Brevet FR2490791A1 — publié le 19820326

L'invention concerne un dispositif contacteur pour chauffe-eau électro-solaire. Les chauffe-eau électriques sont généralement alimentés en courant électrique de nuit en raison du tarif réduit du courant à ces heures creuses. Dans ce type d'installation il est alors nécessaire de disposer d'un contacteur particulier qui commande l'alimentation électrique aux heures creuses en réagissant au signal envoyé par le réseau. Pour permettre de profiter pleinement du chauffe-eau, ce contacteur dispose également d'une commande "Marche forcée", qui permet de faire fonctionner le chauffe-eau en dehors des heures creuses, Lorsqu'un besoin exceptionnel s'en fait sentir, cette marche forcée étant automatiquement effacée lorsque la période heure creuse apparait. De plus, ce contacteur de chauffe-eau jour/nuit particulier, permet une mise hors-service complète de l'installation. Un perfectionnement à ce système a été apporté par l'addition d'un retard inversement proportionnel à l'écart entre la température affichée de l'eau et la température mesurée au moment du passage en heure creuse, cette amélioration ayant pour objectif de limiter la pointe de courant observée à ce moment-là sur le réseau. La pente de chauffage du chaufte-eau étant constante, le contacteur déclenche le chauffage de façon que la température affichée ne soit atteinte qu'avant la fin des heures creuses. Un tel dispositif est désigné sous le vocable "contacteur-décaleur". Les problèmes d'économie d'énergie ont amené les constructeurs à utiliser l'énergie solaire pour le chauffage de l'eau. Un chauffe-eau solaire est généralement commandé par un dispositif de commande désigné sous le vocable "dispositif de régulation solaire" qui met en fonctionnement et arrête une pompe de circulation du fluide caloporteur entre le capteur solaire proprement dit et le ballon d'un chauffe-eau classique. Cette circulation est commandée lorsque l'écart entre la température mesurée au niveau du capteur solaire et celle dans le ballon du chauffe-eau est suffisant pour que le transfert de calories se fasse du capteur vers le ballon (soit par un échangeur de chaleur dans le ballon, le liquide caloporteur pouvant être de nature particulière, soit en faisant circuler l'eau du ballon dans le circuit du capteur solaire. Dans l'état actuel de la technique, l'énergie solaire n'est pas capable d'assurer à elle seule le chauffage de l'eau à une .................................................................... température suffisante pendant toute l'année et il est nécessaire de prévoir un appoint énergétique. L'énergie électrique est l'énergie la plus couramment associée ce qui explique le développement des chauffe-eau électro-solaires. Dans les chauffe-eau électro-solaires connus jusqu'ici les deux alimentations en énergie décrites ci-dessus sont pratiquement réunies dans un meme ballon d'eau chaude ; par contre, les systèmes de commande sont séparés. Chacun des systèmes de commande a ses bornes d'entrée et de sortie, son bottier, ses sondes de mesure de la température dans le ballon et son interrupteur. En outre, l'installateur procède en fait à deux branchements. D'autre part, afin d'utiliser le chauffe-eau de façon optimale, il est bon que, lorsque l'on est en marche forcée, énergie solaire soit utilisée en priorité. (La question ne se pose pas en marche automatique, puisque dans ce cas l'énergie électrique nsest fournie que pendant la nuit). Pour ce faire, il faudrait adjoindre aux deux dispositifs de commande (solaire et électrique) un troisième dispositif interdisant l'utilisation de l'électricité tant que l'apport solaire est suffisant. Ceci demanderait alors un troisème/nsemble et un troisième branchement de la part de l'installateur. L'invention vise à pallier les inconvénients précités en combinant les deux dispositifs de commande pour obtenir un seul dispositif de commande commun aux deux alimentations, ce dispositif permettant en outre d'interrompre l'alimentation électrique lorsque l'apport solaire est suffisant. Ce but est atteint selon l'invention en ce que le dispositif contacteur comporte Dans un bordier unique : des moyens pour commander l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau > des moyens pour commander l'alimentation par énergie solaire du chauffe-eau ; des moyens pour interdire l'alimentation en énergie électrique lorsque l'alimentation par énergie solaire est en service ; et un bouton de commande unique pour assurer la mise en état de fonctionnement de l'ensemble de ces moyens. Selon l'invention les moyens pour commander l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau sont constitués par un relais comprenant un enroulement , et des contacts de travail susceptible d'être fermé soit électriquement lorsque l'enroulement est alimenté, soit mécaniquement par une pression supplémentaire sur le bouton de commande unique dans le cas de marche forcée du chauffe-eau, lesdits contacts de travail contrôlant l'alimentation en énergie électrique d'une résistance chauffante. Les moyens pour commander l'alimentation par énergie solaire du chauffe-eau sont constitués par : une première sonde de température