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INSTALLATION DE CHAUFFAGE A HUILE LOURDE SANS PULVERISATION-EN VUE DE LA PRODUCTION DE VAPEUR ET D'EAU CHAUDE.
La présente invention a pour objet une installa,:.. tion de ohauffage à huile lourde du type dans lequel l'huile non pulvérisée est brûlée dans une cuvette de combustion montée dans le foyer, sous l'action d'un courant d'air soufflé.
Par rapport aux installations de chauffage de ce genre connues,l'invention se distingue avantageusement par la circulation judicieuse des gaz brûlés qui permet l'uti- lisation presque complète des calories pour le chauffage de l'eau et subsidiairement de l'air oomburant;par l'emploi d' une cuvette de combustion aisément amovible disposée à la base d'une couronne conique perforée traversée par de l'air soufflé;par l'emploi d'un clapet automatique normalement fermé sous la pression du ventilateur mais s'ouvrant,en cas d'arrêt de ce dernier, pour permettre la combustion sous tirage naturel;par une tuyauterie d'amenée d'huile à la cuvette de combustion pénétrant dans le foyer et refroidie intérieurement et extérieurement par une circulation d'air froid qui empèche les dépôts dans la dite tuyauterie;
par
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un empilage de matériaux réfraotaires disposés en quinoonoe dans la chambre de combustion dans le but de filtrer et répartir les flammes;par des supports prévus dans la dite chambre de combustion et destinés à supporter une grille permettant le chauffage éventuel au combustible solide;par un système d'alimentation d'huile réglable soit automatiquement par des organes dépendant de régulateurs thermosta- tique ou à membrane, soit à la main indépendamment de tout mécanisme automatique;par un disjoncteur de sûreté interoalé dans le circuit électrique du ventilateur et réglant directement ou indirectement l'amenée d'huile au foyer;par un réglage automatique de l'arrivée d'air comburant au foyer sous l'action d'un régulateur thermostatique ou organe de réglage équivalent.
Grâce à, ces divers dispositifs,on réalise une installation de chauffage spécialement adaptée au combustible liquide,tout en supprimant les inconvénients résultant des anciennes chaufferies au combustible solide transfor- mées,ainsi que des chaufferies où le combustible liquide est pulvérisé et provoque des dépôts de suie et détériore les parois du foyer par son dard.
De plus le chauffage et le réglage de l'air comburant, Comme le réglage de l'huile suivant les circonstances.automatiquement ou à la main,sont obtenus par des moyens simples et sûrs,assurant la température désirée dans chaque local En outre,en cas de rupture du courant électrique, la combustion de l'huile peut s'effeo.- tuer sous l'action du tirage naturel de la cheminée,et éventuellement en quelques minutes le foyer peut être utilisé pour le chauffage au combustible solide par le montage d'une grille dont la position est prévue au-dessus de la cuvette de combustion,qui sera alors enlevée et ensuite replacée sans difficulté pour la marche normale à l'huile.
Enfin l'installation spécialement envisagée dans son application au chauffage central peut évidemment être utilisée dans divers buts dans l'industrie,ainsi,par exemple,
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la base comportant le foyer et les chaires de fumée et de réchauffage d'air peut reoevoir isolément,sous une forme appropriée,d'autres destinations.
Le dessin annexé à ce mémoire montre l'installation conforme à l'invention,spécialement pour le cas de réalisation d'un chauffage central.
Fig.I est une vue générale en élévation de l'installation,avec une coupe dans le réservoir à flotteur, et le clapet automatique du tirage naturel.
Fig,2 est une coupe schématique en élévation.
Fig.3 est une coupe en plan par A-B de Fig.3.
Fig. 4 est une coupe en plan par E-F de Fig.3 au travers de la chambre de fumée.
Fig. 5 est une coupe en plan par E-F de Fig,2 au travers de la chambre de chauffage d'air.
