Brevet FR2502307A1 — publié le 19820924

PROCEDE DE CHAUFFAGE CENTRAL BI ENERGIE ET INSTALLATION POUR SA MISE EN OEUVRE. L'invention concerne un nouveau procédé de chauffage central bi: énergie ; elle se rapporte également à une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que lorsque l'on démarre à froid le brûleur d'une chaudière traditionnelle à combustible liquide, voire gazeux, il se forme des condensations de vapeurs d'eau dans le foyer de la chaudière. Dans le cas d'une chaudière à fuel, ces condensations sont tout particulièrement corrosives en raison de ce qu'elles contiennent de l'acide sulfurique. Ces condensations, et plus particulièrement l'acide sulfurique, attaquent chimiquement l'acier du foyer de la chaudière et en provoquent très rapidement son percement. Cela est surtout dangereux si l'on doit effectuer des démarrages répétés à froid. Par ailleurs, les combustibles liquides ou gazeux, notamment le fuel, coûtent de plus en plus cher. Dans le même temps, les tarifications basses du-chauffage électrique deviennent de plus en plus attractives. Pour le chauffage central, on a déjà proposé de coupler des chaudières à combustible liquide, voire gazeux, traditionnelles avec des chaudières électriques. C'est ce que l'on appelle le chauffage central bi énergie. Selon le moment de la journée, on marche avec l'une ou l'autre de ces chaudières Cette technique récente présente toutefois de nombreux inconvénients. On peut citer - le passage d'une chaudière à l'autre qui s'effectue généralement à la main, - le fait que la chaudière traditionnelle démarre à froid, ce qui favorise donc la formation de condensations corrosives, - enfin, le fait que le circuit du chauffage central traverse simultanément les deux chaudières, ce qui provoque de grandes déperditions de calories par la cheminée de la chaudière traditionnelle. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé économique de chauffage central bi énergie faisant appel à l'électricité. Ce procédé de chauffage central bi-énergie du type comportant deux générateurs d'énergie accouplés : - une chaudière électrique, - une chaudière traditionnelle à combustible liquide ou gazeux, reliés chacun au circuit de chauffage central proprement dit, se caractérise - en ce que lorsque l'on fonctionne en, régime établi avec la chaudière électrique, le circuit de chauffage central ne traverse pas l'enèeinte de la chaudière traditionnelle, mais seulement la chaudière électrique ;; - en ce que préalablement à la mise en marche du brûleur de la chaudière traditionnelle, on branche le circuit du chauffage central sur cette chaudière traditionnelle - et en ce que on ne met en fonctionnement le brûleur de la chaudière traditionnelle que lorsque celle-ci a atteint une température permettant d'éviter la formation des condensations corrosives dans le foyer de la chaudière traditionnelle. En pratique - la commutation de la ffhaudiere électrique sur la chaudière traditionnelle s'effectue : soit lorsque lton passe de la tarification favorable du fournisseur de courant électrique à une tarification:plus défavorable soit lorsque la température extérieure détectée par une sonde atteint un certain seuil predéterminé ; soit les deux combinés - le brûleur se met en route lorsque l'enceinte de la chaudière traditionnelle a atteint une température voisine de 60 C. L'invention concerne également une installation de chauffage central bi-énergie pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle présente la particularité de n'effectuer la mise en route du brûleur à combustible liquide ou gazeux qu'après avoir porté la chaudière traditionnelle à une température telle que les premières fumées et vapeurs produites par la combustion ne provoquent pas de condensations corrosives dans le foyer. Cette installation de chauffage central bi-énergie qui comporte - un circuit de chauffage central proprement dit, - une chaudière électrique reliée à ce circuit, - une chaudière traditionnelle à combustible liquide ou gazeux également reliée au circuit de chauffage central, se caractérise en ce qu'elle présente - une vanne multidirectionnelle placée sur le circuit de chauffage central,apte à mettre la chaudière traditionnelle hors-circuit lorsque l'on fonctionne en régime établi avec la chaudière électrique - et un organe de commande électrique relié respectivement au brûleur de la chaudière traditionnelle, à à la vanne multidirectionnelle, à à la chaudière électrique, a à un contact commandé par le fournisseur de courant électrique, à à une sonde de détection extérieure, de façon à permettre la manoeuvre