Brevet FR2511126A1 — publié le 19830211

L'invention concerne une installation de chauffage central mixte. Les installations de chauffage central existant actuellement sont constituées, dans leur majorité, par une chaudière au fuel ou au gaz, et un circuit de distribution d'eau chaude provenant de la chaudière vers les points d'utilisation (radiateurs). Sur ces installations, il peut exister de nombreux systèmes de régulation plus ou moins sophistiqués : régulation de la température de l'eau, thermostat d'ambiance, correction par sonde extérieure, etc... Toute- fois, quel que soit le système, on trouve toujours au coeur de cette régulation une vanne mélangeuse motorisée commandée par la sonde qui a reçu la consigne souhaitée et qui amène l'eau de chauffage à la température appropriée par un mélange de l'eau chaude sortant de la chaudière et de l'eau de retour arrivant à la chaudière. Cependant, l'accroissement considérable des prix des combustibles fossiles et le développement de l'6lectrici- té d'origine nucléaire sont des facteurs favorables au développement du chauffage électrique. L'énergie électrique est une énergie propre et facile à transporter. On a donc généralement intér8t à la transformer en chaleur sur le lieu même de son utilisation. C'est ce qui se fait lorsque le chauffage électrique est prévu à la construction ou encore en appoint localisé. Cependant, l'évolution vers le tout électrique ne se produit que très progressivement, en fonction de la mise en place des nouvelles centrales et d'un réseau de distribution adapté, mais aussi, à la faveur du renouvellement des installations de chauffage existantes ou des constructions nouvelles. Or, dès maintenant, les équipements existants (centrales, lignes, puissance installée chez les particuliers) laissent des disponibilités que l'on aurait économiquement intdrêt à utiliser pendant les périodes dites creuses pendant lesquelles le prix de la thermie électrique est inférieur à celui du gaz ou du fuel, compte tenu du rendement parfois très bas de certaines chaudières. Des systèmes comportant plusieurs sources de chaleur y compris l'électricité ont déjà été proposés, mais le montage en parallèle des sources de chaleur, soit directement, soit en passant par un bac d'accumulation, oblige l'utilisateur à choisir manuellement le mode de chauffage (brevet français nO 2 452 675) ou réclame des systèmes de commande et de régulation multiples et complexes qui en accroissent exagérément le collet (brevet français nO 2 326 666). L'invention vise à combiner un ehauS.fage électrique avec une installation de chauffage central classique d'une manière ne nécessitant pas de travaux importants et ne nécessitant qu'un très faible investissement, cette combinaison permettant : - d'utiliser les disponibilités de puissance électrique de chacun pour bénéficier immédiatement du caractère économique de l'énergie électrique à certaines périodes; - d'adapter, sans autre modification, la part électri que à chaque changement pouvant intervenir dans ltévolu- tion signalée plus haut : extension des tarifs plus fa vorables, puissance disponible plus grande, par exemple. Plus particulièrement, l'invention concerne une installation de chauffage central comprenant une chaudière au fuel ou au gaz et un circuit de distribution de l'eau chaude produite par la chaudière vers les points d'utilisation, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un dispositif de chauffage électrique de l'eau prévu directement sur ledit circuit de distribution d'eau chaude. Le montage en série des sources de chaleur utilisé dans l'invention permet, à l'encontre des systèmes déjà proposés, d'assurer la régulation et le choix automatique de l'une des sources de chaleur ou la marche simultanée de celleci avec seulement de très légères modifications à la régulation existante. Avantageusement, le dispositif de chauffage électrique sera associé à un programmateur ou basculeur de type classique le mettant automatiquement en marche pendant les périodes souhaitées, par exemple pendant les périodes à bas tarif. On peut utiliser des appareils de chauffage électrique de l'eau de divers types, mais l'appareil le plus simple et le plus efficace est constitué par un ehauffe-eau à chauffage instantané. Le dispositif de chauffage électrique peut autre monté au voisinage (amont ou aval) de la chaudière et, dans ce cas, il intéresse l'ensemble de l'installation mais on peut aussi le monter, si désiré, seulement sur un circuit secondaire (salle de bains, séjour, par exemple) à favoriser. