Brevet FR2505459A1 — publié le 19821112

La présente invention se rapporte à un ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement,parcourus par un même fluide caloporteur. De plu8 en plus couramment,dans des installations de chauffage ou de climatisation utilisant un fluide caloporteur,l'on prévoit l'adjonction d'un générateur de chaleur secondaire,d'appoint ou de remplacement,qui vient compléter un générateur de chaleur principal.Le générateur principal est par exemple une chaudière au fuel ou au gaz,tandis que le générateur secondaire peut être une chaudière d'appoint(au bois,électrique,etc...)ou encore,suivant des procédés plus modernes,une pompe à chaleur ou une batterie de panneaux solaires;cette énumération des principaux types de générateurs de chaleur couramment disponibles sur le marché n'est pas limitative et elle a été donnée ici surtout pour situer le domaine technique de la présente invention. Il se pose,dans ce domaine,le problème du raccordement, en principe en série",ou"en parallèle"entre le générateur principal et le générateur d'appoint ou de remplacement,plus particulièrement dans le cas où le générateur principal appartient à une installation préexistante,à laquelle l'on désire adjoindre ultérieurement un générateur d'appoint ou de remplacement.L'invention vise principalement à fournir un ensemble monobloc,permettant la standardisation du raccordement entre l'installation préexistante incluant le générateur d'origine,d'une part, et le générateur d'appoint ou de remplacement,d'autre part, dans le but de réduire les besoins en main-a'oeuvre lors de l'installation du générateur d'appoint ou de remplacement.L'invention propose en outre un ensemble de raccordement qui -assure la régulation hydraulique(équilibrage), -assure la régulation thermique, -limite les enclenchements brefs du système(court cycle) par l'adoption d'un volant thermique, -rend inexistantes ou presque les possibilités de pannes, par sa simplicité de conception, l'obtention de ces résultats avantageux permettant d'ailleurs à l'invention de trouver aussi son application dans le cas d'installations neuves de chauffage ou de climatisation. A cet effet, l'ensemble de raccordement selon l'invention entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement comprend essentiellement, en combinaison -une bouteille d'équilibre à inertie thermique ,avec un orifice d'entrée supérieur et pn orifice de sortie inférieur reliés,par des conduits, respectivement à un premier raccord pour l'entrée du fluide caloporteur en provenance de l'installation utilisatrice de chaleur et à un second raccord pour la sortie du fluide caloporteur vers le générateur d'appoint ou de remplacement; -un autre conduit reliant un troisième raccord,pour l'entrée du fluide caloporteur en provenance du générateur d'appoint ou de remplacement, à un quatrième raccord, pour le retour du fluide caloporteur au générateur principal;; - une liaison entre le sommet de la bouteille d'Equili- bre et un point intermédiaire du dernier conduit, liaison sur laquelle est prévu un organe d'équilibrage hydraulique créant une perte de charge; et, -inter cal sur le conduit reliant l'orifice de sortie inférieur de la bouteille d'équilibre au second raccord, un circulateur mis en marche à partir de moyens de régulation, ainsi qu'un clapet anti-retour créant une perte de charge supérieure à celle de l'organe d'équilibrage hydraulique précité. Les orifices de la bouteille d'équilibre sont implantés de manière à assurer l'équilibre hydraulique,l'inertie thermique et l'utilisation des effets de stratification; le prélèvement du fluide à la base de cette bouteille d'équilibre, où sa température est la plus basse, pour le départ vers le générateur d'appoint ou de remplacement,assure l'obtention d'un bon rendement.L' organe d'équilibrage hydraulique évite les effets de"court-circuit" sur le circuit d'appoint,et il assure l'équilibrage de la hauteur manométrique des circuits hydrauliques.Le foncFionne- ment hydraulique s'établit différemment,selon que le circulateur,placé sur le conduit menant au générateur d'appoint ou de remplacement,est ou n'est pas mis en marche:: -Lorsque le circulateur ne marche pas,le fluide caloporteur se dirige directement du sommet de la bouteille d'équilibre vers le quatrième raccord qui le ramène au géné- rateur principal;le générateur d'appoint ou de remplacement est mis"hors circuit ",et le fonctionnement ne diffère pas fondamentalement de celui de l'installation d'origine ou principale. -Lorsque le circulateur marche,le fluide caloporteur est aspiré dans le conduit partant de l'orifice de sortie inférieur de la bouteille d'équilibre,et il est dirigé vers le