FR2667385A3 - Heating boiler with complementary heating surface - Google Patents

Abstract

The combustion chamber 3 and the complementary heating surface 7 of the boiler are surrounded by a water tank 11 into which the cold heating return 14 emerges in the region of the combustion chamber 3. In the water tank 11 is placed a box structure 22 surrounding the complementary heating surface 7, overlapping the latter at its top and over its sides. A partition 18, substantially parallel to the wall 10 of the combustion chamber 3, divides the water tank 11 into an internal compartment 16 and an external compartment 17. The heating return 14 is coupled up to the external compartment 17, while the internal compartment 16 is connected to that zone of the water tank 11 which is located below the box structure 22. The invention allows the production of a low-temperature boiler of particularly simple construction.

Description

La présente invention concerne une chaudière de chauffage dont le foyer et la surface de chauffe complémentaire, située au-dessus du foyer, sont entourés par une cuve à eau, conduisant liteau, dans laquelle le retour froid du chauffage débouche dans la région du foyer. The present invention relates to a heating boiler, the hearth and the additional heating surface, located above the hearth, are surrounded by a water tank, leading to a batten, in which the cold return of the heating opens into the region of the hearth.

Les chaudières de chauffage du type précité peuvent fonctionner comme des chaudières à haute température avec cet avantage qu'elles permettent une construction simple en tôles d'acier. Mais une chaudière à haute température présente cet inconvénient que les parcours des gaz chauds à l'intérieur de la chaudière doivent être maintenus à des températures qui se situent au-dessus de la température du point de rosée, afin d'éviter la corrosion. Heating boilers of the aforementioned type can function as high-temperature boilers with the advantage that they allow simple construction of sheet steel. However, a high-temperature boiler has the disadvantage that the hot gas paths inside the boiler must be maintained at temperatures which are above the dew point temperature, in order to avoid corrosion.

Ce mode de fonctionnement entrante de plus grandes pertes d'énergie et exige le recours à un mélangeur qui ajoute de l'eau froide dans la conduite aller, chaude, du chauffage, lorsque l'aller doit fonctionner par exemple à 30 C.This incoming mode of operation consumes greater energy and requires the use of a mixer which adds cold water to the supply line, hot, from the heating, when the outgoing supply must operate, for example at 30 C.

En revanche, une chaudière dite à basse température peut fonctionner en produisant la température d'aller souhaitée, sans qu'un mélangeur soit nécessaire. La température de l'eau de chauffage à laquelle celle-ci sort de la cuve à eau de la chaudière, se situe toutefois audessous de la température du point de rosée des gaz chauds, de sorte que les chaudières dites à basse température posent toujours le problème de la corrosion. A un mode de fonctionnement plus économique, par absence de pertes d'énergie, les chaudières à basse température opposent donc une construction plus complexe pour éviter la corrosion. On the other hand, a so-called low temperature boiler can operate by producing the desired flow temperature, without the need for a mixer. The temperature of the heating water at which it leaves the boiler's water tank is however below the dew point temperature of the hot gases, so that so-called low temperature boilers always pose the corrosion problem. To a more economical mode of operation, by the absence of energy losses, low-temperature boilers therefore oppose a more complex construction to avoid corrosion.

L'invention se propose de réaliser une chaudière de chauffage dont la construction soit aussi simple que celle d'une chaudière à haute température mais qui permette un fonctionnement à basse température. The invention proposes to produce a heating boiler, the construction of which is as simple as that of a high temperature boiler but which allows operation at low temperature.

Ce but est atteint suivant l'invention en ce que dans la cuve à eau associée à la surface de chauffe complémentaire, il est placé un caisson entourant la surface de chauffe complémentaire. This object is achieved according to the invention in that in the water tank associated with the additional heating surface, a box is placed surrounding the additional heating surface.