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention applicable à une installation de chauffage au fuel ou au gaz, on utilise un montage tel qu'il n'y a rien de changé dans le fonctionnement de la chaudière pendant les heures "pleines" pendant lesquelles le chauffe-eau est arrêté et que, par contre, pendant les heures "creuses" où le chauffe-eau fonctionne, le brftleur de la chaudière ne s'allume que dans le cas où la température de liteau à la sortie du chauffe-eau électrique est inférieure à la température désirée. Deux modes de chauffage peuvent donc exister pendant les heures "creuses" a) la puissance de chauffage du dispositif électrique est insuffisante pour échauffer l'eau à la température désirée. Dans ce cas, le dispositif électrique fonctionne en continu pendant toute la période économiquement intéressante et le brdleur de la chaudière fonctionne aussi de façon à assurer le complément de chauffage nécessaire; b) la puissance de chauffage du dispositif électrique est suffisante. Dans ce cas, le brdieur de la chaudière reste éteint et la régulation s'effectue en agissant uniquement sur le chauffage électrique. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut autre réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 est une vue schématique illustrant le mode de réalisation préféré de l'installation mixte de l'invent ion. La figure 2 illustre schématiquement un détail de réalisation de l'installation de la figure 1; et la figure 3 est une vue schématique illustrant un autre mode de réalisation particulier selon l'invention. La figure 1 montre schématiquement et partiellement une installation de chauffage central mixte selon l'invention. Cette installation comprend, par exemple, une chaudière au fuel, désignée par la réference générale 1, une vanne mélangeuse 2 à trois voies actionnables par l'intermédiaire d'un moteur 3, une pompe de circulation 4 et une sonde 5 prévue sur le circuit d'eau chaude. Conformément à l'invention, un chauffe-eau électrique 6 est prévu en aval de la chaudière, par exemple entre la pompe 4 et la sonde 5, comme représenté. La mise en marche et l'arrêt de ce chauffe-eau sont commandés par un basculeur 7 de type classique, programmé pour être fermé uniquement pendant les heures creuses. Un interrupteur électrique 8 est intercalé sur le circuit d'alimentation du chauffe-eau 6, cet interrupteur étant lai-même commandé électriquement par un micro-contact 9 prévu sur le moteur 3 en fin de course de celui-ci, le montage étant tel que l'interrupteur 8 ne peut être ouvert (courant coupé) que lorsque la chaudière est mise hors circuit. En outre, il est prévu un certain Jeu dans l'accou- plement moteur 3-vanne 2, comme représenté plus en détail sur la figure 2, de façon à permettre le rétablissement de l'alimentation électrique du chauffe-eau avant le début de la remise en circuit de la chaudière par ouverture de la vanne et, donc, du réallumage de la chaudière. Ce jeu d'accouplement peut entre obtenu, par exemple, en montant sur ltex- trémité de 11 axe de la vanne un cylindre creux 10 pourvu d'une fente longitudinale 11 et, sur l'axe 12 du moteur 3, une ailette 13, l'axe 12 étant centré dans le cylindre 10 et engagée dedans, l'ailette 13 étant enfilée dans la fente 11. La sonde t4 contrôle, en période de fonctionnement normal (hors heures creuses) le fonctionnement du brdleur 17 de la chaudière afin de maintenir l'eau chaude fournie par la chaudière à une certaine température de consigne (habituellement de l'ordre de 800C sur les chaudières modernes). En période de fonctionnement normal,.c'est-8-dire en-dehors des heures creuses, le basculeur 7 est ouvert et le chauffage est assuré uniquement par la chaudière 1 de façon classique En bref, une partie de l'eau de retour passe dans la chaudière où elle est portée à haute température, puis est remélangée avec de l'eau de retour n'ayant pas été réchauffée dans la vanne mélangeuse 2 avant d'autre envoyée dans le circuit de distribution d'eau chaude par la pompe 4. La vanne 2 est actionnée par le moteur 3, lequel est asservi à la sonde 5. Selon la position de la vanne, on fait varier la proportion d'eau chaude mélangée à l'eau froide et on peut même couper complètement le courant d'eau chaude en mettant la chaudière hors circuit. En période d'heures creuses, le basculeur 7 se ferme et va initier la mise en marche du chauffe-eau 60 Du fait de cette mise en marche, la température de l'eau va et la sonde 5 va, en réponse, commander l'actionnement (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) du moteur 3 et la fermeture de la vanne 2. Si la puissance électrique du chauffe-eau est insuffisante pour maintenir la température de consigne, la vanne se stabilisera dans la nouvelle position correspondant au besoin inférieur créé par l'apport électri- que. La chaudière sert ainsi d'appoint au chauffe-eau électrique et fonctionne exactement comme si elle était la seule source de chaleur. Si la puissance électrique du chauffe-eau est suffisante pour maintenir la température de consigne, la sonde 5 va commander l'actionnement du moteur 3 jusqu'à la fermeture complète de la vanne 2, c'est-à-dire la mise hors-circuit de la chaudière0 Simultanément à la fermeture de la vanne, qui correspond à la fin de la course du moteur, la fermeture du mklo-contact 9 est effectuée et va