automatique de la vanne multidirectionnelle et le fonctionnement'du brûleur ou de la chaudière électrique, selon le niveau de tarification du fournisseur de courant électrique ou selon la température extérieure détectée par la sonde. Avantageusement - la chaudière traditionnelle et la chaudière électrique sont, sur le circuit de chauffage, disposées en parallèle ou en série - l'organe de commande électrique est soit intégré dans l'enceinte même de la chaudière électrique,soit indépendant de celle-ci.; - l'information déclenchant la manoeuvre de la vanne et la mise en route du brûleur et l'arrêt de la chaudière électrique est soit une sonde de température extérieure, soit de préférence une impulsion-envoyée dans le réseau électrique par le fournisseur même de courant électrique - un organe producteur d'eau chaude sanitaire (ballon) est branché sur le circuit de chauffage central. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent donnés à titre indicatif et non limitatif et à l'appui des figures annexées. La figure 1 montre schématiquement une première forme de réalisation dans laquelle les deux chaudières sont montées en parallèle sur le circuit de chauffage, alors que la figure 2 montre schématiquement un autre montage dans lequel les deux chaudières sont disposées en série. Les figures 3 et 4 représentent les schémas de commande électrique. Sur les figures 1 et 2, les références suivantes désignent 1 - la chaudière traditionnelle à combustible liquide (fuel), voire gazeux, placée dans une enceinte isolante 2 et comprenant un brûleur 3 ; cette chaudière est par exemple une chaudière mazout de 60 litres de capacité.; 4 - le circuit d'eau du chauffage central proprement-dit, comprenant les éléments classiques non représentés :: les radiateurs, le circulateur, la vanne de mélange, l'expanseur, le circuit de remplissage.; 5 - un ballon de production d'eau chaude sanitaire avec son circuit de chauffage 6 branché sur le circuit 4 et son circuit de consommation d'eau chaude.7 8 - une chaudière electtiqueegalement isolée thermiquement, par exemple de 15 litres de capait 9 - une vanne multidirectionnelle, par exemple à trois voies.motorisée par un moteur électrique 16 ; 10 - un coffret de commande électrique ; comme déjà dit, ce coffret peut etre intégré ou separé de la chaudière élec-- trique 8 ll - un relais situé sur le compteur électrique 12 de l'abonné 13 - le circuit électrique de commande du coffret 10 14 - le circuit électrique de puissance (triphasé ou mo nophase) du coffret 10 relié au compteur 12.; 15 - un clapet anti-thermosiphon. Si on utilise le montage en parallèle illustré à la figure 1, l'installation fonctionne de la manière suivante.- En marche normale, la chaudière électrique 8 chauffe le circuit 4 et la vanne 9 empêche,lors du retour, le passage de l'eau dans l'enceinte de la chaudière traditionnelle 1, afin d'éviter les déperditions de chaleur par la cheminée. Un clapet 15 anti-thermosiphon empêche tous retours d'eau chaude dans la chaudière traditionnelle 1. La régulation de la chaudière électrique 8 et la vanne de mélange située sur le circuit d'un chauffage central 4 sont réglés de fa çon à ce que la température de l'eau de retour du chauffage central soit supérieure à la température à laquelle se produisent les condensations des gaz de combustion dans le foyer de la chaudière traditionnelle l,lorsque le brûleur 3 se met en route et que la chaudière 1 est froide. Lorsque le fournisseur de courant électrique change de régime de tarification, il envoie alors dans le réseau une impulsion (par exemple en France de 175 Hertz) qui commande alors le relais 11 qui ferme (ou ouvre) un contact, qui alimente alors le coffret 10. Le circuit de puissance 14 fait alors basculer la vanne 9 pour mettre alors en relation la chaudière traditionnelle 1 avec le circuit retour 4, tout en coupant simultanément le retour chauffage vers la chaudière électrique 8 et l'alimentation électrique de cette chaudière électrique 8. Ainsi, lue circuit retour 4 est connecté directement à la chaudière traditionnelle 1 de sorte que l'enceinte de cette dernière et plus précisément son foyer vont progressivement monter en température, du fait de l'apport de calories en provenance du circuit de chauffage central. Dans cette configuration, où la chaudière électrique 8 est en parallèle avec la chaudière traditionnelle 1, la mise en route du brûleur 3 est décalée par une temporisation par rapport à l'instant de commutation de la vanne 9. Une fois en marche, ce brûleur 9 fonctionne avec son propre système traditionnel de régulation. Lorsque