Brevet FR2667136A1 — publié le 19920327

La présente invention concerne un module de chauffage et de production dteau chaude sanitaire, du type comprenant un circuit primaire destiné à être raccordé aux colonnes départ et retour chauffage d'une chaufferie, à produire de l'eau chaude pour un circuit secondaire d'eau chaude sanitaire et à alimenter un circuit secondaire de chauffage, ainsi qu'une installation de chauffage collectif équipée de ces modules. D'une manière générale, dans une installation de chauffage collectif, le circuit primaire de la chaufferie alimente plusieurs colonnes montantes sur lesquelles viennent directement se raccorder les circuits secondaires de chauffage des appartements. Selon le type d'installation, le circuit secondaire de chauffage d'un appartement est raccordé à une ou plusieurs colonnes montantes. Dans le premier cas, tous les radiateurs d'un appartement sont raccordés a une colonne montante, ainsi que ceux de tous les appartements situés aux étages inférieurs et supérieurs d'un même côté d'une cage d'escalier. Dans le second cas, tous les radiateurs des salles de séjour de ces appartements sont raccordés å une première colonne montante, ceux des chambres de ces appartements sont raccordés à une seconde colonne montante, etc .... L'eau de chauffage dans ces installations est facturée suivant une répartition au 1/1000ème. L'eau chaude sanitaire est quant à elle fournie soit de façon collective à partir de la chaufferie, soit par un dispositif individuel, tel un chauffe-eau par exemple, avec une facturation individuelle. Récemment, un nouveau concept a été défini par le GAZ DE FRANCE pour un chauffage indivuduel centralisé basé sur une installation de chauffage comprenant quatre parties - un ensemble chaufferie qui produit des calories, - un ensemble colonnes montantes qui distribue les calories, - un module d'appartement, et - un ensemble boucle dtappartement à circulation d'eau chaude avec des radiateurs qui émettent les calories. Le module d'appartement dénommé ci-après module de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire a donc pour fonction de gérer les calories produites par l'ensemble chaufferie et consommées au niveau de chaque appartement. Un des avantages d'un tel concept est notamment de pouvoir facturer individuellement la consommation chauffage de chaque appartement. Le but de l'invention est de mettre en oeuvre un tel concept, notamment un module de chauffage et de -production d'eau chaude sanitaire du type précité et qui se caractérise en ce que le circuit primaire du module comprend un dispositif de production d'eau chaude, tel un échangeur thermique, raccordé au circuit secondaire d'eau chaude sanitaire et des moyens de raccordement du circuit secondaire de chauffage tels que celui-ci est monté en série avec l'échangeur, le fluide de chauffage passant touJours par l'échangeur avant d'alimenter le circuit secondaire de chauffage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit primaire du module est à débit constant, et les moyens de raccordement montés en aval de l'échangeur soit règlent et répartissent le débit du fluide de chauffage entre le conduit retour du primaire du module et le circuit de chauffage, soit règlent et prélèvent le débit du fluide de chauffage sur le conduit retour du primaire du module. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de raccordement suivant différents modes de réalisation comprennent soit des organes tels une vanne trois voies, ou une vanne deux voies et une soupape différentielle pour régler et répartir le débit du fluide de chauffage, soit des organes tels une vanne deux voies et une pompe, ou une vanne trois voies et une pompe pour régler et prélever le débit du fluide de chauffage. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit primaire du module est complété par un dispositif de régulation de pression monté à l'entrée du module et par une pompe montée en amont ou en aval de l'échangeur de chaleur. Etant donné que le module assure la production d'eau chaude sanitaire à partir du fluide de chauffage de la chaufferie, il faut que celle-ci fonctionne en permanence même en l'absence de demande de chauffage; comme en été par exemple. Dans le cas du mode de réalisation précité, l'invention prévoit également un système qui ne met en route la pompe du circuit primaire uniquement pour satisfaire une demande eau chaude sanitaire en l'absence de demande de chauffage. L'invention concerne également une installation de chauffage collectif où le circuit secondaire eau chaude sanitaire et le circuit chauffage de chaque appartement sont reliés au circuit primaire de la chaufferie de l'immeuble par l'intermédiaire d'un module conforme à l'invention Un tel module a notamment pour avantage de toujours satisfaire en priorité une demande eau chaude sanitaire. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description explicative qui va suivre faîte en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure 1 repréente de façon schématique un mode de réalisation du module conforme à l'invention, - les figures 2 à 4 montrent de façon schématique des variantes de réalisation du module illustré à la figure 1, et - la figure 5 montre un autre mode de réalisation simplifié du module conforme a l'invention. Un module 10 de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire conforme à l'invention et tel que représenté à la figure 1 comprend un circuit primaire 11 avec au moins un dispositif de production d'eau chaude 12. Le module 10 est raccordé au circuit primaire 1 d'une chaufferie 2, alors qu'un circuit secondaire d'eau chaude sanitaire 13 et un circuit secondaire de chauffage 15 viennent se raccorder sur le circuit primaire 11 du module 10. Le dispositif de production d'eau chaude 12 et le circuit secondaire de chauffage 15 sont montés en série, le fluide de chauffage tel de l'eau passant toujours par le dispositif de production d'eau chaude 12 avant d'alimenter le circuit de chauffage 15. Plus précisément, le circuit primaire il du module 10 comprend un conduit arrivée eau chaude lia et un conduit retour llb. Ces deux conduits lia et lib sont raccordés aux points A et B sur deux colonnes départ eau chaude de chauffage la et retour lb du circuit primaire 1 de la chaufferie 2. Le dispositif de production d'eau chaude 12 est formé par un échangeur de chaleur 16, du type à plaques par exemple, monté entre les points C et D des conduits lia et llb, l'eau chaude de chauffage qui circule dans le conduit lia constituant le fluide primaire de l'échangeur de chaleur 15. Le circuit secondaire d'eau chaude sanitaire 13 comprend, d'une façon connue en soi, un conduit arrivée eau froide 13b, un conduit départ eau chaude 13a qui alimente au moins un robinet 13c. Ces deux conduits 13a et 13b sont raccordés à l'échangeur 16, l'eau froide qui circule dans le conduit 13b constituant le fluide secondaire de l'échangeur 16. Le circuit secondaire d'eau chaude sanitaire 13 est complété par un organe mitigeur M intercalé dans le conduit départ eau chaude 13a avec une entrée directement reliée au conduit arrivée eau froide 13b par un conduit 13d. Le circuit secondaire de chauffage 15, d'une façon connue en soi, comprend un conduit départ eau chaude 15a et un conduit retour 15b entre lesquels sont raccordés en parallèle des radiateurs R. Ce circuit chauffage 15 se raccorde sur le conduit retour llb du primaire 11 du module 10 par des moyens de raccordement 18 qui vont être décrits ci-apres. Selon ce premier mode de réalisation, les moyens de raccordement 18 comprennent une soupape différentielle 20 et une vanne 21. L'entrée de la soupape 20 est raccordée au point D du conduit retour îlb, c'est-à-dire à la sortie du circuit primaire de l'échangeur 16, et sortie est raccordée au point E du conduit retour 11b du circuit primaire il du module 10. Les conduits départ 15a et retour 15b du circuit secondaire de chauffage 15 sont raccordés aux points D et E, respectivement. La vanne 21 est interposée dans le conduit retour 15b du circuit secondaire de chauffage 15. Enfin, un dispositif de régulation de pression dénommé couramment "casse-pression" 22 est raccordé sur les colonnes départ la et retour lb de la chaufferie 2 à l'entrée du module 10 entre les points A et 3, les conduits lla et llb du circuit primaire 11 se raccordant aux points Al et B1 aux sorties du dispositif 22, avec une pompe P intercalée dans le conduit lia entre les points Al et C en amont de l'échangeur 16. Un tel module 10 est avantageusement utilisé dans une installation de chauffage collectif d'un immeuble, les circuits secondaires eau chaude sanitaire 13 et chauffage 15 précités étant ceux d'un appartement de l'immeuble avec un module 10 prévu au niveau de chaque appartement. Il va être décrit ci-après le fonctionnement du module 10 représenté à la figure 1, avec les conditions initiales suivantes : la chaufferie 2 et la pompe P du module 10 fonctionnent en permanence, le dispositif "casse-pression" 22 délivre au module 10 une eau de chauffage à 70"C par exemple sous une pression constante Pî inférieure ou égale à la pression P en sortie de la chaufferie 2, les variations de la pression P étant automatiquement compensées par le dispositif 22, et la pompe P assure un débit d donné dans le circuit primaire il du module 10. En l'absence de demande de chauffage et d'eau chaude sanitaire, la vanne 21 est fermee et la soupape différentielle 20 est ouverte, si bien que l'eau de chauffage traverse l'échangeur 16 et revient à la colonne retour lb de la chaudière par la soupape 20. En effet, la pression P2 Dans le cas d'une demande eau chaude sanitaire, l'eau froide circulant dans le conduit 13b du circuit secondaire 13 est réchauffée par l'échangeur 16 à une température maximum, réglée au niveau