Brevet FR2559571A1 — publié le 19850816

La présente invention concerne un montage réglant la distribution de chaleur diune source chauffée par un combustible, ce montage comportant un circuit de chauffage avec un récepteur ainsi qu'un chauffe-eau sanitaire. Jusqu'ici, de telles sources se sont composées ou de chauffe-eau à circulation ou de chaudières, sur lesquels étaient branchés deux circuits, dont l'un servait à l'alimentation d'une installation de chauffage comprenant une multitude de radiateurs ou convecteurs montés en parallèle ou en série, ou une installation de chauffage par le sol. Le deuxième circuit de chauffage comportait un chauffe-eau sanitaire fonctionnant soit en chauffe-eau instantané, soit avec accumulateur. I1 était possible de faire commuter ces deux circuits à l'aide d'un organe approprié; c'est ainsi que par exemple la baisse de la température de l'eau sanitaire dans l'accumulateur a fait commuter la chaudière de l'installation de chauffage sur l'accumulateur d'eau. On connaît de plus, comme organe régulateur d'un chauffe-eau à circulation, un thermostat d'ambiance. A cet effet, le mur d'un des locaux chauffés par le circuit de chauffage du chauffe-eau à circulation, était muni d'une sonde thermométrique mesurant la température intérieure effective appliquée à un système de régulation. Suivant l'écart entre cette- température et la consigne de ce système, la quantité de chaleur distribuée aux radiateurs ou à l'installation de chauffage fut variée. La régulation de température fonctionnait donc, pour l'ensemble des locaux à chauffer, à partir d'un local pilote. A l'aide de robinets normaux ou de robinets thermostatiques, il était possible de couper ou de diminuer tel ou tel radiateur du circuit de chauffage.La sonde thermométrique pouvait servir aussi bien à la mise en route et à l'arrêt du brûleur du chauf fe-eau que, de plus, à la commande de la pompe de circulation du circuit de chauffage. Pour les chaudières ou chauffe-eau à circulation chauffant un bâtiment par des radiateurs munis de robinets thermostatiques, il est de plus d'usage de régler la température d'alimentation du circuit de chauffage en fonction de la température extérieure. Dans cette régulation centrale interviennent alors les différents robinets thermostatiques par leur circuit de réglage respectif pour assurer la température voulue dans le local concerné. Mais ces conditions changent radicalement au moment où la source de chaleur chauffée par un combustible est du type accumulateur. C'est ainsi que, récemment, il a été établi la possibilité de prévoir un accumulateur d'eau sanitaire, chauffé au gaz et servant primitivement pour le chauffage d'eau sanitaire, comme source de chaleur pour une installation de chauffage si la chaleur accumulée dans l'eau sanitaire peut être transmise, moyennant un serpentin pénétrant dans l'intérieur de l'accumulateur, à un circuit de chauffage. La température de ce circuit de chauffage ne peut donc jamais être supérieure à celle de l'eau sanitaire accumulée. Ce système présente l'inconvénient général qu'en cas de prélèvement massif de chaleur par le circuit de chauffage, la température de l'eau sanitaire baisse sensiblement. De plus, il comporte l'inconvénient qu'au chauffage des locaux du bâtiment par le circuit de chauffage, ces locaux, même après réalisation de la température de consigne, reçoivent toujours de la chaleur, inutilement au fond. Ce mode de fonctionnement empêche le chauffage rapide de l'eau sanitaire, ou, en d'autres termes, cause une surchauffe du circuit de chauffage et par là un gaspillage de combustible. La présente invention a donc pour but de réaliser un montage permettant, en cas d'utilisation d'un accumulateur en tant que source de chaleur aussi bien pour la préparation d'eau sanitaire que pour l'alimentation d'un circuit de chauffage, l'utilisation optimale de l'énergie disponible. Ce but est atteint par ce que l'accumulateur est prévu directement pour la préparation d'eau sanitaire et relié, par un échangeur de chaleur, à un circuit de chauffage comprenant une pompe, et qu'au moins un local chauffé par ce circuit, est équipé d'une sonde thermométrique qui, au moment où la température de consigne du local est atteinte, coupe l'accumulateur du circuit de chauffage. Un perfectionnement avantageux consiste en ce que le circuit de chauffage est alimenté par un échangeur de chaleur plongé dans le volume d'eau sanitaire de l'accumulateur, et