Brevet FR2522788A2 — publié le 19830909

FR 2522788 A2 19830909 FR 8203869 A 19820302 Le brevet prend pal concerne un module hydraulique susceptible d'être utilisé , aussi bien dans des logements individuels que dans des logements à chauffage collectif , en vue de réaliser des économies q'énergie L'une des caractéristiques du brevet principal consiste à créer plusieurs circuits ayant un tronçon commun à l'intérieur du module hytraulique , lequel assure une priorité à la fourniture d'eau chaude sonitair*. On a vu qu'un tel dispositif permet à la fois d' économiser de l'énergie et de faciliter son comptage. La présente addition a pour but de perfectionner encore le dispositif pour permettre de l'utiliser à partir de plu- sieurs sources d'énergie différentes . En cela , il justifie son appellation de moule de chauffage " bi-énergie " , OU w muiti- énergie". A l'heure actuelle , les installations de chauffage utilisent le plus souvent une source tf'énergie unique pour produire la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer des locaux Cette source d'énergie peut être stockable ( mazout , bois , charbon , gaz liquéfiés , etc...) , ou non stockable (électricité , gaz, etc...). Certaines techniques utilisent deux sources d' énergie ( par exemple , électricité et gaz) , ce qui implique un Système de distribution spécifique à chacune des deux sources d'éner- gie. Par contre , aucun système unique ne permet jusqu'à présent , d'utiliser à volonté et en alternance , l'une quelconque des sources d'énergie stockables , et l'une quelconque des sources d'énergie non stockables , tout en utilisant un seul medium de chauffe. La présente addition a;Dur but de parvenir à ce résultat , et ceci aussi bien pour le chauffage de logements colles- tifs que pour des locaux à chauffage individuel. Un système de chauffage selon l'addition , comprenant un module hySraulique du type décrit au brevet principal recevant de l'énergie calorifique à partir d'une première source énergie , est caractérisé en ce qu'à l'intérieur du module hydraulique est situé un élément chauffant alimenté en énergie à partir d'une seconde source d'énergie , tandis que des moyens commutateurs sont prévus pour disjoncter l'une ou l'autre des deux sources d'énergie en fonction d'un programme prédéterminé , ou en fonction de paramètres conjoncturels telles les impulsions délivrées par le réseau E.D.F. ou tout réseau électrique. Suivant une autre curactériQtique de l'invention , des moyens de comptage sont prévus pour calculer la quantité d'énergie fournie par l'une et par l'autre des deux sources d' énergie. Suivant une autre caractéristique de l'invention , l'élément chauffant alimenté par la seconde source d'éner- gie est constitué par une résistance électrique. Suivant une autre caractéristique de l'invention , les moyens chauffants alimenté par la seconde source d'énergie sont constitués par un serpentin dans lequel circule un fluide caloporteur chauffé à partir d'un capteur solaire , d'une pompe à chaleur , ou d'un quelconque appareil , ou système , générateur de chaleur , utilisant une énergie différente de la première source. Le dessin annexé , donné à titre d'exemple non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéristiques de 1' dttion. Figure 1 représente schématiquement le montage d'un module selon l'addition. Figure 2 représente un circuit à régulation annexe. Figure 3 montre le système de permutation et de commutation pour le passage de l'une à l'autre des deux sources énergie. Figure 4 montre une variante. Les organes r présentEs sur les dessins correct pondent à la nomenclautre suivante : Fiaure 1 : 17 : sens de circulation du fluide caloporteur ABCD : boucle à débit constant 51 : chaudière collective ou individuelle 52 : canalisation aller d'eau chaude 53 : canalisation retour d'eau chaude 54-55: alimentations aller-retour du module hydraulique 56 : module hydraulique 57 : sonde " chaude 58 : circulateur à débit constant 59 : clapet anti-thermosiphon 60 : vanne à trois voies pourleréchauffage te l'eau chaude sa nitaire. 