Brevet FR2504245A1 — publié le 19821022

La présente invention se réfère à un procédé de réglage du débit du fluide circulant dans une installation de chauffage central, notam- ment au niveau des émetteurs de chaleur ou radiateurs. On sait que dans une installation de chauffage central, on dose le débit du fluide chauffant traversant lesdits radiateurs de manière qu'il soit plus faible dans les éléments chauffants se trouvant plus près de la source de chaleur que dans ceux qui en sont le plus éloignés Cette opération est appelée dans le langage technique "équilibrage des radia- teurs" Depuis l'origine du chauffage central, c'est-à-dire il y a plus de quatre-vingts ans, on a essayé de réaliser l'équilibrage en question avec difficulté et succès incertain On a tout d'abord installé des robinets à pointeaux à double réglage en remplacement des robinets à boisseaux à double réglage, puis les tés et coudes comportant un étran- gleur réglable ont petit à petit pris le pas sur les robinets à double réglage On a aussi utilisé des circulateurs à charge variable pour pallier partiellement les défauts de l'équilibrage. Pour effectuer un équilibrage correct des radiateurs, il est nécessaire d'opérer des calculs justes et précis de manière à déterminer quels sont les réglages à effectuer afin que tous les radiateurs d'une installation de chauffage central puissent recevoir le fluide chauffant (généralement de l'eau) dans des conditions telles qu'ils soient à même de remplir leur r 8 le En fait, il faut au moins que les pertes de charge hydraulique du circuit en amont du radiateur considéré soit telles qu'aucun radiateur ne soit privilégié, tandis que d'autres seraient sous-alimentés C'est la raison de la création d'une perte de charge artificielle par les étrangleurs précités On comprend aisément que cet étranglement est effectué de manière que les pertes de charges artifi- cielles soient les plus importantes pour les radiateurs les plus favo- risés (généralement les plus proches de la source de chaleur), afin que les autres soient correctement alimentés. Le calcul dont on a parlé plus haut consiste donc à déterminer les pertes de charge de toutes les canalisations de l'installation, y compris celles artificiel Lement établies au moyen des étrangleurs, de manière que tous les radiateurs de l'installation soient alimentés à peu près dans les mêmes conditions. Comme indiqué plus haut, l'étrangleur se présente généralement sous la forme d'un té ou d'un coude dans lequel est inclus un pointeau destiné à faire varier la section de l'orifice de passage du raccord en question Les fabricants de robinets, de radiateurs, de coudes, ou tés O 04245 de réglage, fournissent à l'usage des bureaux d'études des abaques o sont figurées pour chaque modèle de ces organes les pertes de charge en fonction de la position du pointeau, pour que puisse être indiqué à l'utilisateur le nombre de tours à impartir au pointeau pour obtenir la perte de charge désirée. On comprend aisément que ces réglage ne sont pas précis en raison du caractère f orcément théorique du calcul, des aléas de l'installation et surtout de la difficulté de donner exactement le nombre de tours souhaité aux organes de réglage, d'autant plus que dans certaines conditions un très faible réglage angulaire du pointeau entraîne une variation relativement importante de la perte de charge. Un tel système d'équilibrage implique un calcul préalable long, fastidieux et aléatoire En outre, le contrôle de l'équilibrage ne peut être effectué qu'une fois l'installation terminée et quelquefois même après achèvement des finitions du bâtiment De toute manière, une fois que le réglage déterminé par le calcul a été effectué, il est nécessaire de le vérifier en constatant les effets sur la température des locaux à chauffer et de l'affiner par des modifications successives, de telle sorte que l'opération considérée est longue et fort coûteuse. C'est la raison pour laquelle les réglages en question sont rarement bien effectués, de sorte que certains radiateurs ne reçoivent pas un débit d'eau suffisant Ceci se rencontre, en particulier, dans les immeubles o, pour une température donnée de l'eau traversant des radiateurs, on obtient des différences de température de l'ordre de 10 C entre les appartements situés par exemple au rez-de-chaussée et ceux qui se trouvent aux étages supérieurs Dans ce cas, l'on élève généralement la température de l'eau ou l'on augmente sa vitesse d'émis- sion et c'est alors le contraire qui se produit: pour une température acceptable aux étages supérieurs les appartements du bas de l'immeuble sont surchauffés On assiste donc à un gaspillage d'énergie qui vient s'ajouter au coût de l'opération de réglage. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à ces inconvénients et à permettre la mise en oeuvre d'un procédé d'équilibrage des radiateurs par réglage du débit qui réponde particulièrement bien aux divers desiderata de la pratique. Conformément à l'invention, on mesure tout d'abord le débit de fluide à l'entrée de chaque radiateur au moyen d'un manomètre différentiel indépendant en soi connu, dont les sondes se branchent de part et d'autre d'un ajutage déterminé, puis on agit sur un étrangleur classique placé dans la même zone jusqu'à ce qu'on obtienne le débit désiré. L'étrangleur peut constituer l'ajutage en question Le manomètre diffé- rentiel constitue donc un appareillage unique transportable de radiateur en radiateur, de chantier en chantier. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on dispose d'un raccord installé sur la tuyauterie d'entrée ou de sortie du radiateur et qui comprend deux prises de pression débouchant en amont et en aval d'un ajutage déterminé Le manoeuvre du pointeau de l'étrangleur permet de régler le débit du fluide en fonction des informations lues sur le manomètre différentiel Ce raccord pourrait ne pas être une pièce isolée mais être incorporé soit aux organes de raccordements ou de réglages usuels (tés et coudes), soit aux robinets, soit aux radiateurs. La perte de charge créée par la traversée de l'étranglement réglable du raccord est enregistrée par le manomètre différentiel dont la graduation peut automatiquement transformer la mesure en lecture d'un débit ou d'une quantité de chaleur grâce à un cadran approprié Ce cadran pourrait d'ailleurs être changé suivant les marques, les caracté- ristiques et les capacités des radiateurs. Dans la méthode suivant l'invention, on conserve les calculs précédemment effectués pour les installations usuelles, ceux-ci pouvant cependant être d'un degré de précision moindre du fait que la correction finale est facile et rapide L'installateur branche son manomètre différentiel successivement sur tous les radiateurs de l'installation à régler, et peut réaliser ce qui ne se passait pas jusqu'à présent constater instantanément la conséquence de son action de réglage De plus, cette intervention peut s'effectuer en n'importe quelle saison, les locaux étant occupés ou non On peut même envisager de ne faire circuler que de l'eau froide, en tenant compte, le cas échant, en toute rigueur, du changement de ses caractéristiques notamment liées à la diminution de sa densité lorsqu'elle est chauffée Une fois tous les réglages effectués on peut les refaire de manière itérative afin de les améliorer. Le raccord considéré peut comporter un ajutage de diamètre unique réalisé dans des conditions déterminées d'usinage, de longueur de précision et de position, afin qu'on puisse utiliser un modèle standard pour un diamètre nominal de canalisation déterminé, quelle que soit la capacité calorifique des radiateurs vendus dans le commerce Les condi- tions d'usinage, de longueur, de précision et de position des prises de pression doivent également être déterminées par le calcul et/ou les essais Ce raccord serait-alors considéré comme raccord étalon qui faciliterait la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La raccord considéré pourrait aussi comporter un ajutage variable. En plus des avantages cités ci-dessus, on peut encore noter que la méthode suivant l'invention permet d'équilibrer une installation pour laquelle on ne souhaite pas de réglage individuel des radiateurs ou lorsqu'il ne peut pas y en avoir comme pour les chauffages de base par le sol ou les murs Dans le premier cas, on utilise généralement des robinets thermostatiques bloqués à la température désirée, mais cela n'empêche pas que l'ouverture d'une porte ou d'une fenêtre entraîne une modification de la commande de débit, du fait que le thermostat peut être affecté par le courant d'air froid alors qu'on pourrait souhaiter maîtriser l'apport en- calories et non seulement la température Le réglage suivant l'invention évite donc toute déperdition calorifique non souhaitée. Un autre avantage non négligeable se trouve vraisemblablement sur le plan économique car on pourrait ainsi grâce à l'invention prévoir une répartition sinon parfaite, du moins satisfaisante, et en tous cas très améliorée par rapport à la situation moyenne actuelle des frais de chauffage dans un immeuble, puisque les consommations de fluide chauf- fant seraient déterminées sans passer par le biais d'un compteur de calories Ces consommations seraient en effet plus équitablement répar- ties en tenant compte ou non, au gré du constructeur, des besoins calorifiques dépendant eux-mêmes des déperditions. De manière que les utilisateurs ne modifient pas le réglage déterminé, l'accès aux pointeaux d'étranglement pourrait être rendu inviolable par exemple par soudure d'un bouchon Et là encore on obtien- drait une économie d'énergie puisque les utilisateurs ne pouraient en aucun cas dépasser l'émission calorifique prévue pour chaque