qu'il est prévu deux électrovalves assurant la coupure du circuit de chauffage, dont l'une se trouve directement en série avec l'échangeur de chaleur et l'autre est disposée sur un by-pass parallèle à ce dernier, et que le montage est conçu de sorte que l'une des deux électrovalves soit toujours ouverte et l'autre fermée. Un autre perfectionnement est donné par ce que l'échangeur de chaleur alimentant le circuit de chauffage est réalisé comme serpentin enroulé directement sur un tube à fumée de l'accumulateur et se trouvant ainsi en étroit contact thermique avec la paroi extérieure dudit tube à fumée. Un autre perfectionnement résulte de ce que le serpentin échangeur de chaleur n'est monté que sur la partie supérieure du tube à fumée et débouche, du côté retour, dans une zone à mi-hauteur de l'accumulateur. Un autre perfectionnement conciste en ce que l'é changeur de chaleur alimentant le circuit de chauffage, est conçu comme poste de transfert indépendant de l'accumulateur, et que le côté primaire de ce poste communique directement avec le volume d'eau de l'accumulateur par des conduites d'alimentation et de retour comportant une pompe, et que le côté secondaire du poste de transfert est rélié à un récepteur chauffant, par une conduite d'alimentation et de retour comportant une pompe. Un autre perfectionnement est réalisé par ce que la sonde thermométrique est disposée dans le local caractérisé par le plus important pouvoir de réaction thermique parmi les locaux chauffés par l'accumulateur. Un exemple de réalisation de l'invention fait l'ob- jet de la description suivante avec les figures un à quatre du dessin à l'appui. Les figures un à quatre montrent des montages pour une installation de chauffage central avec accumulateur comme source de chaleur, et les organes de réglage et de commande respectifs. Dans les quatre figures, les mêmes repères désignent les mêmes détails. La figure un concerne un accumulateur d'eau 3 chauffé par un brûleur 2 et qui alimente, par une conduite 4, un ou plusieurs récepteurs non représentés. L'accumulateur est alimenté en eau froide par une conduite 5 venant du réseau de distribution. L'accumulateur a une forme cylindrique et présente une paroi extérieure 6 et un tube à fumée intérieur 7 de sorte à former un espace annulaire 8 servant de réservoir fermé en bas par un fond 9 et en haut par un couvercle 10 percé par le tube à fumée 7. La conduite 4 alimentant les récepteurs aboutit dans la partie la plus haute de l'espace 8, la conduite d'alimentation en eau froide 5, par contre, dans la partie la plus basse de cet espace. Dans cette partie, le tube à fumée 7 présente une sorte de chambre de combustion en forme de cône s'ouvrant vers le brûleur. Dans l'espace 8 plonge un serpentin échangeur de chaleur 11 sur lequel sont branchées une conduite de retour 12 et une conduite de départ 13. La conduite de départ 13 comporte une éléctrovalve 15 commandée par un aimant 14 et se termine à un point de branchement 16 d'où part la conduite d'alimentation 17 du circuit de chauffage comprenant une multitude de radiateurs ou de convecteurs 18 montés en parallèle et/ou en série. De ces radiateurs part la conduite de retour 20 du circuit de chauffage, munie d'une pompe de circulation 19, et qui aboutit à un point de branchement 21 auquel est raccordé un by-pass 22 comportant une autre électrovalve 23 avec un aimant 24 et se terminant au point de branchement 16. Au point 21 est en outre reliée la conduite de retour 12 munie d'un clapet antiretour 25 et qui se termine au serpentin échangeur de chaleur 11. Les deux aimants 14 et 24 des électrovalves 15 et 23 sont reliés respectivement par une ligne 26 ou 27 au dispositif de commande et de réglage 28 qui comprend un générateur de consignes 29 et est rélié par une ligne 30 à une sonde thermométrique 31 qui contrôle la température d'un local déterminé, chauffé par un radiateur 18 du circuit de chauffage 32. Ce circuit se compose des éléments 16 à 23. Mentionnons encore que l'accumulateur 3 comporte aussi son propre circuit régulateur de température. C'est ainsi qu'à son intérieur 8 est prévue une sonde thermométrique 33 réliée par une ligne 34 à un régulateur de température 35, équipée d'un générateur de consignes 36. Le régulateur de température 35 comprend un organe de réglage en forme d'une soupape à gaz 37 dis posée sur une conduite de gaz 38 alimentant le brûleur 2. La section d'écoulement de la soupape 37 peut