déclencher l'ouverture de l'interrupteur 8 et, donc, l'arrdt du chauffe-eau0 Après un certain temps, en l'absence totale de chauffage, la sonde 5 va réagir à la baisse de la température de l'eau et va commander l'actionnement du moteur 3 (dans le sens des aiguilles d'une montre).Ceci va provoquer l'ouverture du micro-contact et donc la fermeture de l'interrupteur 8 et la marche du chauffe-eau sans que, pourtant, la vanne 2 ne s'ouvre simultanément du fait du jeu dans l'accouplement entre le moteur et la vanne. Comme la puissance électrique du chauffe-eau est suffisante pour rétablir la température de consigne de l'eau, la vanne mélangeuse demeurera fermée et il s'établira une ré gulation par simples ouvertures et fermetures de l'interrupteur 8. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation qui est utile dans le cas d'anciennes installations de chauffage central ne comportant pas de vanne mélangeuse à 3 voies. Dans ce mode de réalisation, le chauffe-eau 6 est monté en amont de la chaudière afin de pouvoir bénéficier du système de régulation de cette dernière, lequel est généralement formé d'une sonde 14 commandant le brûleur de la chau dière. Si cette sonde 14 n'est pas du m8me type que la sonde 5 de l'exemple précédent, il est facile de la remplacer et d'asservir un moteur 3 muni de deux micro-contacts de fin de course 15 et 16. Le moteur en butée à gauche (sens contraire des aiguilles d'une montre) ferme le micro-contact 15 et commande la mise en route du brûleur. En butée à droite (sens des aiguilles d'une montre) il ferme le micro-contact 16 et déclenche l'ouverture de l'interrupteur 8 et, donc, l'arrdt du chauffe-eau. Ainsi, en heures pleines (chauffe-eau électrique non alimenté), une température de l'eau de la chaudière,inférieure à la température de consigne, commande l'actionnement du moteur 3 en butée gauche et l'enclenchement du brt- leur. Lorsque la température de consigne est atteinte, la sonde 14 commande l'actionnement du moteur dans le sens des aiguilles d'une montre et l'ouverture du micro-contact 15, donc l'arrêt du brûleur. La régulation s'effectue donc par simples fermetures et ouvertures du mictro-contact 15. En heures creuses, nous sommes ramenés au mEme principe que celui traité dans l'exemple 1. Si la puissance électrique du chauffe-eau est insuffisante pour maintenir la température de consigne, le micro-contact 16 restera ouvert en permanence.et, donc, l'interrupteur 8 fermé. La chaudière apportera l'appoint et la régulation se fera par fermetures et ouvertures simultanées du contact 15. Si la puissance électrique du chauffe-eau est supérieure à celle nécessaire pour maintenir la température de consigne, la sonde va commander l'actionnement du moteur 3 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à l'amener en butée, ce qui entraîne la fermeture du contact 16, donc l'ou- verture de l'interrupteur 8 et la coupure du chauffage électrique. Après un certain temps , en l'absence totale de chauffage, la sonde 14 va réagir à la baisse ae la température de l'eau et va commander l'actionnement d moteur 3 ans le sens contraire des aiguilles d'une montre) Ceci va provoquer l'ouverture du contact 16, donc la fermeture de l'interrup- teur 8 et la marche du chauffe-eau, tout en laissant la chau- dière à l'arrêt. Il s'établira une régulation par simples ouvertures et fermetures de l'interrupteur 8. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Il est à noter que la plupart des chaudières sont actuellement équipées d'un système intégré de production d'eau chaude sanitaire. L'adjonction d'un dispositif de chauffage électrique conformément i l'invention n'affecte en rien ltutîlisation de e systèmes RBVENDICATIONS 1. Installation de chauffage central comprenant une chaudière (1) au fuel ou au gaz, et un circuit de distribution de l'eau chaude produite par la chaudière vers les points d'utilisation, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un dispositif (6) de chauffage électrique de l'eau prévu directement sur ledit circuit de distribution d'eau chaude. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la mise en marche du dispositif de chauffage électrique est commandée automatiquement par un programmateur de type classique. 3. Installation selon la revendication i ou 2, caractérisée en ce que le chauffe-eau électrique est du type b chauffage instantané. 4. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle une vanne mélangeuse (2) à trois voies, motori- sée et asservie à au moins une sonde (5) assure la régulation de la température de l'eau, caractérisée en ce que la marche du chauffe-eau est régulée par un micro-contact (9) de fin de course prévu sur le moteur entraînant la vanne, un certain Jeu d'accouplement étant, en outre, prévu entre ledit moteur et ladite vanne. 5. Variante de l'installation de la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de chauffage de l'eau est monté juste en amont de la chaudière.