du mitigeur M, la circulation et le débit de l'eau de chauffage n'étant pas modifiés dans le circuit primaire 11 du module 10. Dans le cas d'une demande de chauffage, la vanne de réglage 21 est ouverte selon un degré d'ouverture donne et commandée manuellement ou par un thermostat d'ambiance par exemple (non représenté), pour provoquer la circulation d'un débit di d'eau de chauffage dans le circuit secondaire de chauffage 15 proportionnel au degre d'ouverture de la vanne 21. Comme l'ouverture de la vanne 21 entraîne une chute de pression au point D à la sortie de ltéchangeur 16, la soupape 20 va réagir à la nouvelle pression P3 Selon un perfectionnement apporté à l'invention il est possible d'arrêter le fonctionnement de la pompe P lorsque le chauffage est coupé (vanne 21 fermée et tant qu'il n'y a pas de demande d'eau chaude sanitaire dans le but d'une économie d'énergie. Pour cela, il est prévu un système à palette 30 (illustré en traits mixtes à la figure 1) monté dans le circuit secondaire d'eau chaude sanitaire 13, par exemple dans le conduit départ eau chaude 13a en aval du mitigeur M. Ce système 30, connu en soi, est tel que lorsque le robinet d'eau chaude 13c est fermé la palette occupe une première position, et lorsqu'il est ouvert le débit dans le conduit 13a entralne la palette vers une seconde position qui provoque le fonctionnement de la pompe P. Dès que le robinet 13c est fermé, la palette revient automatiquement à sa première position et la pompe P est arrêtée. En variante, il est possible de remplacer le système à palette 30 par un système thermostatique 40 qui mesure la température T1 de l'eau à l'entrée eau froide de l'échangeur 16. Le système 40 est réglé en fonction d'une température de consigne To correspondant sensiblement à la température de l'eau à l'entrée de l'échangeur 16 en l'absence de demande d'eau chaude sanitaire, et il maintient la pompe P en arrêt. Dans le cas d'une demande d'eau chaude, la température T1 diminue et le système 40 met alors en fonctionnement la pompe P tant que la température T1 reste inférieure a To En se reportant à la figure 2, il a été représenté une variante du module de la figure 1, cette variante ne concernant que les moyens de raccordement 18. Ces moyens 18 sont ici constitués par une vanne trois voies 25 intercalée dans le conduit retour llb du circuit primaire 11 a la sortie de l'échangeur thermique 16, une voie de la vanne 25 se raccordant au conduit départ 15a du circuit secondaire de chauffage 15. Cette vanne 25 également commandée manuellement ou par un thermostat d'ambiance par exemple remplit les fonctions de la soupape 20 et de la vanne 21 précitées. Dans le cas d'une demande de chauffage, un débit chauffage dl est dérivé par la vanne 25 vers le circuit secondaire de chauffage 15 alors que la vanne 25 passe directement un débit d2 tel que dl + d2 = d, le débit d étant assuré par la pompe P. En se reportant à la figure 3, il a été représenté une autre variante des moyens de raccordement 18.. Ces moyens 18 sont ici constitués par une pompe P1 et une vanne deux voies 26. La pompe P1 est intercalée par exemple dans le conduit départ 15a du circuit secondaire de chauffage 15 et la vanne deux voies 26 est intercalée par exemple dans le conduit retour 15b du circuit secondaire de chauffage 15. En se reportant à la figure 4, il a été représenté encore une autre variante pour les moyens de raccordement 18. Ces moyens 18 sont ici constitués par une vanne trois voies 28 et une pompe Pi qui sont intercalées dans le conduit départ 15a du circuit de chauffage 15, une voie de la vanne 28 étant raccordée directement au conduit retour 15b du circuit secondaire de chauffage 15. Les moyens de raccordement 18 selon les figures 3 et 4 prélèvent le débit fluide de chauffage sur le conduit retour llb du circuit primaire 11 du module 10 par la pompe P1, débit qui est réglé de façon variable par la vanne deux voies 26 (figure 3) ou régulé de façon constante par la vanne trois voies 28 (figure 4). En se reportant à la figure 5, il a été représenté un mode de réalisation simplifié du module 10 dans lequel le dispositif de régulation de pression 22 et la pompe P ont été supprimés sans que le principe de l'invention soit modifié. Les moyens de raccordement 18 peuvent être constitués par ceux illustrés aux figures 2 à 4 et, dans cet exemple, ils comprennent la soupape différentielle 20 et la vanne deux voies 21 de la figure 1. Dans ce cas, c'est la pompe principale L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et tous les équivalents techniques des moyens décrits entrent dans le cadre de la protection. En particulier, le dispositif de production d'eau chaude 12 n'est pas limité à un échangeur de chaleur à plaques, les radiateurs R du circuit de chauffage 15 peuvent être branchés en série, le système 30 à palette qui commande le fonctionnement de la pompe P du circuit primaire 