générateur d'appoint ou de remplacement,qu'il parcourt avant de retourner au générateur principal. Les moyens de régulation du circulateur,qui ne doivent le mettre en marche que dans des conditions où la mise en circuit du générateur d'appoint est favorable,peuvent comprendre un thermostat(aquastat)placé sur le conduit reliant le premier raccord,c'est-à-dire celui connecté à la sortie de l'installation Vtilisatrice de chaleur,à l'ori- fice d'entrée supérieur de la bouteille d'équilibre.Cet aquastat peut être supprimé si le générateur d'appoint ou de remplacement possède un contact permettant la mise en marche du circulateur. L'ensemble de raccordement, objet de l'invention, offre aussi laposs-iSilité d'une régulation automatique de l'installation utilisatrice de chaleur, dans une forme de réalisation dérivée de l'ensemble de base précé- demment défini, et comprenant un conduit supplémentaire avec un raccord d'entrée et un raccord de sortiez connecter au circuit de l'installation utilisatrice de chaleur, une vanne de régulation à trois voies étant intercalée sur ce conduit stpplémentaire et reliée aussi à l'un des conduits précités par une liaison hydraulique, ladite vanne étant pilotée à partir de moyens de régula tion automatique.Selon un mode d'exécution possible dans ce cas, le conduit de l'ensemble de base reliant le troisième raccord au quatrième raccord comporte un pi quage à quatre voies, constituant lb départ de la liai son avec la bouteille d'équilibre, liaison sur laquelle est prévu l'organe d'équilibrage hydraulique,ainsi que le départ de la liaison avec la vanne de régulation à trois voies intercalée sur le conduit supplémentaire. Dans le cas où l'on utilise seulement l'ensemble de base, la quatrième voie du piquage peut être remplacée par un élément de purge ou d'expansion. Toujours en prévoyant un conduit supplémentaire avec un raccord d'entrée et un raccord de sortie,à connecter au circuit de l'installation utilisatrice de chaleur, l'ensemble de raccordement objet de l'invention peut hêtre encore équipé d'un circulateur placé sur ledit circuit supplémentaire,pour créer une circulation forcée du fluide caloporteur dans l'installation utili satrice de chaleur. Une autre forme de réalisation de l'invention,toutons dérivée du même ensemble de base, offre la possibilité supplémentaire de faire fonctionner le générateur d'appoint ou de remplacement "en parallèle " par rap port au générateur principal, qui est alors mis hors service. Comme précédemment,l'ensemble doit,pour cette application, comprendre un conduit supplémentaire avec un raccord d'entrée et un raccord de sortie à connecter au circuit de l'installation utilisatrice de chaleur, et l'élément spécifique à ajouter est une vanne à trois voies à fonctionnement par" tout ou rien" inter- calée sur le conduit reliant le troisième raccord au quatrième raccord, cette vanne étant placée au départ d'une liaison menant au conduit supplémentaire précité, et étant apte à diriger le fluide caloporteur soit vers le générateur principal,soit directement vers l'instal lation utilisatrice de chaleur,le générateur principal se trouvant alors mis " hors circuit ". De toute façon,l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant,à titre d'exemples non li Xitatifs,quelques modes de réalisation ou d'application de cet ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un général d'appoint ou de remplacement,parcourus par un même fluide caloporteur:: Figure 1 est une vue, très schématique, de l'ensemble de base selon l'invention,tel qu'il peut être branché entre un générateur principal et un général d'appoint ou de remplacement,pour réaliser un raccordement"en série "de ces deux générateurs; Figure 2 est une vue simulaire à figure 1,montrant un ensemble conforme à l'invention complété par une régulation de l'installation utilisatrice de chaleur,et aussi par un circulateur pour la circulation forcée de fluide caloporteur dans ladite installation; Figure 3 est une vue,similaire aux précédentes,mon- trant un ensemble conforme à l'invention,offrant la possibilité supplémentaire de faire fonctionner le générateur d'appoint ou de remplacement "en parallèle" par rapport au générateur principal,qui est alors mis hors service. L'ensemble représenté sur la figure 1 sert au raccorde ment entre,d'une part, une installation d'origine sym bolisée par I, supposée située à gauche et comprenant un générateur de chaleur principal ainsi que le circuit utilisateur de la chaleur produite, et d'autre part, un générateur d'appoint ou de remplacement symbolisé par II, supposé situé à droite de la figure. L'élément central de l'ensemble considéré est une bouteille d'équilibre 1 à inertie