FR2536838A1 - Convertible wood/electricity boiler with an integrated reservoir of hot water connected to an anti-soot chimney - Google Patents

Convertible wood/electricity boiler with an integrated reservoir of hot water connected to an anti-soot chimney Download PDF

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Abstract

The invention relates to a wood boiler with the facility for automatic conversion to electric heating, in the event of the wood not producing enough heat. The installation mainly comprises a boiler and a chimney with permanent condensation. The heating water is heated in a tank surrounding the heat source, the hot water is heated in a tank surrounding the heating water. The heat is produced by the combustion of wood or by the operation of four immersion heaters. The chimney consists of a chimney flue surrounded at its base by a tank of water fed by part of the returning flow of the heating water. The invention is intended especially for heating installations for individual or for collective use.

Description

La présente invention conserne une chaudiere à bois avec une commu- tation automatique qui permet de passer à un régime de chauffage électrique, en cas de défaillance ou d'insuffisance de la iroduc- tion de chaleur par le bois. De plas la réserve d'eau chaude est intégrée à la chaudière, son chauffage s'effectuant par conduction au contact de la paroi la séparant de l'eau de chauffage. Enfin l'utilisation du. bois comme combustible entraine un entretien fréquent des conduits de cheminée, aussi cette chaudière sera reliée à une cheminée anti-suie à condention permanente.The present invention relates to a wood boiler with an automatic switch which allows switching to an electric heating regime, in the event of failure or insufficiency of the heat supply by the wood. In addition, the hot water reserve is integrated into the boiler, its heating being carried out by conduction in contact with the wall separating it from the heating water. Finally the use of. wood as fuel leads to frequent maintenance of the chimney flues, so this boiler will be connected to a soot chimney with permanent condention.

Dans les dispositifs connus de chauffage, on utilise soit la combustion du bois, soit l'énergie électrique pour chauffer l'eau de chauffage, mais les deux ne sont pas jumelés et complémentaires. In known heating devices, either the combustion of wood or electrical energy is used to heat the heating water, but the two are not combined and complementary.

La réserve d'eau chaude est contenue dans un ballon d'eau chaude ex térieur ou intérieur à la chaudière, cette eau étant réchauffée électriquement ou par échange de-chaleur avec un débit d'eau chaude issu de la production d'eau de chauffage. Pour ce qui concerne lten- tretien des conduits de cheminée, celui-oi doit être effectué périodiquement par ramonage afin d'évacuer la suie et le goudron dégagés par la combustion du bois, et qui se déposent sur les parois de la cheminée.The hot water reserve is contained in a hot water tank outside or inside the boiler, this water being heated electrically or by heat exchange with a flow of hot water from the production of heating water. . With regard to the maintenance of chimney flues, this must be carried out periodically by sweeping in order to evacuate the soot and tar released by the combustion of wood, and which are deposited on the walls of the chimney.

La présente invention permet d'utiliser comme énergie de chauffage le bois ou l1électricité suivant l'un des trois principanx régimes de fonctionnement suivants: - En phase de fonctionnement normal hiver, la source normale de chauffage est le bois. La ohaleur dégagée par sa combustion chauffe l'eau de chauffage stockée dans un premier réservoir entourant le foyer. L'eau chaude elle, est contenue dans un deuxième réservoir en acier inoxydable entourant le réservoir d'eau de chauffage. L'eau chaude est dono échauffée par conduction au contact de la paroi métallique inoxydable séparant l'eau de chauffage et l'eau chaude. En- fin tout l'ensemble est contenu dans une enveloppe calorifugée. The present invention makes it possible to use wood or electricity as heating energy according to one of the following three main operating regimes: - In normal winter operating phase, the normal source of heating is wood. The heat released by its combustion heats the heating water stored in a first tank surrounding the hearth. The hot water is contained in a second stainless steel tank surrounding the heating water tank. The hot water is therefore heated by conduction in contact with the stainless metal wall separating the heating water and the hot water. Finally, the whole assembly is contained in a thermally insulated envelope.

- Une phase de fontionnement secours hiver est prévue et qui est opérationnelle dans le cas suivant: l'utilisateur ayant accidentelle- ment oublié de réalimenter sa chaudière en bois avant une absence prolongée par exemple, la chaleur dégagée par la combustion va diminuer. C'est alors qu'une sonde thermique différentielle à double contacts plongée dans le réservoir d'eau de chauffage enclenchera le système électrique, dès que la température aura atteint un minimum fixé. Le circuit électrique alimentera quatre thermo-plongeurs situés dans le réservoir d'eau de chauffage. Si la température dépasse un maximnm fixé, la sonde thermique coupe l'alimentation électrique des thermo-plongeurs.- A winter emergency operating phase is planned and is operational in the following case: the user having accidentally forgotten to refuel his wood boiler before a prolonged absence, for example, the heat given off by combustion will decrease. It is then that a dual-contact differential thermal probe immersed in the heating water tank will switch on the electrical system, as soon as the temperature has reached a set minimum. The electrical circuit will supply four immersion heaters located in the heating water tank. If the temperature exceeds a set maximum, the thermal probe cuts off the electrical supply to the immersion heaters.