11 peut être remplacé par tout système équivalent tel un système a ultra-son, à turbine ou à différence de pression.Le fluide de chauffage n'est pas nécessairement de l'eau, mais tout fluide caloporteur tel eau glycolée, huile, .... Enfin, il est important de noter - en référence à la figure 1, que la vanne deux voies 21 peut être montée sur le circuit départ 15a du circuit secondaire de chauffage 15; - en référence à la figure 2, que la vanne trois voies 25 peut être montée sur le circuit retour 15b du circuit secondaire de chauffage 15; - en référence à la figure 3, que la pompe Pi et la vanne deux voies 26 peuvent être indifféremment montes sur les conduits départ 15a et retour 15b du circuit secondaire de chauffage 15; et - en référence à la figure 4, que la pompe P1 et la vanne trois voies 28 peuvent être indifféremment montées sur les conduits départ 15a et retour 15b du circuit secondaire de chauffage 15; ces variantes évidentes pour l'homme de métier ne modifiant en rien le principe de fonctionnement du module 10 conforme a l'invention. REVENDICATIONS 1. Module de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire, du type comprenant un circuit primaire destiné à être raccordé sur les colonnes départ et retour chauffage d'une chaufferie, à produire l'eau chaude pour un circuit secondaire d'eau chaude sanitaire et à alimenter un circuit secondaire de chauffage, caractérisé en ce que le circuit primaire (11) du module (10) comprend un dispositif de production d'eau chaude (12), tel un échangeur thermique C16), raccordé au circuit secondaire d'eau chaude sanitaire (13) et des moyens de raccordement (18) du circuirt secondaire de chauffage (15) tels que celui-ci est monté en série avec l'échangeur (16), , le fluide de chauffage passant toujours par l'échangeur 2.Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de raccordement (18) montés en aval de l'échangeur (16) règlent et répartissent le débit du fluide de chauffage entre le conduit retour (lob) lb > du primaire (11) du module 3. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de raccordement (18) sont constitués par une soupape différentielle (20) et une vanne deux voies (21) à ouverture et fermeture progressive. 4. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape différentielle (20) est intercalée dans le conduit retour 5. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de raccordement 6. Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vanne (25) est intercalée dans le conduit retour Club) du circuit primaire (11), une voie de la vanne (25) étant raccordée au conduit départ C15a) ou au conduit retour 7. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de raccordement (18) montés en aval de l'échangeur C16) règlent et prélèvent le débit du fluide de chauffage sur le conduit retour (lob) du primaire 8. Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de raccordement (18) sont constitués par une vanne deux voies (26) et une pompe (P1). 9. Module selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pompe 10. Module selon la revendication 7, caractérise en ce que les moyens de raccordement (18 > sont constitués par une vanne trois voies (28) et une pompe (Pi). 11. Module selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vanne trois voies (28) et la pompe (P1) sont intercalées dans le circuit secondaire de chauffage (15). 12. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit primaire (11) du module 13. Module selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de régulation de pression (22 > monté à l'entrée du circuit primaire (11) du module (10 > est raccordé sur les colonnes départ (la) et retour Clb) de la chaufferie, et en ce que la pompe (P) est intercalée dans le conduit arrivée chauffage (lia) du module 14. Module selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend également un système (30; 40) relié à la- pompe 15. Module selon la revendication 14, caractérisé en ce que le système (30) est constitué par un système à palette monté dans le conduit arrivée eau froide (13b) ou dans le conduit départ eau chaude C13a) du circuit secondaire d'eau chaude sanitaire C13), la palette pouvant prendre au moins deux positions dont l'une provoque le fonctionnement de la pompe (P). 16. Module selon la revendication 14, caractérisé en ce que le système C40) est constitué par un système thermostatique qui mesure en permanence la température (T1) de l'eau à l'entrée eau froide de l'échangeur (16), et lorsque cette température (T1) est inférieure à une température de consigne est mise en fonctionnement. 17. Installation de chauffage collectif d'un immeuble, caractérisé en ce que le circuit secondaire eau chaude sanitaire et le circuit chauffage de chaque appartement sont reliés au circuit primaire de la chaufferie de l'immeuble par l'intermédiaire d'un module tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 16.