Brevet FR2406169A1 — publié le 19790511

Les canalisations aboutissant aux différents composants des installations de chauffage, par exemple au générateur de chaleur et aux appareillages utilisateurs de la chaleur, sont en général raccordées en des emplacements centraux dits postes de distribution dans lesquels le fluide caloporteur est collecté et réparti, les pompes nécessaires de circulation étant montées dans ces canalisations. Ces postes de distribution devant être réalisés en fonction des critères spéciaux exigés de chaque installation de chauffage, leur montage s'effectue en général en même temps que celui de l'installation de chauffage. Mais la réalisation des postes de distribution au cours du montage des installations de chauffage exige une mise de fond con sidérale. L'invention qui se fonde sur l'état général de l'art antérieur se rapporte à un poste de distribution destiné à une installation de chauffage à l'énergie solaire et dont la conformation en module prêt au montage lui ouvre un champ universel d'utilisation et d'adaptation et permet de réduire les frais de montage des installations de chauffage de ce type. De plus, le poste de distribution selon l'invention satisfait dans une large mesure aux exigences telles qu'imposées en service, par exemple la simplicité de sa manipulation et la fiabilité. Selon une particularité essentielle du poste de distribution d'une installation de chauffage à énergie solaire selon l'invention, il comprend au moins une canalisation en boucle dans laquelle sont montés l'un derrière l'autre au moins une pompe de circulation et un échangeur de chaleur, les extrémités de cette boucle orientées vers le haut et destinées à l'arrivée et au départ du fluide caloporteur étant équipées de deux raccords combinés avec au moins deux autres raccords jux taposés, également tournés vers le haut et que des tronçons de conduit branchent en parallèle sur le circuit du fluide caloporteur. Les différents raccords des groupes correspondants sont de préférence à même distance. Le poste de distribution selon l'invention comprend donc au moins une canalisation en boucle et au moins deux groupes de deux raccords que des tronçons de conduits branchent en parallèle. La canalisation en boucle est réalisée indépendam ment du montage de l'installation de chauffage et forme un module qui peut s'insérer à peu de frais dans cette installation. Le montage en parallèle des groupes de deux raccords permet de mettre en oeuvre le poste de distribution dans les installations de chauffage à l'énergie solaire dont les canalisations sont posées de manières très différentes.Les groupes de deux raccords étant orientés vers le haut, leur montage en parallèle est simple et par ailleurs ils peuvent s'insérer dans l'installation de chauffage en un circuit de montage bien disposé et facile à réaliser.Les éléments nécessaires à ltexploi- tation d'une installation de chauffage à l'énergie solaire, par exemple les pompes de circulation et les échangeurs de chaleur, étant incorporés dans une large mesure dans la canalisation en boucle, le poste de distribution selon l'invention trouve un champ d'application élargi et garantit l'utilisation d'éléments conformes aux critères exigés en ce qui concerne le dimensionnement, le choix des matériaux et la fiabilité. Les échangeurs étant du type à échange de chaleur par surface, les circuits sont bien séparés. Selon un mode de réalisation conférant aux postes de distribution une structure qui convient à la plupart des applications, une seconde canalisation en boucle équipée d'une pompe de circulation et d'un échangeur de chaleur montés l'un derrière l'autre est raccordée auxdits autres groupes de deux raccords. Selon un mode de réalisation avantageux, la canalisation en boucle a une forme approximative en étrier et elle est avantageusement disposée sensiblement dans le même plan vertical que les groupes de deux raccords. La structure ainsi réalisée du poste de distribution a un faible encombrement et une bonne disposition. Selon un mode de réalisation avantageux qui élargit le champ d'utilisation du poste de distribUtion, au moins un organe d'arrêt est monté entre l'échangeur de chaleur et le branchement du premier tronçon de conduit et au moins un autre organe d'arrêt ainsi qu'un organe anti-reflux sont montés dans la branche comprise entre la pompe de circulation et le branchement du second tronçon de conduit . Cette disposition permet de diversifier de manière simple les possibilités d'exploitation, l'organe anti-reflux évitant les fautes de circulation. Selon un mode