Brevet FR2325885A1 — publié le 19770422

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la régulation des chaudières automatiques de chauffage à réservoir d'eau chaude sanitaire associé. De telles chaudières sont utilisées à une double fin, d'une part pour le chauffage, et notamment le chauffage central de locaux, et d'autre part pour le réchauffage d'eau sanitaire de distribution. Dans ce but, le fluide caloporteur circulant en circuit fermé, en général de l'eau, peut être envoyé soit vers des radiateurs de chauffage ou similaires, soit vers un réchauffeur d'eau placé dans un réservoir-accumulateur d"eau sanitaire, soit vers l'un et l'autre de ces deux équipements. On connaît déjà des appareillages dans lesquels la régulation assure, quels que soient les beoins réels instantanés, le maintien de la température du fluide primaire à une valeur voisine de celle correspondant aux besoins maximaux de chauffage. Une telle régulation est, par exemple, assurée à l'aide d'un thermostat placé sur le circuit de fluide caloporteur et commandant la marche ou l'arrêt d'un brtleur. Des équipements, manuels ou automatiques, peuvent alors assurer l'admission dans l'un ou l'autre des appareils récepteurs de la quantité nécessaire de fluide caloporteur. Ce mode de régulation présente l'inconvénient deXmainte- nir, quels que soient les besoins de chauffage, l'ensemble de la chaudière, au moins une partie du circuit de chauffage et l'échangeur à une température élevée qui est en général de l'ordre de 90 C. Lorsque les besoins de chaleur sont nuls, il s'ensuit une déperdition de chaleur vers l'ambiance par rayonnement et convection ainsi que par appel d'air dans les circuits de fumée de la chaudière pen- dant les périodes d'arrêt du brûleur. Pendant la période d'été, où le chauffage central des locaux peut être arrêté, ces déperditions sont élevées, même si l'on abaisse la température du fluide caloporteur, par exemple à 65 OC, ce qui présente par ailleurs l'inconvénient d'augmenter le temps de remontée en température de l'eau du réservoir après un soutirage d'eau chaude. L'invention vise un procédé et un dispositif ne présentant pas les inconvénients précités et assurant une réduction remarquable des pertes thermiques lorsque les besoins de chauffage sont nuls. Suivant l'inventions le procédé pour la régulation automatique des chaudières de chauffage à réservoir d'eau chaude sanitaire associé, dans lesquelles un fluide caloporteur peut etre envoyé soit vers un circuit de chauffage central équipé de radiateurs ou similaires, soit vers un circuit réchauffeur pour un réservoir accumulateur d'eau sanitaire, est caractérisé en ce que, en dehors des périodes d'utilisation du chauffage central, on utilise des moyens de mesure de la température de l'eau du réservoir d'eau sanitaire pour piloter la marche de la chaudière. On assure ainsi un pilotage direct de la chaudière par la température de liteau chaude sanitaire lorsque le circuit de chauffage central n'est pas utilisé et que le réservoir d'eau chaude sanitaire constitue le seul dispositif consommant la chaleur produite par la chaudière. L'expérience montre qu'on obtient ainsi une diminution surprenante de la consommation de calories. Suivant une version préférée de l'invention, en dehors des phases d'utilisation du chauffage central des moyens de mesure de la température du fluide caloporteur sont de plus utilisés pour réduire ou arrêter la marche de la chaudière quand la température de ce fluide dépasse une valeur prédéterminée, ces mêmes moyens dotant exclusivement utilisés pour contrôler la marche de la chaudière lorsque le circuit de chauffage central est en service. On utilise ainsi les moyens de mesure de la température re du fluide caloporteur à la fois comme organe de sécurité lorsque les besoins de chauffage central sont nuls - et comme organe pilote de la chaudière - dans le cas contraire. L'invention vise aussi un dispositif principalement destiné à la mise en oeuvre du procédé précité, destiné à la régulation d'une chaudière de chauffage central à réservoir d'eau chaude sanitaire associé, et comportant un thermostat placé sur le circuit du fluide caloporteur et qui commande le brûleur de la chaudière,ce thermostat étant ouvert lorsque la valeur mesurée dépasse la bf$4rature de consigne. Cedispositifestcaractérisé ence qu'il comprend un second thermostat placé sur le circuit d'eau chaude sanitaire et monté en série avec le précédent pour la commande du brûleur, ce thermostat étant ouvert lorsque la température de l'eau sanitaire dépasse la valeur de consigne et un commutateur à deux positions, "étés - "hiver ft, qui, en position "été" met en série les deux thermostat et en position "hiver" met hors-circuit le thermostat de l'eau sanitaire. Les deux thermostat précités seront respectivement désignés dans la description ci-après par "thermostat central" et "thermostat sanitaire" pour simplifier. De préférenceS le commutateur qui assure la mise en circuit du thermostat sanitaire en série avec le thermostat central pendant l'été est à commande manuelle. L'utilisateur peut ainsi très facilement faire passer la chaudière d'un régime de fonctionnement à l'autre. Par ailleurs, selon un mode de réalisation particulier du dispositif conforme à l'invention, le thermostat sanitaire peut dtre un thermostat de contact pouvant se fixer à l'exté- rieur d'un réservoir d'eau chaude existant. Le dispositif correspondant peut donc étre facilement adapté à une chaudière existante pourvue d'un réservoir d'eau chaude sanitaire sans entratner aucune modification mécanique. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, on a représenté un mode de réalisation particulier de l'invention. - La figure 1 représente une vue schématique d'une chau diére de chauffage central, de son réservoir d'eau chaude sanitaire associé et des canalisations de fluide caloporteur, équipée du dispositif conforme à I'invention, - la figure 2 est un schéma électrique simplifié du dispositif pour la commande de l'installation de la figure 1, --la figure 3 représente un schéma électrique industriel détaillé conforme au schéma précédent de la figure 2. A la figure 1, on voit une chaudière classique t de chauffage central munie d'un brûleur 2 et alimentant de manière connue.un réchauffeur 3 à eau 3ar.ibairew et un circuit de chauffage 21 desservant des radiateurs à eau chaude ou similaire, Deux canalisations 4 et 5 de part et une canalisation 6 de retour de fluide caloporteur assurent l'alimentation en circuit fermé du réchauffeur 3 et du circuit 21 de chauffage. Le circuit 21 de chauffage branché entre les canalisations 5 et 6 comprend, de manière connue, une pompe de circulation 7 et une vanne régulatrice 8 à trois voies avec un branchement de dérivation 31. Le réchauffeur 3 d'eau sanitaire, branché entre les canalisations 4 et 6, est généralement constitué de façon connuet par une double paroi 32 enveloppant un réservoir accumulateur 9 ltensemble réchauffeur 3 - réservoir 9 étant placé au-dessus de la chaudière et, de préférence, calorifugé (le calorifugeage n'a pas été représenté pour simplifier). Une tubulure plongeante 10 d'amenée d'eau froide sanitaire et des tubulures 11 de départ de liteau chaude sanitaire sont branchées sur le réservoir 9. Conformément au procédé faisant l'objet de l'invention, on utilise, lorsque les besoins de chauffage sont nuls ctest-à- dire en général pendant la période d'été et que le circuit 21de chauffage ntest pas alimenté, des moyens de mesure de la température de liteau sanitaire - par exemple un thermostat 12 introduit dans le réservoir 9 et en contact avec l'eau chaude sanitaire pour commander la marche de la chaudière 1. A cet effet, dans le cas de l'installation représentée, on met en marche le brûleur 2 lorsque la température indiquée par le thermostat sanitaire 12 est inférieure à une valeur de consigne,par exemple 650C. Inversement, on arrdte le brûleur 2 lorsque cette mdme température atteint une valeur égale ou un peu supérieure à la valeur précitée, par exemple 680C. De plus, d'autres moyens de mesure de température par exemple un thermostat 14 - peuvent être placés sur le circuit de fluide caloporteur. On peut alors avantageusement interdire la marche du brûleur 2 lorsque la température mesurée dépasse une valeur prédéterminée plus forte que la valeur de consigne choisie pour lteau sanitaire, par'exemple 85oC. En complément, les moyens de mesure constitués par le thermostat central t4 dans l'installation représentée sont avantageusement utilisés, de manière en elle-meme connue, pour con trôner la marche de la chaudière lorsque le chauffage central est en service. Ainsi, lorsque la température du fluide caloporteur mesurée par le thermostat central 14 dépasse la valeur prédéterminée précitée, soit par exemple 850 C, ce thermostat provoque l'arrêt du brûleur 2, et le remet en marche lorsque la température mesurée descend au-dessous de 850C, par exemple quand elle atteint 820C, Dans le cas de l'installation représentée, le procédé qui vient d'ôte décrit peut Qtre réalisé à' l'aide du dispositif décrit ci-après schématiquement, en référence à la figure 2 et suivant une réalisation industrielle, en référence à la figure 3. Comme on le voit sur le schéma simplifié de la figure 2, le circuit électrique de commande du brûleur 2 comprend essentiellement t le thermostat sanitaire 12 en série avec le- thermos- tat