défini comme l'espace compris entre 0 et 1 cm de distance
de ladite paroi.
[0057] De préférence, et dans le contexte du présent document, le voisinage d'une des parois
latérale gauche 130 ou latérale droite 140 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention
se situe à une distance mesurée selon la direction latérale X de ladite paroi qui
est comprise entre 0 et 1 cm, de préférence entre 0 et 0.5 cm.
[0058] De préférence, le profilé métallique 230 comprend une extrémité latérale gauche du
profilé métallique comprise dans le voisinage de la paroi latérale gauche 131 qui
est fermée pas une première plaque métallique, et une extrémité latérale droite du
profilé métallique qui est comprise dans le voisinage de la paroi latérale droite
141 qui est fermée par une deuxième plaque métallique, tel que représenté à la Figure
5. De manière générale, un profilé est une pièce dont les surfaces sont générées par
une droite génératrice appuyée sur un profil ou une section. Un exemple d'un tel profil
ou section est représenté à la Figure 6.
[0059] De préférence, le châssis 102 est configuré pour supporter l'assemblage mécanique
200 lorsque le dispositif de chauffage 100 est en position d'utilisation, par des
moyens d'attache ou de fixation mécanique tels que des encoches, rivets, vis et écrous,
charnières, cornières, et préférablement grâce à l'effet de la force de gravité. Dans
un mode de réalisation préféré de l'invention, l'assemblage mécanique 200 comprend
des crochets aptes à être insérés dans des encoches du châssis, l'assemblage mécanique
200 dont les crochets sont en position insérées dans les encoches du châssis étant
dans une position stable par l'effet de la force de gravité lorsque le dispositif
de chauffage est dans la position d'utilisation.
[0060] De préférence, le châssis 102 et l'assemblage mécanique 200 sont configurés pour
que l'assemblage mécanique 200 soit amovible par rapport au châssis 102 afin de faciliter
le montage et le démontage de l'assemblage mécanique 200 et/ou des parois adjacentes
à l'assemblage mécanique 200 par rapport au châssis 102.
[0061] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention
tel que représenté à la Figure 4, la paroi supérieure 150 comprend en outre un bord
inférieur de la paroi supérieure 151 qui est de préférence une extrémité de la paroi
supérieure 150 s'étendant de la paroi latérale gauche 130 à la paroi latérale droite
140 et située à une distance minimale de la sole 120 selon le vecteur vertical Z.
De préférence, le bord inférieur de la paroi supérieure 151 est rectiligne et parallèle
au vecteur latéral X. Par exemple, le bord inférieur de la paroi supérieure 151 est
une arête de la plaque supérieure réfractaire comprenant la paroi supérieure 150.
[0062] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention
tel que représenté à la Figure 4, l'assemblage mécanique 200 comprend en outre un
élément métallique de support 250 configuré pour recevoir le bord inférieur de la
paroi supérieure 151 et empêcher un déplacement du bord inférieur de la paroi supérieure
151 selon un vecteur -Z opposé au vecteur vertical Z, l'élément métallique de support
250 étant par exemple une gorge, ou une cornière 251 dont une aile de la cornière
252 couvre préférablement une partie de la paroi supérieure contigüe au bord inférieur
de la paroi supérieure 152.
[0063] De préférence, dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la paroi arrière
160 comprend en outre un bord supérieur de la paroi arrière 161 qui est de préférence
une extrémité de la paroi arrière 160 s'étendant de la paroi latérale gauche 130 jusqu'à
la paroi latérale droite 140 et située à une distance maximale de la solde 120 selon
le vecteur vertical Z. De préférence, le bord supérieur de la paroi arrière 161 est
rectiligne et parallèle au vecteur latéral X. Par exemple, le bord supérieur de la
paroi arrière 161 est une arête de la plaque arrière réfractaire 163 comprenant la
paroi arrière 160.
[0064] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention
tel que représenté à la Figure 4, l'assemblage mécanique 200 comprend en outre un
deuxième élément métallique de support 260 configuré pour recevoir le bord supérieur
de la paroi arrière 161 et empêcher un déplacement du bord supérieur de la paroi arrière
161 selon un vecteur -Y opposé au vecteur de profondeur Y, le deuxième élément métallique
de support 260 étant par exemple une deuxième gorge, ou une deuxième cornière dont
une aile de la deuxième cornière 261 couvre préférablement une partie de la paroi
arrière contigüe au bord supérieur de la paroi arrière.
