Brevet FR2638822A1 — publié le 19900511

L'invention concerne un dispositif de régulation thermostatique automatique pour une chaudière mixte assurant une fonction de chauffage et une fonction de production d'eau chaude sanitaire prioritaire sur la fonction chauffage, la chaudière comprenant notamment un corps de chauffe contenant un fluide caloporteur tel que l'eau, avec un conduit départ de chauffage en partie haute du corps de chauffe et un conduit retour de chauffage en partie basse du corps de chauffe, et un échangeur thermique plongé dans le corps de chauffe en communication avec un conduit d'arrivée d'eau froide en partie haute du corps de chauffe et un conduit départ d'eau chaude en partie basse du corps de chauffe, le dispositif de régulation comprenant un clapet thermostatique réglé à une température de consigne déterminée et situé à l'entrée du conduit départ de chauffage, le clapet étant en position ouverte tant que la température du corps de chauffe est supérieure à la temperature de consigne du clapet et passant en position fermée dès que la température du corps de chauffe s'abaisse et atteint la température de consigne du clapet thermostatique. D'une manière générale, les dispositifs de régulation thermostatique tels des clapets thermostatiques, sont utilisés lorsque l'on veut empêcher le passage d'un fluide dans un conduit en dessous d'une certaine température. Un tel clapet thermostatique est couramment utilisé dans des chaudières mixtes assurant une fonction de chauffage et une fonction de production d'eau chaude sanitaire suivant deux circuits indépendants. La fonction de ce clapet est d'isoler le circuit de chauffage pour reporter toute la puissance de la chaudière sur la fonction production d'eau chaude sanitaire qui est toujours prioritaire sur la fonction chauffage compte tenu de son caractère momentané par rapport au caractère continu de la fonction chauffage et quel que soit le régime de chauffage. Concrètement, dans son application connue å une chaudière mixte, le clapet thermostatique est placé å la sortie du corps de chauffe correspondant au départ du conduit de chauffage. Ce clapet est réglé å une température de consigne et est maintenu ouvert tant que l'eau du corps de chauffe est supérieure à la temperature de consigne du clapet. Normalement, la puissance de la chaudière est plus importante que la demande thermique du circuit de chauffage, et la température de la chaudière peut être sans problème maintenue a une valeur suffisante qui est bien entendu supérieure à la température de consigne du clapet thermostique. Dans le cas d'une demande de production d'eau chaude sanitaire, si la demande thermique correspondante qui s'ajoute à la demande thermique de chauffage est supérieure à celle donnée par la chaudière, 1 y a refroidissement de la température du corps de chauffe. Dès que l'abaissement de la température du corps de chauffe atteint la température de consigne du clapet, celui-ci se ferme avec arret de la circulation d'eau dans le circuit de chauffage au profit du circuit d'eau chaude sanitaire qui est automatiquement prioritaire. Dans ce cas, la puissance de la chaudière est donc entièrement reporter sur le circuit d'eau chaude sanitaire. Pour avoir un bon rendement de I'échacReur associé au circuit d'eau chaude sanitaire et qui est plongé dans le corps de chauffe, il faut une température du corps de chauffe élevée, et donc une température de consigne de clapet relativement importante. Cependant, en contrepartie, une température élevée du corps de chauffe augmente les pertes par parois, et favorise les dépôts calcaires, et il importe également que la température de consigne ou de fermeture du clapet soit la plus basse possible afin d'avoir un écart de temperature le plus grand possible entre la température maximum du corps de chauffe et la température minimum où la circulation dans le circuit de chauffage est coupée. L'importance de cet écart de température donne plus de souplesse pour la fonction chauffage. Autrement dit, il faut trouver un compromis, c' est-a- dire avoir une température de consigne suffisamment élevée et une température du corps de - chauffe également suffisamment élevée, tout en ayant un écart substantiel entre ces deux températures. Ces températures étant définies du mieux possible, l'expérience montre que l'inertie thermique est telle que le temps de fermeture du clapet thermostatique suite à une demande de production d'eau chaude sanitaire, est trop important et rend le système peu performant. En