Brevet FR2269032A1 — publié le 19751121

La présente invention concerne les installations de chauffage et de distribution d'eau chaude du type comprenant un circuit d'alimentation et recyclage d'eau chaude, destiné à être raccordé à une installation d'alimentation, et deux circuits d'utilisation, l'un de chauffage et l'autre de distribution d'eau chaude, notamment sanitaire. On connaît déjà des installations de ce type qui sont utilisées dans les divers appartements d'immeubles ou ensemble d'habitation collectifs équipes d'une installation d'alimentation d'eau chaude ou chaufferie commune. Dans ces installations connues, le circuit de distribution d'eau chaude est directement relié au circuit d'alimentation, un compteur de débit est disposé sur le circuit de distribution d'eau chaude et il n'est en général prévu de réglage de température qu'à la chaufferie. Or, de telles installations présentent, entre autres, les divers inconvénients suivants - impossibilité d'assurer un réglage individuel du chauffage appartement par appartement; - impossibilité d'assurer individuellement un réglage de la tempé- rature d'eau chaude sanitaire; - impossibilité dans les distributions par colonnes montantes d'installer des compteurs de chaleur et donc d'assurer une répartition équitable des frais; - obligation de prévoir des compteurs d'eau chaude sanitaire; - obligation de créer des distributions doleau chaude générale bouclée dans les immeubles; - obligation de doter la chaufferie commune d'une ou plusieurs régulations automatiques; - obligation de prévoir une régulation générale déterminant la tem- pérature d'eau chaude distribuée;; - impossibilité pratique de garantir une température donnée dans l'ensemble des appartements; - impossibilité de garantir une température d'amenée d'eau chaude distribuée uniforme aux appartements; - obligation, pour certains appartements plus ou moins éloignés des colonnes montantes générales d'eau chaude, de puiser des quantités d'eau froide plus ou moins importantes avant d'obtenir ae l'eau chaude à température correcte, ces quantités d'eau froide étant néanmoins facturées au prix de l'eau chaude; - obligation de créer des colonnes montantes traversant verticale ment les immeubles, créant ainsi des sujétions parfois importantes d'étanchéité phonique, de dilatation et de bruits en découlant, et de raccords de plate et de revetements de plancher;; - absence de moyens quant à la détection des gaspillages, dus par exemple à une ouverture prolongée des fenetres. L'invention a pour but de supprimer ces inconvénients et, à cet effet, elle a pour objet une installation du type précité, caractérisée en ce qu'elle comprend un échangeur de chaleur dont le primaire est interposé sur le circuit d'alimentation et recyclage et le secondaire entre une alimentation d'eau froide et le circuit de distribution d'eau chaude. L'échangeur e chaleur est de préférence un échangeur sans contact et son primaire est de préférence également monté en parallèle avec le circuit de chauffage. D'une façon particulièrement avantageuse et également suivant l'invention, un compteur différentiel de chaleur peut être disposé à la fois sur l'entrée et la sortie du circuit d'alimentation et recyclage. De préférence également, il peut être prévu des pompes de circulation à l'entrée d'une part du primaire de l'échangeur et d'autre part du circuit de chauffage, la première de ces pompes peut être asservie à la température de sortie de l'eau chaude hors du secondaire de l'échangeur et il peut être prévu une vanne de recyclage réglable entre le retour et l'entrée du circuit de chauffage. I1 peut enfin être avantageusement prévu un dispositif d'équilibrage des températures à l'arrivée et au départ du circuit d'alimentation et recyclage. De ce fait, une telle installation présente, entre autres, les divers avantages suivants Elle confère une autonomie de réglage absolue à chaque appartement. L'utilisateur peut en effet régler à son gré, distinctement, en valeur et dans le temps, la température de distribution d'eau chaude et de chauffage sans interférence avec les autres appartements. Elle assure en permanence la totalisation des calories absorbées pour le chauffage et l'eau chaude, sans contestation possible, facilitant ainsi les répartitions des charges. En ce qui concerne l'eau chaude sanitaire, elle permet la suppression radicale - des compteurs d'eau chaude individuels; - du réseau de distribution d'eau chaude classique du type bouclé, généralement onéreux, dissipateur d'énergie, encombrant et gênant par son apport en calories parasites; - des centrales de production d'eau chaude collectives; - des dispositifs globaux de régulation de température qui ne sont pas satisfaisantes; - des estimations arbitraires par facturation à un taux uniforme de " liteau plus chaleur" par extrapolation d'un bilan global de chaufferie. En ce qui concerne le chauffage, elle permet également la suppression