Brevet FR2257868A1 — publié le 19750808

La présente invention a essentiellement pour objet une installation de chauffage central comprenant une série de chaudières marchant en parallèle susceptibles d'entrer en action progressivement en nombre croissant suivant les variations de la demande en chaleur et de délivrer chacune lorsqu1 eAes fonctionnrtu certain débit de fluide primaire chauffé, tel que de l'eau chaude par exemple, qui est fourni au circuit primaire de l'installation;; Une installation de ce type a été décrite en particulier dansas brevet français 1 597 740 déposé le 9 Décembre 1968 par le meme demandeur La présente invention apporte, à un tel typo d'installation un certain nombre d'avantages parmi lesquels on peut mentionner une plus grande souplesse d'emploi, un meilleur rendement de l'installation, une facilité de conduite inégalée pour les exploitants et une réduction notable de la consommation électrique. Une installation conforme à 1 invention se caractérise notamment en ce que les chaudières, par un collecteur desortie commun, déliv * e fluide primaire chauffé à un échangeur parcouru, dtune part par le fluide primaire, et d'autre part par le circuit dreau chaude sanitaire, ledit circuit d'eau chaude sanitaire comprenant au moins une pompe de recirculation assurant le départ et le retour permanent d'eau chaude sanitaire dans l1instal1ation et la traversée dudit échangeur, ledit fluide primaire étant pompé dans le circuit secondaire de chauffage central après traversée dudit échangeur en cas de demande simultanée de chaleur sur le circuit d'eau chaude sanitaire et sur ledit circuit secondaire dont le retour communique avec le collecteur dsadmission de fluide primaire auxdites chaudières. Avantageusement, une vanne trois voies modulée en fonction de la demande de chaleur sur le circuit d'eau chaude sanitaire règle le rapport du débit de fluide primaire traversant l'échangeur après le collecteur de sortie des chaudières et le débit fourni au départ dudit circuit secondaire. De cette façon, on rend prioritaire la fourniture d'eau chaude sanitaire sur le réseau de chauffage central. On peut ainsi faire face, sans faire appel à une installation surdimensionnée, à des pointes importantes de consommation d'eau chaude sanitaire,en réduisant momentanément le débit d'eau chaude fourni dans le réseau de chauffage central, ce qui n'entraine en pratique aucune gène d'utilisation, étant donné l'inertie du réseau de chauffage central et lrinertie thermique des batiments. Selon une autre caractéristique importante de l'invention chaque chaudière comprend une pompe de circulation propre qui est commandée à la mise en route de la chaudière par un dispositif de commande asservi à la température du fluide primaire délivré au collecteur de sortie des chaudières. De cette façon seule la chaudière qui sera mise en route sera parcourue par un débit de fluide primaire à chauffer, la consommation d'énergie électrique étant limitée à la seule valeur nécessaire.Avantageusement cependant, l'une des pompes de circulation fonctionnera de façon continue assurant un recyclage permanent du fluide primaire.Une telle disposition permet de traiter indépendamment les uns des autres, le réseau de fluide primaire traversant les chaudières, le réseau de chaude fage central alimenté en fluide primaire selon les besoins, et le réseau d'eau chaude sanitaire empruntant sa chaleur à un échangeur placé sur le circuit primaire. L'invention apparaitra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence au schéma unique annexé illustrant à titre d'exemple un mode d'implantation d'une installation conforme à l'invention. Selon le mode de réalisation illustré au dessin l'installation comprend plusieurs chaudières ou générateurs de chaleur 1 de faible puissance par exemple. alimentés en gaz. Chaque chaudière comprend un circuit d'entrée d'eau constituant le fluide primaire à chauffer piqué sur un collecteur d'admission commun 51, les sorties déboucharXt sur un collecteur de sertie également commun 50. A chaque chaudière l est associée une pompe primaire 2,un clapet anti-retour 3 et des vannes d'isolement 4 Les diverses chaudières ont leur évacuation de fumée dans un carneau 5 pourvu d'un extracteur de fumée 7 contrôlé par un dépressostat 6. En 8 on aperçoit une vanne trois voies qui assure la régulation de la circulation du fluide primaire dans l'installation. Un té de réglage 9 relie le retour du réseau secondaire de chauffage central et la conduite 53 reliée au