Orifice d'admission d'air secondaire
[0065] Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est caractérisé en ce que l'orifice
d'admission d'air secondaire 212 dans la chambre de combustion 101 s'étend du voisinage
de la paroi latérale gauche 131 jusqu'au voisinage de la paroi latérale droite 141.
De préférence, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 s'étend continûment, c'est-à-dire
de manière ininterrompue, du voisinage de la paroi latérale gauche 131 jusqu'au voisinage
de la paroi latérale droite 141, et l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est
donc constitué d'une unique ouverture d'admission d'air secondaire. De préférence,
l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est une fente allongée selon la direction
latérale X, et qui s'étend depuis la paroi latérale gauche 130 jusqu'à la paroi latérale
droite 140. Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est en outre caractérisé
en ce que l'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le flux d'air secondaire
220 alimentant la chambre de combustion 101 s'étende continûment, c'est-à-dire de
manière ininterrompue, entre le voisinage de la paroi latérale gauche 131 et le voisinage
de la paroi latérale droite 141. De préférence, l'assemblage mécanique 200 est configuré
pour que le flux d'air secondaire 220 alimentant la chambre de combustion 101 s'étende
continûment entre le voisinage de la paroi latérale gauche 131 et le voisinage de
la paroi latérale droite 141 à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire
212. Autrement dit, l'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le flux d'air
secondaire 220 soit une lame ou rideau d'air qui entre dans la chambre de combustion
101 et recouvre le combustible solide entreposé sur la sole 120, la lame ou rideau
d'air s'étendant continûment entre le voisinage de la paroi latérale gauche 131 et
le voisinage de la paroi latérale droite 141.
[0066] Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, l'orifice d'admission d'air
secondaire 212 est directement en contact avec l'intérieur de la chambre de combustion,
et est contigu à la paroi arrière 160 et à la paroi supérieure 150 qui sont de préférence
partiellement recouverte par l'aile de la cornière 252 et/ou par l'aile de la deuxième
cornière 261.
[0067] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention,
l'assemblage mécanique 200 est configuré pour que le flux d'air secondaire 220 entre
dans la chambre de combustion 101 selon un vecteur d'admission du flux d'air secondaire
A qui est orthogonal à la direction latérale X, et tel qu'un angle d'admission du
flux d'air secondaire δ mesuré du vecteur vertical Z au vecteur d'admission du flux
d'air secondaire A dans le sens trigonométrique est compris entre 90° et 160°, de
préférence entre 110° et 150°, de préférence entre 120° et 140°.
[0068] Aucun des dispositifs de l'art antérieur ne comprend l'orifice d'admission d'air
secondaire 212 s'étendant continûment le long de la paroi arrière 160 depuis un voisinage
de la paroi latérale gauche 131 jusqu'à un voisinage de la paroi latérale droite 141,
ainsi que l'assemblage mécanique 200 configuré pour que le flux d'air secondaire 220
alimentant la chambre de combustion 101 s'étende de manière continue entre le voisinage
de la paroi latérale gauche 131 et le voisinage de la paroi latérale droite 141. Dans
le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, le flux d'air secondaire 220 entrant
dans la chambre de combustion 101 se présente sous forme de lame ou rideau d'air.
De préférence, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 est situé à une hauteur
dans la chambre de combustion, qui est une distance par rapport à la sole 120 mesurée
selon la direction verticale Z, comprise entre 10 cm et 100 cm, de préférence entre
15 cm et 50 cm, de préférence entre 20 cm et 40 cm. De préférence, l'orifice d'admission
d'air secondaire 212 est configuré pour être situé à la hauteur dans la chambre de
combustion qui est supérieure à la hauteur dans la chambre de combustion du sommet
d'une quantité typique de combustible solide entreposé sur la sole 120. Cette quantité
typique de combustible solide dépend du dispositif de chauffage et correspond à une
utilisation optimale du dispositif de combustion, et est déterminable par test par
un concepteur du dispositif de chauffage. La caractéristique précédente permet au
flux d'air secondaire 220 de recouvrir le combustible solide entreposé sur la sole
120 et d'empêcher les gaz et particules issues de la combustion du combustible solide
et qui s'élèvent depuis le combustible solide entreposé sur la sole 120 vers la paroi
supérieure 150 de s'échapper de la chambre de combustion 101, par exemple vers la
cheminée du bâtiment, sans traverser ni entrer en contact avec le flux d'air secondaire
220. Ce n'est pas le cas dans les dispositifs de chauffage de l'art antérieur dans
lesquels l'admission d'air secondaire est réalisée par des trous traversant la paroi
arrière ou par une ouverture allongée ne s'étendant pas sur toute la largeur de la
chambre de combustion.