radicale - des réseaux multiples; - des systèmes globaux de régulation généralement onéreux, prévus en chaufferie à l'origine du ou des circuits; - des dispositifs de recyclage en chaufferie dans le cas des génE- rateurs en acier; en effet l'eau chaude-est produite en chaufferie à température ét débit constants, hiver comme été, avec des tem pératures de retour élevées et toujours situées au-dessus du point de rosSe, - des réseaux ramifiés de distribution en sous-sol reliant la chaufferie aux pieds des colonnes montantes; - des vannes de sectionnement par zone dont l'emplacement dans des locaux communs n'est pas touJours facile; - des colonnes montantes traversant verticalement les immeubles du sous-sol au dernier étage pour l'alimentation des surfaces de chauffe; - des liaisons phoniques d'étage à étage du fait du passage des colonnes montantes; - des calculs de répartition des frais de chauffage. Elle permet un gain important de main d'oeuvre sur le chantier, car on peut utiliser une large part de préfabrication en usine, dans une réalisation s'adaptant à tous les cas. Elle permet une économie très importante d'énergie - grâce au compteur qui est le seul moyen de sanctionner le gaspillage; - par le fait que la régulation, possible dans chaque appartement, permet un ajustement rigoureux du chauffage et de la production d'eau chaude aux besoins de chacun, sans excès, ni manque; - par le fait que le circuit d'alimentation primaire, très simplifié par rapport aux réalisations classiques, engendre une perte en ligXne minime, surtout si l'on tient compte de la suppression inté grale de la boucle d'eau chaude sanitaire. Elle permet la suppression de toutes les cheminées individuelles d'appartement qu'il. convient de prévoir normalement pour la desserte des générateurs dans le cas du chauffage individuel d'appartement. La chaufferie ou centrale de chauffe est réduite à sa structure la plus simple, à savoir un générateur fonctionnant à température constante et son dispositif d'expansion, sans aucune obligation technique de régulation. Corollairement à cette simplicité, les frais d'exploitation et d'entretien des chaufferies est considérablement réduite, les interventions multiples qui sont courantes en cours de saison de chauffe pour le réglage des régulations globales et des équilibrages hydrauliques étant supprimées. I1 se trouve par ailleurs que les dispositifs de ventilation mécanique dont sont équipés habituellement les appartements présentent, entre autres, les divers inconvénients suivants - impossibilité pour chacun d'adapter l'allure de la ventilation aux besoins réels; - absence de filtre à graisse sur les bouches de cuisine; - obligation d'installer des cabines de ventilation dans les combles ou sur les terrasses; - obligation d'installer des gaines sur les terrasses. L'invention a également pour but de supprimer ces inconvénients et, à cet effet, l'installation conforme à l'invention comprend également, dans une mdm armoire, un ventilateur d'aspiration. De préférence, l'évacuation de ce ventilateur débouche dans une gaine de l'immeuble et de façon également particulièrement avantageuse il peut être prévu, sur une bouche d'a piration disposée sur 1'ar- moire, un filtre à graisse. Une telle disposition présente ainsi les avantages suivants - possibilité réelle pour l'utilisateur de choisir l'allure de ventilation souhaitée sans perturbation sur les appartements voisins; -évacuation de l'air vicié de cuisine après filtration, d'od réduction considérable des frais d'entretien et de nettoyage des gai nes; - suppression totale des tourelles ou des cabines de ventilation sur terrasse ainsi que des réseaux de gaines d'aspiration sur terrasse; - amélioration globale du niveau sonore des équipements de ventilation. La description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, a uniquement pour but de bien faire comprendre comment l'invention peut être mise en pratiqué. La figure I représente une vue extérieure d'une armoire contenant une installation conforme à l'invention. La figure 2 represente une vue intérieure et schématique de cette armoire. L'installation représentée est contenue dans une armoire verticale 1 constituée d'un caisson inférieur 2 contenant l'installation de commande du chauffage et de distribution d'eau chaude proprement dite et un caisson supérieur 3 contenant le dispositif de ventilation. La paroi frontale du caisson 2 présente un tableau de commande et de contrôle 4, ainsi qu'une fenêtre 5 dans laquelle apparaît le cadran 6 d'un compteur de chaleur 7 qui sera décrit plus loin, et la paroi frontale du caisson 3 présente une bouche d'aspiration 8 équipée d'un filtre à graisse 9. L'installation proprement dite comporte un circuit d'alimentation et recyclage d'-eau chaude qui comprend une tuyauterie d'alimentation d'eau chaude 10 et une tuyauterie de recyclage 11, toutes deux destinées à être raccordées par des tuyaux flexibles à une installation