Brevet FR2639423A1 — publié le 19900525

PROCEDE DE FONCTIONNEMENT D'UNE INSTALLATION DE CHAUF FAGE CENTRAL AU BOIS ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CELUI-CI. L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'une installation de chauffage central au bois : elle se rapporte également aux installations de chauffage au bois mettant en oeuvre ce procédé. Les chaudières à bois à pyrolyse, à combustion inversée et à air de combustion pulsé, sont bien connues. Une telle chaudière référencée (1) et montrée en détail à la figure 1 comprend essentiellement une chambre de chargement (2), destinée à recevoir le bois à brûler, chargée par une porte (11) située en façade en partie haute de la chaudière. En partie basse de la chambre de chargement (2), se trouve une sole (3) réalisée en matériau réfractaire. Un ventilateur (4) placé en façade de la chaudière (1), envoie de l'air pulsé dans la chambre de chargement (2) et à l'intérieur de la sole (3). L'air envoyé par le ventilateur (4) dans la chambre (2) provoque la combustion et la pyrolyse du bois. La sole (3) en matériau réfractaire est portée à une température suffisante pour obtenir la pyrolyse du bois. Cette sole (3) présente plusieurs orifices (5) au travers desquels passent les gaz provenant de la pyrolyse du bois. Grâce à une chambre (6) ménagée dans la sole (3), l'air envoyé par le ventilateur (4) dans cette chambre (6) est mélangé aux gaz provenant de la pyrolyse du bois. Cet apport d'oxygène provoque la combustion des gaz produits par la pyrolyse. La sole (3) est percée en son centre et en partie basse d'un orifice (7), qui permet le passage de ce mélange gaz/air. La flamme (8) produite par la combustion de ce mélange s'amorce dans cet orifice (7 > . Cette flamme se développe dans la cham bre de combustion (9). Les gaz chauds issus de cette combustion s'acheminent vers la boite à fumées (10) située à l'arrière de la chaudière et raccordée de manière connue à une cheminée (12). Les parois latérales de la chambre de chargement (2) ainsi que la paroi (13) située en partie haute de celle-ci sont en contact avec l'eau désignée par la référence générale (14) du circuit de chauffage. Cette eau circule à l'intérieur de la chaudière (I) dans le sens qui va du bas vers le haut. La référence (15) désigne le départ, alors que la référence (16) désigne le retour à la chaudière (1). En partie supérieure de la chambre de chargement (2) et sur l'arrière de celle-ci, en communication avec la partie haute de la boite à fumées (10), se trouve un clapet (18) amovible permettant une communication entre le chambre de chargement (2) et la boite à fumées (10). Ce clapet s'ouvre par une tringlerie dont la poignée de commande (19) est en façade de la chaudière (1). Lorsque l'on met le feu à la charge de bois, le clapet (18) et la porte inférieure (50) sont ouverts de façon à provoquer un tirage direct avec la cheminée (12). La combustion est alors du type traditionnel à échappement ascendant des fumées. Lorsque la combustion du bois est bien amorcée, le clapet (18) et la porte inférieure (50) sont fermés, le ventilateur (4) est mis en fonctionnement par action manuelle sur un bouton de commande électrique (17). La combustion passe alors en combustion inversée. Une version perfectionnée de ces chaudières est décrite dans le brevet européen EP-A-0268208. Bien que répandues, ces chaudières à pyrolyse, à combustion inversée et à air de combustion pulsé présentent l'inconvénient d'être plus sensibles à la corrosion interne que les chaudières traditionnelles à combustion verticale. Cette corrosion se produit plus particulièrement dans la chambre de chargement (2), mais aussi à un degré moindre dans la chambre de combustion des gaz (9) et dans la boite à fumées (10). L'installation de chauffage central au bois avec une telle chaudière (1) comprend également un circuit de chauffage central proprement dit, constitué par un circuit primaire disposé entre le départ et le retour de la chaudière, un circuit secondaire comprenant des radiateurs et un circulateur et enfin, une vanne mélangeuse multidirectionnelle réglable, placée entre le circuit primaire et le circuit secondaire. Une armoire électrique de programmation pilote le fonctionnement de la chaudière (1) et de l'installation. L'ensemble comprend trois aquastats positionnés au départ de la chaudière et dont les températures de fermeture et d'ouverture