[0069] Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, le flux d'air secondaire 220
assure donc un apport d'oxygène supplémentaire pour brûler de manière plus complète
les gaz et particules issues de la combustion du combustible solide, par rapport aux
dispositifs de l'art antérieur. Cela se traduit par une plus grande production de
chaleur et donc par une amélioration du rendement de la combustion et donc du rendement
calorifique du dispositif de chauffage 100 selon l'invention par rapport aux dispositifs
de l'art antérieur. De plus, les émissions de particules et de gaz incomplètement
brûlés sont diminuées, ce qui diminue la pollution engendrée par l'émission des fumées
issues de la combustion. L'impact environnemental de la combustion de combustible
solide dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention est donc réduit par rapport
aux dispositifs de chauffage de l'art antérieur.
[0070] Par ailleurs, l'orifice d'admission d'air secondaire 212 selon l'invention est situé
entre les parois arrière 160 et supérieure 150 du dispositif de chauffage 100. Dans
le mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel la paroi arrière 160 est
continue, celle-ci est plus robuste et facile à fabriquer qu'une paroi arrière 160
qui n'est pas continue.
Canal
[0071] Dans un mode de réalisation préféré de l'assemblage mécanique 200 du dispositif de
chauffage 100 selon l'invention tel que représenté à la Figure 6, le canal 210 s'étend
le long d'un axe du canal V qui est orthogonal au vecteur latéral X et préférablement
rectiligne, et comprend une surface intérieure du canal 214 et une section intérieure
du canal 213 qui est formée par une intersection entre un plan normal à l'axe du canal
V et la surface intérieure du canal 214. Une surface de la section intérieure du canal
217 est définie comme étant une surface comprise dans le plan normal à l'axe du canal
V et entourée par la section intérieure du canal 213.
[0072] De préférence, une aire de la surface de la section intérieure du canal 217 est minimale
à un endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212 et croit de manière monotone,
de préférence linéairement, entre l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire
212 et un endroit de l'ouverture d'entrée du canal 211.
[0073] De préférence, une longueur du canal Le mesurée le long de l'axe du canal V et séparant
la surface de la section intérieure du canal 217 à l'endroit de l'orifice d'admission
d'air secondaire 212 de la surface de la section intérieure du canal 217 à l'endroit
de l'ouverture d'entrée du canal 211 est comprise entre 1 cm et 20 cm, de préférence
entre 2 cm et 5 cm.
[0074] Comme illustré à la Figure 5, la section intérieure du canal 213 à l'endroit de l'orifice
d'admission d'air secondaire 212 a de préférence une largeur maximale L1 qui est mesurée
selon le vecteur latéral X et est comprise entre 20 cm et 150 cm, de préférence entre
30 cm et 100 cm, de préférence entre 40 cm et 80 cm.
[0075] Comme représenté à la Figure 6, la section intérieure du canal 213 à l'endroit de
l'orifice d'admission d'air secondaire 212 a de préférence une hauteur maximale H1
qui est mesurée selon une direction orthogonale au vecteur latéral X et à l'axe de
canal V à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire 212, et qui est comprise
entre 0.2 cm et 5 cm, de préférence entre 0.2 cm et 2 cm, de préférence entre 0.3
cm et 1.5 cm.