varier de façon continue ou intermittente. Pour ce qui est du fonctionnement de l'installation de chauffage de la figure un, il est supposé que l'ensemble se trouve à l'état froid. Quand elle est mise en circuit, la sonde thermométrique 33 constate un écart important de la température du volume d'eau dans l'accumulateur 3 par rapport à la consigne. Le brûleur 2 est mis en marche et l'eau dans l'accumulateur 3, chauffée. Quand la température de l'eau, contrôlée par la sonde 33, approche la consigne réglée sur le générateur 36, la soupape 37 est fermée, et le chauffage de l'accumulateur 3 par le brûleur, terminé Au moment où de l'eau chaude est prélevée par ouverture d'un robinet sur la conduite 4, de l'eau froide arrive dans l'accumulateur dont la température baisse, ce qui provoque de nouveau le chauffage de l'eau qu'il contient. Le circuit de chauffage 32 est conçu de sorte qu' à l'état de repos, l'électrovalve 15 est fermée, et l'électrovalve 23, ouverte. Quand le circuit de chauffage 32 demande la fourniture de chaleur parce que la sonde thermométrique 31 constate un écarte température par rapport à la consigne réglée sur le générateur 29, il en résulte un ordre de mise en marche pour la pompe de circulation 19 et un ordre de commutation pour les deux électrovalves, émis par le dispositif 28. L' électrovalve 15 est ouverte, et l'électrovalve 23, fermée. L'eau dans le circuit de chauffage est alors refoulée à travers le serpentin échangeur de chaleur 11, ce qui entraîne le chauffage des locaux du bâtiment. La sonde thermométrique 31 est installée dans le local qui, thermiquement parlé, réagit le plus vite. Au moment où la température de ce local est égale à la consigne, l'électrovalve est remise à l'état de repos, c'est-à-dire qu'à ce moment le circuit de chauffage 32 est coupé de l'accumulateur 3 qui l'alimente. La conséquence en est que le contenu de l'accumulateur peut être rechauffé plus rapidement, le circuit de chauffage n'ayant pas besoin d'eau chaude, et est ainsi prêt à la fourniture d'eau sanitaire, ou le brûleur est arrêté, la température effective de l'accumulateur ayant atteint la consigne. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure deux, le brûleur à gaz est remplacé par un brûleur à mazout, et les deux électrovalves 15 et 23, par un distributeur 3 voies 40 fonctionnant en variation continue. Sur le distributeur 40 sont branchés d'une part le by-pass 22, d'autre part, le serpentin échangeur de chaleur 11 par l'intermédiaire de la conduite 13, et finalement la conduite 17 qui comporte la pompe 19. Ce distributeur est équipé d'un moteur 41 qui, par une ligne 42, est relié au dispositif de commande et de réglage 28. Le serpentin échangeur de chaleur 11 a subi une modification en ce sens qu'il est enroulé directement sur le tube à fumée 7 et se trouve ainsi en contact thermique étroit avec ce tube. Cela peut être réalisé par enroulement sous précontrainte, ou par soudure, à l'étain ou non.Au besoin, la surface complète des éléments 6, 7, 9, 10 et 11, orientée vers l'intérieur 8, peut d'ailleurs être émaillée. Le brûleur 43 est un brûleur à mazout à pulvérisation mécanique, alimenté par une conduite 44 venant d'un réservoir de mazout. Quant au fonctionnement de cet exemple de réalisation, il ne diffère guère de celui de la figure un. Quand la température du local pilote augmente, le dispositif de commande et de réglage 28 émet un signal pour faire commander, par la ligne 42, le servomoteur 41 qui agit sur le distributeur 3 voies de sorte que le by-pass 22 communique avec la conduite d'alimentation 17 du circuit de chauffage, ce qui peut se faire à des degrés variables. Cela se traduit par une coupure plus ou moins pronocée du circuit de chauffage 32 de l'accumulateur d'eau sanitaire 3. Quand la température du local pilote tombe, le distributeur est ouvert de nouveau, ce qui met le serpentin échangeur de chaleur 11 plus ou moins largement en communication avec le circuit de chauffage 32. L'exemple de réalisation suivant la figure trois diffère des autres par ce que le serpentin échangeur de chaleur 11 ne se trouve plus dans le volume d'eau 8 de l'accumulateur 3, mais fait partie d'un échangeur de chaleur intermédiaire 50, séparé. Cet échangeur de chaleur 50 renferme deux serpentins reliés entre eux thermiquement, et dont le serpentin Il est en communication avec l'intérieur 8 de l'accumulateur 3 par les conduites de départ et de retour 12 et 13, tandis