Brevet FR2383401A1 — publié le 19781006

La presente invention a pour objet une installation de chauffage à circulation à eau chaude, avec une chaudière, chauffée notamment au gaz ou au fuel, et un circuit de chauffage accouplé à celle-ci à travers une soupape de mélange, ainsi qu'avec un régulateur en continu dans le circuit de chauffage, pour la température de départ et pour la température de retour de l'eau, dont organe de réglage est constitué par la soupape de mélange, ainsi qu'avec une pompe de chaleur dont le condenseur est traversé par l'eau de circulation. On connaît par le brevet DT-OS 25 16 960, une installation de chauffage comprenant une pompe de chaleur et une chaudière chauffée par un combustible, avec un circuit de radiateurs, dans laquelle le condenseur de la pompe de chaleur est connecté dans le circuit de chauffage, en parallèle avec la chaudière. Cette installation présente l'inconvénient que, dans le circuit de la chaudière, il est nécessaire de prévoir une soupape de commutation et de mélange supplémentaire, lorsque les deux sources de chaleur doivent être mises en service, au choix, individuellement ou en commun. En outre, dans cette disposition connue, des moyens relativement coûteux sont nécessaires pour la régulation de la température de l'eau chaude s'écoulant vers les radiateurs, lors de la marche avec la pompe de chaleur, ces moyens comprenant également, dans le circuit de fluide de refroidissement, entre l'évaporateur et le compresseur, un régulateur de pression commandant le compresseur à plusieurs étages de la pompe de charge. La présente invention prévoit une installation de chauffage à circulation à eau chaude, destinée notamment à des immeubles d'habitation, installation caractérisée en ce que le condenseur de la pompe de chaleur est monté dans le circuit de chauffage et l'agrégat d'entraînement est commandé par un interrupteur qui est accouplé à l'organe de réglage du régulateur de température dans le circuit de chauffage L'installation comprend une chaudière de chauffage à combustible, notamment à gaz ou à fuel, et une pompe dechaleur qui peut être connectée en cas de besoin, notamment en appoint de la chaudière. Le système de canalisation pour l'eau de circulation consiste en-un circuit de chauffage aboutissant à la chaudière et un circuit de chauffage conduisant aux radiateurs qui est accouplé au circuit de chaudière par l'intermédiaire d'une soupape de mélange.Le condenseur de la pompe de chaleur est connecté dans le circuit de chauffage. Pour la régulation de la température de départ et de la température de retour d'eau, dans le circuit de chauffage, est prévu un régulateur, de préférence dépendant de la température extérieure, qui agit sur la soupape de mélange. L'installation conforme à l'invention présente l'avantage que, en dehors de la soupape de mélange entre circuit de chaudière et circuit de chauffage, aucune autre soupape de mélange ou de commutation n'est nécessaire. En outre, on obtient, avec des moyens simples, que le régulateur destiné à la régulation permanente de la température de départ et de la température de retour dans le circuit de chauffage; lorsque la chaudière est en service, serve également à une régulation en deux points de cette température, lors du fonctionnement par pompe de chaleur.Pour cette double fonction du régulateur, il suffit simplement de prévoir un interrupteur électrique de coupure supplémentaire dans le circuit de courant de commande de l'agrégat d'entraînement de la pompe de chaleur et une came de connexion ou analogue sur la soupape de mélange ou sur son dispositif d'entrainement. Lorsque la valeur de consigne du régulateur permanent est choisie en dépendance de la température d'environnement, on obtient, sans autres mesures supplémentaires, que la régulation en deux points de chauffage par la pompe de chaleur soit également dépendante de la température extérieure. L'installation conforme à l'invention est également applicable avec avantage à des installations de chauffage avec préparation d'eau chaude de