de réalisation permettant avantageusement de vidanger le poste de distribution ainsi qu'éventuellement l'installation de chauffage pouvant lui être raccordée, un robinet ou un clapet de vidange est monté au point le plus bas des canalisations en boucle et au moins dans la partie de la branche comprenant la pompe de circulation qui est comprise entre le raccord correspondant et l'organe d'arrêt. Selon un mode de réalisation du poste de distribution lui permettant de s'insérer de manière particulièrement simple dans un circuit de chauffage et lui conférant une structure bien ordonnée, l'échangeur de chaleur est tubulaire et s'insère dans la canalisation en boucle au moyen des tubulures de raccord de son circuit primaire qui se trouvent au voisinage de ses extrémités. Selon un mode de réalisation permettant avantageusement d'éviter les dégâts et les encrassements, un coffre enveloppe la canalisation ou les canalisations en boucle. Selon une disposition particulièrement avantageuse, un appareil de commande et de branchement de la circulation peut être monté dans le panneau frontal du coffre. Il est préférable que le coffre soit dimensionné pour le nombre maximal des canalisations en boucle utilisé en pratique, de préférence pour deux canalisations, de manière à permettre la mise en oeuvre en principe d'un coffre d'une unique dimension dans toutes les applications. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une coupe verticale selon la ligne I-I de la figure 2 et représente un poste de distribution enveloppé par un coffre et comprenant une unique canalisation en boucle la figure 2 est une coupe horizontale selon la ligne II-II de la figure 1, les pièces situées derrière le plan de coupe n'étant pas représentées afin de clarifier le dessin la figure 3 est une coupe verticale selon la ligne III-III de la figure 4 et représente un poste de distribution enveloppé par un coffre et comprenant deux canalisations en boucle la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3, les pièces situées derrière le plan de coupe n'étant pas représentées la figure 5 est un schéma représentant le poste de distribution de la figure 3 monté dans une installation de chauffage à l'énergie solaire ;et les figures 6 à 9 sont des schémas représentant différents modes de mise en oeuvre du poste de distribution de la figure 3. Les mêmes références désignent les mêmes éléments sur les différentes figures. Le poste de distribution des figures 1 et 2 comprend une canalisation en boucle 12 sensiblement en étrier et disposée dans un plan vertical. Les extrémités orientées vers le haut de la canalisation 12 comprennent des raccords 18 et 20 qui forment un premier groupe. Ces raccords sont de préférence du type à jonction par brasage permettant d'y relier la tuyauterie du circuit de chauffage. Des branchements (raccords en T)montés à l'extrémité des branches 26 et 28 de la boucle sont destinés au montage en parallèle du raccord 18 et d'un raccord 16 au moyen d'un tronçon de conduit horizontal 32 équipé d'un raccord coudé ou d'un raccord en T également représenté sur la figure 2. Le raccord 20 est monté en parallèle avec un raccord 14 de la même manière au moyen d'un tronçon de conduit horizontal 30 qui, pour la clarté du dessin, n'est représenté dans son intégrité que sur la figure 2. Les raccords 14 et 16 forment un second groupe qui est aussi orienté verticalement. Les groupes de deux raccords 14 et 16 ainsi que 18 et 20 et la boucle 12 sont dans un plan. Un échangeur de chaleur 40 est monté dans la branche droite 28 de la partie verticale de la canalisation en boucle 12 et une pompe de circulation 36 est montée dans l'autre branche 26 de la partie verticale de cette boucle. L'échangeur de chaleur 40 est tubulaire et s'insère dans la branche 28 par les raccords de son circuit primaire qui sont orientés radialement et qui se trouvent au voisinage de ses extrémités. Les ouvertures de raccordement du circuit secondaire de l'échangeur sont disposées dans l'axe de ce dernier. Les taraudages de raccord 42, dont l'un est orienté vers le haut et l'autre, vers le bas, sont disposés sensiblement dans le même plan vertical que les raccords 14, 16, 18 et 20. Un organe d'arrêt 48 est monté dans la branche 28 de la canalisation en boucle, entre l'échangeur 40 et le branchement du premier tronçon de conduit 30. Un organe d'arrêt 50 et un organe anti-reflux 52 sont disposés dans la branche 26, entre le branchement du second tronçon de conduit 32 et le refoulement de la pompe de circulation 36 dirigé vers le haut. L'organe anti-reflux est fixé