Le caisson entourant la surface de chauffe complémentaire partage la cuve à eau en une zone d'eau entourant étroitement la surface de chauffe complémentaire et en une autre zone extérieure. Au démarrage de la chaudière, la zone de la cuve à eau étroite, se trouvant sous le caisson, peut s'échauffer relativement rapidement, ce qui fait que la surface de chauffe complémentaire peut aussi être chauffée relativement vite pour dépasser la température du point de rosée. La corrosion se produisant dans la surface de chauffe complémentaire par condensation des gaz des fumées, est donc ainsi presque totalement évitée.L'ensemble de la chaudière de chauffage peut avoir une construction aussi simple que celle d'une chaudière à haute température, en tôles d'acier ; en outre, le caisson est simplement placé au-dessus de la surface de chauffe complémentaire afin de garantir le chauffage rapide de l'eau entourant directement de l'extérieur la surface de chauffe complémentaire. The box surrounding the complementary heating surface divides the water tank into a zone of water closely surrounding the complementary heating surface and into another external zone. When the boiler is started, the area of the narrow water tank, which is located under the casing, can heat up relatively quickly, so that the additional heating surface can also be heated up relatively quickly to exceed the point temperature. dew. Corrosion occurring in the additional heating surface by condensation of the flue gases is thus almost completely avoided. The entire heating boiler can have a construction as simple as that of a high-temperature sheet metal boiler steel; in addition, the box is simply placed above the complementary heating surface to guarantee rapid heating of the water surrounding the complementary heating surface directly from the outside.

Etant donné que le caisson recouvre la partie supérieure et les côtés de la surface de chauffe complémentaire, un échange d'eau peut avoir lieu aussi au-dessous du caisson. Lors de la mise en marche de la chaudière, la surface de chauffe complémentaire atteint rapidement une température élevée qui se situe au-dessus de celle du point de rosée et le compartiment à eau extérieur restant n'est chauffé progressivement qu'ensuite. La surface de chauffe complémentaire est donc toujours soumise à des conditions de fonctionnement semblables à celles d'une chaudière à haute température, tandis que les autres zones de la cuve à eau, notamment la conduite d'aller du chauffage partant de celle-ci, permettent un fonctionnement à basse température. Since the box covers the upper part and the sides of the additional heating surface, a water exchange can also take place below the box. When the boiler is started, the additional heating surface quickly reaches a high temperature which is above that of the dew point and the remaining external water compartment is gradually heated only afterwards. The additional heating surface is therefore always subject to operating conditions similar to those of a high-temperature boiler, while the other zones of the water tank, in particular the heating flow pipe leaving therefrom, allow operation at low temperature.

I1 a été constaté que la chaudière de chauffage suivant l'invention est particulièrement avantageuse lorsque les dimensions du caisson sont telles que le rapport entre la superficie de la surface de chauffe complémentaire et le volume de l'eau sous le caisson, est environ de 0,1 à 0,56. Pour calculer la forme géométrique du caisson, on peut utiliser aussi un facteur qui est défini par le rapport entre la surface de la section transversale des poches de chauffe de la surface de chauffe complémentaire et la surface restante de l'eau sous le caisson. Les composants correspondants de la chaudière sont alors dimensionnés correctement et avantageusement lorsque le facteur est d'environ 0,78 à 4,53. I1 was found that the heating boiler according to the invention is particularly advantageous when the dimensions of the box are such that the ratio between the area of the additional heating surface and the volume of water under the box, is about 0 , 1 to 0.56. To calculate the geometrical shape of the box, one can also use a factor which is defined by the ratio between the surface of the cross section of the heating pockets of the additional heating surface and the remaining surface of the water under the box. The corresponding components of the boiler are then dimensioned correctly and advantageously when the factor is approximately 0.78 to 4.53.

I1 est bien entendu que ces facteurs peuvent aussi être modifiés, par exemple lorsque les propriétés des matériaux ont une influence sur les dimensions. It is understood that these factors can also be modified, for example when the properties of the materials have an influence on the dimensions.