montée sur le capteur solaire ; une deuxième sonde de température placée dans le ballon du chauffe-eau ; un amplificateur différentiel comparant les températures des deux sondes ; et un relais comportant un enroulement alimenté par l'amplificateur différentiel lorsque la différence des températures mesurées par la première et la deuxième sondes est positive et supérieure à un seuil prédéterminé et un contact susceptible, lorsque l'enroulement est alimenté d'assurer la mise en fonctionnement d'une pompe de circulation du liquide caloporteur. Les moyens pour interdire l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau lorsque l'alimentation par énergie solaire est en service sont constitués par un contact à deux positions, une position de repos dans laquelle il autorise seulement l'alimentation du chauffe-eau en énergie électrique, et une position de travail dans laquelle il autorise seulement l'alimentation du chauffe-eau par énergie solaire. Ledit contact à deux positions assurant l'interdiction de l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau lorsque l'alimentation par énergie solaire est en service, est ledit contact commandé par l'enroulement lui-même alimenté par l'amplificateur différentiel. De plus, le contacteur-décaleur et le dispositif de régulation solaire étant combinés, on va pouvoir utiliser une seule sonde mesurant la température de l'eau du ballon. Ceci réduit considérablement le coût de l'installation qui ne comporte en outre qu'un bouton de commande unique. Grâce au dispositif selon l'invention, l'installation se fait avec le seul branchement d'un bottier de commande unique. L'invention sera mieux comprise au moyen d'un exemple non limitatif de réalisation décrit ci-après et représenté au dessin annexé sur lequel la figure unique est un schéma de principe du dispositif contacteur. Le dispositif contacteur selon l'invention est branché aux bornes du réseau par deux lignes 1 et 2. I1 comporte le dispositif de commande de l'alimentation en énergie électrique constitué par un relais comportant un enroulement et deux contacts de travail 4. La résistance de chauffage 5, en série avec le thermostat 6 et les contacts 4, est montée en parallèle avec l'enroulement 3 du relais. L'alimentation de celui-ci est assurée au moyen d'un bouton de commande unique 7. Dans le cas de l'exemple représenté, un contact jour-nuit 8 est interposé entre le bouton de commande unique 7 et l'enroulement 3, ce contact 8 se ferme à l'apparition du signal "heures creuses" en réseau (avec ou sans retard). Dans le cas où l'on utilise le contact 8, le bouton de commande 7 est mécaniquement relié aux contacts 4 du relais de commande de façon à ce que ceux-ci soient fermés si l'on exerce une pression supplémentaire sur le bouton de commande 7 après la mise sur la position marche, de façon à obtenir la marche forcée du chauffage électrique. Le bouton de commande 7 revient en position "marche normale" dès l'apparition du signal "heures creuses", les contacts 4 restant alors fermés du fait que l'enroule- ment 3 est excité. Dès l'apparition du signal "heures pleines", le contact 8 s'ouvre et, l'enroulement 3 n'étant plus alimenté, les contacts 4 s'ouvrent également interrompant ainsi l'alimentation de la résistance 5. Le dispositif contacteur comporte également le dispositif de commande de l'alimentation par l'énergie solaire. Celui-ci est constitué par une sonde 9 de mesure de température sur le capteur, une sonde 10 de mesure de température de l'eau du ballon (servant également au dispositif décaleur lorsque l'on utilise un contacteur-décaleur), un amplificateur différentiel 11 établissant la différence entre les deux températures mesurées et commandant à la fois la mise en route de la pompe de circulation 12 du circuit de liquide caloporteur et l'interruption de l'alimentation de la résistance 5 en émettant un signal qui excite l'enroulement 13 d'un relais dont un contact 14 ferme au repos le circuit d'alimentation de la résistance 5 et l'ouvre, en travail, tout en fermant le circuit d'alimentation électrique de la pompe de circulation 12 qui est ouvert lorsque le contact 14 est au repos. L'amplificateur est également mis en route par le bouton de commande unique 7. Le dispositif contacteur selon l'invention fonctionne comme suit Le bouton de commande 7 étant sur la position marche, l'amplificateur 11 est alimenté. Pendant la journée ("heures pleines") le contact 8 est ouvert et la résistance 5 ne chauffe pas, car l'enroulement 3 n'est pas alimenté et les contacts 4 ne sont pas fermes. Dès que l'amplificateur 11 détecte une différence de température positive et supérieure à un seuil de par exemple 40C, entre la température mesurée par la sonde 9 montée sur le capteur et la température mesurée par la sonde 10 placée dans le ballon, il émet un signal qui excite l'enroulement 13. Le contact 14 ferme alors le circuit d'alimentation électrique de la pompe 12 et le liquide caloporteur circule entre le capteur et l'échangeur placé dans le ballon (ou bien directement entre le capteur et le ballon Si c'est l'eau de ce dernier qui est utilisée dans le capteur). Le transfert de calories s'effectue alors depuis