que l'autre serpentin 51 communique directement avec les conduites d'alimentation et de retour 17 et 20 du circuit de chauffage. Il est aussi possible de prévoir un seul serpentin, en supprimant le serpentin li ou 51, qui est alors baigné directement par le fluide du circuit de chauffage ou celui des conduites de départ et de retour 12 et 13. Par la ligne 26, le dispositif de commande et de réglage 28 agit sur le moteur 52 d'une pompe 53 qui fait circuler l'eau de l'accumulateur 3 par le serpentin 11, par l'intermédiaire des deux conduites 12 et 13. Quand la température du local pilote, relevée par la sonde 31, approche et atteint la consigne sur laquelle est réglé le générateur de consignes 29, le dis positif 28 fait arrêter, par un signal émis au moteur 52 par l'intermédiaire de la ligne 26, la pompe 53. Ainsi, le circuit de chauffage 32 est coupé de l'accumulateur bien que la pompe 19 continue à marcher; elle peut aussi être arrêtée. Les pompes 53 et 19 sont remises en marche au moment où la température du local pilote est descendue d'une certaine valeur au-dessous de la consigne préréglée. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure quatre, le serpentin échangeur de chaleur 11 est de nouveau fixé directement sur le tube à fumée 7, mais s'étend seulement sur la partie supérieure de ce tube pour déboucher à peu près à mi-hauteur du côté retour dans l'espace 8 de l'accumulateur 3. Ainsi, ce n'est plus l'eau des couches supérieures de l'accumulateur 3, comme dans l'exemple de réalisation de la figure trois, qui s'écoule dans l'échangeur de chaleur intermédiaire 50, mais l'eau provenant de couches moyennes. L'eau dans la partie supérieure de l'accumulateur est en repos et n'est plus perturbée. La conséquence en est une température plus élevée de l'eau sanitaire et par là des conditions de prélèvement d'eau améliorées. Revendications 1. Montage réglant la distribution de chaleur d'une source chauffée par un combustible, et comportant un circuit de chauffage avec un récepteur ainsi qu'un chauffe-eau sanitaire, caratérisé par le fait que, la source de chaleur étant conçue comme accumulateur (3) prévu di rectement pour la préparation d'eau sanitaire et relié, par un échangeur de chaleur (11, 50), à un circuit de chauffage (32) comprenant une pompe (19), au moins un local chauffé par ce circuit est équipé d'une sonde thermo-métrique (31) qui, au moment où la température de consigne du local est atteinte, coupe l'accumulateur (3) du circuit de chauffage (32). 2. Montage suivant la revendication un, caractérisé par le fait que le circuit de chauffage (32) est alimenté par un échangeur de -chaleur (11) plongé dans le volume d'eau sanitaire (8) de l'accumulateur (3), et qu'il est prévu deux électrovalves (15, 33) assurant la coupure du circuit de chauffage (32), et dont l'une se trouve directement en série avec l'échangeur de chaleur (11) et l'autre est disposée sur un by-pass (22) parallèle à ce dernier, et que le montage est conçu de sorte que l'une des deux électrovalves soit toujours ouverte et l'autre fermée. 3. Montage suivant la revendication un, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (11) alimentant le cir cuit de chauffage (32) est réalisé comme serpentin (11) enroulé directement sur un tube à fumée (7) de l'accu mulateur (3) et se trouvant ainsi en étroit contact thermique avec la paroi extérieure dudit tube à fumée. 4. Montage suivant la revendication trois, caractérisé par le fait que le serpentin échangeur de chaleur (11) n' est monté que sur la partie supérieure du tube à fumée (7) et débouche, du côté retour, dans une zone à mi hauteur de l'accumulateur. 5. Montage suivant la revendication un, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (11) alimentant le circuit de chauffage, est conçu comme poste de trans fert (50) indépendant de l'accumulateur, et que le cô- té primaire (11) de ce poste communique directement avec le volume d'eau (8) de l'accumulateur (3) par des conduites d'alimentation et de retour comportant une pompe (53) et que le côté secondaire (51) du poste de transfert (50) est relié à un récepteur chauffant (18), par une conduite d'alimentation et de retour (17, 20) comportant une pompe. 6. Montage suivant l'une des revendications un à cinq, ca ractérisé par le fait que la sonde thermométrique est disposée dans le local caractérisé par le plus impor tant pouvoir de réaction thermique parmi les locaux chauffés par l'accumulateur.