le régime de tarification devient plus favorable, une nouvelle impulsion donnée par le fournisseur de courant électrique agit sur le relais 11, puis par le coffret 10 coupe le brûleur 3, et simultanément met en marche la chaudière électrique 8 qui a également sa propre régulation et fait pivoter la vanne 9, afin d'établir le circuit retour de chauffage 4 uniquement à travers la chaudière électrique 8. Si on utilise le montage en série montré à la figure 2, la chaudière traditionnelle 1 est placée juste en aval de la vanne trois voies 9 et la chaudière électrique 8 peut être placée juste en amont de cette vanne. Selon une autre variante cette chaudière électrique 8' est placée sur le départ du circuit de chauffage 4. Dans ces configurations en série, on peut utiliser comme précédemment, dans la configuration en parallèle, une temporisation pour décaler la mise en route du brûleur 3 par rapport à l'instant de la commutation. Mais on peut aussi dans ces configurations utiliser, en variante, une sonde de détection de température placée soit à l'intérieur de la chaudière traditionnelle 1, soit sur le tuyau de départ de celle-ci. Cette sonde de détection de température permet de subordonner la mise en route du brûleur 3 au fait que la chaudière traditionnelle 1 ait atteint la température de non-condensation. Dans ce cas, la chaudière électtique 8 peut etre avantageusement maintenue en fonctionnement jusqu'à ce que la température de la chaudière traditionnelle 1 soit atteinte~ Cette façon de procéder permet une mise en température plus rapide de la chaudière traditionnelle 1, sans enregistrer de baisse de température au niveau de l'installation de chauffage central. Selon une autre variante, la commutation sur la chaudière traditionnelle 1 est provoquée indépendamment de la tarifica tison du fournisseur de courant électrique. Cette commutation peut être commandée à l'aide d'unie sonde extérieure. Ainsi, on peut souscrire pour la chaudière électrique 8 une puissance ce nominale inférieure à la puissance de la chaudière traditionnelle 1, ce qui est avantageux pour assurer un chauffage à partir de la chaudière traditionnelle 1 lorsque la température descend en dessous d'un seuil prédéterminé, ce seuil correspondant à des déperditions égales à la puissance souscrite par la chaudière électrique 1. Si les puissances calorifiques respectives des deux chaudières 1 et 8 peuvent être identiques, avantageusement celle de la chaudière électrique 8 peut être inférieure. Comme la chaudière traditionnelle 1 fonctionne essentiellement pendant les grands froids, la puissance de la chaudière électrique 8 peut être avantageusement les deux tiers, voire les trois quarts de celle de la chaudière traditionnelle 1. Comme déjà dit, le coffret de commande électrique 10 peut être intégré ou non à la chaudière électrique 8. On peut lui adjoindre une horloge de programmation de la fonction de chauffage, en fonction de l'occupation des locaux. La figure 3 est une représentation du schéma électrique du coffret de commande 10 de l'ensemble chaudière traditionnelle 1 fuel ou gaz, chaudière électrique 8, vanne trois voies de commutation 9 conforme à un montage hydraulique en parallèle représenté à la figure 1 ou en série représenté à la figure 2. L'interrupteur général 20 assure la mise sous tension de tous les organes électriques de ce coffret Le sélecteur 21 permet le choix d'un fonctionnement du chauffage central exclusivement sur chaudière électrique 8 ou sur chaudière traditionnelle 1 ou en automatique sur l'une ou l'autre en fonction de la tarification du fournisseur de courant électrique (contact 22) et avantageusement de la température extérieure (sonde 23). Ce sélecteur 21 est en position droite lorsqu'il correspond à un fonctionnement exclusif de la chaudière traditionnelle 1.Dans ce cas, le relais 32 se trouve excité par l'intermédiaire des organes de régulation 27 et de sécurité 28 de la chaudière traditionnelle 1 et autorise le fonctionnement du brûleur 3. Le bobinage 34 du moteur 33 de la vanne de commutation trois voies 9 permet alors de faire tourner celle-ci dans le sens qui assure la circulation du fluide de retour du chauffage central vers la chaudière traditionnelle 1. Le sélecteur 21 en position milieu correspond à un fonctionnement exclusif sur chaudière électrique 8. Dans ce cas, le relais 31 se trouve excité par l'intermédiaire des organes de régulation 25 et de sécurite 26 de la chaudière électrique 8 et alimente électriquement cette chaudière. Le relais de commutation 30 se trouve alors également excité et alimente le bobinage 35 du