La chaudière,de préférence verticale et circulaire comme représenté au dessin,comprend une enveloppe extérieure a montée sur un socle u,sur lequel repose également une enveloppe intérieure b de moindre hauteur limitant la chambre de combustion proproment dite 1.L'enveloppe extérieure a forme une bordure d, raccordée à une plaque e entretoisant à leur partie supérieure les tubes de fumée j. et 1 qui ont fixés à leur partie inférieure respectivement par la plaque g et l' anneau h.Les tubes de fumée 1 partant de la plaque aboutissent dans une chambre n dans laquelle la direction suivie par les gaz brûlés est inversée vers les tubes 1;
cette inversion est facilitée par les courbures directrices du couvercle k de la chambre n,lequel est pourvu également d'une tubulure o raccordée à la cheminée et obturable par un clapet p; Ce cou- vercle peut être muni également d'ouvertures pour le nettoyage et il est protégé contre le rayonnement par un isolement approprié ou au moyen d'une enveloppe d'eau formant surface de chauffe: surchauffeur,réohauffeur d'eau d'alimentation,etc.
La chambre de combustion i porte un anneau desti-
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né à recevoir éventuellement une grille de secours r permettant le chauffage au combustible solide.De plus la oham- bre 1 est pourvue d'un filtre s. destiné à répartir les flammes et constitué par des séries de barreaux en matériaux réfractaires disposés en quinconce.Enfin la chaudière est pourvue d'une porte t qui permettra le chargement du charbon aussi bien que l'allumage de l'huile et la surveillance de l'inflammation.
A la base de la chambre i est disposée une couronne conique A perforée de canaux dirigés vers le haut, et fermée à la partie inférieure par la cuvette de combustion v pouvant coulisser dans des glissières appropriées de manière à pouvoir aisément être amenée en place et retirée,grâce à une découpure Bt prévue dans le socle,et traversant la chambre annulaire y, où aboutissent les tubes périphériques 1,,et la chambre annu laire x dans laquelle l'air soufflé par le ventilateur se réchauffe au contact de la paroi de la chambre y parcourue par les gaz brûlés,avant de s'échapper à la cheminée par le conduit m.
L'air soufflé par le ventilateur Vt dans la chambre x traverse des canaux z pour se concentrer dans la chambre w entourant la couronne A et la cuvette v.Sur sa face diamètra- lement opposée à l'entrée d'air Le, la chambre x est peroée d' une ouverture communiquant avec l'extérieur et obturée par un clapet Kl,se fermant de l'intérieur vers l'extérieur, de telle sorte qu'il se ferme sous ltaction de la pression du ventilateur Vt, mais s'ouvre plus ou moins suivant la valeur de la pression de l'air du tirage naturel,comme le montre en coupe la Fig.I (positions 1, 2 et 3) lorsque le ventilateur est fermé.
Dans la découpure Bt prévue dans le socle u,sont ménagées des ouvertures obturables Dk permettant le nettoyage de la chambre de fumée y;
L'huile est amenée au-dessus de la ouvette v par un tube Zr relié à la tuyauterie d'amenée 01 et entouré d'une
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enveloppe Rr dans laquelle arrive l'air frais par Og et sort par Om dans le but de refroidir le tube Zr et d'éviter une distillation de l'huile dans le tuyau Zr.De plus pour empè- cher la formation de dépôt dans ce dernier,ce qui pourrait occasionner des obstructions et par suite des arrêts dans l' alimentation,la tuyauterie 01 est raccordée directement au ventilateur Vt par le conduit Z1 de manière à insuffler en Lo de l'air à l'huile dont l'écoulement sera ainsi activé dans ce tube Zr,
lequel sera en même temps refroidi intérieurement.
La tuyauterie 01 commandée par un régulateur à main Hr est en communication avec un réservoir Ao pourvu d'un robinet de vidange Eh, d'un flotteur Sa et d'un filtre Of, soit directement par une conduite Do,soit indirectement par l'intermédiaire de la soupape automatique de réglage Or et de la soupape de sûreté Sv, dont la oommunication avec le réservoir Ao peut être obturée par la vanne intermédiaire Zv.Le réservoir Ao est lui-même alimenté par un réservoir général en communica- tion avec lui par nne tuyauterie dans laquelle est branchée une vanne d'arrêt Hv.