Un autre moyen permettant d'éviter une corrosion des surfaces de chauffe complémentaires, lorsque la chaudière de construction simple fonctionne comme une chaudière à basse température, consiste à placer dans la cuve à eau entourant le foyer, une cloison à peu près parallèle à la paroi du foyer, partageant la cuve à eau en un compartiment intérieur et un compartiment extérieur. Another way of avoiding corrosion of the complementary heating surfaces, when the boiler of simple construction functions as a boiler at low temperature, consists in placing in the water tank surrounding the hearth, a partition roughly parallel to the wall from the fireplace, dividing the water tank into an interior compartment and an exterior compartment.

Dans ce cas, il est particulièrement avantageux que le retour de chauffage soit raccordé au compartiment extérieur et que le compartiment intérieur soit relié de manière à laisser passer l'eau, avec la zone de la cuve à eau située au-dessous du caisson. In this case, it is particularly advantageous that the heating return is connected to the external compartment and that the internal compartment is connected so as to let the water pass, with the zone of the water tank located below the box.

Le fait de prévoir une cloison a pour avantage que le compartiment intérieur qui entoure directement la paroi du foyer, contient une quantité d'eau relativement réduite qui peut être chauffée rapidement avec le fonctionnement de la chaudière. Etant donné précisément que ce compartiment intérieur pouvant être chauffé rapidement est relié, de manière à laisser passer liteau, avec la zone de la cuve à eau située sous le caisson, l'eau se trouvant sous le caisson s'échauffe encore plus rapidement, ce qui contribue essentiellement à éviter la corrosion dans la surface de chauffe complémentaire. The fact of providing a partition has the advantage that the interior compartment which directly surrounds the wall of the hearth contains a relatively small amount of water which can be heated quickly with the operation of the boiler. Given precisely that this interior compartment which can be heated quickly is connected, so as to let batten, with the zone of the water tank located under the box, the water being under the box heats up even more quickly, this which essentially helps to prevent corrosion in the additional heating surface.

Dans la région de l'extrémité de la surface de chauffe complémentaire, c'est-à-dire là où les fumées sont déjà relativement bien refroidies, avant qu'elles ne s'échappent de la surface de chauffe complémentaire, vers la cheminée, le risque de corrosion est le plus grand. In the region of the end of the additional heating surface, that is to say where the fumes are already relatively well cooled, before they escape from the additional heating surface, towards the chimney, the risk of corrosion is greatest.

C'est le plus souvent dans ces zones que le point de rosée ntest pas atteint. La configuration suivant l'invention de la chaudière de chauffage permet précisément de chauffer rapidement, à partir du côté eau, cette zone soumise à un risque de corrosion du fait que la température du point de rosée n' est pas atteinte. Selon une variante de la chaudière de chauffage suivant l'invention il est prévu en outre que le compartiment extérieur comporte un organe d'obturation dans une zone située sous la surface de chauffe complémentaire et au-dessus de l'embouchure du retour de chauffage.It is most often in these areas that the dew point is not reached. The configuration according to the invention of the heating boiler makes it possible precisely to rapidly heat, from the water side, this zone subject to a risk of corrosion because the dew point temperature is not reached. According to a variant of the heating boiler according to the invention, it is further provided that the external compartment comprises a shutter member in a zone situated under the complementary heating surface and above the mouth of the heating return.

L'organe d'obturation sépare encore une fois le compartiment extérieur dans la zone de l'embouchure du retour du chauffage, du reste de la cuve à eau, notamment des zones du compartiment extérieur, ce qui évite un mélange de l'eau froide de retour entrant avec l'eau déjà chaude du reste de la cuve à eau. L'obturation ci-dessus garantit que l'eau froide de retour ait à parcourir un long trajet à l'intérieur de l'ensemble de la cuve à eau, avant de parvenir dans les zones de la cuve à eau, voisines de la surface de chauffe complémentaire . L'échauffement peut alors avoir lieu. The shutter member once again separates the external compartment in the region of the mouth of the heating return from the rest of the water tank, in particular zones of the external compartment, which prevents mixing of the cold water. back entering with the already hot water from the rest of the water tank. The above closure ensures that the cold return water has to travel a long distance inside the entire water tank, before reaching the areas of the water tank close to the surface additional heating. The heating can then take place.