directement sur la pompe et s'ouvre sous la pression de refoulement de cette dernière. Finalement, un clapet ou un robinet de vidange 54 est monté à l'emplacement le plus bas, donc dans la partie horizontale de la canalisation en boucle. Un autre clapet de vidange 56 est monté à l'extrémité inférieure d'un tuyau sensiblement vertical 58 raccordé à la branche 26 entre l'organe d'arrêt 50 et le branchement du second tronçon de conduit 32. Un coffre 44 de tôle ou de matière plastique, dans lequel la place est suffisante pour loger une seconde canalisation en boucle (voir figure 3), enveloppe la boucle 12. Le panneau frontal 60 du coffre 44 (voir figure 2) est amovible et de préférence monté sur des charnières permettant son ouverture, de manière que les éléments disposés à l'intérieur soient facilement accessibles, par exemple pour l'entretien. Le panneau frontal 60 comporte un évidement dans lequel est disposé un appareil 62, indiqué en ligne brisée, de réglage et de commande des éléments individuels, par exemple des pompes. Les figures 3 et 4 sont des représentations correspondant à celles des figures 1 et 2 et illustrent un poste de distribution à deux canalisations en boucle. Une seconde canalisation en boucle 10 est raccordée au second groupe de deux raccords 14 et 16 du poste de distribution de la figure 1 de manière à le compléter pour réaliser la structure à deux boucles. Un raccord en T auquel est raccordée la seconde canalisation en boucle 10 dirigée vers le bas est inséré à chaque transition des tronçons de conduit horizontaux 30, 32 aux raccords 14 et 16. La seconde boucle 10 est sensiblement identique à la première boucle 12. La seconde boucle 10 comporte donc dans sa branche 22 les composants suivants : un échangeur de chaleur 38 et un organe d'arrêt 48, tandis que dans l'autre branche 24, elle comprend une pompe de circulation 34, un organe anti-reflux 52 et un organe d'arrêt 50. Un clapet de vidange 54 est disposé dans la partie horizontale de la seconde boucle.Il est possible de renoncer dans la seconde boucle 10 au tuyau 58 équipé d'un clapet de vidange 56 et tel que monté dans la première boucle 12. Les deux canalisations en boucle 10 et 12 sont juxtaposées de manière que les branches 24 et 26 dans lesquelles sont montées les pompes de circulation soient voisines. Le poste de distribution décrit, se composant d'au moins une canalisation en boucle, s'utilise, sous forme d'un module réalisé en fabrique et dont le montage est achevé, dans l'assemblage des installations de chauffage à l'énergie solaire. La figure 5 illustre une installation de chauffage à l'énergie solaire dans laquelle est monté un poste de distribution selon l'invention et dont la description permettra d'énumérer et de mettre en relief les avantages de la disposition selon l'invention de ces postes de distribution. L'installation de chauffage de la figure 5 comprend un collecteur 64 d'énergie solaire qu'une canalisation 66 en fluide chauffé relie au raccord 20 et qu'une canalisation de retour 68 relie au raccord 18 de la première canalisation en boucle 12. Une canalisation 74 d'alimentation en fluide de chauffage du registre 70 d'un réservoir 72 d'eau de consommati on relie ce registre 70 au raccord 14 et une canalisation 76 de retour relie ce registre au raccord 16 de la seconde canalisation en boucle 10, une pompe de circulation 78 étant montée dans ce circuit. Une canalisation 80 d'alimentation en fluide chauffé et une canalisation 82 de retour relient le circuit primaire de l'échangeur de chaleur 38 à un réservoir 84 d'eau de chauffage, une pompe de circulation 86 étant aussi montée sur ce circuit.Le réservoir 84 d'eau de chauffage est destiné à recevoir la chaleur solaire prélevée par le collecteur 64 et les appareillages de consommation de chaleur tels qu'un circuit de chauffage par le sol 88 sont branchés sur lui. L'échangeur de chaleur 40 est destiné au chauffage de l'eau dssunbassin denatation 90 représenté schématiquement en coupe partielle. Cette eau est prélevée par une canalisation de retour 92 pour être dirigée sur l'échangeur 40 et renvoyée dans le bassin par une canalisation d'alimentation 94, une pompe de circulation 96 et un filtre 98 étant montés dans le circuit. Une pompe 36 fait circuler en service le fluide caloporteur, par exemple de l'eau additionnée d'un antigel, entre le collecteur 64 et l'échangeur 40 sur le trajet 26, 18, 68 64, 66, 20, 28 et en conséquence la chaleur est cédée au circuit du bassin de natation 42, 94, 90, 92, 96, 98, 42. Lorsque le bassin de natation a été chauffé ou que le