central 14. Ces thermostats sont ouverts lorsque les valeurs de consigne respectives pour la température de l'eau sont dépassées. Le circuit comporte en outre un commutateur 17 à commande manuelle qui, en position "été" e met P série les thexmostats 12 et 14 et qui, en positio n "hiver"/met hors-circuit ie ther- mostat sanitaire 12. Dans une réalisation industrielle particulière du montage précédent, des interrupteurs 12a, 13a et 14a sont commandés par les thermostats 12 et 14 et un thermostat 13, placé en un point chaud du circuit de fluide dans la chaudière, et connectés à un bottier de commande 20. Ces interrupteurs sont ouverts lorsque la température mesurée dépasse le point de consigne du thermostat correspondant et fermés dans le cas contraire. Le'point de consigne du thermostat 12 est réglable à l'aide de la commande 15. Une commande électrique 2a du brûleur 2 et le moteur 7a de la pompe de circulation sont également connectés au bottier 2P Le schéma électrique résultant est donné à la figure 2. Un interrupteur général 16 permet de mettre sous tension les bornes d'arrivée 18 et 19 d'un commutateur multiple 17 capable de prendre une position "été" où sont alimentées les bornes 18e et 19e - position représentée en traits pleins - et une position 11hiver" où sont alimentées les bornes 18h et 19h position représentée en traits interrompus. La commande 2a du brûleur 2 et les interrupteurs 13 et 14a de thermostats sont-placés en série entre les bornes 18h et 19. L'interrupteur 12 du thermostat 12 est placé entre les a bornes 18h et ls'. 18 e Enfin, le moteur 7a de la pompe 7 est branché entre les bornes 18h et 19h. Le fonctionnement du dispositif décrit dans ce qui précède est le suivant t Lorsque les besoins de chauffage ne sont pas nuls, le commutateur 17 est placé en position "hiver". L'interrupteur 16 étant fermé, la tension électrique se trouve appliquée entre la borne 18h d'une part et les bornes 19 et 19h d'autre part. L'interrupteur 12a est ainsi placé hors-circuit. L'ensemble fonctionne alors d'une manière classique t le moteur 7a de la pompe 7 est directement alimenté et celle-ci se met en marche, assurant une circulation de fluide dans le circuit de chauffage. Le dispositif de commande 2 du brûleur 2 est alimen a té en série avec les deux interrupteurs 13a et 14 des thermos a tats 13 et 14. Ceux-ci pilotent la marche de l'ensemble de manière que la température du fluide dans la canalisation 5 soit voisine de la température de consigne du thermostat 14, par exemple 85 f le thermostat 13a jouant le role de sécurité contre ltébul~ lition. Le fluide caloporteur circule par thermosiphon dans l'échangeur 3 et échauffe l'eau sanitaire qui peut atteindre une température proche de 850 en l'absence de soutirage On obtient ainsi un fonctionnement normal du chauffage et de l'alimentation en eau chaude sanitaire. Lorsque les besoins de chauffage sont nuls, le commutateur t7 est placé en position "été", et la tension électrique se trouve appliquée entre les bornes 18 et 192 au circuit cons e titué par les trois interrupteurs 12 13a et 14 de thermostats a placé en série avec le dispositif 2 a Lorsque,au démarrage, l'eau du réservoir 9 est froide, ltinterrupteur 12a reste fermé. Les thermostats 13 et 14 pilotent alors comme dans ce qui précède, la marche du brûleur 2 pour amener et maintenir à une température prédéterminée, par exemple 85 le fluide caloporteur. La pompe 7 étant arrêtée, l'inertie du circuit intéressé est réduite et la montée en température est rapide. Le fluide caloporteur réchauffé circule par thermosiphon entre ltéchangeur 3 et la chaudière i et réchauffe l'eau sanitaire. Lorsque celle-ci atteint la valeur de réglage du thermostat 12, fixée à la valeur désirée par l'utilisateur par la com mande manuelle 15, par exemple 600, l'interrupteur 12 s'ouvre, a provoquant l'arrêt du brûleur 2. Le circuit de fluide se refroidit alors rapidement du fait de sa faible inertie, tandis que le réservoir accumulateur 9, calorifugé et possédant une forte capacité reste longtemps à la température ainsi atteinte. Le brûleur ne se remet en marche que lorsque l'eau de ce réservoir 9 descend en température, soit du fait dtun soutirage, soit par déperdition calorifique naturelle au-dessous du point de consigne du thermostat 12, et que l'interrupteur 12 se a referme. A ce moment, la température du fluide caloporteur est de nouveau portée à la valeur de consigne du thermostat 14, par exemple 850C, Jusqu'a ce que l'eau sanitaire soit revenue à la température de consigne, bien inférieure, du thermostat 12. La différence de ces températures étant élevée, le réchauffage de l'eau sanitaire est rapide. Entre les périodes de remise en température