Brevet FR2203053A1 — publié le 19740510

~L'invention concerne un appareil de chauffage de liquide comportant une source de chaleur dont le débit de chaleur est réglé, un transmetteur de valeur mesurée qui capte la température dans un tuyau d'afflux de l'appareil, un régulateur et un organe de réglage final. Dans un appareil de ce genre, auquel on peut donner la forme d'un chauffe-eau à circulation raccordé alors à un tuyau d'afflux et à un tuyau de reflux d'un circuit de chauffage, le tuyau d'afflux comportant une valve de priorité à commutation par laquelle un échangeur de chaleur d'eau de consommation peut être relié à un tuyau de dérivation adjoint au circuit de chauffage, un régulateur de courant d'eau à présélection est parcouru par l'veau chaude de consommation lors d'un prélèvement et lorsque le courant doleau présélectionné est atteint, ce régulateur met en marche l'appareil de chauffage et assure une température de sortie correspondant à la puissance de l'appareil, au courant d'eau et à la température d'entree de 11 eau. Un inconvénient est que meme lorsqu'on a besoin d'un petit courant d'eau, il faut prélever le courant total d'eau chaude correspondant à la puissance de l'appareil. Il est nécessaire de réaliser un appareil équipé d'un sélecteur de température qui, outre quLil permet de sélectionner la température réglée de sortie des courants d'eau chaude, influence un régulateur de courant d'eau, en dessous de la puissance maximale du chauffe-eau, de telle sorte que le courant maximal d'eau chaude qui peut être prélevé est limité de façon telle qu'en tirant parti de la puissance maximale (ou à peu pres), on obtienne la température de sortie présélectionnée pour un petit courant d'eau Dans un appareil de chauffage de liquide du genre défini plus précisément ci-dessus, ce problème est résolu selon l'invention par le fait que le régulateur est formé d'un régulateur de température et d'un régulateur de courant de liquide, qu'en dessous de la puissance nominale de l'appareil de chauffage de liquidez le régulateur Fe tempdrature subit l'action du transmetteur de-valeur mesurée de température et son organe de réglage fial fait varier le débit de chaleur de la source de chaleur et que lorsque la puis-- sance nominale de l'appareil de chauffage de liquide est atteinte, le régulateur de courant de liquide limite le courant de liquidez Grâce à cette structure selon l'invention, l'avantage obtenu est que l'on peut d'une part prélever à une température présélectionnée des débits d'eau chaude qui sont inférieurs à la puissance maximale de l'appareil de chauffage à circulation, d'autre part, prélever aussi le débit maximal à la même température ou à une autre température présélectionnée quand la valve de prélèvement est entièrement ouverte. D'autres aménagements et perfectionnements avantageux de l'invention apparaltront ci-après. Bes figures 1 et 2 représentent schématiquement des exemples d'exécution de l'invention la figure 1 montre schématiquement un chauffe-eau à gaz à circulation comportant le système de régulation selon l'invention, et la figure 2 montre un appareil de chauffage instantané d'eau de consommation chauffé électriquement. Sur les deux figures, les mêmes références désignent chaque fois les mêmes détails0 Une pompe de circulation selon la figure t refoule de liteau de circulation, par un tuyau de reflux 2, vers un échangeur de chaleur 3 d'un chauffe-eau à circulation 4, ou elle est chauffée par un brûleur 5 pour arriver par un tuyau d'afflux 6 à une valve de priorité à commutation 7, en tant qu'eau chaude d'afflux.L'une des s-orties de la wive de priorité débouche dans un tuyau d'afflux de chauffage 8 qui forme un circuit de chauffage avec des radiateurs 9 et un tuyau de reflux de chauffage tOO Au circuit de chauffage est relié en parallèle, dans un tuyau de court-circuit 11, un échangeur de chaleur d'eau de consommation 12, le tuyau de court-circuit 11, par l'intermédiaire d'une deuxième sortie de la valve de priorité à commutation 7, relie le tuyau d'afflux 6 au tuyau de reflux 2.Par l'échangeur de chaleur d'eau de consommation passe un tuyau à eau de consommation 13 qui peut être fermé à une extrémité 32 par un robinet de prélèvement d'eau de consommation 330 Dans le tuyau à eau de consommation 13, un régulateur de courant d'eau de consommation 14, auquel- est amenée de liteau de eonsoemation