[0076] De préférence, la surface intérieure du canal 214 dans le dispositif de chauffage
100 selon l'invention comprend une face supérieure du canal 215 et une face inférieure
du canal 216 qui sont symétriques par rapport à un plan de symétrie du canal P qui
est parallèle au vecteur latéral X et comprend l'axe du canal V qui est rectiligne,
tel que représenté à la Figure 6. De préférence, la face supérieure du canal 215 et
la face inférieure du canal 216 s'étendent chacune du voisinage de la paroi latérale
gauche 131 au voisinage de la paroi latérale droite 141. De préférence, la face supérieure
du canal 215 et la face inférieure du canal 216 s'étendent chacune de l'orifice d'admission
d'air secondaire 212 à l'ouverture d'entrée du canal 211.
[0077] De préférence, la section intérieure du canal 213 à l'endroit de l'orifice d'admission
d'air secondaire 212 est un premier rectangle dont un côté est parallèle au vecteur
latéral X.
[0078] L'assemblage mécanique 200 dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention
peut en outre comprendre une pièce mécanique d'écartement configurée pour maintenir
un écart entre la face supérieure du canal 215 et la face inférieure du canal 216,
la pièce mécanique d'écartement étant préférablement une ailette ou une patte métallique,
et présentant une épaisseur mesurée selon la direction latérale X qui est inférieure
à 5 mm, de préférence inférieure à 2 mm. De préférence, la pièce mécanique d'écartement
n'impacte pas sensiblement le flux d'air secondaire 220 dans la chambre de combustion
101 du dispositif de chauffage 100 selon l'invention mesuré à une distance supérieure
à 3 cm de l'orifice d'admission d'air secondaire 212.
[0079] De préférence, l'assemblage mécanique 200 d'un premier dispositif de chauffage selon
l'invention et qui comprend la pièce mécanique d'écartement est configuré pour qu'un
écoulement du flux d'air secondaire 220 à une distance supérieure à 3 cm de l'orifice
d'admission d'air secondaire dans la chambre de combustion du premier dispositif de
chauffage soit sensiblement identique à un écoulement du flux d'air secondaire 220
à une distance supérieure à 3 cm de l'orifice d'admission d'air secondaire dans la
chambre de combustion du deuxième dispositif de chauffage selon l'invention, le deuxième
dispositif de chauffage étant identique au premier dispositif de chauffage excepté
en ce que le deuxième dispositif de chauffage ne comprend par la pièce mécanique d'écartement.
Vérifier que les écoulement des flux d'air secondaire 220 dans le premier et le deuxième
dispositif de chauffage sont sensiblement identiques peut par exemple être réalisé
par test ou simulation de mécanique des fluides dans la chambre de combustion 101
par méthode d'éléments finis.
Diffuseur
[0080] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention,
l'ouverture d'entrée du canal 211 est fermée par un diffuseur 240 comprenant au moins
un orifice du diffuseur 241 tel que représenté à la Figure 6. De préférence, l'orifice
du diffuseur 241 est configuré pour imposer une direction du vecteur d'admission du
flux d'air secondaire A. De préférence, une surface de l'orifice du diffuseur 242
est coplanaire avec la surface de la section intérieure du canal 217 à l'endroit de
l'ouverture d'entrée du canal 211. De préférence, la surface de l'orifice du diffuseur
242 présente une symétrie par rapport au plan de symétrie du canal P. De préférence,
le diffuseur 241 est configuré pour que la direction du vecteur d'admission du flux
d'air secondaire A soit parallèle à l'axe du canal V.
[0081] De préférence, la surface de l'orifice du diffuseur 242 est rectangulaire et s'étend
du voisinage de la paroi latérale gauche 131 au voisinage de la paroi latérale droite
141. De préférence, un ratio d'une aire de la surface de l'orifice du diffuseur 242
à l'aire de la surface de la section intérieure du canal 217 à l'endroit de l'orifice
d'admission d'air secondaire 212 est compris entre 0.5 et 1.5, de préférence entre
0.8 et 1.2, de préférence entre 1.0 et 1.1.
Chambre d'admission
[0082] Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend en outre et préférablement
une chambre d'admission d'air secondaire 270 telle que représentée à la Figure 6.
La chambre d'admission d'air secondaire 270 est située en amont du canal 210, et configurée
pour que le flux d'air secondaire 220 entre dans la chambre de combustion 101 en passant
successivement par la chambre d'admission d'air secondaire 270, puis par l'orifice
du diffuseur 242, puis par le canal 210, puis par l'orifice d'admission d'air secondaire
212. La chambre d'admission d'air secondaire 270 est séparée du canal 210 par le diffuseur
242, et possède un volume de la chambre d'admission d'air secondaire 270 qui est de
préférence supérieur à un volume du canal 210, de préférence supérieur à deux fois
le volume du canal 210, de préférence supérieur à cinq fois le volume du canal 210.