présentent un différentiel préréglé, par exemple de 50C. Le premier aquastat, dont la température d'ouverture d'ouverture Ti de son circuit est significative d'une fin de combustion, est destiné, lorsque cette température Ti de fin de combustion est atteinte, à arrêter le ventilateur (4), puis lors du démarrage de la chaudière (1) à mettre hors circuit le bouton de commande (17) du ventilateur en en prenant le relais et en continuant à assurer ainsi le fonctionnement ce ventilateur (4). Le second aquastat arrête le circulateur de l'installation de chauffage central lorsque la température T2 au départ de la chaudière (1) est telle que on considère que, en-dessous de celle-ci, en quelque endroit de la chaudière, puissent se former des condensations sur les parois internes de cette chaudière. Le troisième aquastat arrête le ventilateur (4) lorsque la température T3 de l'eau au départ a atteint la température maximum admise pour l'eau à envoyer dans le circuit de chauffage central. Ce type d'installation à chaudière à bois, programmée telle que ci-dessus, présente plusieurs inconvénients concourrant tous à la corrosion des parois internes. En effet, lorsque le circulateur du circuit de chauffage est mis en fonctionnement, une importante quantité d'eau en provenance du circuit de chauffage est envoyée dans la chaudière. Malgré la vanne mélangeuse, dans certaines conditions, en certains endroits de la chaudière, la température devient inférieure au point de rosée et il se forme des condensations. D'autre part, le deuxième aquastat détecte la température T2 au départ de la chaudière.Or du fait de la combustion inversée, c'est en partie basse de la chaudière, dans la chambre de combustion ou dans la boite à fumées près du retour, que l'on risque d'avoir sur les parois internes lorsque la chaudière fonctionne au ralenti ventilateur arrêté, des températures inférieures au point de rosée. Enfin, lorsque l'on effectue des chargements en bois froid en provenance de l'extérieur des locaux, cela provoque une baisse importante et rapide de la température de la chaudière avec arrêt du circulateur. La chaudière n'est plus irriguée. Des points froids se produi sent en certains endroits sur les parois internes, ce qui provoque des condensations qui à leur tour, entrainent des corrosions. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé de fonctionnement d'une installation de chauffage central ou bois au moyen d'une telle chaudière, qui permette d'obtenir des conditions de fonctionnement optimales atténuant fortement les phénomènes de corrosion interne accélérés par la condensation de la vapeur d'eau. Le procédé selon l'invention pour le fonctionnement d'une installation de chauffage central au bois compre nuant - une chaudière à bois, à pyrolyse, à combustion inversée, et à air de combustion pulsé, comprenant une chambre de chargement avec une sole en matériau réfractaire, un ventilateur, une chambre de combustion et une chambre de fumées raccordée à la cheminée, destinée à chauffer l'eau du circuit de chauffage - un circuit de chauffage central proprement dit comprenant dans l'ordre un circuit primaire disposé entre le départ et le retour de la chaudière ; ; . un circuit secondaire comprenant des radia teurs et un circulateur . une vanne mélangeuse multidirectionnelle réglable placée entre le circuit primaire et le circuit secondaire une armoire électrique de programmation des tinée à piloter le fonctionnement de la chaudière et de l'installation deux aquastats positionnés au départ de la chaudière, destinés grâce à l'armoire de programmation + le premier, dont la température Tl d'ouverture de son circuit est signi ficative d'une fin de combustion, est destinée, lorsque cette température Tl est atteinte dans le sens d'une réduc tion de température, à arreter le ven tilateur, et lors du démarrage de la chaudière, à mettre hors circuit la commande manuelle du ventilateur et à maintenir celui-ci en fonctionnement + le second aquastat, dont la température T3 d'ouverture de son circuit corres pont à la température T3 maximum admise pour l'eau à envoyer dans le circuit de chauffage central, est destiné à provo quer l'arrêt du ventilateur lorsque l'on a atteint au départ cette tempéra ture T3. Selon l'invention, ce procédé se caractérise - d'une part, en ce que au retour sur la chaudière on place un aquastat réglé à une température T2 supérieure à la température