froide venant du reaeau 15, est relié en série à lféchangeur de chaleur d'eau de consommation. Le régulateur de courant d'eau de consommation t4 maintient constant dans le réseau 15 un courant d'eau une fois établi sur ce régulateur, indépendamment de la pression d'amont quand celle-ci est supérieure à une valeur limite qui est la pression minimale de réaction. Le courant d'eau, ou la valeur de consigne du régulateur, peut être fixé par un arbre 16 auquel est fixée une roue dentée 17. La roue dentée 17 engrène avec une roue dentée 18, sur l'arbre 19 de laquelle est disposée une poignée 20. La roue dentée 18 engrène, en outre, avec une roue dentée 21 qui a le môme nombre de dents que la roue dentée 17 et qui est fixée à un arbre 22. Cet arbre modifie la valeur de consigne d'un régulateur de température 23 de façon synchronisée avec la température ou avec un décalage désiré. Si l'on donne des nombres de dents différents aux roues dentées 17 et 29, on obtint une variation proportionnelle. Les régulateurs 14 et 23 peuvent aussi être réglables indépendamment et séparément l'un de l'autre. Su régulateur de température 2), - des valeurs mesurées d'un capteur de température 25 sont transmises par un conducteur d'entrée 24 ; le régulateur peut etre mis en action ou être ponté par un conducteur d'entrée 26, qui est relié au régulateur de courant d'eau. Des conducteurs 'de sortie du régulateur de température 23 sont, d'une pa1rt, le conducteur 27, qui commande un relais 28 du chaleur à gaz ou à vaporisation d'huile 5. Quand le chauffe-eau à circulation est chauffé électriquement, l'électrovalve 28 est remplacée par un disjonc-teur, qui commande des conducteurs dsalimen- tation menant à des serpentins chauffants alimentés par courant triphasé Un autre conducteur de sortie 29 commande la pompe 1. Un troisième conducteur de sortie 30 actionne un entrainement 31 de la valve de priorité à commutation 7. Dans le cas où l1on n"a pas besoin d'eau de consommation, de sorte que le robinet de prélèvement est fermé, la valve de priorité à commutation 7 est commandée de telle sorte que le tuyau d'afflux 6 est relié au circuit de chauffage 8, 9 et 10. 1l ne passe donc pas d'eau par le tuyau de dérivation Il ni par lséchnn- geur de chaleur d'eau de consommation. La température du courant d'eau dans le tuyau d'afflux 6 est captée par le transmetteur de valeur mesurée de température 25 et transmise en tant que valeur instantanée au régulateur de température 23. Pour fixer la valeur de oensigne du régulateur de température, on actionne la poignée 20. Par fuite de la co-mparaison entre valeur de consigne et saleur instantanée, il apparat sur le conducteur 27 un signal de sortie qui dans le cas de la figure i, impose à l'électrovalve 28 un rythme d'ouverture et de fermeture à intervalles déterminés.Par suite, le brûleur 5 brule avec des intervalles d'action et d'inaction variables qui peuvent être régléso Si maintenant on ouvre le robinet de prélèvement 33, de l'eau froide venant du réseau 15 passe à travers le régulateur de courant d'eau 14, la grandeur maximale du courant d'eau, c'est-à-dire la quantité d'eau par unité de temps pouvant être ajustée par la poignée 20e Ce courant d'eau prescrit est chauffé dans le chauffe-eau de consommation 12 et quitte celui-ci par le tuyau 32 en tant qu'eau chaude de consommation.Si le courant d'eau de consommation établi sur le robinet de prélèvement 33 est inférieur à la puissance maximale de 11 appareil de chauffage de liquide, un rythme différent est imposé au brûleur 5 par l'intermédiaire du régulateur de température 23, qui reste en activité grace au conducteur 26 ; le rapport entre la durée d'action et la durée dtinaction du brûleur devient plus petite On appelle ici puissance maximale de l'appareil de chauffage de liquide, le produit de la plus grande élévation de température possible par le plus grand courant d'eau possible. Si la puissance maximale de 1' appareil de chauffage de liquide est atteinte, le régulateur de température peut être mis hors d'action grace au conducteur 26. Cela signifie que pour une élévation désirée de la température de l'eau de consommation, le courant d'eau est étranglé par le régulateur de courant d'eau 14. Lorsqu'on ouvre le robinet de prélèvement 33 pour prélever de 1' eau de consommation, le régulateur de courant d'eau 14 réagit et par le conducteur 26, le