consommation. En effet, en dehors des moyens, de toute façon nécessaires, pour la commutation de liteau de circuit de chauffage sur 1' échangeur de chaleur d'eau de consommation et pour l'augmentation de la valeur de consigne du régulateur pour la température d'eau chaude, aucune mesure supplémentaire n'est nécessaire pour influencer la puissance des sources de chaleur. L'invention s'étend à divers modes de réalisation de l'installation. Dans le cas d'installations dont la température de départ dans le circuit de chauffage ne dépasse pas 600C, il est avantageux de disposer le condenseur de la pompe de chaleur dans la portion de la conduite de retour du circuit de chauffage qui est traversée par la totalité de l'eau du circuit de chauffage pour chaque position de la soupape de mélange. Dans ce cas, la pompe de chaleur fonctionne avec un rendement particulièrement élevé. Dans le cas d'installations dans lesquelles la température de départ dans le circuit de chauffage est supérieure à 600C2 il peut être avantageux d'utiliser une soupape de mélange à trois voies, et de disposer le condenseur de la pompe de chaleur, de préférence, en série avec une soupape d'arrêt commandée également par la soupape de mélange, dans la canalisation de retour de mélange du circuit de chauffage. L'organe de réglage de la soupape de mélange peut, au besoin, être pourvu d'autres moyens de connexion pour la commande d'une source de chauffage additionnelle, ou d'un accumulateur d'eau chaude. La description ci-après se rapporte à deux exemples de réalisation de l'invention représentés par les dessins joints, dans lesquels - La figure 1 est une représentation schématique d'un premier exemple; - La figure 2 est une représentation schématique d'un second exemple; - La figure 3 montre le mode de fonctionnement de la soupape de mélange de la figure 1. L'installation de chauffage suivant la figure 1 comprend une chaudière 10, chauffée par du fuel, d'où part une conduite de départ 11, 12, 13 vers les radiateurs de chauffage de l'installation 14. A partir de ces radiateurs, une conduite de retour 15, 16, 17 revient vers la chaudière 10. Dans la conduite de départ 11, 12, 13, est montée une soupape de mélange 20, d'où une conduite de retour de mélange 21 va vers la conduite de retour 15, 16, 17. L'organe de réglage, non représenté, ou organe de soupape mobile, de la soupape de mélange 20 possède deux positions extrêmes, entre lesquelles il peut être positionné en dépendance d'un régulateur de température de départ 22, par un moteur de réglage en continu 23. Le mode de fonctionnement de la soupape de mélange 20 et du régulateur 22 seront décrits dans la suite avec référence à la figure 3. Dans la portion 16 de la conduite de retour, une pompe 24 est montée, assurant la circulation de l'eau. La portion 16 de la conduite de retour passe, en outre, à travers le condenseur 25 d'une pompe de chaleur 26, dont le circuit de fluide de refroidissement 27 s'étend, a partir d'un évaporateur 28, à travers un compresseur 29, le condenseur 25 et une soupape d'expansion 30, en retour vers l'évaporateur. Le compresseur 29 est entratné par un moteur électrique 31. Dans l'évaporateur 28, le fluide de refroidissement absorbe de la chaleur à partir d'air d'environnement amené par un ventilateur 32, cette chaleur étant abandonnée, dans le condenseur 25 à l'eau de retour provenant des radiateurs 14. Entre les portions 12 et 13 de la conduite de départ, est montée une soupape de commutation magnétique 35, qui dirige l'eau de départ, soit vers les radiateurs 14, soit vers un échangeur de chaleur 36. Cet échangeur de chaleur 36 sert au chauffage d'eau de consommation, qui s'écoule dans une conduite 37, qui forme un serpentin à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Dans la conduite 37 est monté un contacteur à pression hydraulique 38, qui, dans le cas d'un écoulement d'eau de consommation, délivre un signal à un appareil de commande électrique 40. Celui-ci commute la soupape de commutation 35 sur 1'échauffement d'eau de consommation, dès que de l'eau