Lorsque l'installation fonctionne,la soupape de sûreté Sv est maintenue soulevée par un cable,corde,eto.-Ko s' enroulant autour d'une poulie Ro pour se relier à un levier Sg accouplé à un disjoncteur automatique Ea intercalé dans les conducteurs électriques aboutissant au moteur du ventilateur Vt.
D'autre partla soupape de réglage automatique Or est sous la commande du thermostat Th dont le levier Rh porte un support gradué Ev auquel est fixé,dans une position désirée,un cable,ou une tige Kg reliée à la tige de la soupape;cette tige est filetée et porte deux écrous Mm dont le contact avec une butée fixe en forme d'étrier détermine les courses maxima et minima.
La vanne Ls réglant l'arrivée d'air dans la chambre x du socle est également sous la dépendance du thermostat Th, qui agit sur un levier Hb relié à une fourche Gb,dont la position est réglable au moyen des écrous de réglage Ss et d'un
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ressort approprié.
Oeoi dit, on comprend aisément que,l'huile étant supposée s'écouler par son propre poids,si l'on ouvre la soupape Hv,l'huile montera dans le réservoir Ao et dans les carters des soupapes Sv et Or jusqu'à atteindre un niveau commun réglé par le flotteur Sc et dépassant les tubulures de liaison,le réservoir Ao et les susdits carters constituant des vases communiquants.
La vanne à main Hr étant ouverte,l'huile arrive dans la tuyauterie 01 et s'écoule du tube Zr dans la cuvette de combustion .Lorsque celle-ci est à moitié remplie, on ferme la vanne Hr, et on e@flamme l'huile au moyen d'une mèche enflammée, d'un chiffon de papier,etc.On met ensuite le ventilateur Vt en marche en manoeuvrant le levier Sg du disjoncteur Ea,par suite la soupape automatique Sv s'ouvre totalement.L'huile continue à brûler dans la cuvette v; lorsqu'elle est presque complètement brûlée, on ouvrira la vanne Hr et l'huile s'écoulera alors régulièrement vers la cuvette.
Si l'admission d'huile a été tarée trop bas dans la soupape automatique Sv,de sorte qu'elle arrive trop lentement à la cuvette V il suffirait,en ouvrant une soupape ap-
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propriée,de permettre à l'huile de afécouler directement par 1 e ./ y la tuyauterie Do.Cette oommunioation sera supel r1mée,10rsque la mise à feu de l'huile aura eu lieu. g ventilateur étant mis marche,il insuffle Le ventilateur Vt étant mis en marche,il insuffle de l'air dans la chambre x. et par suite dans la chambre w,d'pù il s'échappe par les nombreuses ouvertures traversant avec une inclinaison de bas en haut la couronne conique A, et aspire la flamme montante et riche en carbone formée par l'huile brûlant dans la cuvette v.
L'origène de l'air se mélange à la flamme qui s'élève sans fumée dans la chambre de combustion 1.IL en résulte dans le socle de la chaudière une dépression qui provoque l'aspiration d'air circonférentiel en même temps que centralement par l'ouverture ménagée au centre de la cuvette v.
Les particules de carbone qui pourraient être entraînées au début par les flammes sont arrêtées et brûlées par le filtre
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surchauffé s, de façon à éviter la formation de suie.
Les flammes arrivant dans la chambre de dérivation n par les tubes .1 peuvent être dirigées directement vers la che- minée par la tubulure 0 dans le cas de tirage insùffisant jusqu' à ce que à la.suite de l'échauffement de la cheminée les gaz puissent être envoyés par les tubes périphériques 1 dans la chambre de fumée y pour s'échapper ensuite par la tubulure m @ à la cheminée,après avoir chauffer l'air comburant soufflé par le ventilateur Vt.
Comme il a été dit,lorsque le ventilateur fonctionne, la pression de l'air est suffisante pour fermer le clapet Kl (position I).
