Brevet FR2515797A1 — publié le 19830506

CHAUDIERE SOLAIRE (ou autres sources de chaleur) La présente invention est destinée à récupérer l'énergie solaire captée par l'intermédiaire de capteurs solaires à liquide (la machine peut fonctionner également avec toutes autres sources de chaleur telles que source d'eau chaude, récupération d'eau chaude industrielle, etc...). L'énergie captée est ensuite dirigée par l'intermédiaire de la chaudière soit sur un plancher chauffant (accumulation des calories) ou sur une réserve d'eau chaude sanitaire lorsque la demande de chauffage est satisfaite. Dans les dispositifs connus de ce genre, tous les organes hydrauliques, électriques, de régulation, d'appoint électrique, de mesures, de contrôle sont dispersés, ce qui rend aléatoire les réglages, la precision de fonctionnement. L'ensemble proposé évite tous ces inconvénients puisqu'il regroupe sous une forme compacte tous les organes hydrauliques. électriques, de régulation, de mesure, de contrôle, de sécurité. Les commandes ainsi que la lecture des instruments de mesure ou de régulation sont aisées puisque regroupées sur un tableau de bord en façade. Cette chaudière est destinée plus particulièrement au chauffage et production d'eau chaude sanitaire par énergie solaire (ou autre source de chaleur) des habitations individuelles ou semi-collectives. Les dessins annexés montrent la structure metallique ainsi que tous les éléments internes de cette chaudière. La représentation de la machine en figure 1 permet de constater qu'elle est constituée d'un châssis métallique (i) constitué de tubes de section carrée et soudés entre eux. L'ensemble des panneaux 2-3-4-5-7 entourent les éléments internes de la chaudière et sont démontables par les vis 35 et 48. La partie haute de la machine est utilisée pour le tableau de commande et de lecture (9) des appareils de mesures et de contrôle.Ce tableau est basculable vers l'avant pour l'accès des organes électriques (15-16) situés a l'arrière. Ce tableau comporte en façade le régulateur électronique de température interne de l'habitat à chauffer (8), le manomètre de pression du circuit hydraulique (6), le compteur horaire (11) comptabilisant l'ensoleillement utile, les thermomètres (10) des circuits capteurs et chauffage, les voyants lumineux de contrôle (13) et les interrupteurs de commande (12). Tous ces appareils sont montés sur un support en matière plastique collé qui porte les différentes inscriptions définissant les appareils. Les figures 2 et 3 montrent la disposition des appareils suivants La bouteille de mélange (24) est alimentee par les capteurs solaires (ou autre source chaude) par l'intermédiaire d'une vanne a 3 voies motorisée (29) qui peut diriger le fluide soit sur la bouteille de mélange (24), soit sers la sortie qui alimente l'échangeur du ballon d'eau chaude sanitaire des purgeurs d'air automatiques (28) éliminant l'air contenu dans le circuit hydraulique. le circuit capteurs solaires est mis en circulation par l'accélérateur électrique (30), le circuit chauffage ayant son propre accélérateur (19). Le circuit de chauffage est régulé par une vanne 3 voies modulante (18). Dans le circuit de chauf fagne sont insérées deux résistances électriques (20-21) faisant fonction d'appoint lors des périodes non ensoleillees.Une soupape:de sécurité (26) évacue les surpressions accidentelles. Celle-ci est raccordée à un tube d'évacuation. Les sondes électroniques 22-25-27 retransmettent leurs informations aux régulateurs électroniques de comparaison (15) (entre capteurs solaires et bouteille de mélange (24) et entre celle-ci et le retour chauffage). La sonde de départ du circuit chauffage transmet les informations de température d'eau du chauffage sur le regulateur électronique (8). Les tableaux électriques (16) comportent toutes les protections et organes électriques de commande. La boite de raccordement électrique (23) permet les liaisons avec l'alimentation électrique génerale ainsi qu'avec les organes extérieurs tels que thermostat extérieur, pilotage, heures creuses, sonde extérieure de température, sonde réserve eau chaude sanitaire, sonde de captage. Les figures 6 et 7 montrent la composition du chassis tubulaire (1) avec les traverses (37) supportant la bouteille de mélange. Les pattes métalliques (33) maintiennent la boite de raccordement électrique (23). Les pattes (32) servent à maintenir les vis (35) de maintien des tôles (2-3-4-5-7) représentées aux figures 8 et 9. Celles-ci sont pourvues de trous de fixation (34). La figure 10 représente la tôle servant a la confection du tableau de commande et de contrôl (9). Il est fixé au châssis par les trous (35) sur les pattes (32) du châssis (1). Les figures 15 et 16 donnent les détails d'articulation (45) du tableau (9). Le tableau (9) est maintenu ouvert