- En phase de fonctionnement été, le fonctionnement est le meme qu' en phase de secours hiver. Les thermo-plongeurs réchauffent l'eau contenue dans le réservoir d'eau de chauffage, celle-ci réchauffant la réserve d'eau chaude. La sonde thermique enclenche et coupe le circuit électrique pour des températures fixées. Comme pour la plu- part des chaudières en fonctionnement été, l'eau de chauffage parcourt un chemin réduit commandé par une vanne trois voies. Un obturateur placé le plus près possible de la chaudière est prévu dans le conduit de cheminée. Son but est d'isoler thermiquement l'air contenu dans le conduit de cheminée et l'air chaud contenu dans le foyer de la chaudière.Les thermo-plongeurs peuvent être alimentés par paires en vue d'optimiser la consommation électrique. Une grille est disposée dans le foyer, sous le conduit de fumée pour limiter la quantité de chaleur qui s'échappe aveo les fumées.- In the summer operating phase, the operation is the same as in the winter emergency phase. The immersion heaters heat the water contained in the heating water tank, which heats the hot water reserve. The thermal probe switches on and off the electrical circuit for fixed temperatures. As with most boilers in summer operation, the heating water travels a reduced path controlled by a three-way valve. A shutter placed as close as possible to the boiler is provided in the chimney flue. Its purpose is to thermally insulate the air contained in the chimney flue and the hot air contained in the hearth of the boiler. The immersion heaters can be supplied in pairs in order to optimize electrical consumption. A grate is placed in the fireplace, under the flue to limit the amount of heat that escapes with the fumes.

Un boitier de commande avec voyants est prévu sur la face avant de la chaudière. A control box with indicator lights is provided on the front of the boiler.

Tous les raccordements d'arrivée et de départ d'eau de chauf fage, d'arrivée et de départ d'eau chaude sont effectués sur la face arrière de la chaudière. All connections for heating water inlet and outlet, hot water inlet and outlet are made on the rear side of the boiler.

La chaudière est reliée par le conduit comportant l'obtura- teur à une cheminée a condensation permanente. Celle-ci est consti- tuée d'un conduit de cheminée an acier inoxydable à très bon état de surface. Â sa partie inférieure ce conduit est entouré sur une lon- gaeur d'environ 2,5 mètres, par un réservoir où circule de l'eau prise en dérivation sur le retour du circuit de chauffage. Pour obtenir une bonne répartition du débit d'eau autour du conduit de che- minée on aménage une paroi hélicoïdale dans le réservoir. Le goudron liquide qui s'est condensé au contact de la paroi intérieure du con- duit de cheminée s'écoule par gravité et est évacué ou stocké par l'intermédiaire d'un conduit d'évacuation. Le maintient de l'ensemble se fait par un support fixé an mur qui se situe à la base de la cheminée.Le montage des éléments tels que plaques d'écart de feu, solin, couvre-solin, chapeau est analogue à celui des cheminées classiques. The boiler is connected by the duct comprising the shutter to a permanent condensing chimney. This consists of a stainless steel chimney flue with very good surface finish. In its lower part, this duct is surrounded over a length of about 2.5 meters, by a tank where water circulates, taken in diversion on the return of the heating circuit. To obtain a good distribution of the water flow around the chimney duct, a helical wall is arranged in the tank. Liquid tar which has condensed on contact with the inner wall of the chimney flue flows by gravity and is evacuated or stored via an evacuation pipe. The assembly is maintained by a support fixed to the wall which is located at the base of the chimney. The assembly of elements such as fire gap plates, flashing, flashing cover, hat is similar to that of chimneys classics.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins shématiques annexés représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif. In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows, with reference to the attached schematic drawings showing by way of non-limiting example, an embodiment of this device.

fig.l est une vue en perspective de l'installation avec ses divers éléments( chaudière, cheminée etc...). fig.l is a perspective view of the installation with its various elements (boiler, chimney, etc.).

fig.2 est une vue de coté de la chaudière coupée suivant A-A
fig.3 est une demi-coupe B-B de la chaudière en vue de face.fig.2 is a side view of the boiler cut along AA
fig.3 is a half-section BB of the boiler in front view.

fig.4 est zen une vue de coté de la cheminée à condensation per- manente coupée partiellement
fig.5 est une vue indiquant les divers raccordements du cir- cuit de chauffage; elle permet en particulier de situer la prise en dérivation alimentant la cheminée à condensation permanente.fig. 4 is zen a side view of the partially cut off permanent condensing chimney
fig.5 is a view showing the various connections of the heating circuit; it allows in particular to locate the bypass outlet feeding the permanent condensing chimney.

