FR2994728A1

FR2994728A1 - Pellet stove, has unique air intake distributing air to additional air circuit that emerges level of end of ignition electrode, and tertiary air circuit associated with unit ensuring its obturation apart from ignition phase

Info

Publication number: FR2994728A1
Application number: FR1302087A
Authority: FR
Inventors: Christian Schulhof
Original assignee: Individual
Current assignee: Christian Schulhof Developpement Fr
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-02-28
Anticipated expiration: 2033-09-09
Also published as: FR2994728B1

Abstract

The stove has a unique air intake distributing inlet air to a primary air circuit that emerges under a pellet in a combustion chamber. The intake distributes the air to an additional air circuit that emerges level of an end of an ignition electrode. A tertiary air circuit is associated with a unit ensuring its obturation apart from an ignition phase. The electrode is mounted laterally to the combustion chamber. A flowmeter determines input volume of air, and an air extractor optimizes combustion of the pellet.

Description

POÊLE A GRANULES ETANCHE La présente invention concerne le domaine des poêles à granulés et, plus spécifiquement, un nouveau poêle à granulés présentant tout à la fois une structure et un fonctionnement optimisés. Il y a quarante ans, la première grande crise de l'énergie consécutive au choc pétrolier de 1973 a contribuée à relancer le chauffage par le bois, notamment le chauffage sous la forme de granulés de bois. Ce « granulé de bois », aussi connu sous le terme anglais de « pellet », est issu du compactage des résidus de scieries. Il prend la forme d'un bâtonnet cylindrique et est constitué de diverses essences de bois (souvent du résineux). Ce combustible est écologique car il ne contient ni colle ni vernis et garantit un excellent rendement calorifique du fait d'une humidité résiduelle très faible. Aujourd'hui, ses caractéristiques sont normalisés (DIN+ ou NF) avec un diamètre proche de 6 mm, une longueur de 30 mm, une humidité résiduelle approchant les 10% et une puissance thermique comprise entre 4 à 5 kWh par kg. Ce sont la normalisation de ces caractéristiques et l'automatisation des poêles à granulés à la fin des années 1990 qui ont permis de faire véritablement décoller la filière. Ainsi, on estime que la production française de granulés devrait atteindre près d'un million de tonnes. En ce qui concerne son fonctionnement, le poêle à granulés comporte un réservoir à granulés qui peut en contenir jusqu'à près de 20kg. Cette capacité, outre qu'elle facilite la manutention (les sacs de granulés font en général 15kg), permet d'obtenir une autonomie qui peut approcher les deux jours. Dès lors, le poêle à granulés se positionne comme un réel système de chauffage alternatif à l'électricité, au gaz et/ou au fioul. En fonctionnement, les granulés du réservoir sont amenés vers un « creuset » de combustion où se trouve une électrode d'allumage et comprenant une arrivée d'air ventilée se trouvant sous le granulé. Cette électrode permet d'enflammer le premier granule, lequel, une fois enflammé, permettra d'enflammer le suivant sans plus nécessiter d'allumage par l'électrode. Le poêle à granulés comprend une porte généralement munie d'une vitre pour permettre de visualiser l'intérieur de la chambre de combustion sans nécessité d'ouvrir la porte. Les cendres issues de la combustion tombent dans un grand cendrier, tandis que les gaz de combustion s'échappent vers la sortie en transitant par un échangeur de chaleur qui a également vocation à retenir les cendres des fumées. L'échangeur de chaleur permet ensuite de chauffer la pièce sans risquer la dissémination des gaz de combustion dans cette dernière, et don de porter atteinte à la santé des personnes l'occupant. La puissance de chauffage peut être réglée en intervenant sur la vis-sans-fin qui amène les granulés du réservoir vers le creuset et surtout sur l'arrivée d'air ventilée arrivant sous le granulé. Loin de cette structure finalement très schématique, le poêle à granulés d'aujourd'hui s'est fortement complexé avec le temps, avec l'intégration de très nombreux systèmes, de sorte d'optimiser tout à la fois son fonctionnement et aussi sa sécurité. Parmi ces différents systèmes, on trouve les composants ou systèmes qui suivent. Un moteur qui tient guise d'extracteur d'air et se trouve associé au conduit de sortie des gaz de combustion. Son fonctionnement permet, quelque soit la nature du conduit, une aspiration des gaz de combustion de sorte de les évacuer hors de l'habitation. Ce système, outre l'amélioration du fonctionnement du poêle, permet d'améliorer également la sécurité de celui-ci.The present invention relates to the field of pellet stoves and, more specifically, a new pellet stove having both an optimized structure and operation. Forty years ago, the first major energy crisis following the oil crisis of 1973 helped revive wood heating, including heating in the form of wood pellets. This "wood pellet", also known as "pellet", comes from the compaction of sawmill residues. It takes the form of a cylindrical rod and consists of various wood species (often coniferous). This fuel is environmentally friendly because it contains no glue or varnish and ensures excellent heat output due to very low residual moisture. Today, its characteristics are standardized (DIN + or NF) with a diameter close to 6 mm, a length of 30 mm, a residual moisture approaching 10% and a thermal power of between 4 and 5 kWh per kg. It is the standardization of these characteristics and the automation of pellet stoves at the end of the 1990s that really helped the sector to take off. Thus, it is estimated that French production of pellets is expected to reach nearly one million tonnes. Regarding its operation, the pellet stove has a pellet tank that can hold up to 20kg. This capacity, in addition to facilitating handling (pellets bags are usually 15kg), provides a range that can approach two days. As a result, the pellet stove is positioned as a real alternative heating system to electricity, gas and / or fuel oil. In operation, the pellets of the tank are fed to a combustion "crucible" where there is an ignition electrode and comprising a ventilated air inlet located under the granule. This electrode is used to ignite the first granule, which, once ignited, will ignite the next without requiring ignition by the electrode. The pellet stove includes a door usually provided with a window to allow visualization of the interior of the combustion chamber without the need to open the door. Ashes from combustion fall into a large ashtray, while flue gas escapes to the outlet through a heat exchanger that also aims to retain the ashes of fumes. The heat exchanger then makes it possible to heat the room without risking the spread of the combustion gases in the latter, and it poses a threat to the health of the persons occupying it. The heating power can be adjusted by intervening on the endless screw which brings the granules of the tank to the crucible and especially on the inlet of ventilated air arriving under the granule. Far from this structure, which is ultimately very schematic, today's pellet stove has become highly complex over time, with the integration of numerous systems, in order to optimize both its operation and its safety. . Among these different systems, we find the following components or systems. A motor that acts as an extractor and is associated with the flue outlet duct. Its operation makes it possible, whatever the nature of the duct, a suction of the combustion gases so as to evacuate them from the dwelling. This system, in addition to improving the operation of the stove, also improves the safety of it.