effet, lorsque la température du corps de chauffe aura atteint la température de consigne du clapet, la température de l'eau chaude sanitaire n'augmentera pas instantanément bien que la puissance de la chaudière soit entièrement à la disposition du circuit de production d'eau chaude sanitaire. Le but de l'invention est de pallier l'inconvénient du à l'inertie de fermeture du clapet thermostatique sans pour autant modifier la température de consigne du clapet thermostatique. A cet effet, l'invention propose un dispositif de régulation thermostatique automatique du type précité utilisé dans une chaudière mixte et qui se caractérise en ce que le clapet thermostatique est logé dans une chambre qui s'étend depuis la paroi interne du corps de chauffe Jusqu' l'échangeur thermique du circuit de production d'eau chaude sanitaire en emprisonnant une partie de celui-ci dans sa zone froide, la capsule du clapet étant montée de telle manière que le flux d'eau circulant dans le corps de chauffe et traversant ladite chambre atteigne la capsule thermcistatique après avoir Bté en contact avec la zone froide de l'échangeur. Grive a ce montage, le clapet thermostatique fermera le circuit de chauffage des que la température de l'eau contenue dans la chambre aura atteint la température de consigne du clapet, alors que la température de l'eau dans le reste du corps de chauffe sera à une température notablement supérieure a la température de consigne du clapet. Ainsi, il est possible de couper le circuit de chauffage a une température du corps de chauffe qui est plus élevée que la température de consigne. Selon un autre avantage de l'invention, il est possible de maintenir l'écart de température entre la température maximale du corps de chauffe et la température de consigne du clapet, a une valeur suffisamment importante pour conserver toute la souplesse de réglage de la chaudière. D'autres avantages, caractéristiques et détails ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnes uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure l est une vue schématique d'une chaudière mixte dans laquelle est incorporé un dispositif de régulation thermostatique automatique conforme a l'invention et, - la figure 2 est une vue en coupe partielle agrandie suivant la ligne II-II de la figure 1 pour illustrer les détails du dispositif de régulation schématiquement représenté à la figure 1. En référence à la figure 1, il a été représentée une chaudière mixte a gaz 1, connue en soi, assurant une fonction chauffage et une fonction production d'eau chaude sanitaire. La représentation de la chaudière 1 a été volontairement limitée aux éléments essentiels en rapport avec l'invention, à savoir un corps de chauffe 2, une chambre de combustion 3, au moins un brûleur 4, un circuit de chauffage 10 et un circuit de production d'eau chaude sanitaire 20. Dans l'exemple considéré ici, le corps de chauffe 2, d'une façon connue en soi, est formé d'un cylindre creux 2a en cuivre, fermé a ses deux extrémités et contenant un fluide caloporteur 5 tel l'eau. Plusieurs tubes a fumée 6 sont immergés dans le corps de chauffe 2. Ces tubes 6 sont montés parallèlement entre eux suivant l'axe du cylindre 2a et sont sensiblement uniformement répartis à l'intérieur du volume de ce dernier. Chaque tube à fumée 6 débouche aux deux extrémités du cylindre 2a pour être en communication, d'une part, avec la chambre de combustion qui prolonge axialement le corps de chauffe 2 en partie inférieure de la chaudière 1 et, d'autre part, avec un conduit d'évacuation 7 des fumees en partie supérieure de la chaudière 1. Le brûleur 4, tel un brûleur à rampe connu en soi, est monté au droit de la chambre de combustion 3 et présente des orifices de sortie de flamme 4a qui s'étendent sur une longueur inscrite dans la section droite du corps de chauffe 2. Le brûleur 4 est alimenté a partir d'un distributeur de commande non représenté. Le circuit de chauffage 10 se raccorde, d'une part, en partie haute du corps de chauffe 2 par un conduit départ chauffage 11 relié å l'entrée d'un radiateur 12 par exemple et, d'autre part, a un conduit retour chauffage 13 relié å la sortie du radiateur 12. A l'entrée du conduit 11 départ chauffage est monté le dispositif de régulation thermostatique automatique 15 conforme à l'invention qui sera décrit plus en détail en référence å la figure 2. Le circuit de production d'eau chaude sanitaire 20 est constitué par un échangeur 21, tel un serpentin, logé à l'intérieur du corps de chauffe 2 et qui enveloppe