61 : sonde n froide 62 : mesureur intégrateur detempératures 63-64 : circuit de réchauffage de l' au chaude sanitaire 65 : échangeur 66 : réservoir d'eau chaude sanitaire 67 : alimentation en eau froide du réservoir d'eau chaude sani taire 68 : distribution de l'eau chaude sanitaire 69 : piquage départ du circuit chauffage 70 : piquage retour du circuit chauffage 71 : canalisation départ vers les corps de chauffe 72 : canalisation retour des corps de chauffe 73 : vanne trois voies 74 : by-pass de la vanne trois voies 75 : sonde de température ambiante ou extérieure 76 : circulateur de chauffoge 77 : aquastat de sécurité 78 : résistance de chauffage principale 79-80 : vannes d'isolement 81 : vanne thermostatique 82 : sonde thermostatique 83 : purgeur d'air 8 : aquastat de réglage de la température d'eau chaude sanitaire 100 : corps de chauffe. Figures 2 et 4 84 : résistance électrique d'appoint 87 : réseau électrique commun 88 : réseau électrique individuel 90 : sonde de température minimum pour le chauffage de base 91 : sonde de température laissée à la discrétion de l'utilisa teur 94 : rtzeau E.D.F. (impulsions) 96 : deuxième aquastat de sécurité Figure 3 92 : tableau électrique d'appartement 93 : commutateur inverseur 95 : contacteur de chaufferie. On a représente sur la figure 1 la chaudière générale 51 d'un chauffage collectif , qui est raccordé à deux canalisations principales , à savoir une canalisation 1'envoi d'eau chaude 52 , et une canalisation de retour d'eau chaude 53 . En parallèle sur ces deux canalisations principales , on branche deux canalisations 54 et 55 qui assurent l'alimentation d'un module hydraulique 56 du type prévu au brevet principal. La boucle 8 ( A-B-C-D ) selon le brevet principal, qui relie le sommet à la partie inférieure du module 56, et ou l'eau circule dans le sens indiqué par la flèche 17 , comporte successive ment - une sonde " chaude " 57 ; - un circulateur à débit constant 58 ; - un clapet anti-thermo-riphon 59 ; - une vanne à trois voies 60 , pour le réchauffage de l'eau chaude sanitaire , ou tout autre système permettant la dérivation de l'eau de chauffage vers le système de production deau chaude sanitaire ( accumulation , semi-accumulation ou instantané ) - une sonde " froide " 61. Les deux sondes 57 et 61 mesurent et enregistrent chacune la température locale . Entre ces deux sondes , est couplé un appareil mesureur-enregistreur 62 , qui détecte et enregistre la différence de températures , en rintégrant dans le temps. Au niveau de la vanne à trois voies 60 , part une boucle en circuit fermé 63 qui revient à la boucle 8 ( A-B-C-D ) en un point 64 situé en aval . La boucle 63 alimente un échangeur 65 situé à l'intérieur d'un ballon d'eau chaude 66 . iwans ce dernier l'eau froide pénètre en 67 , alors qu'en 68 , on peut soutirer de l'eau chaude sanitaire. Plus loin , entre deux points 69 et 70 de la boucle 8 ( A-B-C-S ) sont branchées les canalisations de départ 71 et de retour 72 , des corps cte chauffe tels que 100 assurant le chauf fage du local. Sur la canalisation 71 , on rencontre successivement - une vanne à trois voies 73 qui assure la régulation du chauffage à l'aide d'un by-pass 74 , en réponse à une sonde de température d'ambiance 75 , ou de température extérieure ; - un circulateur de chauffage 76. Enfin , selon l'addition , on prévoit à l'intérieur du module 56 - une résistance électrique de réchauffage 78 - un aquastat de sécurité 77 situé en partie supérieure et coupant l'alimentation électrique de la résistance 78 au-dessus d' une température limite. Des vannes d'isolement 79 et 80 dont montées sur les canalisations 54 et 55 , à proximité du module 56 . Une vanne thermostatique 81 est disposée entre la vanne 79 et le module 56 , répondant aux indications d'une sonde thermostatique 82 située sur la canalisation 55 , entre la vanne 80 et le module 56. Un purgeur d'air 83 se trouve au sommet du module 56. Le fonctionnement est le suivant Le but recherché est de favoriser l'utilisation instantanée de l'énergie la moins coûteuse , pour assurer les besoins en chauffage 100 et en eau chaude sanitaire 68 , dans le local considéré . La première source d'énergie est constituée par la chaudière collective 51 . La seconde source d'énergie est constituée par l'aImentation électrique de la résistance 78. Selon les heures d'utilisation , ou en fonction des tarifs en vigueur pour la facturation de l'électricité , l'utilisateur peut avoir intérêt à prélever de l'énergie , parfois sur la source 51 , parfois sur la source 78. La résistance 78 a une puissance suffisante pour assurer le chauffage du local par l'interm diaire des radiateurs 100. 