Orifice d'admission d'air tertiaire
[0083] Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de chauffage 100 selon l'invention,
la chambre de combustion 101 comprend en outre un orifice d'admission d'air tertiaire
180 tel que représenté à la Figure 3. L'orifice d'admission d'air tertiaire 180 est
configuré pour permettre un passage d'un flux d'air tertiaire 181 entrant dans la
chambre de combustion 101 au niveau d'une extrémité supérieure de l'ouverture d'insertion
du combustible 111, et préférablement selon un vecteur -Z opposé au vecteur vertical
Z. Par exemple, l'orifice d'admission d'air tertiaire 180 est contigu à la paroi avant
110 et s'étend préférablement du voisinage de la paroi latérale gauche 131 au voisinage
de la paroi latérale droite 141. L'extrémité supérieure de l'ouverture d'insertion
du combustible 111 est une partie de l'ouverture d'insertion du combustible 111 située
à une distance maximale de la sole 120 et qui s'étend préférablement du voisinage
de la paroi latérale gauche 131 au voisinage de la paroi latérale droite 141. L'extrémité
supérieure de l'ouverture d'insertion du combustible 111 est préférablement rectiligne.
Le flux d'air tertiaire 181 entrant dans la chambre de combustion 101 selon le vecteur
- Z balaye préférablement une vitre comprise dans la porte 112 afin de limiter un
dépôt de suies ou de goudron issu de la combustion du combustible solide sur la vitre.
Air de combustion
[0084] Dans le dispositif de chauffage 100 selon l'invention, la chambre de combustion 101
comprend une ouverture de cheminée 103 telle que représentée à la Figure 3, qui est
configurée pour permettre une communication fluidique entre la chambre de combustion
101 et la cheminée du bâtiment, elle-même en communication fluidique avec l'atmosphère
extérieure du bâtiment, de sorte que les fumées issues de la combustion du combustible
solide s'échappent de la chambre de combustion 101 par l'ouverture de cheminée 103
et vers l'atmosphère extérieure du bâtiment.
[0085] L'élévation dans la cheminée des fumées sortant de la chambre de combustion 101 crée
une dépression dans la chambre de combustion 101. Cet effet est généralement appelé
le tirage de la cheminée. Cette dépression engendre une force d'aspiration de l'air
de combustion vers l'intérieur de la chambre de combustion, de sorte qu'une ouverture
d'un ou plusieurs orifices d'admission d'air provoque l'arrivée d'un ou plusieurs
flux d'air de combustion depuis une atmosphère extérieure du bâtiment, comme comburant
pour la combustion du combustible solide.
[0086] Le dispositif de chauffage 100 selon l'invention comprend au moins un orifice d'admission
d'air de combustion, tel que l'orifice d'admission d'air primaire de grille 121, l'orifice
d'admission d'air primaire auxiliaire avant 190, l'orifice d'admission d'air primaire
auxiliaire arrière, l'orifice d'admission d'air secondaire 212, l'orifice d'admission
d'air tertiaire 180, chacun étant configuré pour permettre un passage d'un flux d'air
de combustion entrant dans la chambre de combustion. Ces flux d'air de combustion
peuvent être extraits séparément de l'atmosphère extérieure du bâtiment, ou être issus
d'un flux d'air commun extrait de l'atmosphère extérieure du bâtiment. Les flux d'air
de combustion peuvent être interrompus ou partiellement interrompus par des moyens
mécaniques manuels ou électromécaniques préférablement compris dans le dispositif
de chauffage 100 et configurés pour interrompre au moins un des flux d'air de combustion,
par exemple un système de clapets.