du point de rosée que l'on ne veut pas atteindre en quelque endroit de la chaudière - et d'autre part, en ce que le circulateur du circuit secondaire est en fonctionnement lorsque la température au retour est égale ou supérieure à cette température T2. Dans un mode de réalisation perfectionné, sur le circuit primaire de chauffage on place une dérivation entre le tuyau départ et le tuyau retour, sur laquelle est installé un circulateur d'homogénéisation dont le débit est inférieur au débit du circulateur secondaire. Ce circulateur d'homogénéisation est piloté par l'armoire de programmation. Il est en service lorsque la température de l'eau au départ est supérieure ou égale à Tl et s'arrête lorsque la température de l'eau au retour est égale à T2. Avantageusement, en pratique, l'armoire de programmation comporte une temporisation destinée, après que l'on ait atteint au retour cette température T2, à maintenir en fonctionnement le circulateur d'homogénéisation aussi longtemps que la température de l'eau, juste en amont du piquage du circuit de dérivation sur le circuit de chauffage, soit au moins égale à T2. Dans une variante, pour éviter lors de la mise en route du circulateur du circuit secondaire des arrêts et des mises en route trop rapprochées de ce circulateur (effets de battements), l'armoire de programmation comporte également une temporisation maintenant ce circulateur en fonctionnement, jusqu'à ce que la température de l'eau au retour soit stabilisée à une température au moins égale à T2 La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique en coupe d'une chaudière à bois, à pyrolyse, à combustion inversée et à air de combustion pulsé. La figure 2 est une représentation graphique, permettant de déterminer la température de condensation de l'eau (point de rosée) en fonction d'une part, de la quantité d'eau contenue en poids dans le bois à utiliser et d'autre part, en fonction de la teneur en gaz carbonique (C02) contenue dans les gaz de combustion. On constate ainsi que pour un bois contenant près de la moitié d'eau en poids, ce qui correspond sensiblement à un bois séché à l'air pendant une année environ, et pour des gaz de combustion contenant 15 % de gaz carbonique, ce qui correspond à une qualité de combustion couramment obtenue avec de telles chaudières (1), la condensation de la vapeur d'eau sur les parois internes de la chaudière se produisent pour une température de ces parois de l'ordre de 640C. Les figures 3 et 4 sont une représentation schématique d'installations conformes à l'invention. Sur ces figures, on a utilisé les mêmes références que précédemment, à savoir essentiellement (1) pour désigner la chaudière bois avec son départ (15) et son retour (16). Le circuit de chauffage désigné par la référence générale (20) comprend dans l'ordre un circuit primaire désigné par la référence générale (21), disposé entre le départ (15) et le retour (16) et un circuit secondaire désigné par la référence générale (22) comprenant des radiateurs (23) et un circulateur (24). Le circuit pri maire (21) et le circuit secondaire (22) sont reliés par une vanne mélangeuse multidirectionnelle réglable (25) telle qu'une vanne à quatre voies. Les flèches indiquent le sens de circulation de l'eau. Une armoire électrique de programmation (30) placée dans l'enceinte de la chaudière (1) sert à assurer le pilotage de la chaudière (1) et de l'ensemble de l'installation (20). Le départ (15) de la chaudière (1) comporte deux aquastats respectivement (31) et (32). Le premier aquastat (31) présente une température d'ouverture de son circuit Tl représentative de la fin de combustion, par exemple 400C. Ainsi, cet aquastat (31) saisit au départ (15) la température Tl à laquelle d'une part, il arrête le ventilateur (4) et d'autre part, lors du démarrage de la chaudière (1), il met hors circuit le bouton de commande (17) du ventilateur (4), puis en prend le relais et continue à assurer le fonctionnement de ce ventilateur (4). Un second aquastat (32) disposé également sur le départ (15), saisit à ce départ (15) la température T3 maximum admise pour l'eau à envoyer dans le circuit de chauffage central (20). Dans une- forme de réalisation pratique, cette température peut etre de 850C. De manière connue, le départ (15) comprend également un troisième aquastat (33) dit de sécurité installé en série avec (32), réglé pour une température de 1050C par exemple, de