régulateur de température 2$est averti de cet état de choses. Par le conducteur 30, l'entrainement de la valve de priorité à commutation 7 est commandé ; de même, grâce au conducteur 29, la pompe de circulation 1 démarre si elle ne l'a pas encore fait. Sur la figure 2, au lieu d'un chauffe-eau à gaz à circulation comme sur la figure I, on a représenté un chauffe-eau instantané chauffé électriquement, Un bloc de chauffage 40 présente des canaux 41, dans lesquels sont logés des serpentins de résistance électrique 42. Ces canaux sont reliés en parallèle quant à l'écoulement ; les serpentins de résistanee sont branchés sur courant triphasé. Le liqui de à chauffer est amené aux canaux 41 par le tuyau de reflux 2 et est évacué par le tuyau d'afflux 6.Dans le tuyau de reflux 2 est disposé le régulateur de courant d'eau 14 dont la valeur consigne peut être modifiée, comme on l'a déjà expliqué, par l'intermédiaire de la roue dentée 17 disposée sur l'arbre 16 ; les deux roues dentées 17 et 21 peuvent être réglées, grâce au dispositif d'ajustement 19 et 20, de façon synchrone mais aussi avec décalage mutuel, Une modification séparée des valeurs de consigne des deux régulateurs est possible aussi. il est donc possible de faire en sorte que la valeur de consigne de l'un des régulateurs soit en avance surelle de l'autre et il est possible, en outre, de donner au coefficient de proportionalité du réglage synchrone des valeurs de consigne des deux régulateurs une valeur autre que t, par exemple si les roues dentées 21 et 17 ont des nombres de dents différents. Par le conducteur d'entrée 26, le régulateur de température 23 peut être ponté si lton fait passer tout le courant d'eau par le régulateur de courant d'eau 14. Au niveau du tuyau d'afflux 6, la température du liquide qui y passe est captée par un transmetteur de valeur mesurée de température 25 et transmise par le conducteur 24 au régulateur de température23. Le conducteur de sortie 27 commande un montage de retard de phase 43, de sorte que les demi-alternances de tension alternative venant d'un réseau 44 sont transmises totalement ou seulement partiellement au serpentin chauffant 42 par les conducteurs de réseau 45 et 46. Le tuyau d'afflux 6 peut se ramifier en 47 et conduire à plusieurs points de consommation 50 et 5t pouvant être fermés par des robinets de prélèvement 48, 49O Si les courants d'eau prélevés aux différents points de consommation sont différents, on peut disposer un étrangleur réglable 52 dans le point de prélèvement à plus grand courant d'eau. La section maximale de passage de cet étrangleur est maintenue plus petite que le courant d'eau maximal que laisse passer le régulateur de courant d'eau 14. L'appareil que l'on vient de décrire fonctionne comme suit Appareil de chauffage de liquide est au repos aussi longtemps que les robinets de prélèvement 48, 49 et éventuellement d'autres robinets de prélèvement prévus sont fermés. On part de ce principe que l'on ouvre le robinet de prélèvement 49 qui ne peut prélever qu'un courant d'eau relativement petit, de sorte que la puissance ainsi donnée à l'appareil est sûrement inférieure à la puissance maximale. Par un interrupteur à eau non représenté, les serpentins chauffants 42 sont reliés à la tension d'un réseau triphasé 44. Par suite, les serpentins stéchauffent et de l'eau qui devient plus chaude est amenée au tuyau d'afflux 6.L'élévation de température est captée par le transmetteur de valeur mesurée de température 25 et transmise au régulateur de température 23. Si l'on prélève au robinet 49 un courant d'eau à température présélectionnée qui est inférieur à la valeur établie sur le régulateur de courant d'eau 14, la température de sortie est déterminéé par le régulateur de température 23 en ce sens qu'il maintient constante la valeur de consigne en exerçant une influence sur la commande à retard de phase 43. Ainsi, le courant d'eau est déterminé par le degré d'ouverture d'un robinet de prélèvement et par la pression d'amont venant du réseau de distribution d'eau. Lorsqu'on ouvre davantage le robinet de prélèvement, on obtient une température de sortie constante, ce qui est assuré meme lorsque le robinet de prélèvement est entièrement ouvert car alors le régulateur de courant d'eau limite l'écoulement à la valeur qui correspond à la puissance maximale donnée de l'appareil pour une température présélectionnée. Si