Un circuit d'air secondaire, appelé aussi circuit de désenfumage ou circuit de post-combustion débouchant dans la partie haute de la chambre de combustion, plus spécifiquement au sein de la porte donnant sur la chambre de combustion et juste au dessus de la vitre de cette dernière. De la sorte, de l'air froid entre par celle-ci et constitue une couche protectrice entre la vitre et les gaz de combustion chauds chargées en particules, limitant par là même l'encrassement de cette dernière.A secondary air circuit, also called smoke extraction circuit or afterburner circuit opening into the upper part of the combustion chamber, more specifically within the door to the combustion chamber and just above the glass of the latter. In this way, cold air enters through it and constitutes a protective layer between the glass and the hot combustion gases charged with particles, thereby limiting the fouling of the latter.

Un ventilateur d'air chaud, appelé aussi ventilateur tangentiel, et qui est associé à l'échangeur de chaleur. Celui-ci permet d'améliorer le passage de l'air de la pièce sur l'échangeur de chaleur du poêle à granulés contribuant ainsi à augmenter le rendement de ce dernier. Un motoréducteur associé à la vis sans fin. Celui-ci permet d'entraîner cette dernière, mais surtout de la piloter au plus près pour maximiser la encore le fonctionnement et l'autonomie du poêle.A fan of hot air, also called tangential fan, and which is associated with the heat exchanger. This improves the passage of air from the room on the heat exchanger of the pellet stove thus contributing to increase the efficiency of the latter. A geared motor associated with the worm. It allows to train the latter, but especially to drive it as close as possible to maximize the operation and autonomy of the stove.