lors d'un dépannage par une chaîne (46). Les figures 11 et 12 donnent les détails de la bouteille de mélange (24). Celle-ci est pourvue d'orifices de raccordement filetés (25) destinés aux capteurs et au circuit de chauffage, les autres orifices (27) pour les sondes et l'orifice (26) pour la soupape de sécurite. Le maintien de cette bouteille de mélange se fait par les 2 pattes de fixation (28) sur le châssis. Les figures 13 et 14 représentent les étuis (38 et 42) destinés à recevoir les thermoplonguers électriques. Ceux-ci sont constitués par du tube 102/114. Ces étuis sont fermés à une extrémité par des fonds bombés. A l'autre extrémité sont soudées les bagues filetées destinees à recevoir les thermoplongeurs électriques. Les étuis sont pourvus d'orifices filetés (39 et 40) et sont reliés entre eux par un tube (41). La figure 17 indique le principe de fonctionnement hydraulique de la chaudire. La bouteille de mélange (24) reçoit le circuit des capteurs et le circuit de chauffage. Elle permet des débits différents dans chaque circuit. Le circuit de captage est dirigé par la vanne 3 voies (29) soit vers la bouteille (24) ou vers le ballon de préparation d'eau chaude sanitaire. L'accélérateur (30) met le circuit capteurs en circulation. Le circuit chauffage prend les calories qui lui sont nécessaires en priorité sur la bouteille (24) par l'intermédiaire de la vanne 3 voies motorisée (18) qui module la température de ce circuit. La circulation est assurée par l'accélérateur (19). Lorsqu'il n'y a plus de calories dans la bouteille (24) la vanne (19) se met en fermeture condamnant ainsi la circulation vers la bouteille (24).Le cricuit se trouve alors complètement dévié sur les résistances électriques (20 et 21). Celles-ci peuvent alors maintenir la température du circuit de chauffage. Toutes ces opérations sont contrôlées par les aquastats 22-31-65 ainsi que par les sondes 25-27-49. Les différents circuits possedent des thermomètres de contrôle (10), un manomètre de pression (6), une soupape de sécurité (26). Un vase (66) à membrane, gonflé à l'azote, assure l'expansion des circuits. La figure 18 indique le fonctionnement de l'asservissement électrique. Tout le circuit électrique passe par un sectionneur géneral à fusibles (50). Les ensembles 51 et 52 sont les discontacteurs des resistances électriques, l'ensemble 53 étant le discontacteur du chauffe-eau électrique à accumulation. Le circuit de télécommande est protégé par un disjoncteur magnéto-thermique (54). Les interrupteurs ou inverseurs (12) permettent la mise en marche ou l'arrêt des organes électriques. Les voyants (13) contrôlent le bon fonctionnement de l'ensemble. Lorsque les capteurs fournissent suffisamment de calories, le régulateur (15) de comparaison reste au repos (les indications lui sont données par la sonde (22) située sur le retour du chauffage et la sonde (25) située sur la bouteille (24) ainsi que son relais 62). Le régulateur (8) transmet donc les ordres directement sur le moteur de vanne (18) qui agit à ce moment-là en modulation. Le régulateur électronique (8) détermine la température de l'eau du circuit de chauffage dans le plancher accumulant en fonction de la température extérieure par les sondes 56 et 49. L'autre régulateur (15) compare les températures entre captage et bouteille par les sondes 58 (captage) et 27 (chauffage) ou entre captage et ballon d'eau chaude 57. Lorsque la température est plus élevée au captage, le régulateur donne l'ordre à l'accélérateur de se mettre à fonctionner et à fournir des calories à la bouteille (24) par l'intermédiaire du relais (64). Le voyant (13) est alors éclairé et le compteur horaire (11) comptabilise les heures d'ensoleillement ou de récupération utile. Lorsque la demande calorifique du chauffage est satisfaite, la vanne motorisée (29) peut basculer vers le circuit ballon d'eau chaude condition que la vanne de chauffage (18) soit fermée et que le thermometre à contact (10) (situé au croisement du retour ballon et retour capteur - voir planche 5/6) ait enregistré une élévation de température. Le relais (63) est alors excité et entraîne le moteur de la vanne (29). En été, la vanne (29) reste dans la position vers le ballon d'eau chaude grâce à un interrupteur (12) qui excite directement le relais (63). Dans cette position d'interrupteur, l'alimentation électrique des autres régulateurs 8 et 15 se trouve interrompue. En période de chauffage, lorsqu'il n'y a plus de calories à récupérer dans la bouteille (24), le premier régulateur (15) indiquera par comparaison une température égale au retour de chauffage (22) et à ce moment, il commandera le relais (62). Le relais entraînera impérativement la fermeture de la vanne de chauffage (18). Le régulateur (8) n'agira donc plus sur elle et les ordres de demande seront transmis