le courant d'eau maximal limité par le régulateur de courant dreau est atteint pour une température présélectionnée, on peut libérer la puissance totale de I'appareil, c'est-à-dire ponter le régulateur de température 23 par le conducteur 26, ce qui, en vertu des températures différentes d'alimentation par le réseau de distribution d'eau donne des températures de sortie qui varient dans la môme mesure, ou bien on laisse au régulateur de température 23 la fonction dominante, ce qui fait que môme si la température d'alimentation varie, on obtient une température dé sortie constante en vertu d'une légère diminution de puissance de l'appareil de chauffage de liquide. Une autre possibilité d'application consiste à rendre ré-gla bleus indépendamment l'un- de l'autre le régulateur de courantd'eau t4 et le régulateur électrique de température. 23. Ainsi, pour des points de prélèvement qui ont un besoin d'eau limité, il est possible de présélectionner des températures différentes de celles de points de prélèvement qui nécessitent tout le débit d'eau chaude. On limite, par l'étrangleur 52, le courant d'eau qui peut être prélevé aux points de faible prélèvement 51, de façon telle que le point de réaction du régulateur de courant doleau ne peut pas être atteint, ce qui fait que la température présélectionnée au régulateur électrique de température produit sûrement son effet Lors, en un point de prélèvement 50 qui a un grand besoin d'eau, tel qu'unie baignoire ou une douche, on peut régler éleetriquement le courant présélectionne de petit prélèvement ou bien, en cas d'ouverture complètes obtenir avec toute la puissance de ltapparei la température déterminée par le réglage du régulateur de courant d'eau. -REVEND I CAT IONS - 1. Appareil de chauffage de liquide comportant une source de chaleur dont le débit de chaleur est réglé, un transmetteur de valeur mesurée qui capte la température dans un tuyau d'afflux de 11 appareil, un régulateur et un organe de réglage final, appareil caractérisé par le fait que le régulateur est formé d'un régulateur de température et d'un régulateur de courant de liquide, qu'en dessous de la puissance nominale de appareil de chauffage de liquide le régulateur de température subit olfaction du transmetteur de valeur mesurée de température et son organe de réglage final fait varier le débit de chaleur de la source de chaleur et que lorsque la puissance nominale de l'appareil de chauffage de liquide est atteinte, le régulateur de courant de liquide limite le courant de liquide. 2. Appareil, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de chaleur est formée d'un brûleur chauffé au gaz et commandé par une électrovalve. 3. Appareil, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de chaleur est formée d1un brûleur à vaporisation d'huile commandé par électrovalve. 4. Appareil, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de chaleur est formée d'un chauffe-eau électrique instantané qui chauffe le liquide au moyen de serpentins chauffants et dans lequel l'apport d'énergie aux serpentins peut être réglé par une commande à retard de phase. 50 Appareil, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il constitue un chauffe-eau à circulation dans lequel, par un tuyau d'afflux et un tuyau de reflux, un circuit de chauffage muni d'une pompe est relié à l'appareil de chauffage et dans lequel le tuyau d'afflux est muni d'une valve de priorité à commutation qui alimente le circuit de chauffage par une sortie et qui par une autre sortie relie le tuyau d'afflux au tuyau de reflux par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur d'eau de consommation, le régulateur de courant de liquide étant disposé dans le tuyau à eau de consommation. 6. Appareil, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les valeurs de consigne destinées aussi bien au régulateur de température qu'au régulateur de courant d'eau peuvent être ajustées par un couplage. 7. appareil, selon l'une quelconque des revendications 1 et 6, caractérisé par le fait que les valeurs de consigne des deux régulateurs sont couplées de manière à pouvoir être modifiées de façon synchronisée. 8. Appareil, selon l'une quelconque des revendications 1, 6 et 7, caractérisé par le fait que les valeurs de consigne des deux régulateurs sont couplées de manière à pouvoir être modifiées de façon synchronisée avec décalage mutuel.