Elément aujourd'hui essentiel du poêle à granules, une carte mère qui comporte un micro- processeur. Bien loin de l'image de rusticité que l'on pourrait avoir d'un poêle, la présence de cette carte, de part son programme de pilotage de la combustion et des divers ordres de marches permet à ce dernier de bénéficier de rendements excellents.Today's essential element of the pellet stove is a motherboard with a microprocessor. Far from the image of rusticity that one could have of a stove, the presence of this card, because of its program of control of the combustion and the various orders of steps allows it to benefit from excellent yields.

Elément apparu depuis peu, un capteur de débit d'air associé au circuit d'air primaire. Celui-ci outre de renseigner la carte mère sur les volumes d'air entrant permet surtout, par le biais d'un asservissement de l'extracteur en sortie, d'ajuster la quantité de comburant injecté et donc de régler la puissance du poêle au plus juste. Finalement, on trouve également un pressostat qui suit la pression au sein de la chambre de combustion et permet de couper l'alimentation en granulés dès lors qu'il détecte une sur- ou une dépression au sein de la chambre de combustion. Tous ces éléments se sont le plus souvent ajoutés au fil du progrès à une structure de base somme toute très rustique, sans remise en question de l'ensemble, ce qui, outre la complexité de montage a résulté en une explosion du coût de fabrication. Aujourd'hui, dans un souci de sécuriser plus encore le fonctionnement du poêle à granulés, une nouvelle norme du CSTB (Conseil Scientifique et Technique du Bâtiment) vient d'entrer en vigueur, laquelle norme impose une étanchéité du poêle. Cette étanchéité vise à protéger plus encore l'utilisateur des risques associés à la respiration des gaz de combustion. Maintenant, et du fait de la structure déjà particulièrement complexe de nombre de poêles, cette mise en étanchéité s'avère particulièrement contraignante et surtout coûteuse. D'ores et déjà, on observe une nouvelle augmentation substantielle du prix des produits commercialisés risquant de contrevenir à l'essor de cette filière en fort développement.Element appeared recently, an air flow sensor associated with the primary air circuit. This one besides informing the motherboard on the volumes of incoming air allows especially, by means of an enslavement of the exit extractor, to adjust the quantity of oxidant injected and thus to regulate the power of the stove to the more just. Finally, there is also a pressure switch that follows the pressure within the combustion chamber and cuts off the supply of granules when it detects an over- or a depression in the combustion chamber. All these elements have more often than not added progressively to a basic structure that is very rustic, without questioning the whole, which, in addition to the complexity of assembly has resulted in an explosion in the cost of manufacture. Today, in an effort to further secure the operation of the pellet stove, a new standard of the CSTB (Scientific and Technical Building Council) has just come into force, which standard imposes a seal of the stove. This sealing is intended to further protect the user from the risks associated with breathing gases. Now, and because of the already particularly complex structure of many stoves, this sealing is particularly difficult and especially expensive. Already, there is a further substantial increase in the price of marketed products likely to contravene the development of this sector in strong development.

Soucieux de proposer un poêle à granulés qui soit tout à la fois simple dans sa conception, de sorte de bénéficier d'un coût de production (et donc de vente) le plus réduit possible, et particulièrement efficient et sûr de sorte d'atteindre les plus hauts standards du marché, l'inventeur s'est attelé à repenser la structure du poêle proposé. Partant de cet objectif, l'inventeur s'est attelé à concevoir un nouveau poêle satisfaisant à cette problématique complexe. De cette réflexion est ressortit une architecture résolument nouvelle et simplifiée, laquelle comprend moins d'une centaine de pièces.Anxious to offer a pellet stove that is both simple in its design, so to benefit from a cost of production (and therefore sales) as small as possible, and particularly efficient and safe to reach the higher standards of the market, the inventor has been rethinking the structure of the proposed stove. Starting from this objective, the inventor set about designing a new stove that satisfies this complex problem. From this reflection emerges a decidedly new and simplified architecture, which includes less than a hundred pieces.