aux contacteurs des.résistances 52 et 53 par l'intermédiaire des relais 60 et 61 (le relais 69 étant la demande positive de chauffage, le relais 61 étant la demande négative). Cependant les contacteurs 52 et 53 sont soumis à d 'autres conditions. Tout d'abord il faut que le contact de la vanne (18) soit établi. Les résis- tances électriques peuvent fonctionner uniquement en heures creuses grâce au pilote E.D.F. qui agit sur le relais (59) (une dérogation peut être accordée grâce à l'inverseur (12) éliminant le pilotage). En position de fonctionnement en heures creuses, une dérogation automatique est faite par le thermostat extérieur (55). Un aquastat (31), situé sur le circuit chauffage, coupera l'ensemble des thermoplongeurs lors d'une élévation anormale de la température. Le deuxième thermoplongeur ne peut être mis en service que si le premier est sous tension et sa mise en fonction tributaire de son interrupteur (12) et d'un contact temporise situé sur l'ensemble (52). Le circulateur de chauffage (19) est lié a un aquastat limiteur de température du plancher (65) Un interrupteur, situé à l'intérieur de la chaudière, en agissant directement sur le relais (62), permet le fonctionnement total par les thermoplongeurs, en cas d'avaries sur le circuit captage. Le discontacteur (51) alimente le chauffe-eau électrique d'appoint (celuici est situé hors de la chaudière). Il est soumis aux heures creuses par le relais (59). Cependant, il y a comme pour les thermoplongeurs une dérogation manuelle grâce à son interrupteur-inverseur (12). Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas ou il y aura des locaux à chauffer soit par l'énergie solaire ou tout autre source chaude liquide (continue ou intermitente). Cette chaudière peut être installee dans toutes les habitations (pavillons" villas, petits immeubles, ateliers, magasins) de conceptions traditionnelles. Revendications 1.- Armoire de commande pour installation de chauffage pour habitation du type comprenant une source de chaleur à fluide raccordée à un ou plusieurs dispositifs d'accumulation et de distribution de calories internes à l'habitation, caractérisée en ce qu'elle loge dans un seul et même châssis (1) fermé par des parois (2,3,4,5,7) tous les organes (8,6,11,10,13,12) de régulation, de mesure, de contrôle et de sécurité de l'installation ainsi que tous les organes mécaniques, hydrauliques et électriques nécessaires au fonctionnement du ou des circuits hydrauliques, les conduits du ou des circuits hydrauliques à raccorder et les câbles du système électrique à raccorder étant accessibles par la paroi arrière de llar- moire. 2.- Armoire selon la revendication 1, caractérisée encre que tous les organes de régulation, de mesure, de contrôle et de sécurité sont eux-mêmes regroupés à l'intérieur de l'armoire et disposés derrière un tableau (9) de lecture et de commande disposé en façade, de façon à pouvoir être commandés ou contrôlés facilement. 3.- Armoire selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tableau (9) est basculable vers l'avant pour l'accès aux organes situés à l'arrière. 4.- Armoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, pour une installation comprenant un système à éléments chauffants pour l'habitation et une réserve d'eau chaude sanitaire, le circuit hydraulique logé dans l'armoire comprend une bouteille de mélange (24) à laquelle se raccordent les conduits arrivée et retour vers la source de chaleur, les conduits arrivée et retour vers les éléments chauffants pour l'habitation et les conduits arrivée et retour vers la réserve d'eau chaude, cette bouteille (24) permettant au fluide de circuler suivant des débits différents dans le circuit "chauffage habitation" ou dans le circuit "réserve d'eau chaude". 5.- Armoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle loge des organes de chauffage d'appoint (20,42;21,38) entrant en fonctionnement sous la commande et le contrôle des mêmes organes de régulation que les organes assurant la distribution de l'énergie récupérée de la source de chaleur principale. 6.- Armoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle loge un compteur horaire (11) pour comptabiliser l'énergie utile emmagasinée par la source de chaleur. 7.- Installation de chauffage pour habitation du type comprenant une source de chaleur à fluide raccordée à un ou plusieurs dispositifs d'accumulation et de distribution de calories internes à l'habitation, caractérisée en ce qu'elle comprend une armoire selon l'une quelconque des revendica tions précédentes. 8.- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la source de chaleur principale est constituée par un capteur solaire. 9.- Installation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le système à éléments chauffants pour l'habitation est un plancher chauffant.