de consommation s'écoule dans la conduite 37. Les portions de conduite 11, 27 et 17 forment le circuit dit circuit de chaudière, dans lequel se trouve la chaudière 10, tandis que les portions de conduite 12, 13, 15, 16 et 21 forment le circuit dit circuit de chauffage, qui passe à travers les radiateurs 14 et le condenseur 25 de la pompe de chaleur. Ces deux circuits sont accouplés entre eux à travers la soupape de mélange 20 et la portion de conduite commune 21. Le régulateur 22 règle la température de 1' eau de circulation, dans la conduite de départ 12, 13 du circuit de chauffage, à une valeur de consigne qui dépend de la température extérieure. Dans ce but, le régulateur est pourvu d'un palpeur de température extérieure 45 et d'un thermostat d'eau de départ 46. La régulation s'effectue par le fait que la soupape de mélange 20 mélange suffisamment d'eau chaude de chaudière avec 11 eau de retour refroidie du circuit de chauffage pour que la température de départ dans le circuit de chauffage atteigne la température de consigne. Ensuite, la soupape de mélange 20 relie les portions de conduites 21 et 12 entre elles sans étranglement, en coupant totalement l'une de l'autre les deux conduites 11 et 12. Le schéma de la figure 3 représente la quantité de débit Q dans la conduite de mélange 21 en fonction du parcours de réglage Z de l'organe de réglage ou de l'organe de soupape mobile de la soupape de mélange 20 dont la position extrême est désigne par A. Si le régulateur de l'installation de chauffage exige la fourniture maximale de chaleur de celle-ci, le moteur de réglage 23 fait tourner l'organe de réglage de la soupape de mélange 20 jusqu'à la position B dans laquelle la conduite de mélange 21 est fermée et les portions de conduite 11 et 12 sont reliées entre elles sans étranglement. Entre A et B, se trouve un domaine de positions intermédiaires qui permet une régulation progressive continue de la température de départ. L'organe de réglage est constitué de telle manière que, dans le domaine des deux positions extrêmes, il doit parcourir tout d'abord un certain angle initial avant que la soupape de mélange devienne efficace. En figure 3, cette condition est représentée par les deux portions rectilignes A' et B1 de la courbe. Le régulateur remplit, en outre, la fonction d'un régulateur à deux points pour la pompe de chaleur 26 dans les périodes de moindre besoin de chaleur Dans ce but, sur l'arbre du moteur de réglage 23, est fixé un disque à came 50, qui agit sur un interrupteur 51 dans le circuit de courant de commande du moteur d'entraînement 31 de la pompe de chaleur. Lorsque la soupape de mélange 20 prend la position A, c'est-à-dire que la conduite de départ 12, 13 du circuit de chauffage est reliée à la conduite de mélange 21, le contacteur 51 est ouvert et la pompe de chaleur 26 est mise hors service. Dès que le régulateur 22 commence à exiger de la chaleur, l'organe de réglage de la soupape de mélange 20 est mis en mouvement, à partir de la position extrême A vers la position extrême B. Lorsque cet organe de réglage a atteint la position C, le contacteur 51 se ferme et met ainsi en marche la pompe de chaleur 26. Dans cette position, la liaison entre les conduites Il et 12 est interrompue et la chaudière 10 reste encore hors service. Si le débit de la pompe de chaleur suffit à couvrir le besoin de chaleur, l'organe de réglage de la soupape de mélange 20 revient dans sa position de départ A.Peu avant qu'il ait atteint cette position, dans la position D la pompe de chaleur est déconnectée. De cette manière, la température de départ d'eau est maintenue à la température de consigne du régulateur suivant la température extérieure. Si le débit de la pompe de chaleur ne suffit pas, à lui seul, pour couvrir le besoin de chaleur, l'organe de réglage de la soupape de mélange 20, pendant la marche de la pompe, est tourné, au-delà de la position C vers la position extrême B. Il en résulte qu'une quantité plus grande, croissante, de l'eau de retour refroidie est dirigée vers la chaudière 10 pour y être