le capteur vers le ballon.Dès que la différence de température détectée devient négative ou seulement inférieure à un seuil prédéterminé, l'amplificateur 11 n'émet plus le signal, l'enroulement 13 n'est plus excité et le contact 14 ouvre le circuit de la pompe 12 qui s'arrête. La circulation entre le capteur et le ballon est interrompue. Lorsque le signal'heures creuses" apparatt, le soir en général, le contact 8 se ferme (avec ou sans retard) et l'enroulement 3 est alors alimenté, les contacts 4 se ferment et la résistance 5 est sous tension, le courant passant par la ligne 1, les contacts 14 et 4 et la ligne 2. Il peut se faire que pendant le jour l'utilisateur ait un besoin immédiat d'eau chaude alors que toute la chaleur accumulée a été utilisée et que le contact 8 est ouvert ("heures pleines"). Il enfonce alors d'un cran le bouton de commande unique 7, qui reste fermé mais ferme mécaniquement les contacts 4 alors que l'enroulement 3 n'est pas excité. Le courant passe alors dans la résistance 5 par le contact 14, en position de repos, les contacts 4 et les lignes 1 et 2. Si alors l'amplificateur Il détecte une différence de température suffisante, l'enroulement 13 est excité, le contact 14 ouvre le circuit de la résistance 5, ce qui arrête le chauffage électrique, et ferme le circuit de la pompe 12. Le chauffe-eau est alors alimenté par le capteur solaire. Il va de soi que lorsque le contacteur n'est pas équipé du dispositif jour-nuit, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de contact 8 sur le schéma, le montage série résistance 5 et thermostat 6 est en permanence sous tension jusqu'à ce que l'amplificateur 11 déclenche l'alimentation du chauffeeau par le capteur solaire. Sur la figure, on a représenté en outre un circuit parallèle au circuit de la pompe de circulation et comportant une électrovanne 17 et un contact 16. Cette électrovanne est destinée à vidanger le circuit de fluide caloporteur lorsque la température détectée par la sonde 9 est assez basse pour provoquer le gel des canalisations entre le capteur et le chauffe-eau. A cet effet, l'amplificateur réagissant à une température basse, délivre un signal qui excite l'enroulement 15 d'un relais dont le contact 16 ferme alors le circuit électrique de l'électrovanne. On peut concevoir également que le liquide caloporteur contient de l'antigel, le dispositif décrit ci-dessus étant plus spécialement destiné aux chauffe-eau dont l'eau du ballon sert de liquide caloporteur. REVENDICATIONS 1. - Dispositif contacteur pour chauffe-eau électro-solaire, caractérisé en ce qu'il comporte dans un bottier unique - des moyens pour commander l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau - des moyens pour commander l'alimentation par énergie solaire du chauffe-eau - des moyens pour interdire l'alimentation en énergie électrique lorsque l'alimentation par énergie solaire est en service - et un bouton de commande unique (7) pour assurer la mise en état de fonctionnement de l'ensemble de ces moyens. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour commander l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau sont constitués par un relais comprenant un enroulement (3), et au moins des contacts de travail (4) susceptibles d'être fermés soit électriquement lorsque l'enroulement (3) est alimenté, soit mécaniquement par une pression supplémentaire sur le bouton de commande unique (7) dans le cas de marche forcée du chauffe-eau, lesdits contacts de travail (4) contrôlant l'alimentation en énergie électrique d'une résistance chauffante (5). 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour-commander l'alimentation par énergie solaire du chauffe-eau sont constitués par - une première sonde de température (9) montée sur le capteur solaire - une deuxième sonde de température (10) placée dans le ballon du chauffe-eau ; - un amplificateur différentiel (11) comparant les températures des deux sondes (9, 10) ; et - un relais comportant un enroulement (13) alimenté par l'amplificateur différentiel (11) lorsque la différence des températures mesurées par la premiére et la deuxième sondes est positive et supérieure à un seuil prédéterminé, et un contact (14) susceptible, lorsque l'enroulement (13) est alimenté, d'assurer la mise en fonctionnement d'une pompe (12) de circulation du liquide caloporteur. 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour interdire l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau lorsque l'alimentation par énergie solaire est en service sont constitués par un contact (14) à deux positions, une position de repos dans laquelle il autorise seulement l'alimentation du chauffe-eau en énergie électrique, et une position de travail dans laquelle il autorise seulement l'alimentation du chauffe-eau par énergie solaire. 5. - Dispositif selon l'ensemble des revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que ledit contact (14) à deux positions assurant l'interdiction de l'alimentation en énergie électrique du chauffe-eau lorsque l'alimentation par énergie solaire est en service, est ledit contact (14) commandé par l'enroulement (13) lui-même alimenté par l'amplificateur différentiel (11).