radiateur. Actuellement, cette opération est souhaitée par les professionnels mais pratiquement impossible à réaliser car, n'étant généralement pas confi- ants dans l'équilibrage qu'ils ont réalisé, ils se réservent la possi- bilité de contrôler sa validité et d'y remdédier par contrôle de la température dans les locaux chauffés après qu'ils aient été meublés, décorés et occupés et o, par conséquent, les interventions dégradantes du type soudure sont inopportunes. Grâce à l'invention on obtient un équilibrage plus facile, plus rapide et plus précis, le réglage en question pouvant être effectué même en dehors des périodes de chauffage La mise en oeuvre du procédé Z 5 'J 4 Zle 5 suivant l'invention permet d'améliorer sensiblement la qualité et la rapidité de chauffage des installations, le confort des utilisateurs, les dépenses d'énergie, le coût et la-commodité des installations par diminution du temps à y consacrer. Auparavant on se posait la question de bien équilibrer le débit des radiateurs, mais on n'avait jamais pensé à mesurer ce débit à leur niveau D'ailleurs quand bien même cette idée serait venue à l'esprit des techniciens, ils n'auraient pas pu utiliser des manomètres diffé- rentiels du commerce du fait de leur encombrement et de leur coût. L'invention résoud donc un problème latent et ancien par applica- tion d'un principe connu, mais dont le résultat est nouveau, tandis que sa mise en oeuvre nécessite la création de moyens spécifiques. Fig 1 est une vue schématique d'une installation de chauf- fage central à eau chaude et radiateurs, pourvue des perfectionnements suivant l'invention. Fig 2 illustre partiellement en coupe un raccord destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Fig 3 et 4 sont des vues en bout des clapets utilisés dans le raccord de fig 2. Fig 5 montre en coupe le dispositif destiné à ouvrir et à refermer chacun des clapets du raccord de fig 2. On a illustré en fig 1 une installation de chauffage central à eau chaude fonctionnant à partir d'une chaudière 1 destinée à alimenter des radiateurs 2 par l'intermédiaire d'une canalisation 3 qui se ramifie en direction de chacun desdits radiateurs Le retour vers la chaudière s'effectue par l'intermédiaire d'une canalisation 4. Comme on l'a expliqué plus haut, il est nécessaire de régler le débit du fluide caloporteur au niveau des radiateurs de manière que ceux-ci puissent émettre la quantité de chaleur désirée. A cet effet et conformément à l'invention, on relève successi- vement le débit du fluide à la sortie de chaque radiateur 2 et si la valeur relevée ne correspond pas au débit déterminé auparavant par calcul, on modifie le passage du fluide caloporteur en faisant varier l'étranglement engendré par un coude usuel de réglage référencé 5. Pour la mise en oeuvre de ces mesures, on place sur la tuyauterie 4, (ou 3) au voisinage immédiat du coude de réglage 5, un raccord 6 plus particulièrement illustré en fig 2 Ce raccord comprend un manchon cylindrique 7 dont l'une des extrémités est vissée dans la sortie du coude 5, tandis que son extrémité opposée est associée de toute manière 250 ? 245 appropriée à la canalisation 4 L'alésage intérieur du manchon 7 comprend une cloison transversale 8 comportant un ajutage central 9 Le raccord comprend encore deux prises 10 à axe géométrique incliné ou perpendi- culaire au manchon 7 Chaque prise 10 est réalisée sous la forme d'un bossage creux 11 dont l'intérieur comporte un taraudage lla La partie interne du bossage 11 communique avec l'alésage central du manchon 7 au moyen d'une petite perforation llb succeptible de constituer siège pour un pointeau 12 qui se visse par rapport au taraudage lla du bossage 11. On observe que le pointeau est pourvu d'une fente 12 a destinée à son actionnement et qu'il comporte en outre un méplat 12 b (fig 3), de manière que lorsqu'il est désolidarisé du siège 11 b, il y ait communi- cation entre l'alésage central du manchon 7 et l'intérieur du bos- sage 11 Ce dernier comporte également un filetage extérieur lic sur lequel est vissé un bouchon 13. On observe que le débouché des petites perforations llb dans l'alésage central du manchon 7 se trouve de part et d'autre de la cloison transversale 8. Chaque pointeau 12 pourrait comporter une rainure longitudinale 12 c (fig 4) remplaçant l EMéplat 12 b mais dont la fonction serait identique. On a illustré en fig 5 la manière dont sont actionnés chacun des pointeaux du raccord 6, de manière que les deux sondes 14 a, 14 b d'un manomètre différentiel 14 puissent venir mesurer la pression du liquide caloporteur de part et d'autre de la cloison transversale 8 du rac- cord 6. L'extrémité de la sonde 14 a, de même d'ailleurs que celle de la sonde 14 b, est pourvue d'un embout 15 affectant la forme d'une bague annulaire 16 comportant un mamelon radial 17 dans lequel est engagé de manière étanche l'extrémité considérée