moteur 33 de la vanne de commutation trois voies 9 qui se met à tourner dans le sens qui assure la circulation du fluide de retcr du chauffage central vers la chaudière électrique 8. Le tempdrisateur 29 qui est également alimenté, empêche le fonctionnement du relais 32. Le sélecteur 21 en position gauche correspond au fonctionnement en automatique de la chaudière traditionnelle 1 et de la chaudière électrique 8. En période de basse tarification, le contact 22 commandé à distance par le fournisseur de courant électrique se trouve en position fermeture' et permet l'a- limentation du relais 30 de commutation qui autorise le fonctionnement sur chaudière électrique 8. En période de haute tarification, le contact 22 se trouve en position ouverture et autorise alors le fonctionnement-sur chaudière traditionnelle 1.Si le coffret 10 est raccordé à une sonde 23 de détection de la température extérieure, lorsque le sélecteur- 21 se trouve en position automatique, dès que cette température extérieure descend en dessous du seuil affiché, le relais 30 ne se trouve plus alimenté, on passe du fonctionnement sur la chaudière électrique 8 sur la chaudière traditionnelle 1 quelle que soit la tari- fication. Au montent de la commutation qui fait passer le chauffage central d'un fonctionnement sur chaudière électrique 8 à un fonctionnement sur chaudière traditionnelle 1, la mise en route du bru leur 3 est retardée par la temporisation 29 de façon à permettre l'irrigation de la chaudière traditionnelle 1 par le fluide caloporteur chaud pendant la durée de cette temporisation.Pendant ce temps, aucune chaudiere ne se trouve en fonctionnement. Cette temporisation est réglable en fonctiondu type de chaudière traditionnelle 1, de sa capacité en eau et du rapport qu'il existe entre la puissance de la chaudière électrique 8 et la puissance de la chaudière traditionnelle 1. La figure 4 est une représentation du schéma électrique du coffret de commande 10 de l'ensemble chaudière traditionnelle 1 fuel ou gaz, chaudière électrique 8, vanne de commutation trois voies 9 conforme à un montage hydraulique en série uniquement (figure 2 > . Dans ce cas, lorsque le sélecteur 21 se trouve en position gauche correspondant à un fonctionnement automatique, la mise en route de la chaudière traditionnelle 1 par le relais 32 ne peut être réalisée que si la température de cette chaudière 1 atteint un certain seuil fixé par la sonde 24 située sur celle-ci.Tant que ce seuil n'est pas atteint, la chaudière électrique 8 assure seule le chauffage central et le réchauffage de la chaudière traditionnelle 1. Si la chaudière électrique 8 est située sur le départ de la chaudière traditionnelle 1, le réchauffage de celle-ci est assuré par le retour du chauffage central. En revanche, si la chaudière électrique 8 est située sur le retour de la chaudière traditionnelle, le réchauffage de celle-ci est assuré en direct par la chaudière électrique 8. Le montage hydraulique en série conforme au schéma de cette figure 4 présente l'avantage de permettre le fonctionnement de la chaudière électrique 8 pendant l'irrigation de la chaudière traditionnelle 1, donc de permettre un réchauffage plus rapide de celle-ci et d'assurer un service chauffage sans interruption. Le montage hydraulique parallèle ou en série conforme au schéma électrique de la figure 3 présente l'avantage d'une réalisation plus simple sur chaudière existante, d'une simplification de l'équipement électrique et d'un coût plus réduit. Le procédé et l'installation selon l'invention présentent de nombreux avantages par rapport aux solutions de chauffage central en bi-énergie proposées à ce jour. On peut citer - l'absence de corrosion, - la souplesse de fonctionnement, - l'automatisme de commutation d'une chaudière sur 1' autre. REVENDICATIONS 1/ Procédé de chauffage central bi-énergie, du type comprenant deux générateurs d'énergie accouplés - une chaudière électrique t8), - une chaudière traditionnelle (1) à combustible liquide ou gazeux, reliés chacun au circuit du chauffage central (4) proprement dit,caractérisé - en ce que lorsque l'on fonctionne en régime établi avec la chaudière électrique (8), le circuit de chauffage central (4) ne traverse pas l'enceinte de la chaudière traditionnelle (1), mais seulement celle de la chaudière électrique (8) - et en ce que préalablement à la mise en marche du brûleur (3) de la chaudière traditionnelle (1), on branche le circuit chauffage central (4) sur cette chaudière traditionnelle (1) - et en ce que on ne met en: fonctionnement le brûleur (3) de la chaudière traditionnelle (1) que lorsque celle-ci a atteint une température prédéterminée permettant d'éviter la formation des condensations corrosives dans le foyer de la chaudière traditionnelle (1). 