100. Lorsque seule la résistance électrique 78 fournit l'énergie de chauffage , à l'exclusion de la chaudière 51 , le comptage de l'éner- gie dépensée en 78 est réalisé - soit à partir du compteur électrique de type connu -équipant l'appartement - soit à partir d'un système de comptage du temps de mise sous tension de la résistance 78 Dans un cas comme dans l'autre , cette quantité d'énergie est mesurée de façon précise. Sur la boucle AB-GD véhiculant un débit constent glace au circulateur à débit constant 58 , la prélèvement d'énergie nécessaire à l'échangeur d'eau chaude sanitaire 65 s'opère en amont du prélèvement d'énergie nécessaire à 70 , dont en priorité sur celui-ci. L'énergie fournie par 78 est donc allouée et profitable en tout premier lieu à la production d'eau chaude sanitaire. L'allocation d'énergie électrique au bece''fice d'un service , prioritairement sur un autre , est généralement assurée moyennant l'installation d'appareils spéciaux appelés délesteurs ou sécréteurs . Cette fonction est recherchée pour limiter les puissances appelées et réduire, par voie de conséquence , les puissances souscrites. En cela , l'invention constitue le seul système existant susceptible d'écrêter une puissance électrique en utilisant des moyens hydrauliques. Le débit constant assuré dans la boucle A-B-C-D permet de réaliser trois fonctions , à savoir - réchauffage de l'eau chaude sanitaire - comptage de l'énergie fournie par le réseau primaire collectif et utilisé par l'installation consommatrice d'énergie raccordée sur le module - irrigation permanente de la résistance électrique 78 , ce qui lui assure de meilleures conditions de fonctionnement et de conservation. La variante représentée par les figures 2 et 4 concerne un module destiné à garantir un chauffage de base minimum dans l'appartement en toute circonstance , indépendamment - du fait que l'utilisateur ait coupé on non son compteur électrique individuel - des valeurs qu'il aura affichées aux thermostats d'ambiance ; - des énergies qui seront alternativement sollicitées ( électricité ou chaudière collective ). L. module de cette variante demeure identique du point de vue hydraulique à ce qui est décrit pages 1 , 2 , 3 et 4 . Il dif fère par son alimentation électrique et par le fait qu'il comporte deux résistances électriques 84 et 78 au lieu d'une seule - trois sources d'énergie sont amenées au module a) énergie provenant du générateur commun et véhiculée par le flui de caloporteur entrant en 54 dans le module et en sortant par 55 b) énergie électrique provenant du réseau commun pour lialimentao tion de la résistance 84 dite de base , et parvenant au modu le par 87 c) énergie électrique provenant du réseau individuel de l'appa tement , destinée à l'alimentation de la résistance 78 , di te d'appoint et parvenant au module par 88 - trois dispositifs de comptage sont utilisés a) un mesureur intégrateur d'écarts de températures 62 donnant la quantité d'énergie provenant du générateur commun ; b) un capteur horaire CH donnant le temps de mise sous tension d. la résistance 84 c) le compteur électrique individuel d'appartement enregistrar l'énergie utilisée par la résistance 78. Un commutateur à trois contacts C 3 , piloté par les impulsions du réseau de la compagnie d'électricité , basculera ]I fonctionnement du module , soit sur les sources électriques , soit t l'énergie provenant du générateur commun , selon l'opportunité tarifaire des énergies .LOrs du basculemet sur l'énergie provenant du c nérateur commun , le mesureur 62 sera mis sous tension. Les organes de pulsion telles les pompes 58 et 7d et les régulathons de chauffage et de production d'eau chaude 73-75 et 60-85 , nécessaires au bon fonctionnement de l'ensemble , restera toujours sous tension. lieux dispositifs sont prévus pour garantir le chauffage minimum de base dans l'appartement : a) - une sonde 90 , réglée une fois pour toutes à la valeur dé sirée et provoquant impérativement la mise sous tension de84 , à contrition , bien entendu que C3 , placé sous la dépendance des impur sions du réseau , l'autorise b) - le termostat d'ambiance 75 sera limité dans sa plage de rét ge laisse à la discrétion de l'utilisateur , à une valeur basse co: respondant à celle de 90. Ainsi , en période de non-occupation de l'apparut ment , et si l'énergie sollicitée est félectricité ou celle du gêné rateur commun , la température ne descendra jamais au-dessous de la valeur basse limite de 75 ou de la valeur équivalente fixe de 90. Un thermostat 91 laissé à l'entière discrétion i l'utilisateur assumera deux fonctions a) - il permettra à l'utilisateur de solliciter l'énergie électrique individuelle à son gré . il pourra par exemple s'il le d sire , pour les périodes où l'énergie électrique est commutée , afficher une tempésatu-e plus élevée ou plus basse que celle qui sera obtenue lorsque l'installation fonctionne en utilisant Ilaut éner- gie , et qui sera déterminée par 75 - - il provoquera impérativement la mise sous tension de la résistance 84 iite tie base en même temps que la mise sous tension de 78 , de sorte que le principe ( base + appoint) soit respecté , en faisant que la résistance d'appoint ne soit pas sous tension sans que le chauffage minimum de base ne soit assuré. Les contacts pilotés par 90 et 91 sont rassemblés dans un commutateur C2 La figure 3 illustre les moyens de commutation utilisés pour détecter