En premier lieu, du fait de l'étanchéité aujourd'hui imposée pour les poêles, ces derniers ne comprennent qu'une unique entrée d'air. Cette unique entrée d'air a singulièrement compliqué la gestion de la combustion du granulé, notamment la phase d'allumage avec l'électrode d'allumage qui est susceptible de connaître des ratés.First, because of the tightness imposed today for stoves, they include only one air inlet. This single air inlet has singularly complicated the management of the combustion of the granule, including the ignition phase with the ignition electrode which is likely to misfire.

L'inventeur a maintenant réussi à solutionner cette difficulté en intégrant, outre le circuit d'air primaire alimentant la combustion du granulé, un circuit d'air « tertiaire », partant de l'entrée d'air unique et débouchant à proximité immédiate de l'extrémité de l'électrode d'allumage. De la sorte, le granulé bénéficie d'un maximum de comburant durant la phase d'allumage, et ceci malgré l'étanchéité du poêle, permettant d'éviter les ratés lors de cette phase.The inventor has now managed to solve this problem by integrating, in addition to the primary air circuit feeding the combustion of the granule, a "tertiary" air circuit, starting from the single air inlet and opening in the immediate vicinity of the end of the ignition electrode. In this way, the granule has a maximum of oxidizer during the ignition phase, and this despite the tightness of the stove, to avoid misfires during this phase.

En conséquence, un premier objet de l'invention porte sur un poêle à granulés comprenant une entrée d'air unique (1), laquelle entrée (1) distribue l'air à un circuit primaire d'air (2) débouchant, sous le granulé (4), dans le creuset de combustion (5), caractérisé en ce que cette même entrée (1) distribue également l'air à un autre circuit d'air (3) débouchant au niveau de l'extrémité de l'électrode d'allumage (7).Accordingly, a first object of the invention relates to a pellet stove comprising a single air inlet (1), which inlet (1) distributes the air to a primary air circuit (2) opening, under the granule (4), in the combustion crucible (5), characterized in that the same inlet (1) also distributes the air to another air circuit (3) opening at the end of the electrode ignition (7).

Dans ce poêle à granulés étanche, cette proximité de l'extrémité de l'électrode d'allumage (de l'ordre d'un centimètre) permet d'améliorer fortement la phase d'allumage et le fonctionnement général du poêle à granulé selon l'invention. Ce circuit d'air tertiaire (6) pourra être associé à des moyens assurant son obturation en dehors de la phase d'allumage et, plus spécifiquement, lors de la phase de combustion. De tels moyens d'obturation seront naturellement sous contrôle de la carte mère du poêle à granulés. Ces moyens d'obturation qui sont montés mobiles, sont préférentiellement montés en rotation. En outre, et en vue d'empêcher l'encrassement de la vitre (permettant de visualiser la combustion), il convenait de maintenir un circuit d'air secondaire et constituant une barrière pour les gaz de combustions chargés en suies.In this sealed pellet stove, this proximity of the end of the ignition electrode (of the order of one centimeter) greatly improves the ignition phase and the general operation of the pellet stove according to the invention. 'invention. This tertiary air circuit (6) may be associated with means ensuring its closure outside the ignition phase and, more specifically, during the combustion phase. Such sealing means will naturally be under control of the motherboard of the pellet stove. These shutter means which are mounted movably, are preferably mounted in rotation. In addition, and in order to prevent clogging of the window (to visualize the combustion), it was necessary to maintain a secondary air circuit and constituting a barrier for the combustion gases loaded with soot.

Ce circuit secondaire, comme par exemple celui décrit dans le brevet FR 2 945 105, est associé à une entrée d'air indépendante, et se positionne toujours en haut de la vitre. L'air entrant, froid, descend le long de cette dernière, la protégeant ainsi de l'encrassement, puis, se réchauffant au contact des gaz de combustion, remonte avec ceux-ci pour s'échapper par la sortie des gaz de combustion.This secondary circuit, such as that described in patent FR 2 945 105, is associated with an independent air inlet, and is always positioned at the top of the window. The incoming air, cold, goes down along the latter, thus protecting it from fouling, then, warming up in contact with the combustion gases, goes up with them to escape through the exit of the combustion gases.