de la sonde Dans l'alésage central de la bague 16 est engagé le corps 18 d'un robinet traversé par une tige 19 associée à un volant de manoeuvre 20 Un écrou 21, vissé sur l'extrémité libre du corps 18, permet de maintenir en place l'embout 15 contre la tête 18 a du corps 18 Celui-ci comporte un alésage central étagé 18 b 18 c, ce dernier étant traversé de manière étanche par la tige 19 grâce à la présence de joints 2 Z Le corps 18 comporte une gorge périphérique 18 d dans laquelle débouche le trou central 17 a du mamelon 17, ladite gorge communiquant avec la partie 18 b de l'alésage du corps par une ouverture 18 e L'étanchéité au niveau de la bague 16 est réa- lisée au moyen de deux joints 23 disposés dans le corps 18 de part et d'autre de la gorge 18 d. Pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention, après que chaque radiateur ait été pourvu d'un raccord 6, on mesure comme indiqué ci-après le débit du fluide caloporteur au niveau de ce raccord On dévisse tout d'abord les deux bouchons 13 recouvrant de manière étanche l'extrémité libre de chaque bossage 11, puis l'extrémité taraudée 18 f du corps 18 a opposée au bouchon 21 est vissée sur le filetage lic de chaque bossage 11 (fig 5) L'étanchéité est réalisé à ce niveau grâce à un joint 24 demeurant en permanence au fond du taraudage 18 f. A ce moment on peut déplacer axialement la tige 19 de manière que son extrémité amincie 19 a vienne s'engager dans la fente 12 a du pointeau 12, de telle sorte qu'en tournant dans le sens approprié le volant 20 on provoque le dévissage de ce pointeau Le liquide caloporteur traverse alors la petite perforation llb, puis s'écoule le long du pointeau grâce à la présence de son méplat ou de sa rainure, pour arriver dans l'espace situé entre la partie 18 b de l'alésage du corps et la tige 19 d'o il passe dans la sonde 14 a en traversant successivement la perfo - ration 18 e et le trou 17 a Il en va de même pour le second bossage 11, si bien qu'on peut alors lire sur le manomètre différentiel 14 le débit traversant le raccord 6 Si ce dernier ne correspond pas avec la valeur déterminée on agit sur l'étranglement du coude 5 pour obtenir cette valeur sur le cadran du manomètre. On procède de proche en proche c'est-à-dire de radiateur en radiateur jusqu'à ce que toute l'installation soit parfaitement équilibrée. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents En particulier, il va de soi que la cloison transversale 8 du manchon 7 du raccord 9 pourrait être démontable de manière qu'on puisse faire varier la section de l'ajutage 9 De plus pour faciliter les choses on pourrait graduer directement le cadran du manomètre en unités calorifiques De même le raccord 6 pourrait être placé en variante sur la canalisation 3 Il pourrait aussi être intégré au coude 5, ou au robinet du radiateur considéré. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de réglage du débit d'un fluide caloporteur circulant dans une installation de chauffage central notamment au niveau des émetteurs de chaleur ( 2) en vue d'équilibrer leur émission, caractérisé en ce qu'il consiste à relever successivement le débit du fluide à tous les points de la tuyauterie de l'installation qui sont voisins des émetteurs ( 2) en mesurant la pression différentielle de part et d'autre d'un ajutage déterminé ( 9) disposé dans la tuyauterie à tous les points considérés, et à agir ensuite sur un étrangleur ( 5) voisin de chaque ajutage ( 9) jusqu'à ce que la valeur désirée du débit du fluide calo- porteur soit obtenue. 2 Raccord destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une cloison transver- sale interne 8 comportant un ajutage ( 9) de chaque côté duquel est disposée une prise ( 10) permettant l'introduction étanche d'une des sondes ( 14 a, 14 b) d'un manomètre différentiel ( 14). 3 Raccord suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chacune de ses prises ( 10) comprend un trou fileté (la) dans lequel est engagé un pointeau ( 12) susceptible d'obturer ou d'ouvrir chaque prise et un bouchon ( 13) d'étanchéité vissé sur un filetage externe (llc). 4 Raccord suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que son ajutage ( 9) est de section variable. 5 Appareillage destiné à mesurer le débit dans chaque raccord ( 6) suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant un mano- mètre différentiel ( 14), caractérisé en ce que l'extrémité de chacune des sondes ( 14 a, 14 b) de ce dernier est-associée à un robinet adaptable de manière étanche sur chaque prise ( 10) du raccord ( 6) et qui comprend un organe ( 19, 20) propre à ouvrir et fermer le pointeau ( 12) de ladite prise afin d'amener le liquide caloporteur dans le manomètre différen- tiel ( 14). 6 Appareillage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le cadran du manomètre différentiel ( 14) est directement gradué en unités calorifiques.