Brevet FR2712073A1 — publié le 19950512

"Installation de chauffage central" L'invention concerne les installations de chauffage et plus précisément celles à circulation de fluide chaud tel que de l'eau chaude, notamment les installations de ce type destinées à chauffer les bâtiments et par exemple des pièces de locaux d'habitation. On connaît déjà de telles installations comportant une partie d'alimentation dite partie primaire constituée d'appareils communs pour toutes les pièces à chauffer (tels qu'une chaudière, des appareils annexes tels que des pompes et des vannes, et des conduites générales ou colonnes), une partie secondaire formée par des boucles constituées de conduites d'utilisation, de radiateurs, et d'appareils annexes tels que des robinets propres à chacune des pièces à chauffer, et un appareillage d'interface reliant la partie secondaire à la partie primaire, dans lesquelles le débit d'eau dans les boucles d'utilisation est commandé par une pompe de circulation pilotée par un thermostat d'ambiance. On a récemment recherché et obtenu, dans des immeubles collectifs, en mettant en oeuvre des installations dites de "chauffage individuel centralisé" alliant les performances de la production de chaleur collective aux avantages du chauffage individuel, dans une certaine mesure un débit constant tel que l'interruption de la circulation de fluide dans une ou plusieurs boucles n'engendre aucun déséquilibre sur la distribution dans les autres boucles. Ce résultat demande cependant à être encore amélioré notamment en minimisant les difficultés, la durée, et les coûts d'installation, en facilitant les réglages, leur mémorisation, et le contrôle de l'énergie utilisée dans chaque boucle, en accomplissant la filtration du fluide, la décantation de celui-ci, ainsi que le dégazage de chaque boucle individuellement, et en permettant de réaliser de manière simple le rinçage des circuits et appareils de la partie secondaire. L'invention a également pour but de créer une installation modulaire dont un grand nombre d'éléments puissent être assemblés en usine, dont les éléments à monter sur site puissent être raccordés aisément et rapidement, par un minimum d'opérations, et qui permette à la fois une optimisation dimensionnelle des éléments en fonction du nombre de boucles à installer et une disposition compacte autorisant une faible largeur des gaines palières tout en conservant des interventions de maintenance et de dépannage aisées grâce à une bonne accessibilité des divers composants. A cet effet, l'invention concerne une installation de chauffage à circulation de fluide, du type comportant une partie primaire comprenant une chaudière pour chauffer le fluide, au moins une conduite générale d'alimentation en fluide et au moins une conduite générale de retour de fluide, une partie secondaire comprenant des boucles d'utilisation comportant chacune au moins un radiateur à circulation de fluide, et un appareillage d'interface reliant la partie primaire et la partie secondaire, installation caractérisée en ce que l'appareillage d'interface comporte au moins un boîtier commun pour le logement d'organes d'interfaces de plusieurs boucles, et pour chacune de ces boucles et fixés dans ce boîtier, un organe de dérivation d'entrée ainsi qu'un organe de dérivation de sortie muni de moyens de réglage du débit de fluide, lesdits organes de dérivation d'une même boucle étant reliés pour former une bouteille de détente, les organes de dérivation de chacune des boucles étant par ailleurs assemblés directement à un organe correspondant d'au moins une autre boucle pour former un assemblage de modules sensiblement identiques pour chaque boucle, en ce que les organes de dérivation d'entrée constituent un collecteur d'entrée et les organes de dérivation de sortie constituent un collecteur de sortie comportant l'un une entrée de fluide et l'autre une sortie de fluide reliées respectivement à la conduite générale d'alimentation en fluide et à la conduite générale de retour de fluide, et en ce que chaque organe de dérivation d'entrée comporte une sortie et chaque organe de dérivation de sortie comporte une entrée reliées respectivement à un conduit de départ et à un conduit de retour de sa boucle d'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation préférentielle de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue montrant schématiquement, en coupe de côté, le montage des composants d'un sous-ensemble d'interface constitué sous la forme d'un module thermique d'appartement, reliant une boucle de la partie secondaire à la partie primaire, - la figure 2 est une vue en coupe de face correspondant à la figure 1. L'installation de chauffage dont un sousensemble modulaire d'interface entre une partie primaire et une partie secondaire est partiellement représenté sur les figures 1 et 2 comporte, pour constituer la partie primaire, une chaudière dans laquelle un fluide, par exemple de l'eau, est chauffé, des conduites générales d'alimentation en fluide et de retour de fluide, ou colonnes, à savoir au moins une conduite d'alimentation et au moins une conduite de retour de fluide, et des appareils annexes branchés à la chaudière tels que des pompes de circulation et des organes de régulation (dérivation, vannes, etc.) selon l'invention, pour faciliter le montage de l'installation, les colonnes sont reliées à la chaudière ou plus exactement à ses appareils annexes, au moyen de tuyaux flexibles. La partie secondaire est comme on l'a vu constituée de boucles d'utilisation (par exemple des boucles individuelles d'appartement en distribution horizontale) comportant des radiateurs à circulation de fluide et leurs appareils annexes (robinets, vannes, thermostats, chronothermostat) en mode de distribution bitube ou monotube (sauf monotube série, qui ne permet pas la mise en place d'organe de régulation ou d'isolement sur les émetteurs), ou hydrocablé. Une partie des organes qui composent le sousensemble d'interface modulaire représenté sur les figures 1 et 2, et notamment des organes de dérivation et de réglage, sont logés dans un boîtier sous la forme d'une armoire 1 à calorifugeage intégré ; cette armoire 1 contient par exemple des organes correspondant à quatre boucles, sensiblement identiques pour chacune d'entre elles (les organes correspondant à deux boucles seulement sont représentés sur la figure 2). Néanmoins, le sous-ensemble d'interface peut comporter autant d'armoires connectées entre elles qu'il est nécessaire, comme on le verra dans la suite, contenant chacune sous forme modulaire des organes correspondant au nombre de boucles désiré, par exemple en fonction du nombre d'appartements à alimenter sur un même étage. Pour des raisons de rationalisation de la production et d'économie, ainsi que de commodité de montage, on peut par exemple se limiter pour chaque armoire à quatre modules, correspondant à quatre boucles. Ainsi, l'armoire 1 comporte une entrée 11 et une sortie 12 de fluide d'alimentation destinées à être raccordées à une colonne respective, et sur le dessin on a deux sorties 13 et deux entrées 14 de fluide d'utilisation, à raison d'une sortie et une entrée d'utilisation par boucle. L'armoire 1 contient un collecteur 2 d'entrée constitué de raccords 21 (deux sont visibles sur la figure 2) tubulaires de dérivation en T portés par une barrette 22 fixée à l'armoire, disposés de telle sorte que les barres horizontales des T soient alignées le long du même axe longitudinal. Les barres horizontales des T comportent une extrémité 23 ayant une portée tronconique extérieure à la suite d'un élément de butée par exemple rapporté, et une autre extrémité 24 munie d'une portée tronconique intérieure de même conicité et d'un filetage extérieur ; ainsi, elles sont fixées l'une à l'autre, portée tronconique intérieure de l'une contre portée tronconique extérieure de l'autre, au moyen d'un écrou 25 épaulé dont l'épaulement vient en contact de l'élément de butée ; la barre horizontale respective des T extrêmes est munie à son extrémité libre, l'une d'un bouchon dans le cas où une armoire unique suffit pour distribuer le fluide à toutes les boucles, et l'autre d'une douille femelle-mâle constituant la borne d'entrée 11 d'alimentation de l'armoire ; la fixation de ce bouchon et de cette douille sur la branche horizontale du T correspondant s'effectue grâce aux mêmes moyens que les fixations entre les tés 21. La branche verticale des T est constituée sous la forme d'une chambre de détente 26 de diamètre intérieur supérieur au diamètre intérieur de la branche horizontale. La zone de liaison entre la branche horizontale et la branche verticale comporte un rétrécissement 27 portant un