La cloison avec son organe d'obturation dans la région du retour de chauffage ainsi que le caisson qui entoure la surface de chauffe complémentaire, sont de simples éléments en tôle qui se placent sans problème dans une chaudière, par exemple par soudage. La chaudière de chauffage suivant l'invention présente ainsi la construction avantageusement simple d'une chaudière à haute température et peut fonctionner rentablement comme une chaudière à basse température, les problèmes de corrosion étant réduits à un minimum acceptable. The partition with its shutter member in the region of the heating return as well as the box which surrounds the additional heating surface, are simple sheet metal elements which are easily placed in a boiler, for example by welding. The heating boiler according to the invention thus has the advantageously simple construction of a high temperature boiler and can function profitably as a low temperature boiler, the corrosion problems being reduced to an acceptable minimum.

Un exemple de réalisation présentant d'autres caractéristiques suivant l'invention, est représenté sur les dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue latérale en coupe schématique d'une chaudière de chauffage,
la figure 2 est une vue en coupe partielle de la chaudière de chauffage, le long de la ligne II-II de la figure 1 et
la figure 3 est une vue en coupe partielle de la chaudière de chauffage, le long de la ligne III-III de la figure 1.An exemplary embodiment having other characteristics according to the invention is shown in the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a schematic sectional side view of a heating boiler,
FIG. 2 is a partial section view of the heating boiler, along the line II-II of FIG. 1 and
FIG. 3 is a partial sectional view of the heating boiler, along the line III-III of FIG. 1.

La figure 1 représente de manière schématique, dans une vue en coupe, une forme de réalisation d'une chaudière de chauffage. Figure 1 shows schematically, in a sectional view, an embodiment of a heating boiler.

La chaudière de chauffage est placée sur un élément de socle 1 inférieur. Une enveloppe de chaudière 2 extérieure entoure, à une distance choisie, un foyer 3 en forme de cylindre, qui est fermé sur la face avant de la chaudière, par une porte de foyer 4. La porte de foyer 4 a un passage 5 dans lequel peut être inséré un brûleur chauffant le foyer 3. Le brûleur n'est pas représenté ici. The heating boiler is placed on a lower base element 1. An external boiler casing 2 surrounds, at a selected distance, a cylinder-shaped hearth 3, which is closed on the front face of the boiler, by a hearth door 4. The hearth door 4 has a passage 5 in which can be inserted a burner heating the hearth 3. The burner is not shown here.

Dans sa zone arrière, le foyer est fermé à sa partie supérieure par une paroi de foyer 6 supérieure. Audessus de la paroi de foyer 6 et donc au-dessus du foyer, se situe une surface de chauffe complémentaire 7 dont le côté d'entrée 8 est ouvert vers le foyer 3, ce qui fait que les gaz chauds provenant du foyer 3 s'écoulent à travers la surface de chauffe complémentaire 7, cèdent de la chaleur et sortent finalement de la chaudière par le côté de sortie 9 de la surface de chauffe complémentaire, se trouvant sur la paroi arrière de la chaudière, afin d'être évacués vers une cheminée non représentée. In its rear zone, the hearth is closed at its upper part by an upper hearth wall 6. Above the hearth wall 6 and therefore above the hearth, there is a complementary heating surface 7, the inlet side 8 of which is open towards the hearth 3, so that the hot gases coming from the hearth 3 flow through the additional heating surface 7, give off heat and finally leave the boiler via the outlet side 9 of the additional heating surface, located on the rear wall of the boiler, in order to be evacuated to a chimney not shown.