l'instant de permutation , par exemple pour passer de l'un à l'autre des tarifs de facturation pratiqués par les Compagnies fournissant l'électricité. mens ce cas , la résistance principale 78 est mise hors tension , tandis que le mesureur-intégrateur 62 est mis sous tension , les circulateurs 58 , 76 , les ensembles de régulation 60 , 85 , et 73 , 75 , restant en permanence sous tension , 9uel que soit le mode de fonctionnement , dès lors que 1' usager a mis globalement le module en service. L'ensemble des vannes et régulateurs est alimenté en électricité à partir du tableau électrique 92 de l'appartement , un commutateur-inverseur 93 étant prbvu pour brancher ou débrancher la résistance. Les impulsions envoyées depuis i'extérieur par le réseau E.D.F. 94 provoqueront, en agissant simultanément sur le commutateur 93 et sur un contacteur de chaufferie 95 - soit la sollicitation de l'énergie électrique au niveau de l'appartement , et l'arrêt du prélèvement d'énergie sur la chaudière collective 51 - soit l'inverse. On obtient ainsi une commutation automatique sur l'énergie la plus intéressante au point de vue tarif en fonction de l'instant. Cette commutation peut s'effectuer en fonction de tout auire critère - disparition ou insuffisance de l'une des deux sources d'énergie ; - conditions climatiques - programmation horaire - etc.... Bien entendu , le mesureur-intégrateur 62 peut être supprimé ( dans le cas d'une utilisation en chauffage indivis duel ) , ou bien être remplacé par un compteur de calories classique posé sur le circuit primaire. De même , les résistances 78 et/ou 84 , qui constituent la seconde source d'énergie du module selon l'addition peuvent être remplacées par toute autre source d'énergie distincte.En particulier , on peut remplacer ces résistances 78 , 84 par des serpentins dans lesquels circule un fluide caloporteur provenant d'une source d'appoint , laquelle peut être un capteur solaire , par exemple. D'une manière générale , on comprend que le module bi-énergie selon l'invention permette à l'utilisateur déconomiser l'énergie et de réduire au minimum son budget de chauffage. REVENDICATIONS 1 - Système de chauffage comprenant un module hydraulique du type décrit au brevet prinicpal , recevant de l'éne-gie calorifique à partir d'une première source d'énergie (51) , et ca caractérisé en ce qu'à l'intérieur du module hydraulique (56) , est situé un élément chauffant alimenté en énergie à partir d'une seconde source d'énergie , tandis que jes moyens commutateurs sont prévus pour disjoncter l'une ou l'autre des deux sources d'énergie en fonction d'un programme prédéterminé , ou en fonction d'un paramètre conjoncturel. 2 - Système de chauffage suivant la revendication 1 ,4 caractérisé en ce que des moyens de comptage (62) sont prévus pour calculer la quantité d'énergie fournie par au moins l'une des deux sources d'énergie. 3 - Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l'élément chauffant alimenté par la seconde source d'énergie est constitué par ou moins une résistance électrique (78). 4 - Système de chauffage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément chauffant alimenté par la seconde source d'énergie est constitué à la fois par une résistance élec- trique principale , dite alors d'appoint (78) et par une résistance électrique,dite de base (84). 5 - Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 , caractérisé en ce que les moyens chauffants alimentés par la seconde source d'énergie sont constitués par un serpentin dans lequel circule un fluide caloporteur à partir d' un capteur solaire , ou tout autre système adducteur d'énergie. 6 - Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu'il comporte une boucle (8) ( A,B-C-D ) , dans laquelle un circulateur (58) assure un débit constant , ce qui garantit une irrigation permanente des résistances telles que (78) et (84) , leur garantissant ainsi les meilleures conditions de fonctionnement , de sécurité , et de bonne conservation. 7 - Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes r caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un mesureur-intégrateur (62) , ainsi qu' un inverseur (93) susceptibles de fonctionner en réponse à des com mandes extérieures (94) , par exemple des impulsions diffusées par le réseau électrique. 8 - Système de chauffage suivant la reventi-cation 6 , caractérisé en ce que le positionnement des piquages des cirw cuits (63) - (64) sur la boucle à débit constant (8) ( A-B;C-D ) se situe en amont des piquages des circuits (69) - (70) , rendant le circuit (63) - (64) prioritaire , et constituant ainsi , au niveau des résultats , léquivalent de ce qui est obtenu avec un écreteur de puissance électrique.