diaphragme 28 (non représenté sur la figure 2 pour ne pas la surcharger) empêchant l'injection du débit primaire dans le réseau secondaire lorsque la pompe du secondaire est à l'arrêt afin d'éviter le comptage d'une consommation de calories sans nécessité. L'armoire 1 contient également un collecteur 3 de sortie approximativement identique au collecteur d'entrée, mais disposé symétriquement de telle sorte que la branche verticale de chaque té 31 de dérivation de sortie soit vis-à-vis d'une branche verticale d'un té 21 d'entrée et alignée avec celle-ci, comportant une douille femelle-mâle constituant la borne de sortie 12 d'alimentation de l'armoire ; cette borne de sortie est disposée à proximité de la même face de l'armoire que la borne d'entrée, en-dessous de celle-ci ; un bouchon est également prévu à l'opposé de ce collecteur, dans le cas d'une armoire unique. Chaque couple constitué d'un té 21 d'entrée et du té 31 de sortie qui lui fait vis-à-vis correspond à une boucle d'utilisation, et ainsi, la branche verticale de chaque T d'entrée est munie à sa partie supérieure d'un coude 29 tubulaire de raccordement de la chambre de détente 26 à un conduit de départ d'utilisation relié à l'entrée de la boucle via un certain nombre d'organes extérieurs à l'armoire qui seront décrits dans la suite, et la branche verticale de chaque T de sortie est munie à sa partie centrale d'un coude 32 tubulaire de raccordement à un conduit de retour d'utilisation relié à la sortie de la boucle via des organes extérieurs à l'armoire également décrits dans la suite ; le coude tubulaire 32 des tés 31 de sortie est lui-même en T (et non en L comme celui des tés d'entrée), de telle sorte que puisse y être introduit et logé un dispositif mobile 33 d'équilibrage hydraulique du secondaire par ajustement de la perte de charge de celui-ci à la hauteur manométrique de la pompe assurant ainsi à la fois le réglage du débit d'eau, la mémorisation de ce débit, et, en position d'obturation, l'isolement des pièces desservies lors de l'installation ou la dépose d'un compteur d'énergie. Par ailleurs, l'extrémité libre de la chambre de détente 26 de la branche verticale de chaque té 21 d'entrée est reliée à celle de la branche verticale du té 31 de sortie qui lui fait vis-à-vis par l'intermédiaire d'une vanne quart de tour 4 à tournant sphérique susceptible de mettre à volonté en communication plus ou moins intense, l'orifice d'extrémité libre respectif de la branche verticale du té d'entrée et de la branche verticale du té de sortie, ce qui définit du collecteur d'entrée à celui de sortie, une bouteille de détente et d'équilibre pour chaque boucle d'utilisation. La vanne quart de tour 4 de liaison entre le té 21 d'entrée et le té 31 de sortie est normalement ouverte au maximum et assure le passage du fluide en dérivation en cas d'absence de besoin sur la boucle d'utilisation ; lorsqu'elle est fermée, elle permet le rinçage de la boucle à l'aide du circuit primaire. Dans le cas où un grand nombre de boucles sont à desservir à un même niveau, le bouchon des collecteurs est supprimé, et une autre armoire est reliée à la première par un manchon de jonction reliant les extrémités des collecteurs de la première armoire où le bouchon a été supprimé aux extrémités des collecteurs de l'autre armoire correspondant respectivement à l'entrée 11 et à la sortie 12 de fluide d'alimentation de la première ; il est possible de relier de la même manière une troisième armoire à la deuxième en omettant de munir les collecteurs de la deuxième armoire de ses bouchons d'extrémité et en reliant les extrémités en question aux collecteurs de la troisième armoire, et ainsi de suite. Les organes extérieurs à l'armoire 1 qui se succèdent entre la sortie du té 21 d'entrée de chaque module et l'entrée de la boucle sont une pompe de circulation 5 pouvant être asservie à un thermostat d'ambiance d'appartement, une vanne d'isolement 6, et un té 7 de dérivation permettant le branchement d'appareils de mesure. Les organes extérieurs à l'armoire 1 qui se succèdent entre la sortie de la boucle et l'entrée du té de sortie de chaque module sont un ensemble 8 de filtration-décantation-dégazage constitué d'un pot à boue 81, d'un purgeur d'air 82, d'un filtre 83 et d'un obturateur 84, et un compteur d'énergie 9. Le pot à boue 81 peut être réalisé sous la