collecteur d'admission 51 des chaudières. Sur le conduit 53 est monté en parallèle le vase drexpansion 10 pourvu d'un manostat 16, des soupapes de sécurité il et un purgeur automatique 12. Be fluide primaire se partage de la vanne trois voies vers un circuit 54 qui alimente un réservoir 29 formant échangeur de chaleur et vers un circuit 55 en d irection soit de l'entrée 56 du réseau de chauffage central, soit du retour 49 sur le circuit 53. Be réseau de chauffage central ou réseau secondaire est contrlé.par une vanne trois voies 23 qui est pilotée par un coffret de régulation 25 recevant les informations d'une sonde de température 26, d'une sonde de température extérieure 27 et d'un thermostat 28 dit ttthermostat prioritaire eau chaude sanitaire De chaque côté de ce the-rmostat on aperçoit un thermomètre 14 et un manomètre 15. L'eau du réseau secondaire est pompée par les pompes 22. Selon la position de vanne trois voies 27 plus ou moins d'eau de retour du réseau de chauffage central est recyclé par le conduit 57. Le circuit d'eau chaude sanitaire comprend une entrée d'eau froide vile 58 contrôlée par une vanne d'isolement 41 et un clapet anti-retour 42,l'échangeur 29 dans lequel s'effectue le chauffage de l'eau chaude sanitaire qui est délivrée en 59. En 60 on apérçoit le retour d'eau chaude sanitaire, les pompes 40 (l'une seulement d'entre elles fonctionnant à la fois) assurant le recyclage, et chaque pompe comportant les vannes d'isolement 38 et les clapets anti-retour 39 appropriés. L'entrée d'eau froide 58 sert également à assurer l'appoint doleau dans le circuit primaire et dans le circuit secondaire par manoeuvre des vannes 43, 45 et par le jeu du clapet anti-retour 44. Un robinet de vidange 13 permet la vidange de l'installation. Lorsqu'il est nécessaire de mettre en route les diverses chaudières 1, les pompes 2 snnt commandées à la mise en route par l'intermédiaire d'un combinateur 21 contrôlé par un régulateur 20 dont l'ordre d'excitation est donné par une sonde 17 de température du fluide primaire dans le collecteur de sortie 50. Un thermostat de sécurité 18 coupe l'alimentation en gaz des chaudières si la température s'élève trop à la sonde 17. La vanne trois voies de fluide primaire 8 est commandée par un régulateur primaire 19 selon les informations qu'il reçoit d'une sonde de mesure de température 74 d'eau chaude sanitaire au départ du réseau 59. L'installation qui vient d'être décrite fonctionne de la façon suivante. Pour la fourniture d'eau chaude sanitaire une pompe 40 assure la circulation entre le retour 60 et le départ 59, le circuit traversant ltéchangeur de chaleur 29. La sonde de température 34 detecte la température dgeau chaude sanitaire délivrée au départ du réseau.Si cette température est suffisante elle contrôle par l'intermédiaire du régulateur 19 la position de lavsnne trois voies 8 qui arrete la circulation d'eau chaude primaire empruntant le conduit 54 et traversant 11 échangeur 29. Si la température d'eau chaude sanitaire détectée à la sonde 74 n'est pas suffisante, le régulateur 19 commande au contraire la vanne 8 de façon que le fluide primaire empruntant le conduit 54 traverse l'échangeur 29 de façon à lui apporter la chaleur nécessaire au réchauffement de l'eau chaude sanitaire. Lorsque le circuit de chauffage central est en service, une pompe 22 assure la circulation d'eau chaude dans l'installation entre le retour 52 et le départ 56. La sonde 26 détecte la température de l'eau au départ contrôlant par l t intermédiaire du régulateur 25 la position de la vanne trois voies 23. Le régulateur 25 reçoit également l'indication de température extérieure pat la sonde 27 de façon à réguler l'installation en fonction de la température extérieure. Si la température mesurée à la sonde 26 est suffisante à un instant déterminé le régulateur 25 commande le positionnement de la vanne 27 de façon à établir la communication par le conduit de recyclage 57 et le conduit de départ 56 en empêchant le fluide primaire provenant de la conduite 55 de traverser le circuit de chauffage central.Au contraire si la température mesurée à la sonde 26 est insuffisante, le régulateur 25 commande l'ouverture de la vanne trois voies de la conduite 55 à la conduite 56 de façon à admettre du fluide primaire chaud dans le circuit de chauffage central La vanne 27 est commandée par un moteur à action lente, pouvant stouvrir et se fermer en l'espace d'environ 2 minutes par exemple, de façon à éviter les chocs thermiques danse circuit de chauffage