les tubes à fumée 6. Ce serpentin 21 est relié, d'une part en partie haute de la chaudière 1 à un conduit 22 d'arrivée d'eau froide sanitaire et, d'autre part, en partie basse de la chaudière 1 à un conduit 23 départ eau chaude sanitaire aboutissant à un robinet 24 par exemple. Les deux circuits 10,20 sont indépendants l'un de l'autre. En référence à la figure 2, le dispositif thermostatique 15, connu en soi, comprend une capsule thermostatique 16 déformable par dilation, reliée, å une extrémité, à une tige 17 terminée par un clapet obturateur 18 qui coopère avec un siège 19 prévu å la surface interne du conduit départ chauffage 11. La capsule 16, du côté opposé a la tige 17, est solidaire d'un étrier 17a fixé, par exemple, à la paroi interne du corps de chauffe 2, et dont les branches 17b entourent la capsule 16 et s'étendent en direction de la tige 17. Selon l'invention, la capsule 16 du clapet thermostatique 15 fait saillie å l'intérieur du corps de chauffe 2 et est avantageusement logée a l'intérieur d'une chambre ouverte 30 qui englobe au moins partiellement une partie de l'échangeur 21 dans la zone froide de celui-ci, c'est-a-dire en partie haute du corps de chauffe 2. La capsule 16 est montée de manière å ce que le flux du fluide caloporteur 5 en circulation dans le corps de chauffe 2 pénètre dans la chambre 30 et ne vienne au contact de la capsule 16 qu'après avoir été mis en contact avec la partie de l'echangeur 21 logé dans la chambre 30. En fonctionnement normal, c'est-a-dire lorsque la fonction chauffage est seule en action, le clapet thermostatique 15 est en position ouverte et le fluide caloporteur du corps de chauffe 2 circule dans le circuit de chauffage 10. Lorsqu'une demande d'eau chaude sanitaire intervient, la température du fluide caloporteur qui circule dans un sens déterminé a l'intérieur du corps de chauffe 2 diminue progressivement, le régime de chauffage étant maintenu. Plus précisément, l'appel d'eau froide à l'intérieur du serpentin 21 provoque un abaissement plus rapide de la température du fluide caloporteur entré à l'intérieur de la chambre 30 et mis en contact avec la zone froide correspondante du serpentin 21 avant de venir au contact de la capsule 16. Progressivement, le fluide qui circule dans la chambre 30 va atteindre la température de consigne tO du clapet thermostatique 15, alors que la température tl du fluide dans le reste du corps de chauffe 2 est encore à une température notablement supérieure à celle de la température de consigne. Dans l'exemple considéré ici, la capsule 16 va se contracter par exemple et entraîner le disque obturateur 18 en appui contre le siège 19 obturant ainsi le conduit 11 départ chauffage. Dans ces conditions, toute la puissance de la chaudière va être plus rapidement disponible pour le circuit 20 de production d'eau chaude sanitaire. Autrement dit, c'est comme si on avait deux températures de consigne tO et tl avec to Bien entendu, l'invention ne se limite pas a un type de clapet thermostatique déterminé. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de régulation thermostatique automatique pour une chaudière mixte assurant une fonction de chauffage et une fonction de production d'eau chaude sanitaire prioritaire sur la fonction chauffage, la chaudière comprenant notamment un corps de chauffe contenant un fluide caloporteur tel que l'eau, avec un conduit départ de chauffage en partie haute du corps de chauffe et un conduit retour de chauffage en partie basse du corps de chauffe, et un échangeur thermique plongé dans le corps de chauffe en communication avec un conduit arrivée d'eau froide en partie haute du corps de chauffe et un conduit départ eau chaude en partie basse du corps de chauffe, le dispositif de régulation comprenant un clapet thermostatique réglé a une température de consigne déterminé et situé a l'entrée du conduit départ de chauffage, ledit clapet étant en position ouverte tant que la température du corps de chauffe est supé ieure à la température de consigne du clapet et passant en position fermée dès que la température du corps de chauffage s'abaisse et atteint la température de consigne du clapet thermostatique, caractérisé en ce que le clapet est logé dans une chambre jusqu'à l'échangeur et emprisonnant une partie de celui-ci dans sa zone froide, le clapet (15 > étant monté de telle manière que le flux d'eau circulant a travers ladite chambre (30) atteigne la capsule . 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur (21) est constitué par un serpentin.