L'installation de chauffage selon l'invention comporte une chaudière (I),(se reporter à la fig.l) dont les fumées sont évacuées par une cheminée à condensation permanente (2) reliée à la chaudière par le conduit (3), le support (4) maintenant la cheminée (2). The heating installation according to the invention comprises a boiler (I), (see fig.l), the fumes of which are evacuated by a permanent condensing chimney (2) connected to the boiler by the duct (3), the support (4) holding the chimney (2).

Si on se reporte à la fig.2 on distingue le foyer (18) entouré par une paroi en acier réfractaire (10). Cette tôle constitue la paroi intérieure du réservoir d'eau de chauffage (8). La paroi extérieure est réalisée avec une tôle en acier inoxydable (7) C'est an contact de cette paroi (7) que l'eau du réservoir d'eau chaude se réchauffe. Un isolant thermique (5) est inséré entre l'enveloppe extérieure (24) et la paroi extérieure (25) du réservoir d'eau chaude. La sonde thermique différentielle à double contacts (9)réglables est contenue dans tu- be de protection.Les quatre thermo-plongeurs (21) sont répartis srmé- triquement dans le réservoir d'eau de chauffage (8). On distingue l'ob- turateur (11) représenté ici en position hiver (ouvert), et dont la fonction est d'isoler en été l'air contenu dans le conduit (3) et l'air contenu dans le foyer (18). On distingue la grille (14) disposée dans le foyer (18) dont la fonction est de limiter la quantité de chaleur qui s'échappe avec les fumées.On peut remarquer sur la face arrière de la chaudière (1) les tuyaux de raccordements: (12) sortie eau chaude, (13) sortie eau de chauffage, (17) entrée de l'eau dans le réservoir d'eau chaude, (16) retour de l'eau de chauffage. Enfin on peut distinguer les éléments tels que la porte (20) de la chaudière, la trémie de support du bois (19). If we refer to fig. 2 we distinguish the hearth (18) surrounded by a refractory steel wall (10). This sheet constitutes the inner wall of the heating water tank (8). The outer wall is made with a stainless steel sheet (7) It is upon contact with this wall (7) that the water in the hot water tank heats up. A thermal insulator (5) is inserted between the outer casing (24) and the outer wall (25) of the hot water tank. The differential thermal probe with adjustable dual contacts (9) is contained in the protective tube. The four immersion heaters (21) are distributed symmetrically in the heating water tank (8). We distinguish the shutter (11) shown here in winter position (open), and whose function is to isolate in summer the air contained in the duct (3) and the air contained in the fireplace (18) . We can see the grid (14) arranged in the hearth (18) whose function is to limit the amount of heat that escapes with the fumes. We can notice on the rear face of the boiler (1) the connection pipes: (12) hot water outlet, (13) heating water outlet, (17) water entering the hot water tank, (16) heating water return. Finally we can distinguish elements such as the door (20) of the boiler, the wood support hopper (19).

La fig.3 permet de mieux localiser les thermo-plongeurs (21). Fig.3 makes it easier to locate the immersion heaters (21).

On peut anssi distinguer la zne réservée à la commande (22).We can therefore distinguish the area reserved for the command (22).

La fig.4 représente en coupe la cheminée à condensation perma- nente. Le conduit de cheminée (25) est entouré à sa base d'un réservoir d'eau (27). Ce réservoir est alimenté par l'orifice (30), la sortie de l'eau s'effectuant en (26). Pour obtenir une bonne répartition du débit d'eau autour du conduit de cheminée (25), on aménage une paroi hélicoidale (34) dans le réservoir (27). Les goudrons condensés s'écoulent par gravité le long du conduit (25) pour aboutir à la conduite d'évacuation (32). Les déchets peuvent être collectés dans un récipient (33). Enfin on peut distinguer le support (4) et les deux tirants (29) fixés au mur et qui soutiennent la cheminée. Fig.4 shows in section the permanent condensing chimney. The chimney flue (25) is surrounded at its base by a water tank (27). This reservoir is supplied by the orifice (30), the water leaving being carried out at (26). To obtain a good distribution of the water flow around the chimney flue (25), a helical wall (34) is arranged in the tank (27). The condensed tars flow by gravity along the pipe (25) to reach the discharge pipe (32). The waste can be collected in a container (33). Finally we can distinguish the support (4) and the two tie rods (29) fixed to the wall and which support the chimney.