L'introduction d'un circuit d'air secondaire, partant de l'entrée d'air unique et débouchant en non pas en haut mais en bas de la vitre a permis de montrer que ce positionnement permettait non seulement d'éviter également l'encrassement de la vitre mais, qui plus est, avec une meilleure efficacité qu'un positionnement en haut de cette dernière.The introduction of a secondary air circuit, starting from the single air inlet and opening in not at the top but at the bottom of the glass, allowed to show that this positioning made it possible not only to avoid also the clogging of the glass but, moreover, with a better efficiency than a positioning at the top of the latter.

Selon un mode de réalisation préféré, l'entrée d'air unique (1) du poêle selon l'invention distribue également cet air à un circuit secondaire d'air (), lequel débouche à la base de la vitre du poêle de combustion et empêche son encrassement. Avantageusement, ce circuit d'air secondaire () permet à cet air de déboucher sur toute la largeur de la vitre de sorte d'éviter le plus efficacement possible. Typiquement, ceci est mis en oeuvre au moyen du percement de trous de sortie d'air sur toute la longueur du tuyau au dessous de la vitre. En vue de faciliter le montage du poêle et son entretient, l'électrode d'allumage du poêle selon l'invention est montée non pas en arrière du creuset de combustion, la vitre se trouvant à l'avant du creuset de combustion, mais latéralement à celui-ci. De la sorte, l'électrode d'allumage peut être changée beaucoup plus simplement et ce positionnement limite en outre la proximité de cette électrode avec d'autres composants, dont le ventilateur tangentiel, dont sa chaleur pourrait affecter la durabilité. Aussi, un autre mode de réalisation porte sur un poêle à granulés comprenant en outre une électrode d'allumage montée latéralement au creuset de combustion. Toujours dans un souci d'optimisation du montage, l'entrée d'air (1) débouche sur un compartiment positionné sur un des deux côtés du poêle, lequel compartiment permet ensuite de distribuer cet air vers les différents circuits d'air. Ce positionnement, permet de limiter le nombre de parois à traverser pour le tuyau d'arrivée d'air et donc le nombre d'étanchéités à mettre en oeuvre. En vue d'optimiser le fonctionnement du poêle selon l'invention, celui-ci comprend en outre un débitmètre à même de déterminer le volume d'air entrant et un extracteur d'air asservit à ce dernier de sorte d'optimiser la combustion des granulés. Maintenant, la combinaison de la structure de ce débitmètre (membrane et électronique) et de la nature du poêle (forte chaleur) est de nature à affecter la longévité de ce dernier.According to a preferred embodiment, the single air inlet (1) of the stove according to the invention also distributes this air to a secondary circuit of air (), which opens at the base of the window of the combustion stove and prevents clogging. Advantageously, this secondary air circuit () allows this air to open the entire width of the window so as to avoid it as effectively as possible. Typically, this is accomplished by piercing air outlets along the entire length of the pipe below the window. In order to facilitate assembly of the stove and its maintenance, the ignition electrode of the stove according to the invention is mounted not behind the combustion crucible, the window being at the front of the combustion crucible, but laterally to this one. In this way, the ignition electrode can be changed much more simply and this positioning also limits the proximity of this electrode with other components, including the tangential fan, whose heat could affect the durability. Also, another embodiment relates to a pellet stove further comprising an ignition electrode mounted laterally to the combustion crucible. Always in order to optimize the assembly, the air inlet (1) opens onto a compartment positioned on one of the two sides of the stove, which compartment then distributes this air to the various air circuits. This positioning limits the number of walls to cross for the air inlet pipe and therefore the number of seals to implement. In order to optimize the operation of the stove according to the invention, it further comprises a flowmeter able to determine the volume of air entering and an air extractor enslaved to the latter so as to optimize the combustion of the air. granules. Now, the combination of the structure of this flow meter (membrane and electronics) and the nature of the stove (high heat) is likely to affect the longevity of the latter.