manière à pallier à une déficience de (32). L'installation comporte également un thermostat d'ambiance (34) installé dans les locaux à chauffer et raccordé à l'armoire de programmation (30). Selon une première caractéristique fondamentale de l'invention (figure 3), on place un aquastat (40) au retour (16) sur la chaudière (1) ou au voisinage de ce retour. Cet aquastat (40) est réglé à une température Tz, par exemple 650C, supérieure à la température du point de rosée la plus élevée que l'on puisse enregistrer en un quelconque endroit de la chaudière (1) (par exemple 640C).Dans une variante, l'armoire de programmation (30) comporte également une temporisation (44) destinée, lors de la mise en route du circulateur (24) du circuit secondaire (20), à éviter des arrêts et des mises en route répétés de ce circulateur (24) (phénomène de battements) et ce, jusqu'à ce que la température de l'eau au retour (16) soit stabilisée à une température au moins égale à T1 (650C). Cet aquastat (40), par l'intermédiaire de 1 'armoire.de programmation (30) maintient en fonctionnement le circulateur (24) du circuit secondaire (22), lorsque la température de l'eau au retour (16) est égale ou supérieure à la température Tz. Dans un mode d'exécution préféré, illustré à la figure 4, le circuit primaire (21) présente une dérivation (26) disposée entre le tuyau départ (15) et le tuyau retour (16), sur laquelle est installé un circulateur d'homogénéisation (27), dont le débit est inférieur au débit du circulateur (24) du circuit secondaire. Ce circulateur d'homogénéisation (27) piloté par l'armoire (30), est en service lorsque la température de l'eau au départ (15) détectée par les aquastats (31,32), est supérieure ou égale à T1 et s'arrête lorsque la température de l'eau au retour est égale à Tz. L'armoire de programmation (30) comporte une temporisation (41) destinée, après que l'on ait atteint au retour (16) la température Tz (650C), à maintenir en fonctionnement le circulateur d'homogénéisation (27) aussi longtemps que la température de l'eau juste en amont (42) du piquage de circuit de dérivation (26) sur le circuit de chauffage (23) soit au moins égale à T2 (650C) Comme déjà dit, les circulateurs (24) et (27) sont raccordés électriquement à l'armoire de programmation (30). L'installation fonctionne de la manière suivante. Au démarrage de la combustion inversée, au moment de la mise en route du ventilateur (4) par action sur le bouton (17), la température saisie par l'aquastat (31) est inférieure à 4O0C. Les circulateurs (24) et (27) sont alors arrêtés. La combustion du bois et des gaz produits par la pyrolyse fait rapidement monter la température de la chaudière (1). Lorsque la température au départ (15) détectée par l'aquastat (31) atteint T1 (400C), la fermeture de cet aquastat entrain la mise en route du circulateur d'homogénéisation . Lorsque la température captée sur le retour (16) par l'aquastat (40) atteint T2 (650C), le contact de cet aquastat (40) se ferme, mettant alors en route le circulateur (24) par le biais de l'armoire de programmation (30). Le circulateur d'homogénéisation (27) reste en fonctionnement pendant une certaine durée égale à la temporisation prévue en (41), par exemple de l'ordre de vingt minutes. L'arrêt de ce circulateur (27) est provoqué par la temporisation (41) enclenchée par l'aquastat (40) lorsque la température T2 au retour (16) a été atteinte. A partir de cette situation (température supérieure à T2), le ventilateur (4) est piloté par l'aquastat (32) limitateur de la température de l'eau au départ (15) de la chaudière (1), et par le thermostat d'ambiance (34). Cet aquastat (32) et le thermostat d'ambiance (34) sont installés en série, de façon à ce que le ventilateur (4) ne soit mis en fonctionnement que lorsque les contacts de cet aquastat (32) et de ce thermostat (34) sont fermés. Si la température T2 au retour (16) redescend endessous de la valeur souhaitée de 650C, le contact de l'aquastat (40) s'ouvre, le circulateur (24) est arrêté et le circulateur (27) est remis en fonctionnement. Le ventilateur (4) est maintenu en service. Lorsque la température au départ (15) devient inférieure à T1 (400C), cette situation est significative d'une fin de combustion. Le ventilateur (4), le circulateur de chauffage (24) et le circulateur d'homogénéisation (27) sont alors arrêtés. Le procédé selon l'invention permet, dans les chaudires à pyrolyse, à combustion inversée et à air de combustion pulsé, de diminuer la durée des périodes de fonctionnement pendant lesquelles des condensations de vapeur d'eau sont enregistrées sur les parois internes de la chaudière. Il atténue donc de ce fait les effets négatifs des phénomènes de corrosion chimique destructeurs de ces parois internes. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour le fonctionnement d'une installation de chauffage central au bois comprenant - une chaudière à bois (1) à pyrolyse, à combustion inversée et à air de combustion pulsé, comprenant une chambre de chargement (2) avec une sole (3) en un matériau réfractaire, un ventilateur (4), une chambre de combustion (9) et une chambre de fumées (10), raccordée à la cheminée (12) destinée à chauffer l'eau du circuit de chauffage (20) - un circuit de chauffage central (20) proprement dit comprenant dans l'ordre un circuit primaire (21) disposé entre le départ (15) et le retour (16) de la chau dière (1), un circuit secondaire (22 > comprenant des radiateurs (23) et un circulateur (24), une vanne mélangeuse multidirectionnelle réglable (25) placée entre le circuit primaire (21) et le circuit secondaire (22), une armoire électrique (30) de programmation destinée à piloter le fonctionnement de la chaudière (1) et de l'installation, deux aquastats (31,32), positionnés au dé part (15) de la chaudière (1) destinés, grâce à l'armoire de programmation (30) + le premier (31) dont la température T1 d'ouverture de son circuit est significative d'une fin de combustion, est destiné, lorsque cette température T1 est atteinte dans le sens d'une réduction de température à arrêter le ventilateur (4), et lors du démarrage de la chaudière (1) à mettre hors circuit la commande manuelle (17) du ventilateur (4) et à maintenir celui-ci en fonctionnement; + le second aquastat (32) dont la tempé rature T3 d'ouverture de son circuit correspond à la température T3 maximum admissible pour l'eau à envoyer dans le circuit (20) de chauffage central, est destiné à arrêter le ventilateur (4) lorsque la température de l'eau au dé part (15) atteint T3, caractérisé - d'une part, en ce que au retour (16) sur la chaudière (1), est placé un aquastat (40) réglé à une température T2 supérieure à la température du point de rosée que l'on ne veut pas atteindre en quelque endroit de la chaudière (1) - et d'autre part, en ce que le circulateur (27) du circuit secondaire (22) est en fonctionnement lorsque la température au retour (16) est égale ou supérieure à cette température T2. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit primaire (21) de chauffage présente, entre le tuyau départ et le tuyau retour, une dérivation sur laquelle est installé un circulateur d'homogénéisation (27), dont le débit est inférieur au débit du circulateur secondaire, piloté par l'armoire de programmation (30) et qui est en service lorsque la température de l'eau au départ (15 > est supérieure ou égale à T1 et s'arrête lorsque la température de l'eau au retour (16) est égale à T2. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'armoire de programmation (30) comporte une temporisation (41) destinée, après que l'on ait atteint au retour (16) la température T2, à maintenir en fonctionnement le circulateur d'homogénéisation (27) aussi longtemps que la température de l'eau, juste en amont du piquage (42) du circuit (26) de dérivation sur le circuit (43) de chauffage, soit au moins égale à T2. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'armoire de programmation (30) comporte également une temporisation (44) destinée, lors de la mise en route du circulateur (24) du circuit secondaire (22), à éviter des arrêts et des mises en route trop rapprochés de ce circulateur (24) jusqu'à ce que la température de l'eau au retour (16) soit stabilisée à une température au moins égale à T2. 5/ Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant - une chaudière à bois à pyrolyse (1) raccordée par un dépôt (15) et un retour (16) du circuit de chauffage (20) qui comporte un circulateur (24), - deux aquastats (31,32) placés au départ (15) de la chaudière, piloté par une armoire de programmation (30), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un autre aquastat (40) placé sur un retour (16) dont la température T2 est supérieure à la température du point de rosée que l'on ne veut pas atteindre en quelque endroit de la chaudière (1).