central. On remarquera que le fluide primaire admis éventuellement par la vanne 23 au départ 56 du circuit de chauffage central peut provenir soit du circuit 54 après traversée de l'échangeur 29, si de la chaleur est demandée sur le circuit d'eau chaude sanitaire, soit directement du collecteur de s ortie 50, par la conduite 55 si le circuit d'eau chaude sanitaire est satisfait en demande de chaleur. Si la demande de chaleur sur le circuit d'eau chaude sanitaire est très élevée, et si simultanément il y a demande de chaleur sur le circuit de chauffage central, et que la puissance de l'installation ne permet pas de fournir simultanément ces deux demandes, il apparaît une baisse de température à la sortie de l'échangeur 29 sur le circuit de fluide primaire, laquelle baisse de température est détectée par la sonde 28. Par exemple Si la température à la sonde 28 vientàbaisser en-dessous de 70 , pour un échangeur 29 de constructinn donnée, cela correspondra à une limite au-delå de laquelle il ne faut pas descendre sans quoi l'eau chaude sanitaire n'est plus délivrée à une température convenable.Dans ces conditions la sonde 28 commande le régulateur 25 de façon qu'il actionne la vanne trois voies en coupant la liaison entre le conduit 55 et le départ 56, le circuit secondaire de chauffage central étant alors isolé du circuit primairey'le circuit primaire est alors bouclé sur lui même par le conduit 49 qui assure le retour par le conduit 53 et le collecteur 51 vers les chaudières 1 de4'installation. Toute la puissance de l'installation peut alors être utilisée pour satisfaire la demande de chaleur du circuit d'eau chaude sanitaire. Comme mentionné précédemment, on peut ainsi satisfaire des pointes de consommation importantes d'eau chaude sanitaire sans surdimensionner l'installation et sans gène appréciable pour l'utilisateur compte tenu de l'inertie thermique de l'installation de chauffage central et des bâtiments. La sonde 17 qui détecte la température fournie au détecteur de sortie 50 des chaudières contrôle par l'intermédiaire du régulateur 20 et du combinateur 21 la mise en marche successive ou l'arrêt des diverses pompes 2 assurant la traversée du fluide primaire dans les différentes chaudières 1 de l'installation. Chaque chaudière 1 ést équipée de sécurités classiques de mise en route et d'allumage lorsque les pompes 2 fonctionnent. La puissance pompée à travers le circuit primaire est ainsi à chaque moment exactement déterminée à celle nécessaire pour assurer le débit à travers les chaudières en fonctionnement. On obtient ainsi au prix d'une économie de courant électrique un fonctionnement à rendement optimal de chaque chaudière. Avantageusement, l'extinction d'une chaudière, commandée par le combinateur 21 et le régulateur 20 en fonction de la température de sortie de fluide primaire détectée à la sonde 17 intervient quelques instants, par exemple 1 à 2 minutes, avant l'arrêt de la pompe 2 correspondante, de façon à éviter que le fluide primaire ne bout dans la chaudière qui vient d'être éteinte. A cet effet on peut prévoir simplement un relais de temporisation retardant'l'arrêt de la pompe 2 par rapport à l'arrêt des brûleurs. Le combinateur 21 asservit également le fonctionnement de l'extracteur de fumée 7 de la façon suivante. Lorsque la sonde 17 détecte une température trop basse du circuit primaire, le régulateur 20 commande la mise en route du combinateur 21 qui peut être constitué par un moteur entraînant diverses cames. La première came commande d' abord la mise en route de l'estrac- teur 7 assurant une pe-ventilation des chambres de combustion des chaudières 1. La came numéro 2 met ensuite en service le brûleur du premier générateur larde proche en proche les cames suivantes du combinateur commandent les mises en route des chaudières suivantes si la demande en chaleur n' est pas satisfaite. 