L'huile s'écoule ainsi d'une manière constante maxima réglée par la position de l'écrou inférieur Mm de la soupape de réglage Or.Suivant que la température de l'eau de la chaudière ( ou la pression de la vapeur) varie,le levier Rb du thermo- régulateur monte ou descend réglant ainsi automatiquement les organes livrant passage à l'huile et à l'air.
Comme il a été dit précédemment,cette installation de chauffage est à l'abri des interruptions involontaires de courant électrique par l'utilisation du tirage naturel.En efet en cas d'arrêt du ventilateur Vt,le disjoncteur automatique Ea provoque la fermeture partielle de la soupape de sûreté Sv. L' afflux d'huile est ainsi limité au besoin de la flamme qui peut être alimentée par la quantité d'oxygène fournit par l'air as- piré par tirage naturel à la suite de l'ouverture du clapet automatique Kl.Par suite meilleur est le tirage de la cheminée, plus grande peut être la flamme en cas d'arrêt du ventilateur, de sorte que lorsque ce tirage est très bon et que la chaudière ne doit pas être soumise à un trop grand effort,!'installation peut fonctionner sans intervention du ventilateur.
On se rend compte également que l'on peut régler éga- lernent le chauffage à la nain en faisant abstraction des orga- nes de réglage automatique.Dans ce cas,on ferme la soupape Zv et l'huile arrivera 4 la soupape à main Hr directement par la
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tuyauterie Do;la, vanne à air Ls pourra naturellement être ac- tionnée à la main aussi.
En cas de besoin, comme il a été expliqué précédemment, on pourra utiliser un combustible solide,il suffira de retirer la cuvette v, de poser la grille r et d'enfourner le charbon par la porte t. Ceci peut être réalisé en quelques minutes et sans nécessiter l'intervention d'un homme de métier.
Il ressort de cette description que l'installation faisant l'objet de la présente invention possède de multiples et importants avantages par rapport aux systèmes de chauffage connus.
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HEAVY OIL HEATING PLANT WITHOUT SPRAYING - FOR THE PRODUCTION OF STEAM AND HOT WATER.
The present invention relates to an installation: .. heavy oil heating of the type in which the unprayed oil is burned in a combustion bowl mounted in the hearth, under the action of a current of air. breath.
Compared with known heating installations of this type, the invention is advantageously distinguished by the judicious circulation of the burnt gases which allows almost complete use of the calories for heating the water and, alternatively, the oomburant air; by the use of an easily removable combustion bowl placed at the base of a perforated conical crown crossed by blown air; by the use of an automatic valve normally closed under the pressure of the fan but opening , if the latter is stopped, to allow combustion under natural draft; by a pipe for supplying oil to the combustion bowl entering the hearth and cooled internally and externally by a circulation of cold air which prevents deposits in said piping;
through
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a stack of refraotary materials arranged in quinoonoe in the combustion chamber for the purpose of filtering and distributing the flames; by supports provided in said combustion chamber and intended to support a grate allowing possible heating with solid fuel; by a system oil supply adjustable either automatically by devices depending on thermostatic or diaphragm regulators, or by hand independently of any automatic mechanism; by a safety circuit breaker inserted in the electrical circuit of the fan and directly or indirectly regulating the '' oil supply to the fireplace; by automatic adjustment of the combustion air supply to the fireplace under the action of a thermostatic regulator or equivalent adjustment device.
Thanks to these various devices, a heating installation specially adapted to liquid fuel is produced, while eliminating the drawbacks resulting from old converted solid fuel boilers, as well as boilers where the liquid fuel is sprayed and causes deposits of soot and deteriorates the walls of the hearth by its stinger.
In addition the heating and the regulation of the combustion air, As the regulation of the oil according to the circumstances, automatically or by hand, are obtained by simple and sure means, ensuring the desired temperature in each room. In the event of a break in the electric current, the combustion of the oil can fade away under the action of the natural draft of the chimney, and possibly in a few minutes the hearth can be used for heating with solid fuel by the assembly a grate whose position is provided above the combustion pan, which will then be removed and then replaced without difficulty for normal oil operation.