d'alimentation ou chaufferie, en général située à distance, dans le cas d'un appartement appartenant à un immeuble ou ensemble collectif, et non représentée. Elle comporte par ailleurs deux circuits dJutilisation, l'un de chauffage comprenant une tuyauterie de départ 12 et une tuyauterie de retour 13 destinées à être raccordées par des tuyaux flexibles au réseau de chauffage de l'appartement, et l'autre de distribution d'eau chaude comprenant une seule tuyauterie de distribution 14. Une tuyauterie d'alimentation d'eau froide 15, destinée à être également reliée par un flexible au réseau d'eau froide, complète l'ensemble des raccordements de l'installation avec l'extérieur. L'installation comprend par ailleurs un échangeur de chaleur 16, un compteur de chaleur 17, deux pompes de circulation à caractéristique variable 18 et 19, une vanne de mélange à trois voies 20 et une bouteille d'équilibrage 21 constituant nourrice thermique" sur laquelle les services respectifs du "chauffage" et de la npro- duction d'eau chaude sanitaire", puisent secondairement lténergie qui leude est proprement nécessaire. L'alimentation primaire de cette bouteille en compensation des "puisages", s'effectue en eau, ou tout liquide de chaleur spécifique acceptable, issue de la centrale de chauffe. Cette bouteille réalise à tout moment, l'équilibre Energie Primaire = Energies Secondaires. L'échangeur de chaleur 16 est un échangeur sans contact, du type à double enceinte, à haut rendement et fortement calorifugé, l'enceinte intérieure 24 délimitant une capacité qui constitue le primaire de cet échangeur tandis que l'espace 25 compris entre celle-ci et l'enceinte extérieure délimite une capacité qui en constitue le secondaire. Le compteur de chaleur 17 est interposé sur les deux tuyauteries 10 et ll du circuit d'alimentation et recyclage et il est constitué par un compteur mécanique à sondes incorporées avec mécanisme intégrateur effectuant automatiquement le produit : débit x différence de température. Cette différence est prise entre l'eau d'alimentation et l'eau de recyclage. Quant au débit, c'est le même sur les deux tuyauteries, quoiqu'en sens inverse, du fait que le circuit se referme sur lui-même sans aucune sortie d'eau. En effet la tuyauterie d'alimentation 10 est raccordée à une entrée de la chambre 22 de la bouteille 21 et, à partir de cette chambre, le circuit se subdivise en deux circuits montés en parallèle et qui quittent la chambre 22 par deux sorties différentes; l'un de ces circuits est constitué par une tuyauterie 26 sur laquelle est interposée la première pompe de circulation 18 et qui pénètre dans le primaire 24 de l'échangeur, et par une tuyauterie 27 qui relie ce même primaire à une première entrée de la chambre 23 de la bouteille 21; le second de ces circuits est constitué par une tuyauterie 28 sur laquelle sont interposées successivement la vanne 20 et la seconde pompe de circulation 19 et qui est raccordée à la tuyauterie 12 de départ du chauffage, et par une tuyauterie 29 qui raccorde la tuyauterie 13 de retour du chauffage à une seconde entrée de la chambre 23, alors qu'une dérivation 30 de ce raccordement est reliée à la vanne 20; ces deux circuits en parallèle se rejoignent donc dans cette chambre 23 qui présente une sortie unique raccordée à la tuyauterie de recyclage 11. Un thermomètre 31 disposé sur la tuyauterie 10 et relié à un cadran 32 du tableau 4 donne la température d'entrée à l'installa- tion, de l'eau chaude provenant de la chaufferie. Deux interrupteurs à voyant 33 et 34 disposés sur le tableau 4 sont reliés aux pompes 18 et 19 dont ils régissent le fonctionnement. Un bouton 35 du tableau est relié à un dispositif thermostatique électrique comprenant une sonde thermométrique 36 disposée dans le secondaire 25 de l'échangeur et à la pompe de circulation 18, de façon à faire fonctionner cette pompe pour que la température de la sonde 36 atteigne la valeur choisie par l'utilisateur, à l'aide de ce bouton 35, pour l'eau chaude distribuée par la tuyauterie 14. Un second thermomètre donne sur un cadran 37 du tableau la température de cette eau chaude distribuée par la tuyauterie 14.Un troisieme thermomètre 38 disposé sur la tuyauterie 28 en aval de la vanne 20 et relié à un cadran 39 du tableau donne la température de l'eau admise dans le circuit de chauffage par la tuyauterie 12. Enfin, une manette de réglage 40 du tableau permet par l'interm6- diaire de la vanne de mélange 20 de faire varier l'intensité du chauffage (contrôlée par le cadran 39) par un recyclage partiel, par la tuyauterie 30, de l'eau de retour au.circuit dé chauffage. Par ailleurs, des purgeurs d'air automatiques sont prévus sur l'échangeur 16 et la bouteille 21 et des vannes d'isolement et de réglage sur les diverses tuyauteries. On peut prévoir éventuellement (dans le cas de très grands appartements), en dérivation sur la tuyauterie 15 d'eau oide, une boucle d'eau chaude 41 comportant