Références
[0087]
- 100
- dispositif de chauffage
- 101
- chambre de combustion
- 102
- châssis
- 103
- ouverture de cheminée
- 110
- paroi avant
- 111
- ouverture d'insertion du combustible
- 112
- porte
- 120
- sole
- 121
- orifice d'admission d'air primaire de grille
- 122
- flux d'air primaire de grille
- 123
- plaque de sole réfractaire
- 130
- paroi latérale gauche
- 131
- voisinage de la paroi latérale gauche
- 132
- surface continue d'une plaque latérale gauche
- 140
- paroi latérale droite
- 141
- voisinage de la paroi latérale droite
- 142
- surface continue d'une plaque latérale droite
- 150
- paroi supérieure
- 151
- bord inférieur de la paroi supérieure
- 152
- partie de la paroi supérieure contigüe au bord inférieur de la paroi supérieure
- 160
- paroi arrière
- 161
- bord supérieur de la paroi arrière
- 162
- partie principale de la paroi arrière
- 163
- plaque arrière réfractaire
- 164
- partie secondaire de la paroi arrière
- 170
- interstice
- 180
- orifice d'admission d'air tertiaire
- 181
- flux d'air tertiaire
- 190
- orifice d'admission d'air primaire auxiliaire avant
- 191
- flux d'air primaire auxiliaire avant
- 193
- partie de la chambre de combustion adjacente à la paroi avant et à la sole
- 200
- assemblage mécanique
- 210
- canal
- 211
- ouverture d'entrée du canal
- 212
- orifice d'admission d'air secondaire
- 213
- section intérieure du canal
- 214
- surface intérieure du canal
- 215
- face supérieure du canal
- 216
- face inférieure du canal
- 217
- surface de la section intérieure du canal
- 220
- flux d'air secondaire
- 230
- profilé métallique
- 231
- génératrice du profilé métallique
- 240
- diffuseur
- 241
- orifice du diffuseur
- 242
- surface de l'orifice du diffuseur
- 250
- élément métallique de support
- 251
- cornière
- 252
- aile de la cornière
- 260
- deuxième élément métallique de support
- 261
- aile de la deuxième cornière
- 270
- chambre d'admission d'air secondaire
1. Dispositif de chauffage (100) par combustion d'un combustible solide, comprenant une
chambre de combustion (101) comprenant :
- une paroi avant (110) qui est normale à un vecteur de profondeur Y et comprend une
ouverture d'insertion du combustible (111) fermable par une porte (112),
- une sole (120) qui est normale à un vecteur vertical Z, apte à supporter le combustible
solide, et comprend de préférence un orifice d'admission d'air primaire de grille
(121) configuré pour permettre à un flux d'air primaire de grille (122) d'entrer dans
la chambre de combustion, une base orthonormée directe étant formée par un vecteur
latéral X, le vecteur de profondeur Y et le vecteur vertical Z,
- une paroi latérale gauche (130) qui est normale à un vecteur normal gauche L orthogonal
au vecteur vertical Z, un angle d'orientation de la paroi latérale gauche α mesuré
du vecteur latéral X au vecteur normal gauche L dans le sens trigonométrique étant
compris entre -30° et 0°, de préférence égal à 0°,
- une paroi latérale droite (140) qui est normale à un vecteur normal droit R orthogonal
au vecteur vertical Z, un angle d'orientation de la paroi latérale droite β mesuré
du vecteur latéral X au vecteur normal droit R dans le sens trigonométrique étant
compris entre -180° et -150°, de préférence égal à - 180°,
- une paroi supérieure (150) qui est normale à un vecteur oblique W orthogonal au
vecteur latéral X, un angle d'inclinaison de la paroi supérieure γ mesuré du vecteur
vertical Z au vecteur oblique W dans le sens trigonométrique étant compris entre 100°
et 180°, de préférence entre 110° et 160°, de préférence entre 120° et 150°, la paroi
supérieure (150) étant adjacente aux parois latérales gauche (130) et droite (140),
- une paroi arrière (160) qui est normale à un vecteur -Y opposé au vecteur de profondeur
Y et adjacente à la sole (120) et aux parois latérales gauche (130) et droite (140),
- un interstice (170) étant présent entre la paroi arrière (160) et la paroi supérieure
(150) et qui s'étend préférablement de la paroi latérale gauche (130) à la paroi latérale
droite (140), l'interstice (170) étant fermé par,
- un assemblage mécanique (200), préférablement en métal, de préférence en acier inoxydable,
comprenant un canal (210) traversant l'interstice et configuré pour permettre à un
flux d'air secondaire (220) de traverser le canal (210) depuis une ouverture d'entrée
du canal (211) vers un orifice d'admission d'air secondaire (212) dans la chambre
de combustion (101),
caractérisé en ce que l'orifice d'admission d'air secondaire (212) dans la chambre de combustion (101)
a une forme allongée essentiellement parallèlement au vecteur latéral X et qui s'étend
depuis :
- une extrémité gauche de l'orifice d'admission d'air secondaire (212) située à une
distance comprise entre 0 cm et 1 cm de la paroi latérale gauche (130), ladite distance
étant mesurée parallèlement au vecteur latéral X, et jusqu'à
- une extrémité droite de l'orifice d'admission d'air secondaire (212) située à une
distance comprise entre 0 cm et 1 cm de la paroi latérale droite (140), ladite distance
étant mesurée parallèlement au vecteur latéral X,
et en ce que l'assemblage mécanique (200) est configuré pour que le flux d'air secondaire (220)
alimentant la chambre de combustion (101) s'étende continûment entre le voisinage
de la paroi latérale gauche (131) et le voisinage de la paroi latérale droite (141).