La fig.5 permet de localiser la prise en dérivation de l'eau circulant dans la cheminée (2) Le raccordement se fait sur la canalisation de retour de l'eau de chauffage (38). On peut remarquer la vanne trois voies (35), le circulateur (39), les radiateurs (41), un robinet (40), un accumulateur de pression (37) qui figurent dans les montages classiques de chauffage par circulation d'eau chaude. Fig.5 is used to locate the outlet for the water circulating in the chimney (2) The connection is made on the return pipe for the heating water (38). We can notice the three-way valve (35), the circulator (39), the radiators (41), a tap (40), a pressure accumulator (37) which appear in the conventional assemblies of heating by circulation of hot water. .

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux installations de chauffage pour collectivités ou pour particuliers.  The device according to the invention is particularly intended for heating installations for communities or for individuals.

Claims (20)

- REVENDICATIONS- CLAIMS 1.- Dispositif de chauffage à bois, caractérisé par une commutation automatique possible on chauffage électrique, en cas de défaillance ou d'insuffisance de la production de chaleur par le bois. L'installation comprenant une chaudière (l) dont les fumées sont évacuées par l'intermédiaire d'un conduit de raccordement (3) à une cheminée à condensation permanente (2)9 fonctionne selon l'un l'un des trois régimes de fonctionnement suivants  1.- Wood heating device, characterized by an automatic switching possible on electric heating, in case of failure or insufficiency of the heat production by the wood. The installation comprising a boiler (l), the fumes of which are evacuated via a connection duct (3) to a permanent condensing chimney (2) 9 operates according to one of the three operating regimes following - Régime de fonctionnement normal hiver ( production de cha- leur obtenue par combustion du bois) - Normal winter operating regime (production of heat obtained by burning wood) - Régime de secours hiver ( en cas de défaillance ou d'insuf- fisance de la production de chaleur par le bois ). - Winter emergency system (in the event of failure or insufficient heat production by wood). - Régime de fonctionnement été - Summer operating regime 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la production de chaleur en régime secours hiver est réalisée par quatre thermo-plongeurs (21) alimentés sous tension électrique, symétriquement répartis dans le réservoir d'eau de chauffa- ge (8).  2.- Device according to claim 1, characterized in that the production of heat in winter emergency mode is carried out by four immersion heaters (21) supplied with electric voltage, symmetrically distributed in the heating water tank (8 ). 3e- Dispositif selon les revendications 1 et 29 caracté- risé en ce que la commutation bois/électricité est faite automatiquement. 3e- Device according to claims 1 and 29 characterized in that the switching wood / electricity is done automatically. 4.- Dispositif selon les revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que 1?alimentation des thermo-plongeurs (21) est établie ou coupée par l'intermédiaire d'une sonde thermique différentielle à double contacts réglables (9). 4.- Device according to claims 1 to 3, characterized in that the supply of the immersion heaters (21) is established or cut off by means of a differential thermal probe with double adjustable contacts (9). 5.- Dispositif selon la revendication 4 ,caractérisé en ce que la sonde thermique (9) est située dans le réservoir d'eau de chauffage (8). 5.- Device according to claim 4, characterized in that the thermal probe (9) is located in the heating water tank (8). 6.- Dispositif selon les revendications 3,4,5, caractérisé en ce que la sonde thermique (9) située dans le réservoir d' eau de chauffage (8), établira l'alimentation électrique des quatre thermo-plongeurs (2l) pour un minimum fixé de la température de 1' eau de chauffage. Elle coupera l'alimentation des quatre thermo -plongeurs pour un maximum fixé de la température de l'eau de chauf- fage. 6.- Device according to claims 3,4,5, characterized in that the thermal probe (9) located in the heating water tank (8), will establish the electrical supply of the four immersion heaters (2l) for a fixed minimum of the temperature of the heating water. It will cut off the power to the four immersion heaters for a fixed maximum of the heating water temperature. 7.- Dispositif selon l1une quelconque des revendications précédentes9 caractérisé en ce qu'il est prévu en régime de fonctionnement été que la production de chaleur soit intégralement obte nne avec les thermo-plongeurs (21) (pas de combustion dans le foyer (183).  7.- Device according to any one of the preceding claims9 characterized in that it is provided in summer operating mode that the heat production is fully obtained with the immersion heaters (21) (no combustion in the hearth (183) . 8.- Dispositif selon l1une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation des thermo-plon- geurs (21) peut se faire par paire de façon a optimiser et à limiter la consommation électrique. 8.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the supply of the thermal plungers (21) can be done in pairs so as to optimize and limit the electrical consumption. 9.- Dispositif selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau de chauffage est contenue dans un réservoir cylindrique (8) entourant le foyer (18). La paroi intérieure (10) du réservoir (8) devant résister aux fortes tempé- ratures sera en acier réfractaire. 