thermique,de capacité liée à la puissance de l'installation, avec un orifice d'entrée supérieur 2 et un orifice de sortie inférieur ,le fond de la bouteille d'équilibre 1 comportant en outre un robinet de vidange 4. Un conduit d'entrée 5 aboutit à l'orifice d'entrée supérieur 2 de la bouteille d'équilibre 1. Ce conduit d'entrée 5 est muni, à son point de départ, d'un premier raccord 6 pour l'entrée du fluide caloporteur en provenance ce du générateur principal et de l'installation utilisatrice I. L'orifice de sortie inférieur 3 de la bouteille d'é- quilibre I est le point de départ d'un conduit de sortie 2, se terminant par un deuxième raccord 8 pour la sortie du fluide caloporteur vers le générateur d'appoint ou de remplacement II. Un autre conduit 2 relie un troisième raccord 10,par lequel entre le fluide caloporteur en provenance du générateur d'appoint ou de remplacement II, à un quatrière raccord 71 par lequel le fluide caloporteur retourne au générateur principal, donc vers I. Entre le sommet de la bouteille d'équilibre 1 et un piquage à trois voies 12 intercalé sur le conduit 9,est prévu un organe d'équilibrage hydraulique li créant une perte de charge, tel qu'un "té" de riglage,une vanne papillon ou une vanne à soupape. Sur le conduit de sortie 7 est intercalé un clapet anti-retour à ressort 14, créant une perte de charge supérieure à celle de l'organe 13.Le piquage12peut être pourvu d'un élément de purge 15. Un circulateur 16, créant une circulation forcée de fluide caloporteur dans le générateur d'appcitou de rem- placement, est aussi monté sur le conduit de sortie 7. Dans l'exemple du dessin, le circulateur 16 est comman- dé à partir d'un thermostat (aquastat) 17 placé sur le conduit d'entrée 15. Ce thermostat peut être, en variante, remplacé par tout autre type de sonde,ou même supprimé si le circulateur 16 est piloté par un élément extérieur. Enfin, l'ensemble ici considéré peut comprendre des vannes d'isolement 18, disposées sur les conduits 5,7 et 9. Tout cet ensemble est calorifugé, à l'exception des vannes et raccords,et il peut être présenté soit brut,soit sous jaquette calorifugée.Les liaisons hydrauliques sont béalisables en tous maéri8ux adaptés(acier,cuivre,matière plastique) et peuvent être rigides ou flexibles. L'ensemble ainsi constitué,monobloc et préassemblé en usine,est raccordé entre l'installation d'origine I et le génerateur d'appoint ou de remplacement II,et plus exactement: -Les raccords 6 et Il permettent respectivement le raccordement sur le retour de l'installation utilisatrice et sur l'entrée du générateur principal. -Les raccords 8 et 10 permettent respectivement le raccordement sur l'entrée et sur la sortie du générateur d'appoint ou de remplacement. Ces branchements étant réalisés,l'on obtient le fonctionnement hydraulique suivant Lorsque le circulateur 16 n'est pas mis en mache,le fluide caloporteur qui entre dans le conduit 5 par le raccord 6,et qui pénètre dans la bouteille d'équilibre 1 par l'orifice 2,est aspiré à travers l'organe 13 et se dirige directement vers le raccord 7,par le piquage 12 et la partie aval du conduit 2.Le générateur d'appoint ou de remplacement II reste"hors circuit",dt le circuit d'origine n'est donc pas modifié fondamentalement. Lorsque le circulateur 16 est mis en marche,le fluide caloporteur,qui entre toujours par le raccord 6 pour pénétrer dans le bouteille d'équilibre 1,est aspiré par l'orifice 2 dans le conduit 2,et il passe par le générateur d'appoint ou de remplacement II,entrant dans ce dernier par le raccord 8 et en sortant par le raccord 10. Le retour du fluide caloporteur vers le générateur principal s'effectue par le conduit 9,parcouru aur toute sa longueur, avec sortie par le raccord 2 comme précédemment. Cette fois les deux générateurs se trouvent branchés" en série" du point de vue constructif et fonctionnel. Le débit du circulateur 16 et celui du circulateur de l'installation étant vraisembla blement différents l'un de l'autre, c'est au niveau du piquage à trois voies 12 que s'établira l'équilibre,par décharge du débit le plus fort vers le circulateur concerné. Le fonctionnement hydraulique précédemment indiqué s'établira suivant le type de régulateur pilotant la mise en marche du circulateur 16. La régulation peut être soit à point de consigne réglable et fixe, soit à point de consigne flottant par action différentielle. On se trouvera dans le cas du premier type de régulation, c'est-à-dire à point de consigne réglable et fixe, chaque fois que le circulateur 16 sera mis en marche à partir du thermostat (aquastat) 27, ou de tout autre contact électrique,par exemple commandé par la mise en marche d'une pompe à chaleur elle-mSme