de l t eau sanitaire, le brûleur 2 est ainsi complètement arrêté. Le fluide caloporteur se trouve donc la plupart du temps à une température faible, ce qui réduit les déperditions par rayonnement et convection à l'ambiance et dans la chaudière par appel d'air vers la cheminée. Par ailleurs, pendant les périodes de remise en température de l t eu sanitaire, les cycles marche et arrêt du brûleur sont longs, ce qui améliore le rendement du brûleur et augmente le confort accoustique de l'installation. Des essais ont été effectués en utilisant une installation parfaitement calorifugée utilisant une chaudière d'une puissance de 28 000 Kcal/h et fournissant de 600 à 900 litres d'eau sanitaire chaude par jour. Dans ces conditions, les mesures de consommations de combustibles ont montré que les pertes de calories étaient rddui- tes de 50 à 60 qb, avec le dispositif de régulation "été" décrit par rapport à une régulation classique. Bien entendu, les modes de réalisation du procédé et du dispositif décrits dans ce qui précède ne sont donnés qu'àtitre indicatif et d'autres modes de réalisation sont possibles. En particulier, le réservoir d'eau sanitaire peut entre séparé de la chaudière,et la circulation de fluide caloporteur vers ce réservoir accélérée par une pompe contrôlée pour le thermostat d'eau sanitaire. Egalement, le thermostat sanitaire peut Entre un dispositif fonctionnant par contact placé l'extérieur du réservoiraccumulateur. Une telle disposition permet de transformer très simplement les installations existantes pour en effectuer la régulation conformément à l'invention, sans risquer d'endommager la protection intérieure du réservoir. En outre, l'installation de chauffage peut ne pas comprendre certains des organes décrits, tels que par exemple la pompe de circulation où la vanne à trois toises. En l'absence de pompe de circulation, le dispositif conforme à l'invention peut comporter des moyens d'interdire la circulation dans le circuit de chauffage lorsque les besoins de chauffage sont nuls, ces moyens étant commandés par le commutateur 17. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la régulation automatique des chaudières de chauffage à réservoir d'eau chaude sanitaire associé, dans lesquelles un fluide caloporteur peut etre envoyé soit vers un circuit de chauffage central équipé de radiateurs ou similaires, soit vers un réchauffeur placé dans un réservoir accumulateur d'eau sanitaire, soit vers l'un et l'autre de ces deux équipements, caractérisé en ce que, en dehors des périodes d'utilisation du chauffage central, l'on utilise des moyens de mesure de la température de liteau du réservoir d'eau sanitaire pour piloter la marche de la chaudière. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, en dehors des périodes dtutilisation du chauffage central, des moyens de mesure de la température du fluide caloporteur sont utilisés pour réduire ou arrenter la marche de la chaudière quand la température de ce fluide dépasse une valeur prédéterminée. 3. Procédé conforme à 1a revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température du fluide caloporteur sont exclusivement utilisés directement pour contrôler la marche de la chaudière lorsque le circuit de chauffage central est en service. 4. Dispositif principalement destiné à la mise en oeuvre du procédé conforme B l'une des revendications 1 à 3, destiné à la régulation d'une chaudière de chauffage central à réservoir d'eau chaude sanitaire associé et comportant un thermostat qui, placé sur le circuit du fluide caloporteur, commande le brûleur de la chaudière, ce thermostat étant ouvert lorsque la valeur mesurée dépasse la température de consigne, caractérisé en ce qu'il comprend un second thermostat placé sur le circuit d'eau chaude sanitaire et monté en série avec le précédent pour la commande du brûleur, ce thermostat étant ouvert lorsque la température de m'eau sanitaire dépasse la valeur de consigne et un commutateur à deux positions, 'tZté"-"hiver't, qui en position "été" met en série les deux thermostats et en position "hiver" met hors-circuit le tbrruostat de 11 eau sanitaire 5. Dispositif conforme à la revendication 4, le circuit de chauffage comportant une pompe de circulation, caractérisé en ce que l'alimentation électrique de la pompe de circulation est coupée lorsque le commutateur est en position "été". 6. Dispositif conforme à 1tune des revendications 4 ou 59 caractérisé en ce que le thermostat sanitaire est un thermostat de contact fixé à ltextérieur d'un réservoir d'eau chaude existant. 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le thermostat sanitaire comporte un organe de rdglage manuel de la température de l'eau sanitaire produite.