'lorsque la demande en chaleur est satisfaite, la température s'élevant à la sonde 17, le régulateur 20 commande par le combinateur 21 l'arrêt successif des diverses chaudières.A fin de course, la deuxième came mentionnée plus haut commande l'arrêt de fonctionnement de la chaudière 1a , c'est-à-dire du dernier générateur en fonctionnement, après quoi la came numéro f commande l'arrêt de l'extracteur de fumée 7. Durant le laps de temps séparant 11 arrêt du dernier générateur et l'arrêt de l'extracteur, soit environ 20 secondes, l'extracteur assure la post-ventilàtion des chambres de combustinn. il est important de noter que les asservissements électriques sont réalisés de telle manière qu t l'arrêt de l'alimentation - en gaz du premier générateur 1a la pompe 2a de ~ce générateur reste en fonctionnement, assurant en permanence une circalation de fluide dans le - circuit primaire et simultareent l-tirrigation - constante de la sonde 17. -Ceci est obtenu sans perte de rendement étant donné que l'extracteur de fumée étant à ltarret, aucune dissipation de cha leur n'est possible vers ltextérieur, le tirage statique, compte tenu de la conception générale du carneau de fumée 5 étant nul Bien entendu, l'invention n'est-nullemet limitée au mode de réalisation illustré et décrit qui n'a été-donné qutà titre d'exemple, l'invention comprenant tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-cl sont réalIsées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. RBVEND ICAT I0N 1. Installation de chauffage central comprenant une série de chaudières marchant en parallèle susceptibles d'entrer en action progressivement en nombre croissant suivant les variations de la demande en chaleur et de délivrer chacune lorsqu'elles fonctionnent un certain débit de fluide primaire chauffé, tel que de l'eau chaude par exemple, qui est fourni au circuit primaire de l'installation, ladite installation étant caractérisée en ce que lesdites chaudières 1, par un collecteur de sortie commun 50, délivrent le fluide chauffé à un échangeur 29 pCcurus d'une part par . le fluide primaire, et d'autre part par le circuit d'eau chaude sanitaire, ledit circuit d'eau chaude sanitaire comprenant au moins une-pompe 40 de recirculation assurant le départ et le retour permanent d'eau chaude sanitaire dans l'installation et la traversée dudit échangeur, ledit fluide primaire étant pompé dans le circuit secondaire de chauffage central après traversée dudit échangeur en cas de demande simultanée sur le circuit d'eau chaude sanitaire et sur ledit circuit secondaire dont le retour 52 communique avec le collecteur d'admission 51 de fluide primaire auxdites chaudières J 2.Installation selon la revendication 1,caractérisée en ce qu'une vanne trois voies 8 modulée en fonction de la demande de chaleur sur le circuit d'eau chaude sanitaire règle le rapport du débit de fluideprimaire traversant l'échangeur 29 après le collecteur de sortie 50 des chaudières et le débit fourni au départ 55, 56 dudit circuit secondaire. 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce que chaque chaudière comprend une pompe de circulation propre 2 qui est commandée à la mise en route de la chaudière par un dispositif de commande asservi à la température du fluide primaire délivré audit collecteur de sortie 50 des chaudières. 4. Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce qu'un dispositif de temporisation assure la continuité du fonctionnement de la pompe 2 pendant un certain temps après envoi du signal d'arrêt d'une chaudière 1 en fonctionnement. 5. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu 'unie vanne trois voies 23 étant montée sur le circuit secondaire entre le départ 56 et le retour 52 du circuit de chauffage central, réglant en fonction de la demande le rapport du débit d'eau chaude fourni par l'installation et du débit recyclé, une canalisation 49 relie le collecteur de sortie 50 au collecteur d'entrée 51 des chaudières en aval de la vanne trois voies 8 de modulation d'apport de chaleur à l'échangeur 29 et en amont de la vanne trois voies 23 6.Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce qu'une sonde thermométrique 28 montée sur le circuit primaire principal en aval de la sortie de l'échangeur 29 et en amont de la vanne trois voies 23 contrôle le fonctionnement de ladite vanne trois voies 23 en fermant la circulation de fluide primaire vers le réseau secondaire lorsque la température du fluide primaire en cet endroit descend en-dessous d'un certain seuil. 7. Installation selon l'une des revendications précéden-tes caraetéritée en ce que l'une des pompes 7a de circulation d'une chaudière la est maintenue constamment en fonctionnement assurant une recirculation continuelle de fluide primaire 8. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le combinateur 21 qui assure la mise en route et-l'arret d'un nombre progressif de générateurs 1 assure également la mise en route préalable et l'arrêt subséquent d'un extracteur de fumées. 9. Installatipn selon la revendication 8 caractérisée en ce que le carneau de fumée 5 des générateurs est ainsi construit qutil présente un tirage statique sensiblement nul.