9.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating water is contained in a cylindrical tank (8) surrounding the hearth (18). The inner wall (10) of the tank (8) which must withstand high temperatures will be made of refractory steel. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau chaude est contenue dans le réservoir cylindrique (6) entourant le réservoir d'eau de chauffage (8). tes parois intérieures (7) et extérieures (25) du réservoir (6) sont en acier inoxydable. Le chauffage de l'eau chaude se faisant dans tous les cas par conduction au contact de la paroi (7). 10.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the hot water is contained in the cylindrical tank (6) surrounding the heating water tank (8). the inner (7) and outer (25) walls of the tank (6) are made of stainless steel. The heating of the hot water is done in all cases by conduction in contact with the wall (7). 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendioations précédentes, caractérisé en ce qu'un isolant thermique (5) est inséré entre la paroi ertérieure (25) du réservoir d'eau chaude et l'en- veloppe externe (24) de la chaudière. 11.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a thermal insulator (5) is inserted between the outer wall (25) of the hot water tank and the outer casing (24) of Boiler. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un bouclier thermique (15) est prévu en fond de foyer (18). 12.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a heat shield (15) is provided at the bottom of the hearth (18). 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les raccordements aux diverses ca- nalisations se font sur la face arrière de la chaudière (1). Départ eau chaude (12), départ eau de chauffage (13), retour eau de chauffa- ge (16), alimentation du réservoir d'eau chaude (17). 13.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the connections to the various pipes are made on the rear face of the boiler (1). Hot water flow (12), heating water flow (13), heating water return (16), supply to the hot water tank (17). 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un obturateur (11) est disposé dans le conduit (3). Cet obturateur (11) est maintenu ouvert à chaque fois que du bois est on combustion dans le foyer (18), en particulier en phase de fonctionnement normal hiver ou en phase de fonctionnement secours hiver. L'obturateur (11) est maintenu fermé en phase de fonc- tionnement été, sa fonction étant d'isoler thermiquement l'air chaud contenu dans le foyer (18), et l'air contenu dans le conduit (3). 14.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a shutter (11) is disposed in the duct (3). This shutter (11) is kept open each time wood is burned in the hearth (18), in particular during normal winter operation phase or during winter emergency operation phase. The shutter (11) is kept closed during the summer operating phase, its function being to thermally isolate the hot air contained in the fireplace (18), and the air contained in the duct (3). 15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une grille (14) est disposée dans le foyer (18). 15.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a grid (14) is arranged in the hearth (18). 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une zône réservée à la commande (22) est prévue sur la face avant de la chaudière (1). 16.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a zone reserved for the control (22) is provided on the front face of the boiler (1). 17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en oe que la cheminée (2) est constituée d'un conduit (25) en acier inoxydable à très bon état de surface. 17.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the chimney (2) consists of a duct (25) made of stainless steel with very good surface condition. 18.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé on ce qu'un réservoir d'eau (27) entoure le conduit (25) à sa partie inférieure. Ce réservoir (27) est alimenté par l'orifice (30), l'eau est évacuée par l'orifice (26). 18.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a water tank (27) surrounds the conduit (25) at its lower part. This reservoir (27) is supplied by the orifice (30), the water is discharged through the orifice (26). l9.- Dispositif selon la revendication 189 caractérisé en ce que le débit d'eau traversant le réservoir (27) est pris en déri- vation sur la canalisation de retour de l'eau de chauffage (38)0  9. A device according to claim 189 characterized in that the water flow passing through the tank (27) is diverted onto the heating water return pipe (38) 0 20.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une paroi hélicoïdale (34) est disposée dans le réservoir (27).  20.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a helical wall (34) is arranged in the reservoir (27). 21.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé on ce qu'une canalisation d'évacuation (32) est prévue pour évacuer le goudron condensé. 21.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that an evacuation pipe (32) is provided for evacuating the condensed tar. 22.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un support (4) et deux tirants (29) maintiennent la cheminée  22.- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a support (4) and two tie rods (29) hold the chimney
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