Entre l'enveloppe de la chaudière 2 et les parois de foyer 6 et 10 délimitant le foyer, se trouve la cuve à eau 11. La cuve à eau 11 entoure la surface de chauffe complémentaire 7 ainsi que pratiquement tout le foyer 3. Between the jacket of the boiler 2 and the hearth walls 6 and 10 delimiting the hearth, is the water tank 11. The water tank 11 surrounds the additional heating surface 7 as well as practically the whole hearth 3.

Dans la zone supérieure de la chaudière de chauffage, est placée la conduite d'aller du chauffage 12 qui se présente sous la forme d'un piquage par lequel l'eau chauffée quitte la chaudière en direction de la flèche 13. In the upper zone of the heating boiler, the heating pipe 12 is placed, which is in the form of a nozzle by which the heated water leaves the boiler in the direction of arrow 13.

Dans la zone inférieure de la chaudière de chauffage et donc dans la zone du foyer 3, est placée la conduite de retour de chauffage 14 à travers laquelle l'eau froide retourne dans la cuve à eau de la chaudière, dans le sens de la flèche 15.In the lower zone of the heating boiler and therefore in the zone of the hearth 3, the heating return pipe 14 is placed through which the cold water returns to the water tank of the boiler, in the direction of the arrow 15.

Dans la cuve à eau entourant le foyer 3 est placée une cloison 18 s'étendant à peu près parallèlement à la paroi extérieure 10 du foyer, qui partage la cuve à eau en un compartiment intérieur 16 et un compartiment extérieur 17. Dans une zone située au-dessous de la surface de chauffe complémentaire 7 et au-dessus de l'embouchure du retour de chauffage 14, le compartiment extérieur 17 comporte un organe d'obturation 19 supérieur qui empêche que de l'eau froide envoyée à la cuve à eau par le retour de chauffage 14, ne s'écoule directement vers le côté sortie 9 de la surface de chauffe complémentaire 7, soumis tout particulièrement à un risque de corrosion. Comme on le voit ici, la cloison 18 s'étend jusqu'au dessus de la surface de chauffe complémentaire 7.L'eau froide arrivant par le retour de chauffage 14 se répartit ainsi dans le compartiment extérieur 17 délimité par l'organe d'obturation 19, avant de pouvoir s'écouler au-dessus du bord libre supérieur 20 de la cloison 18 et avant de parvenir dans le compartiment intérieur 16. L'eau froide descend dans le compartiment intérieur 16 entourant la paroi de foyer 10 et s'échauffe sur les parois 10 du foyer. L'eau chaude monte du compartiment intérieur 16, comme l'indique la flèche 21 et chauffe tout d'abord la zone de sortie 9, soumise à corrosion, de la surface de chauffe complémentaire 7, avant de se répartir dans la cuve à eau 11 entourant la surface de chauffe complémentaire 7, comme l'indiquent les autres flèches. In the water tank surrounding the hearth 3 is placed a partition 18 extending roughly parallel to the outer wall 10 of the hearth, which divides the water tank into an interior compartment 16 and an exterior compartment 17. In an area located below the additional heating surface 7 and above the mouth of the heating return 14, the external compartment 17 includes an upper closure member 19 which prevents cold water being sent to the water tank by the heating return 14, does not flow directly to the outlet side 9 of the additional heating surface 7, subject in particular to a risk of corrosion. As seen here, the partition 18 extends to the top of the additional heating surface 7. The cold water arriving by the heating return 14 is thus distributed in the external compartment 17 delimited by the obturation 19, before being able to flow above the upper free edge 20 of the partition 18 and before reaching the interior compartment 16. The cold water descends into the interior compartment 16 surrounding the hearth wall 10 and s' heats on the walls 10 of the hearth. The hot water rises from the interior compartment 16, as indicated by arrow 21 and firstly heats the outlet zone 9, subject to corrosion, from the additional heating surface 7, before being distributed in the water tank 11 surrounding the complementary heating surface 7, as indicated by the other arrows.