2/ Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la commutation de la chaudière électrique (8) sur la chaudib- re traditionnelle (1) s'effectue lorsque l'on passe de la tarification favorable du fournisseur de courant électrique à une tarification plus défavorable. 3/ Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la commutation de la chaudière électrique (8) sur la chaudiere traditionnelle (1) s'effectue lorsque la température extérieure atteint un certain seuil prédéterminé. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le brûleur (3) de la chaudière traditionnelle (1) est mis en route par une temporisation provoquant un décalage entre le début de l'irrigation de la chaudière traditionnelle (11 et la mise en route du brûleur (3), de sorte que la température de la chaudière traditionnelle (1) soit supérieure à-la température de condensation des gaz de combustion dans son foyer lorsque le brûleur (3) est mis en fonction ne ment. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le brûleur (3) de la chaudière traditionnelle (1) se met en route lorsque l'enceinte de cette chaudière traditionnelle (1) a atteint une température voisine de 60"C. 6/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté risé en ce que la commutation de la chaudière électrique (8) sur la chaudière traditionnelle (1) lors du changement de tarification s'effectue par l'intermédiaire d'un coffret de commande (10) grâce à une impulsion envoyée dans le réseau électrique par le fournisseur même de courant électrique. 7/ Procédé'selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que après avoir branché le circuit du chauffage central (4) sur la chaudière traditionnelle (1), on ne coupe l'alimentation de la chaudière électrique (8) que lorsque l'on a atteint dans la chaudière traditionnelle (1) une température permettant d'éviter la formation des condensations corrosives dans le foyer de cette chaudière traditionnelle (1). 8/ Installation de chauffage central bi-énergie comprenuant - un circuit de chauffage central proprement dit (4), - une chaudière électrique (8) reliée au circuit de chauffage (4), - une chaudière traditionnelle (1) à combustible liquide ou gazeux, également reliée au circuit de chauffage central (4t, caractérisée en ce qu'elle comporte:: - une vanne multidirectionnelle (9) placée sur le circuit (4) de chauffage central, apte à mettre la chaudière traditionnelle (1) hors-circuit lorsque l'on fonctionne en régime établi avec la chaudière électrique (8) - et un organe de commande électrique (10) relié respectivement au brûleur (3) de la chaudière traditionnelle (1), . à la vanne multidirectionnelle (9) mtorisée (16), à à la chaudière électrique (8), . à un contact commandé par le fournisseur de courant électrique, à à une sonde de détection extérieure, de façon à permettre la manoeuvre automatique de la vanne multidirectionnelle 49) et le fonctionnement du brûleur (3) de la chaudière électrique (8) selon le niveau de tarification du fournisseur de courant électrique ou selon la température extérieure détectée par la sonde. 9/ Installation selon revendication 8, caractérisée en ce que la chaudière traditionnelle (1) et la chaudière électrique (8) sont disposées en parallèle sur le circuit de chauffage (4). 10/ Installation selon revendication 8, caractérisée en ce que la chaudière traditionnelle (1) et la chaudière électrique (8) sont disposées en série sur le circuit de chauffage (4). 11/ Installation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que l'organe de commande électrique (10) est intégré dans l'enceinte de ia chaudière électrique (8). 12/ Installatiors selon l'une des revendications 8 à 1Q, caractérisée en ce que le moyen apte à saisir l'information déclenchant la manoeuvre de la vanne (9) et le fonctionnement du brûleur (3) et de la chaudière électrique (8) est une sonde extérieure. 13t Installation selon 11,une 'des revendications 8 à 1Q, caractérisée en ce que le moyen apte à saisir une information déclenchant la manoeuvre de la vanne (9) et le fonctionnement du brûleur (3) et de la chaudière électrique (8) est une impulsion envoyée dans le réseau électrique pr le fournisseur même de courant électrique. 14/ Installation selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisée en ce que la chaudière électrique (8) est placée juste en amont de la manne trois voies(9),elle-même disposée juste en amont de la chaudière traditionnelle (1).