forme d'un récipient dont l'entrée est à un niveau inférieur à celui de la sortie ; sa partie inférieure est munie d'un bouchon de purge 85 fileté susceptible d'être dévissé pour permettre lorsque cela est nécessaire ou périodiquement une évacuation de liquide et des boues ; le purgeur d'air 82 est vissé à la partie supérieure du pot à boue ; le filtre 83, disposé à la sortie du pot à boue et protégé par celui-ci, protège à son tour le compteur d'énergie 9 disposé en aval ; l'obturateur 84 permet, en association avec celui du té de sortie correspondant, l'isolement, donc la mise en place ou la dépose du compteur. Le compteur 9 étant disposé en aval du purgeur 82, c'est sa sortie qui est reliée à l'armoire 1 et plus particulièrement au dispositif d'équilibrage 33 du secondaire. Par ailleurs, l'entrée 11 de fluide d'alimentation de l'armoire (la première armoire s'il y en a plusieurs) est reliée à une vanne 101 à tournant sphérique qui est généralement montée directement sur la colonne d'alimentation en fluide, permettant si nécessaire l'isolement de toutes les armoires, par un tuyau flexible 102, et la sortie 12 de fluide d'alimentation de chaque armoire est reliée à une vanne 103 d'équilibrage du primaire généralement montée directement sur la colonne de retour de fluide, permettant également si nécessaire la mesure du débit et l'isolement total, également par un tuyau flexible 104. Comme dans les installations connues, le débit d'eau de chauffage dans chaque boucle est commandé par la pompe de circulation du module d'interface correspondant elle-même pilotée par thermostat d'ambiance. A l'arrêt du débit dans une boucle, la bouteille d'équilibre 21-4-31 est rendue passante pour assurer l'indépendance hydraulique des boucles et pallie le défaut de débit résiduel secondaire. Grâce à la conception modulaire du sousensemble d'interface, celui-ci peut être dans une large mesure assemblé en usine. L'installateur peut alors sur site se contenter de raccorder l'interface à la sortie primaire par les deux flexibles, et aux boucles d'utilisation, en ce qui concerne le départ, en sortie de pompe, et en ce qui concerne le retour, en entrée d'ensemble de filtration, ce qui réduit sensiblement le coût en main d'oeuvre par rapport au montage sur site tel qu'il est pratiqué actuellement. De plus, la structure décrite permet un raccordement plus aisé que la structure conventionnelle, où les départ et retour en sortie de bouteille sont horizontaux, augmente la compacité, et permet une meilleure intégration à l'intérieur des gaines. Du fait de l'intégration des bouteilles d'équilibre, l'indépendance hydraulique des réseaux primaire et secondaire est assurée, et est permis un équilibrage avec un seul réglage du primaire par niveau ou par gaine palière, tandis que du fait de l'organisation verticale de la distribution hydraulique, l'implantation des interfaces à l'intérieur des gaines palières est facilitée ; de plus, les circuits et équipements secondaires peuvent être rincés au moyen des vannes reliant les tés d'entrée et les tés de sortie (fonction rinçage intégrée). Par ailleurs, le montage en ligne horizontale des modules correspondant à chaque boucle d'utilisation facilite largement l'accès aux divers organes et appareils pour leur entretien, et pour le relevé des compteurs par exemple. Il faut également noter que cette structure à boucles individuelles d'appartement et module thermique d'appartement placé en tête, permet non seulement de mesurer la quantité de chaleur consommée, et à chaque occupant de programmer et réguler son chauffage, mais aussi d'y associer des systèmes domotiques. Un premier niveau de régulation est assuré par un thermostat d'ambiance ou une horloge thermostatique. En fonction des besoins calorifiques de la pièce thermiquement la plus défavorisée, la circulation de l'eau de chauffage est autorisée ou non dans la boucle individuelle via le module thermique d'appartement. Une horloge de programmation peut permettre de prendre en compte les absences éventuelles des occupants et leurs souhaits en matière d'intermittence. Une régulation secondaire peut permettre d'obtenir la température souhaitée dans les autres pièces. Cette régulation est effectuée par des robinets thermostatiques agissant sur le débit d'eau chaude dans les radiateurs. Le fait que la boucle soit "horizontale" permet une meilleure adaptation au mode de constuction des bâtiments ; de plus, la mise en oeuvre est plus rapide et plus esthétique surtout lorsque l'on fait appel aux solutions hydrocables à tubes en polyéthylène réticulé. Ainsi, l'invention apporte une réponse fonctionnelle, technologique et économique efficace à un certain nombre de problèmes qui se posent dans les installations de chauffage individuel centralisé, et, bien entendu, cette invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres formes de réalisation sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Installation de chauffage à circulation de fluide, du type comportant une partie primaire comprenant une chaudière pour chauffer le fluide, au moins une conduite générale d'alimentation en fluide et au moins une conduite générale de retour de fluide, une partie secondaire comprenant des boucles d'utilisation comportant chacune au moins un radiateur à circulation de fluide, et un appareillage d'interface reliant la partie primaire et la partie secondaire, installation caractérisée en ce que l'appareillage d'interface comporte au moins un boîtier (1) commun pour le logement d'organes d'interface de plusieurs boucles, et pour chacune de ces boucles et fixés dans ce boîtier, un organe de dérivation d'entrée (21) ainsi qu'un organe de dérivation de sortie (31) muni de moyens de réglage (33) du débit de fluide, lesdits organes de dérivation (21, 31) d'une même boucle étant reliés pour former une bouteille de détente, les organes de dérivation (21, 31) de chacune des boucles étant par ailleurs assemblés directement à un organe correspondant d'au moins une autre boucle pour former un assemblage de modules sensiblement identiques pour chaque boucle, en ce que les organes de dérivation d'entrée (21) constituent un collecteur (2) d'entrée et les organes de dérivation de sortie (31) constituent un collecteur (3) de sortie comportant l'un une entrée (11) de fluide et l'autre une sortie (12) de fluide reliées respectivement à la conduite générale d'alimentation en fluide et à la conduite générale de retour de fluide, et en ce que chaque organe de dérivation d'entrée (21) comporte une sortie et chaque organe de dérivation (31) de sortie comporte une entrée reliées respectivement à un conduit de départ et à un conduit de retour de sa boucle d'utilisation. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de dérivation (21, 31) comportent une chambre de détente, et les chambres de détente des organes de dérivation d'une même boucle sont reliées par un organe de liaison et d'isolement (4) tel qu'une vanne. 3 - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les organes de liaison et d'isolement (4) entre un organe de dérivation d'entrée (21) et un organe de dérivation de sortie (31) sont des vannes quart de tour. 4 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (1) et les organes qu'il contient sont assemblés en usine. 5 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de dérivation de sortie (31) comportent un passage de raccordement (32) au conduit de retour d'utilisation correspondant, dans lequel est logé un dispositif (33) d'équilibrage hydraulique du secondaire et de mémorisation de réglage, mobile jusqu'à une position d'obturation. 6 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'appareillage d'interface comporte également des organes extérieurs au boîtier comprenant un pot à boue (8) muni d'un bouchon de purge (85), d'un purgeur d'air (82), d'un filtre (83) protégé par le pot à boue et protégeant lui-même un compteur d'énergie (9), et d'un obturateur (84). 7 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'appareillage d'interface comporte également des organes extérieurs au boîtier comprenant une pompe de circulation (5) par boucle de distribution. 8 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'appareillage d'interface comporte une pompe de circulation (5) par boucle de distribution, et les organes de dérivation d'entrée (21) sont munis intérieurement d'un diaphragme (28) empêchant l'injection de débit primaire dans la boucle correspondante lorsque la pompe est à l'arrêt. 9 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes d'interface correspondants des différentes boucles interfacées par le contenu d'un même boîtier (1) sont sensiblement alignés horizontalement.