une pompe, et éventuellement également un compteur d'eau froide 42. Ainsi, avec une telle installation, liteau chaude distribuée provient uniquement du réseau d'eau froide et elle est portée à la température voulue à l'intérieur de l'échangeur 16, en empruntant de la chaleur au circuit fermé d'eau chaude primaire, grâce à 1' ensemble thermostatique 35-36 qui actionne la pompe 18 à cet effet. Grâce à ce même ensemble, de l'eau chaude est constamment maintenue disponible dans l'échangeur 16 et il ne se présente donc jamais d'eau froide à la distribution. Quant à la pompe 19, elle assure en permanence la-pulsion de l'eau chaude dans le circuit de chauffage, la température de ce dernier pouvant se régler à l'aide de la manette 40.Enfin le compteur 17 permet de déterminer la quantité exacte de chaleur consommée, à la fois pour le circuit de distribution d'eau chaude et pour le circuit de chauffage, quel que soit le gaspillage sur ce dernier. Par ailleurs, le caisson supérieur 3 contient un ventilateur 43 à vitesse variable par résistances additionnelles, ce qui permet à l'utilisateur de réaliser le taux d'extraction désiré ou 1'arrêt de la ventilation, grace à un bouton éventuel 44 disposé sur le tableau 4 et qui est relié à la résistance additionnelle du ventilateur de façon à en faire varier la vitesse. La conduite d'évacuation 45 du ventilateur est disposée de façon à débou cer dans une gaine commune 46 de l'immeuble, un injecteur dé"n- table permettant le rejet de l'air usé dans cette gane. Un clapet équilibré 47 disposé dans la conduite 45 sert à éviter tout refou- lement en cas d'arrêt volontaire ou fortuit du ventilateur.La bouche d'aspiration 8 assure la reprise d'air des locaux et le filtre à graisse 9 est nettoyable et interchangeable. On obtient ainsi également un réglage à volonté de la ventilation. L'armoire 1 peut être placée soit dans une pièce ou local de l'appartement, soit dans une gamine technique intérieure à I'appar- tement, soit dans une gaine technique adjacente extérieurement à celui-ci. Tous les organes de réglage, de contrle et de mesure correspondant aux fonctions de chauffage, de distribution d'eau chaude et éventuellement de ventilation se situent par ailleurs tous en façade de cette armoire. Enfin l'installation peut être alimentée par l'eau chaude d'une chaufferie fonctionnant avec n'importe quel type de combustible ou d'énergie et elle peut desservir également n'importe quel type de circuit de chauffage. Il est bien évident que bien qu'elles présentent une application particulièrement avantageuse dans les immeubles ou ensembles collectifs, des installations conformes à l'invention peuvent tout aussi bien être utilisées pour l'équipement de logements individuels. REVENDICATIONS. 1- Installation de chauffage et de distribution d'eau chaude, du type comprenant un circuit d'alimentation et recyclage d'eau chaude, destiné à être raccordé à une installation d'alimentation, et deux circuits d'utilisation, l'un de chauffage etliautre de distri- bution d'eau chaude, caractérisée en ce qu'elle comprend un échangeur de chaleur (16-24-25) dont le primaire (24) est interposé sur le circuit d'alimentation et recyclage (10-22-26-27-23-11) et le secondaire (25) entre une alimentation d'eau froide (15) et le circuit de distribution d'eau chaude (14). 2- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (16-24-25) est un échangeur sans contact, à contre-courant. 3- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le primaire (24) de l'échangeur (1624-25) est monté en parallèle avec le circuit de chauffage (22-28 12-13-29-23). 4- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un compteur différentiel de chaleur (17) est disposé à la fois sur l'entrée (10) et la sortie (11) du circuit d'alimentation et recyclage (10-22-23-11). 5-Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une pompe de circulation (18) est interposée à l'entrée (26) du primaire (24) de l'échangeur (1 6-24-25). 6- Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ladite pompe (18) est asservie (35-36) à la température de sortie (14) de l'eau'chaude hors du secondaire (25) de l'échangeur (16-2425). 7- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce aucune nompe de circulation (19) est interposée à l'entrée (28-12) du circuit de chauffe (22-28-12-13-29-23). 8- Installation suivant l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce qu'une v vanne à trois voies de recyclage ré filable (20-40) est interposée entre le retou-r-(13-29-23) et l'entrée (22-28-12) du circuit de chauff@ge. 9- Installation suivit l'une @uelcon ùe des revendications I à 8, caractérisée en ce @u'@@ dispositif d'équilibrage thermique (21) réalise l'égalité @er@@nente entre l'énergi@ fournie par le ré seau @liment@tion et rec@cl@@e (10-22-23-11) d'une part @t les énergies @@sor@ées par @e@ ré@e@u@ econdaires du c@auff@@@ et de la production d'e@@ chaude (22-28-12-13-29-23) et (22-26-27-23).