réservoir 84 d'eau de chauffage est branché en priorité, la pompe de circulation 36 est arrêtée et la pompe 34, mise en service, et donc le fluide caloporteur chaud-est dirigé par le tronçon de conduit 30 sur la seconde canalisation en boucle 10 pour être envoyé dans 1 'échangeur 38 et revenir, après avoir été refroidi, par le tronçon de conduit 32 sur le raccord 18 et donc retournérdans la canalisation 68 de retour au collecteur d'énergie solaire, ce circuit étant aussi fermé. Le fluide caloporteur abandonne sa chaleur dans l'échangeur 38 au circuit 38, 80, 86, 82 affecté à l'accumulateur 84 d'eau de chauffage. La chaleur ainsi accumulée peut alors être dirigée sur des appareillages consommateurs de chaleur, par exemple sur le circuit de chauffage par le sol 88 branché sur cet accumulateur. L'accumulateur 72 d'eau de consommation est branché en priorité par rapport aux deux autres circuits de consommation de chaleur et lorsqu'il émet un message d'appel d'énergie, le fluide caloporteur chaud est dirigé par le raccord 14 et la canalisation d'alimentation 74 sur le registre 70 de chauffage de cette eau. La pompe de circulation 78 dirige le fluide caloporteur refroidi par la canalisation de retour 76 sur le raccord 16 et, de là, par le second tronçon de conduit 32, sur la canalisation 68 de retour au collecteur d'énergie solaire. L'appareil disposé dans le coffre 44 du poste de distribution assume le réglage central et la commande des différents éléments. Tous les éléments nécessaires à la distribution et au transport de la chaleur solaire prélevée par le collecteur 64 sont réunis au poste de distribution, de la manière clairement décrite dans l'exposé précédent et indiquée en particulier sur la figure 5 et donc ce module simplifie et abaisse considérablement le prix de revient de l'assemblage général d'une installation de chauffage à l'énergie solaire. Lorsque l'installation de chauffage à liénergie solaire n'a pas à alimenter un accumulateur d'eau de chauffage ou un bassin de natation, le poste de distribution utilisé est celui que représentent les figures 1 et 2 et qui comprend une unique canalisation en boucle. Le branchement à l'installation de chauffage est effectué dans ce cas conformément à l'exemple de la figure 5. Le poste de distribution selon l'invention peut être mis en oeuvre non seulement de la manière représentée sur la figure 5 dans une installation de chauffage à l'énergie solaire, mais de différentes autres manières telles que représentées schématiquement et de façon simplifiée sur les figures 6 à 9. La figure 6 illustre la même possibilité de branchement du poste de distribution que celle qui a été exposée en regard de la figure 5. Donc, la canalisation 66 d'alimentation en fluide chauffé par le collecteur d'énergie solaire doit être branchée sur le raccord 20 et la canalisation 68 de retour au collecteur doit être branchée sur le raccord 18. La canalisation 76 de retour au réservoir d'eau de consommation doit être branchée sur le raccord 16 et la canalisation 74 d'alimentation en eau provenant de ce réservoir doit être reliée au raccord 14. L'échangeur gauche 38 est destiné dans le cas particulier à l'alimentation du réservoir 84 d'eau de chauffage et l'échangeur droit 40, à l'alimentation en chaleur du bassin de natation 90. Dans le schéma de branchement de la figure 7, la canalisation 66 d'alimentation en fluide chauffé dans le collecteur d'énergie solaire doit être reliée au raccord 14 et la canalisation 68 de retour à ce collecteur doit être reliée au raccord 16. La canalisation 74 d'alimentation en fluide de chauffage du réservoir d'eau de consommation doit être reliée au raccord 20 et la canalisation de retour de ce fluide doit être reliée au raccord 18. L'échangeur 38 est destiné à l'alimentation du réservoir d'eau de chauffage et l'échangeur 40, à l'alimentation en eau chauffée du bassin de natation. Dans le schéma de branchement de la figure 8, la canalisation 66 d'alimentation en fluide chauffé par le collecteur d'énergie solaire doit être reliée au raccord 20 et la canalisation 68 de retour à ce collecteur doit être reliée au raccord 18, mais par contre la canalisation 74 d'alimentation en fluide de chauffage du réservoir d'eau de consommation doit être reliée au raccord 14 et la canalisation de retour de ce fluide doit être reliée au raccord 16. L'échangeur 38 est destiné dans ce cas à l'alimentation en eau chauffée du bassin de natation et l'échangeur 40, à l'alimentation du réservoir d'eau de chauffage. Finalement, dans le schéma de branchement de la figure 9, la canalisation 