Finally, the installation especially envisaged in its application to central heating can obviously be used for various purposes in industry, thus, for example,
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the base comprising the hearth and the smoke and reheating chairs can receive separately, in a suitable form, other destinations.
The drawing appended to this specification shows the installation according to the invention, especially for the case of producing a central heating.
Fig.I is a general elevational view of the installation, with a section through the float tank, and the automatic natural draft valve.
Fig, 2 is a schematic sectional elevation.
Fig.3 is a plan section through A-B of Fig.3.
Fig. 4 is a plan section through E-F of Fig.3 through the smoke chamber.
Fig. 5 is a plan section through E-F of Fig, 2 through the air heating chamber.
The boiler, preferably vertical and circular as shown in the drawing, comprises an outer casing a mounted on a base u, on which also rests an inner casing b of lower height limiting the so-called proproment combustion chamber 1. The outer casing has a shape a border d, connected to a plate e spacer at their upper part the smoke tubes j. and 1 which have been fixed at their lower part respectively by the plate g and the ring h.The smoke tubes 1 starting from the plate end in a chamber n in which the direction followed by the burnt gases is reversed towards the tubes 1;
this reversal is facilitated by the guiding curvatures of the cover k of the chamber n, which is also provided with a pipe o connected to the chimney and which can be closed by a valve p; This cover can also be provided with openings for cleaning and it is protected against radiation by suitable insulation or by means of a water jacket forming a heating surface: superheater, feed water reheater, etc.
The combustion chamber i carries a ring for
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It may be fitted with an emergency grid r allowing heating with solid fuel. In addition, ohamber 1 is fitted with a filter s. intended to distribute the flames and made up of a series of bars in refractory materials arranged in staggered rows.Finally the boiler is provided with a door t which will allow the loading of the coal as well as the ignition of the oil and the monitoring of the 'inflammation.
At the base of the chamber i is arranged a conical ring A perforated with channels directed upwards, and closed at the bottom by the combustion bowl v which can slide in suitable guides so as to be able to be easily brought into place and removed. , thanks to a cutout Bt provided in the base, and crossing the annular chamber y, where the peripheral tubes 1 end, and the annular chamber x in which the air blown by the fan is heated in contact with the wall of the chamber there traversed by the burnt gases, before escaping to the chimney by the conduit m.
The air blown by the fan Vt into the chamber x passes through channels z to concentrate in the chamber w surrounding the crown A and the bowl v. On its face diametrically opposite to the air inlet Le, the chamber x is pierced with an opening communicating with the outside and closed by a valve Kl, closing from the inside to the outside, so that it closes under the action of the pressure of the fan Vt, but s' opens more or less according to the value of the air pressure of the natural draft, as shown in section in Fig. I (positions 1, 2 and 3) when the fan is closed.
In the cutout Bt provided in the base u, are formed closable openings Dk allowing cleaning of the smoke chamber y;
The oil is brought above the opening v by a Zr tube connected to the supply pipe 01 and surrounded by a
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envelope Rr in which the fresh air arrives through Og and exits through Om in order to cool the tube Zr and avoid distillation of the oil in the pipe Zr. In addition to prevent the formation of deposit in this last, which could cause obstructions and as a result of stoppages in the supply, the pipe 01 is connected directly to the fan Vt by the pipe Z1 so as to blow air into the oil at Lo, the flow of which will be thus activated in this Zr tube,
which will at the same time be cooled internally.
The pipe 01 controlled by a hand regulator Hr is in communication with a tank Ao provided with a drain valve Eh, a float Sa and a filter Of, either directly by a pipe Do, or indirectly by the intermediary of the automatic regulating valve Or and of the safety valve Sv, the oommunication of which with the reservoir Ao can be closed by the intermediate valve Zv. The reservoir Ao is itself supplied by a general reservoir in communication with it by a pipe in which is connected a stop valve Hv.