2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, dans lequel l'assemblage mécanique
(200) comprend en outre un profilé métallique (230) s'étendant entre le voisinage
de la paroi latérale gauche (131) et le voisinage de la paroi latérale droite (141)
et tel qu'une génératrice du profilé métallique (231) est parallèle au vecteur latéral
X.
3. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'assemblage
mécanique (200) est en outre configuré pour que le flux d'air secondaire (220) entre
dans la chambre de combustion (101) selon un vecteur d'admission du flux d'air secondaire
A qui est orthogonal au vecteur latéral X, un angle d'admission du flux d'air secondaire
δ mesuré du vecteur vertical Z au vecteur d'admission du flux d'air secondaire A dans
le sens trigonométrique étant compris entre 90° et 160°, de préférence entre 110°
et 150°, de préférence entre 120° et 140°.
4. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la
paroi arrière (160) comprend une partie principale de la paroi arrière (162) qui est
continue et comprise dans une surface d'une plaque arrière (163) constituée d'un seul
tenant en un matériau réfractaire, préférablement une vermiculite, la partie principale
de la paroi arrière (162) constituant de préférence une entièreté de la paroi arrière.
5. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, et dans lequel
:
- le canal (210) s'étend le long d'un axe du canal V qui est orthogonal au vecteur
latéral X et préférablement rectiligne, une section intérieure du canal (213) étant
formée par une intersection entre un plan normal à l'axe du canal V et une surface
intérieure du canal (214), une surface de la section intérieure du canal (217) étant
comprise dans le plan normal à l'axe du canal V et entourée par la section intérieure
du canal (213), une aire de la surface de la section intérieure du canal (217) étant
minimale à un endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire (212) et croissant
de manière monotone, de préférence linéairement, entre l'endroit de l'orifice d'admission
d'air secondaire (212) et un endroit de l'ouverture d'entrée du canal (211),
- une longueur du canal Le mesurée selon l'axe du canal V et séparant la surface de
la section intérieure du canal (217) à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire
(212) et la surface de la section intérieure du canal (217) à l'endroit de l'ouverture
d'entrée du canal (211) est comprise entre 1 cm et 20 cm, de préférence entre 2 cm
et 5 cm,
- la section intérieure du canal (213) à l'endroit de l'orifice d'admission d'air
secondaire (212) a une largeur maximale L1 qui est mesurée selon le vecteur latéral
X et est comprise entre 20 cm et 150 cm, de préférence entre 30 cm et 100 cm, de préférence
entre 40 cm et 80 cm, et une hauteur maximale H1 qui est mesurée selon une direction
orthogonale à l'axe de canal V et au vecteur latéral X et est comprise entre 0.2 cm
et 5 cm, de préférence entre 0.2 cm et 2 cm, de préférence entre 0.3 cm et 1.5 cm.
6. Dispositif de chauffage selon la revendication 5, et dans lequel la surface intérieure
du canal (214) comprend une face supérieure du canal (215) et une face inférieure
du canal (216) qui sont séparées par, et préférablement symétriques par rapport à,
un plan de symétrie du canal P qui est parallèle au vecteur latéral X et comprend
l'axe du canal V, la face supérieure du canal (215) et la face inférieure du canal
(216) s'étendant chacune du voisinage de la paroi latérale gauche (131) au voisinage
de la paroi latérale droite (141), et s'étendant préférablement chacune de l'orifice
d'admission d'air secondaire (212) à l'ouverture d'entrée du canal (211).
7. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 6 à 7, et dans lequel la section
intérieure du canal (213) à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire (212)
est un premier rectangle dont un côté est parallèle au vecteur latéral X.
8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, et
dans lequel l'ouverture d'entrée du canal (211) est fermée par un diffuseur (240)
comprenant un orifice du diffuseur (241) et configuré pour imposer une direction du
vecteur d'admission du flux d'air secondaire A, une surface de l'orifice du diffuseur
(242) étant préférablement coplanaire avec la surface de la section intérieure du
canal (217) à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal (211), et présentant préférablement
une symétrie par rapport au plan de symétrie du canal P, le diffuseur étant configuré
pour que la direction du vecteur d'admission du flux d'air secondaire A soit parallèle
à l'axe du canal V.
9. Dispositif de chauffage selon la revendication 8, et dans lequel la surface de l'orifice
du diffuseur (242) est rectangulaire et s'étend du voisinage de la paroi latérale
gauche (131) au voisinage de la paroi latérale droite (141), un ratio d'une aire de
la surface de l'orifice du diffuseur (242) à l'aire de la surface de la section intérieure
du canal (217) à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire (212) étant compris
entre 0.5 et 1.5, de préférence entre 0.8 et 1.2, de préférence entre 1.0 et 1.1.
10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, et
comprenant en outre un châssis (102) apte à supporter des éléments du dispositif de
chauffage (100) comprenant la paroi avant (110), la sole (120) et les parois latérales
gauche (130) et droite (140), et dans lequel le châssis (102) et l'assemblage mécanique
(200) sont configurés pour que l'assemblage mécanique (200) soit amovible par rapport
au châssis (102).
11. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, et
dans lequel :
- la paroi supérieure (150) comprend en outre un bord inférieur de la paroi supérieure
(151) qui est de préférence une extrémité de la paroi supérieure (150) s'étendant
de la paroi latérale gauche (130) à la paroi latérale droite (140) et située à une
distance minimale de la sole (120) selon le vecteur vertical Z,
- l'assemblage mécanique (200) comprend en outre un élément métallique de support
(250) configuré pour recevoir le bord inférieur de la paroi supérieure (151) et empêcher
un déplacement du bord inférieur de la paroi supérieure (151) selon un vecteur -Z
opposé au vecteur vertical Z, l'élément métallique de support (250) étant par exemple
une gorge, ou une cornière (251) dont une aile de la cornière (252) couvre préférablement
une partie de la paroi supérieure contigüe du bord inférieur de la paroi supérieure
(152).
12. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, et
dans lequel l'orifice d'admission d'air secondaire (212) dans la chambre de combustion
(101) a une forme de fente allongée essentiellement parallèlement au vecteur latéral
X.
13. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, et dans lequel l'assemblage mécanique
(200) comprend en outre une pièce mécanique d'écartement configurée pour maintenir
un écart entre la face supérieure du canal (215) et la face inférieure du canal (216),
la pièce mécanique d'écartement étant préférablement une ailette ou une patte métallique,
et présentant une épaisseur mesurée selon le vecteur latéral X qui est inférieure
à 5 mm, de préférence inférieure à 2 mm.
14. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel un ratio de l'aire de la surface de la section intérieure du canal (213) à
l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal (211) sur l'aire de la surface de la section
intérieure du canal (213) à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire (212)
est compris entre 1.5 et 7, de préférence entre 2 et 6, de préférence entre 3.5 et
5.5.
15. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel :
- la hauteur du canal mesurée selon une direction orthogonale à l'axe de canal V et
au vecteur latéral X est minimale à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire
(212) et maximale à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal (211), et
- un ratio de la hauteur du canal à l'endroit de l'ouverture d'entrée du canal (211)
sur la hauteur du canal à l'endroit de l'orifice d'admission d'air secondaire (212)
est compris entre 1.5 et 7, de préférence entre 2 et 6, de préférence entre 3.5 et
5.5.