chauffée et être réintroduite, par la soupape de mélange, dans le circuit de chauffage. Dans le cas de besoin de chaleur croissant, la chaudière et la pompe de chaleur chauffent donc l'eau de départ en parallèle, la fraction de fourniture de la chaudière dans la fourniture totale augmentant avec le besoin croissant de chaleur. Lors d'un soutirage d'eau de consommation, l'appareil de commande 40 impose au régulateur 22 une valeur de consigne plus élevée, correspondant à la puissance d'échauffement d'eau de consommation exigée, de sorte que la chaudière 10 et la pompe de chaleur 26 entrent en action toutes les deux pour couvrir le besoin de chaleur. Dans le cas de températures de départ d'eau supérieures à 600C, les pressions dans la partie à haute pression de la pompe de chaleur peuvent atteindre des valeurs élevées indésirables Dans ce cas, il peut être préférable que le condenseur 25 de la pompe de chaleur ne soit pas monté dans la portion de conduite 16 de la conduite de retour, mais dans la conduite de mélange 21. La figure 2 représente cette variante de réalisation de l'invention, conservant l'emplacement du condenseur. En série avec le condenseur 25, est prévue une soupape d'arrêt électromagnétique 60, qui est commandée par un second disque à came 61 sur l'arbre du moteur de réglage 23 et par un second interrupteur 62. Le premier disque à came 50' est pourvu d'un second bossage de came de pourtour 64, par l'intermédiaire duquel est ouvert l'interrupteur 51 lorsque la soupape de mélange 20 a atteint la position E (figure 3). Simultanément, l'interrupteur 62 est actionné et la soupape d'arrêt 60 est mise hors circuit, de sorte que la conduite de mélange 21 est fermée et que la totalité de l'eau de circulation s'écoule à travers la chaudière 10. L'organe de réglage de la soupape de mélange se déplace plus loin dans la position B, dans laquelle la totalité de la puissance de chauffage de la chaudière est transmise sur les radiateurs 14 ainsi que sur le préparateur d'eau de consommation 36. Lorsque l'exigence en chaleur se ralentit, l'organe de réglage de la soupape de mélange 20 revient en arrière vers la position A, de sorte que, dans la position F, la conduite de mélange 21 est ouverte à nouveau et la pompe de chaleur est à nouveau connectée en service. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Installation de chauffage à circulation à eau chaude, avec une chaudière, chauffée notamment au gaz ou au fuel, et un circuit de chauffage accouplé à celle-ci à travers une soupape de mélange, ainsi qu'avec un régulateur en continu dans le circuit de chauffage, pour la température de départ et pour la température de retour de l'eau, dont l'organe de réglage est constitué par la soupape de mélange, ainsi qu'avec une pompe de chaleur dont le condenseur est traversé par l'eau de circulation, installation caractérisée en ce que le condenseur (25) de la pompe de chaleur est monté dans le circuit de chauffage (12, 13, 15, 16, 21? et l'agrégat d'entraînement (31) est commandé par un interrupteur (51) qui est accouplé à l'organe de réglage (20) du régulateur de température (22) dans le circuit de chauffage. 20) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le condenseur (25) de la pompe de chaleur est placé dans la portion (16) de la conduite de retour du circuit de chauffage, qui est traversée par la totalité de l'eau du circuit de chauffage pour toute position de la soupape de mélange. 30) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de mélange (20) est constituée comme une soupape à trois voies, et le condenseur (25) de la pompe de chaleur est monté dans la conduite de mélange de retour (21). 40) Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le condenseur (25) est monté en série avec une soupape d'arrêt (60) commandée par 1'organe de réglage du régulateur (22) dans la conduite de mélange de retour (21). 50) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la valeur de consigne du régulateur (22) est déterminée, d'une manière connue, en fonction de la température extérieure.