66 d'alimentation en fluide chauffé provenant du collecteur d'énergie solaire doit être reliée au raccord 14 et la canalisation 68 de retour de ce fluide au collecteur doit être reliée au raccord 16, tandis que la canalisation 74 d'alimentation en fluide de chauffage de l'accumulateur d'eau de consommation doit être reliée au raccord 20 et la canalisation 76 de retour de ce fluide doit être reliée au raccord 18. L'échangeur 38 est destiné à l'alimentation en eau chaude du bassin de natation et l'échangeur 40, à l'alimentation du réservoir d'eau de chauffage. Des variantes correspondantes de branchement peuvent être réalisées de la même manière lorsque le poste de distribution comprend une unique canalisation en boucle. Les schémas des figures 6 à 9 montrent clairement que le poste de distribution selon l'invention convient aux installations de chauffage dont les générateurs de chaleur, les appareillages consommateurs de chaleur et la tuyauterie corres pondante peuvent être disposés de manières les plus différentes. REVENDICATIONS 1. Poste de distribution d'une installation de chauffage à l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une canalisation en boucle (12) dans laquelle au moins une pompe de circulation (36) et un échangeur de chaleur (40) sont montés l'un à la suite de l'autre, les extrémités de la boucle (12) orientées vers le haut et destinées à l'arrivée et au départ du fluide caloporteur étant équipées de deux raccords (18, 20) combinés avec au moins deux autres raccords (14, 16) également orientés vers le haut, juxtaposés aux premiers et que des tronçons de conduit (30, 32) branchent en parallèle sur le circuit du fluide caloporteur 2.Poste de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une seconde canalisation en boucle (10), sur laquelle une pompe de circulation (34) et un échangeur de chaleur (38) sont montés l'un à la suite de l'aufiresest reliée auxdits deux autres raccords (14, 16). 3. Poste de distribution slu l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la canalisation en boucle (10,12) a une forme pratiquement en étrier et elle est disposée de préférence sensiblement dans le même plan vertical que les groupes de deux raccords (14, 16 ; 18, 20). 4. Poste de distribution selon lune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pompe de circulation (34, 36) est disposée dans la partie verticale de l'une des branches (24, 26) de la canalisation en boucle (10, 12) et l'échangeur de chaleur (38, 40), dans la partie verticale de l'autre branche (22, 28). 5. Poste de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant plusieurs canalisations en boucle et caractérisé en ce que ces canalisations en boucle (10, 12) sont conformées de manière pratiquement identique. 6. Poste de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un organe d'arrêt (48) est disposé dans la branche correspondante entre l'échangeur de chaleur (38, 40) et le branchement du premier tronçon de conduit (30) et au moins un autre organe d'arrêt (50) et un organe anti-reflux (52) sont montés dans la branche correspondante entre la pompe de circulation (34, 36) et le branchement du second tronçon de conduit (32). 7. Poste de distribution selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe anti-reflux (52) est monté entre la pompe de circulation (34, 36) et l'organe d'arrêt de la branche correspondante (50). 8. Poste de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un robinet ou un clapet de vidange (54, 56) est monté au point le plus bas de la canalisation en boucle (10, 12) ainsi qu'avantageusement au moins dans la partie de la branche (24, 26) équipée de la pompe de circulation (34, 36) qui est comprise entre le raccord de cette branche (16, 18) et l'organe d'arrêt (50). 9. Poste de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (38, 40) est tubulaire et monté dans la boucle (10, 12) au moyen de ses tubulures de raccord qui se trouvent au voisinage de ses extrémités. 10. Poste de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un coffre (44) enveloppe la canalisation (10) ou les canalisations (10, 12) en boucle. 11. Poste de distribution selon la revendication 10, caractérisé en ce que le coffre (44) est dimensionné de manière à être capable de loger le nombre maximal de canalisations en boucle utilisées en pratique, de préférence deux de ces boucles (10, 12). 12. Poste de distribution selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'un appareil de commande et de branchement de la circulation (62) est incorporé dans le panneau frontal (60) du coffre (44).