When the installation is in operation, the safety valve Sv is kept lifted by a cable, rope, eto.-Ko winding around a pulley Ro to connect to a lever Sg coupled to an automatic circuit breaker Ea interposed in the conductors electrical leads to the fan motor Vt.
On the other hand, the automatic adjustment valve Or is under the control of the thermostat Th whose lever Rh carries a graduated support Ev to which is fixed, in a desired position, a cable, or a rod Kg connected to the valve rod; this rod is threaded and carries two nuts Mm whose contact with a fixed stop in the form of a caliper determines the maximum and minimum strokes.
The valve Ls regulating the air supply in the chamber x of the base is also dependent on the thermostat Th, which acts on a lever Hb connected to a fork Gb, the position of which is adjustable by means of the adjustment nuts Ss and of a
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appropriate spring.
Oeoi said, we can easily understand that, the oil being supposed to flow by its own weight, if we open the valve Hv, the oil will rise in the reservoir Ao and in the housings of the valves Sv and Or until reach a common level set by the float Sc and exceeding the connecting pipes, the reservoir Ao and the aforesaid casings constituting communicating vessels.
With the hand valve Hr open, the oil enters pipe 01 and flows from tube Zr into the combustion bowl. When this is half full, the valve Hr is closed, and the flame is e @ flame. The oil by means of a flaming wick, a piece of paper, etc. The fan Vt is then started by operating the lever Sg of the circuit breaker Ea, then the automatic valve Sv opens completely. continues to burn in bowl v; when it is almost completely burnt, the Hr valve will be opened and the oil will then flow steadily to the bowl.
If the oil inlet has been set too low in the automatic valve Sv, so that it arrives too slowly at the bowl V, it would be enough, by opening a valve ap-
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proper, to allow the oil to flow directly through the piping Do. This communication will be superseded, when the ignition of the oil has taken place. g fan being switched on, it blows The fan Vt being switched on, it blows air into chamber x. and consequently in the chamber w, from where it escapes through the numerous openings crossing with an inclination from bottom to top the conical crown A, and sucks the rising flame and rich in carbon formed by the oil burning in the bowl v.
The origin of the air mixes with the flame which rises without smoke in the combustion chamber 1.This results in a depression in the base of the boiler which causes the suction of circumferential air at the same time as centrally. through the opening in the center of the bowl v.
The carbon particles that could be entrained in the beginning by the flames are stopped and burned by the filter
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overheated, so as to avoid the formation of soot.
The flames arriving in the bypass chamber n by the tubes .1 can be directed directly towards the chimney by the tube 0 in the event of insufficient draft until, following the heating of the chimney. gas can be sent through the peripheral tubes 1 into the smoke chamber y to then escape through the pipe m @ to the chimney, after heating the combustion air blown by the fan Vt.
As has been said, when the fan is operating, the air pressure is sufficient to close the valve K1 (position I).
The oil thus flows in a constant maximum manner regulated by the position of the lower nut Mm of the control valve Or, depending on whether the temperature of the water in the boiler (or the pressure of the steam) varies , the thermo-regulator lever Rb goes up or down, thus automatically adjusting the components providing passage to oil and air.
As stated previously, this heating installation is protected from unintentional interruptions of the electric current by the use of natural draft. the safety valve Sv. The flow of oil is thus limited to the need for the flame which can be supplied by the quantity of oxygen supplied by the air drawn in by natural draft following the opening of the valve automatic Kl. The better the chimney draft, the greater the flame may be if the fan stops, so that when this draft is very good and the boiler must not be subjected to too great a force The installation can operate without the intervention of the fan.
We also realize that we can also regulate the dwarf heating by disregarding the automatic control devices. In this case, we close the valve Zv and the oil will flow to the hand valve Hr directly by the
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piping Do; the air valve Ls can of course also be operated by hand.
If necessary, as explained previously, a solid fuel can be used; it will suffice to remove the bowl v, put the grid r and put the charcoal in through the door t. This can be done in a few minutes and without requiring the intervention of a skilled person.
It emerges from this description that the installation which is the object of the present invention has many and important advantages over known heating systems.