Afin que la montée en température se fasse rapidement, il est placé dans la cuve à eau 11 associée à la surface de chauffe complémentaire, un caisson 22 entourant celle-ci, qui la recouvre à sa partie supérieure et en bas sur les côtés. Les dimensions du caisson sont telles que le rapport entre la superficie de la surface de chauffe complémentaire et le volume de l'eau sous le caisson soit environ de 0,1 à 0,56. So that the temperature rise takes place quickly, it is placed in the water tank 11 associated with the complementary heating surface, a box 22 surrounding the latter, which covers it at its upper part and at the bottom on the sides. The dimensions of the box are such that the ratio between the surface area of the additional heating surface and the volume of water under the box is approximately 0.1 to 0.56.

La figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne II-II de la figure 1. Les mêmes composants portent les mêmes références. Le caisson 22 qui entoure la surface de chauffe complémentaire est dessiné en partie ouvert, ce qui permet de voir certaines poches de chauffe 23 de la surface de chauffe complémentaire 7. Figure 2 is a sectional view along line II-II of Figure 1. The same components have the same references. The box 22 which surrounds the complementary heating surface is drawn partially open, which makes it possible to see certain heating pockets 23 of the complementary heating surface 7.

La figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne III-III de la figure 1. Les mêmes composants sont à nouveau désignés par les mêmes références.  Figure 3 is a sectional view along line III-III of Figure 1. The same components are again designated by the same references.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Chaudière de chauffage dont le foyer et la surface de chauffe complémentaire, située au-dessus du foyer, sont entourés par une cuve à eau, conduisant l'eau, dans laquelle le retour de chauffage froid débouche dans la région du foyer, caractérisée en ce que dans la cuve à eau (11) associée à la surface de chauffe complémentaire (7), il est placé un caisson (22) entourant la surface de chauffe complémentaire (7). 1. Heating boiler whose hearth and the additional heating surface, located above the hearth, are surrounded by a water tank, conducting the water, in which the return of cold heating opens into the region of the hearth, characterized in that in the water tank (11) associated with the complementary heating surface (7), a box (22) is placed surrounding the complementary heating surface (7). 2. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson (22) recouvre la surface de chauffe complémentaire (7) à sa partie supérieure et sur les côtés. 2. Heating boiler according to claim 1, characterized in that the box (22) covers the additional heating surface (7) at its upper part and on the sides. 3. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les dimensions du caisson (22) sont choisies telles que le rapport entre la superficie de la surface de chauffe complémentaire (7) et le volume de l'eau sous le caisson (22), soit d'environ 0,1 à 0,56. 3. Heating boiler according to one of claims 1 or 2, characterized in that the dimensions of the box (22) are chosen such that the ratio between the surface area of the additional heating surface (7) and the volume of the water under the box (22), about 0.1 to 0.56. 4. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que dans la cuve à eau (11) entourant le foyer, il est placé une cloison (18) à peu près parallèle à la paroi du foyer (10), partageant la cuve à eau (11) en un compartiment intérieur (16) et un compartiment extérieur (17). 4. Heating boiler according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the water tank (11) surrounding the hearth, there is placed a partition (18) roughly parallel to the wall of the hearth (10 ), dividing the water tank (11) into an interior compartment (16) and an exterior compartment (17). 5. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le retour de chauffage (14) est raccordé au compartiment extérieur (17) et en ce que le compartiment intérieur (16) est relié de manière à laisser passer l'eau, avec la zone de la cuve à eau (11) située au-dessous du caisson (22). 5. Heating boiler according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heating return (14) is connected to the external compartment (17) and in that the internal compartment (16) is connected so as to let the water pass, with the area of the water tank (11) located below the box (22). 6. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le compartiment extérieur (17) comporte un organe d'obturation (19) dans une zone située sous la surface de chauffe complémentaire (7) et au-dessus de l'embouchure du retour de chauffage (14).  6. Heating boiler according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the external compartment (17) comprises a shutter member (19) in an area located under the additional heating surface (7) and at above the mouth of the heating return (14).