Pour solutionner ce problème, l'entrée d'air est formé d'un tuyau en au moins deux parties qui sont maintenues ensemble au moyen d'un manchon, lequel manchon est positionné en aval du débitmètre et L'inventeur a, là encore, pu solutionner ce problème en intégrant, outre le débitmètre associé à l'entrée d'air, un manchon positionné en aval du débitmètre, lequel manchon permet d'assurer un maintient mécanique et une étanchéité entre les deux parties du tuyau d'entrée d'air tout en limitant la propagation de la chaleur entre les deux parties du tuyau du fait de sa composition. De la sorte, l'exposition du débitmètre à la chaleur est la plus limitée possible permettant d'augmenter sa durée de vie.To solve this problem, the air inlet is formed of a pipe in at least two parts which are held together by means of a sleeve, which sleeve is positioned downstream of the flow meter and the inventor has, again, This problem can be solved by integrating, in addition to the flowmeter associated with the air inlet, a sleeve positioned downstream of the flowmeter, which sleeve makes it possible to ensure a mechanical hold and a seal between the two parts of the inlet pipe. air while limiting the propagation of heat between the two parts of the pipe because of its composition. In this way, exposure of the flow meter to heat is as limited as possible to increase its life.

Aussi, le poêle selon l'invention comprend une entrée d'air formée d'un tuyau en au moins deux parties, un débitmètre se trouvant dans la partie la plus éloignée du creuset de combustion, et un manchon permettant d'assurer le maintient ensemble de ces deux parties et leur étanchéité tout en limitant la propagation de la chaleur entre ces deux parties. Enfin, et dans un souci d'industrialisation, les pièces du poêle selon l'invention comprennent des tenons et/ou des mortaises de sorte de permettre un montage facilité de celles-ci en vue d'obtenir le poêle selon l'invention. En outre, le poêle à granulés selon l'invention pourra comprendre au moins un composant choisi parmi un pressostat, un capteur de chaleur associé au réservoir à granulés, une télécommande commandant la carte mère, un échangeur de chaleur entre le conduit de sortie des gaz de combustion et celui d'entrée d'air, une canalisation en amont du ventilateur tangentielle de sorte de permettre le chauffage de plusieurs pièces.Also, the stove according to the invention comprises an air inlet formed of a pipe in at least two parts, a flowmeter located in the farthest part of the combustion crucible, and a sleeve to ensure the maintenance together of these two parts and their tightness while limiting the propagation of heat between these two parts. Finally, and for the sake of industrialization, the parts of the stove according to the invention comprise tenons and / or mortises so as to allow easy assembly thereof in order to obtain the stove according to the invention. In addition, the pellet stove according to the invention may comprise at least one component selected from a pressure switch, a heat sensor associated with the pellet tank, a remote control controlling the motherboard, a heat exchanger between the gas outlet duct combustion and the air inlet, a pipe upstream of the tangential fan so as to allow the heating of several parts.

Claims

REVENDICATIONS1. A pellet stove comprising a single air inlet (1), which inlet (1) distributes the air to a primary air circuit (2) opening, under the granule (13), into the combustion crucible (5). ), characterized in that the same inlet (1) also distributes the air to another air circuit (4) opening at the end of the ignition electrode (6) .2. 3. 4. 5. 6. 7. The stove according to claim 1, characterized in that this tertiary air circuit (3) is associated with means (7) ensuring its closure outside the ignition phase. The stove according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the single air inlet (1) also distributes this air to a secondary air circuit (3) which opens at the base of the window ( 8) of the combustion stove and prevents its clogging. The stove according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises an ignition electrode (6) mounted laterally to the combustion crucible (5). The stove according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the air inlet (1) opens on a compartment (9) positioned on one of the two sides of the stove, which compartment allows to distribute the air to the different air circuits. The stove according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises a flowmeter (10) able to determine the volume of air entering and an air extractor (11) enslaved to this last so as to optimize the combustion of the pellets. The stove according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the air inlet is formed of a pipe in at least two parts, and further comprises a flow meter (10) associated with this air inlet and located in the farthest part of the combustion crucible (5), and a sleeve (12) for ensuring the maintenance of these two parts and their sealing while limiting the propagation of heat between these two parts.308. The stove according to any one of claims 1 to 7, characterized in that its parts comprise tenons and / or mortises so as to facilitate its assembly. 9. The stove according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it further comprises at least one component selected from a pressure switch, a heat sensor associated with the pellet reservoir, a remote control controlling the motherboard, a heat exchanger between the outlet duct of the combustion gases and that of the air inlet, a pipe upstream of the tangential fan so as to allow the heating of several rooms.