régulée.Dans certains cas d'application, le même thermostat 17 assurera la mise en marche du circulateur 16 et aussi d'autres accessoires ou appareils. Si ce thermostat est remplacé par une sonde, faisant elle-mSme partie d'un système de régulation(bas sur la température extérieure, la température différentielle, etc...), le circulateur 16 sera mis en marche, ainsi que d'autres accessoires ou appareils éventuels,chaque fois que les conditions affichées sur le régulateur correspondent à une situation favorable de fonctionnement du générateur d'appoint ou de remplacement II.Ce sera le cas, par exemple, pour deux chaudières l'une au bois, l'autre au fuel, raccordées à l'ensemble objet de l'invention, lorsque la température de la chaudière au bois est propice au réchauffage de l'eau de retour de la chaudière au fuel. La figure 2 représente un ensemble de raccordement plus complet, mais incluant tous les éléments de l'ensemble de base représenté sur la figure 1;ces éléments sont désignés par les mêmes repères et ne seront pas décrits une nouvelle fois. Cet ensemble offre la possibilité supplémentaire dtune régulation de l'installation, et il comprend dans ce but,comme éléments supplémentaires : un conduit JI avec un raccord d'entrée 20 et un raccord de sortie 21, à connecter au circuit de l'installation utilisatrice de chaleur ;une vanne à trois vies réglable 22, intercalée sur le conduit JI et reliée aussi au conduit 2 par une liaison i2; une sonde 24, placée sur le conduit JI et pilotant la vanne 22 par l'intermédiaire d'un régulateur non représenté, En variante, l'on pourrait supprimer l'élément de purge 15 et prévoir une quatrième voie sur le piquage 12. Cette variante n'est pas représentée de façon complète mais, comme cela se comprend aisément,elle revient simplement à déplacer le point de branchement de la liaison 23, ce qui est symbolisé par la flèche 25 et conduit évidemment à un résultat équivalent. La figure 2 montre encore que l'ensemble objet de l'invention peut bure, en outre, complété par un circulateur 26 placé sur le conduit supplémentaire 19, si un tel circulateur est nécessaire pour la circulation forcée du fluide caloporteur dans l'installation utilisatrice de chaleur; ce sera le cas, par exemple, pour l'équipement d'installations en thermosiphon La figure 3 représente une autre adaptation,dérivée des précédentes, les conduits ajoutés par rapport à ceux de l'ensemble de base selon la figure 1 étant indiqués en traits forts, et tous les éléments correspondant à ceux déjà décrits précédemment étant désignés par les mêmes repères.Cette figure 3 montre une disposition permettant de faire fonctionner le générateur d'appoint ou de remplacement II " en parallèle " par rapport au générateur principal, représenté ici séparément et désigné par G, alors que le circuit d'utilisation se trouve indiqué en U. L'ensémble de raccordement de la figure 3 comprend les modifications ou adjonctions suivantes -liaison 27 entre la vanne de régulation 22 de l'instal lation et le conduit d'entrée 5; et -vanne à trois voies 28 à fonctionnement par " tout ou rien",intercalée sur le conduit 9 au départ de la liai son 23 vers le conduit 19. La figure 3 montre aussi de quelle manière les liai sons d'origine 29 et 30,entre le générateur G et le circuit d'utilisation U, sont coupées et déviées pour le raccordement avec l'ensemble faisant l'objet de l'in vention (les interruptions de ces liaisons étant indi quées par des traits pointillés) -La sortie initialement vers le circuit du générateur d'origine G, devenant le générateur principal,est reliée au raccord 20. -L'entrée du générateur G,constituant initialement le retour du circuit U,est reliée au raccord 11. -L'entrée du circuit U est reliée au raccord 21. - La sortie du circuit U est enfin reliée au raccord 6. La vanne à trois voies 28, de préférence motorisée, ge le fluide caloporteur soit vers le générateur d'ori gine G,devenant le générateur principal,soit directement vers le circuit d'utilisation U par la liaison 1Z,suf- vant la flèche en pointillés.Dans ce dernier cas,le générateur principal G est "court-circuité"et mis hors service,et le générateur d'appoint devient générateur de remplacement II.I1 alimente,à lui seul,le circuit utilisateur U. Si la vanne 28 est motorisée,son mouvement pourra autre commandé par un termostE extérieur,par un aquastat avec temporisation placé sur le départ d'eau chaude,par le générateur d'appoint ou par toute autre source de signal électrique adaptée à la fonction recherchée.Le pilotage de cette vanne 28 sera,bien entendu,tel que le générateur G soit mis hors circuit seulement si le non-passage du fluide caloporteur à travers ce générateur G est favorable,c'est-à-dire dans les circonstances où son passage dans le générateur G provoquerait des pertes thermiques ou un fonctionnement sans intérêt du générateur principal. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de cet ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes conçues suivant les mêmes principes, quels qu'en soient les détails de réalisation. C'est ainsi,notamment, que la régulation automa- tique de l'installation par la vanne 22, et l'adjonction d'un circulateur 26, présentées conjointement sur la figure 2, sont des caractéristiques indépendantes l'une de l'autre et pouvant être, par conséquent,envisagées séparément. -REVENDICATIONS- 1.-Ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de rempaacement,parcourus par un même fluide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement,en combinaison -une bouteille d'équilibre (1) à inertie thermique,avec un orifice d'entrée supérieur (2) et un orifice de sortie inférieur (3) reliés,par des conduits (5,7), respectivement à un premier raccord (6) pour l'entrée du fluide caloporteur en provenance de l'installation utilisatrice de chaleur et à un second raccord (8)pour la sortie du fluide caloporteur vers le générateur d'appoint ou de remplacement; - un autre conduit (9) reliant un troisième raccord (10),pour l'entrée du fluide caloporteur en provenance du générateur d'appoint ou de remplacement, à un quatrième raccord (1pour le retour du fluide caloporteur au générateur principal;; - une liaison (12) entre le sommet de la bouteille d'équilibre (1) et un point intermédiaire du dernier conduit (9), liaison sur laquelle est prévu un organe d'équilibrage hydraulique (13) créant une perte de charge; et -intercal sur le conduit (7) reliant l'orifice de sortie inférieur de la bouteille d'équilibre (1) au second raccord (8), un circulateur (15) mis en marche à partir de moyens de régulation (17), ainsi qu'un clapet anti-retour (14) créant une perte de charge supérieure à celle de l'organe d'équilibrage hydraulique précité (13). 2.- Ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement, selon la revendication 1,caractérisé en ce que les moyens de régulation du circulateur (16) comprennent un thermostat (17) placé sur le conduit (5) reliant le premier raccord (6) à l'orifice d'entrée supérieur (2) de la bouteille d'équilibre (1). 3.- Ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement,selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que des vannes d'isolement (18) sont en outre disposées sur ses différents conduits (5,7,9). 4.- Ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement,selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce qu'il comprend un conduit supplémentaire (19) avec un raccord d'entrée (20) et un raccord de sortie (21), à connecter au circuit de l'installation utilisatrice de chaleur, une vanne de régulation à trois voies (22) étant intercalée sur ce conduit supplémentaire (19) et reliée aussi à l'un des conduits précités (9) par une liaison (23),ladite vanne (22) étant pilotée à partir de moyens de régulation automatique (24). 5.- Ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement, selon la revendication 4,caractérisé en ce que le conduit (9),reliant le troisième raccord (10) au quatrième raccord (11),comporte un piquage (12) à quatre voies,constituant le départ de la liaison avec la bouteille d'équilibre (1), liaison sur laquelle est prévu l'organe d'équilibrage hydraulique (13),ainsi que le départ de la liaison (23) avec la vanne de régulation à trois voies (22)intercalée sur le conduit supplémentaire (19). 6.- Ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu'il comprend un conduit supplémentaire (19) avec un raccord d'entrée (20) et un raccord de sortie (21), à connecter au circuit de l'installation utilisatrice de chaleur , et un circulateur (26) placé sur ledit conduit supplémentaire (19). 7.- Ensemble de raccordement entre un générateur de chaleur principal et un générateur d'appoint ou de remplacement, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit supplémentaire (19) avec un raccord d'entrée (20) et un raccord de sortie (21) à connecter au circuit de l'installation utilisatrice de chaleur (U), ainsi qu'une vanne à trois voies (28) à fonctionnement par n tout ou rien intercalée sur le conduit (9) reliant le troisième raccord (10) au quatrième raccord (11),cette vanne (28) étant placée au départ d'une liaison (23) menant au conduit supplémentaire précité (19),et étant apte à diriger le fluide caloporteur soit vers le générateur principal (G),soit directemeht vers l'installation utilisatrice de chaleur (U), le générateur principal(G) se trouvant alors mis " hors circuit ".