Brevet FR2726351A1 — publié le 19960503

t Installation de chauffage pour le chauffage et/ou la production d'eau chaude sanitaire La présente invention concerne une installation de chauffage pour le chauffage et/ou la production d'eau chaude sanitaire alimentant plusieurs circuits individualisés à partir d'une source centrale de chauffage, ces circuits étant branchés en parallèle entre une colonne d'aller et une colonne de retour de la source centrale. Pour faciliter la gestion et surtout le coût du chauffage dans les immeubles à plusieurs logements, différentes solutions ont été présentées et utilisées pour définir de manière plus précise la consommation de chaque logement pour éviter le gâchis. L'une de ces solutions a été de proposer un chauffage individualisé alimenté par une source centrale de chauffage. Cette source, par exemple une chaudière, fournit du fluide caloporteur à une boucle formée d'une ceinture desservant des colonnes aller et retour. Entre ces deux colonnes sont branchés des échangeurs individuels associés à chaque logement. Chaque logement est équipé d'un circuit individuel pour le chauffage et la production d'eau chaude qui passe par l'échangeur. Le fluide caloporteur du circuit individuel est mis en circulation par une pompe. La consommation de chaleur de ce circuit individuel est assurée par un compteur d'énergie thermique qui se compose de deux sondes de température, l'une intégrée au tube d'entrée et l'autre placée en sortie de ce circuit.Ces deux sondes sont associées à un débitmètre ce qui permet par le calcul d'une différence et d'un produit, d'obtenir la consommation d'énergie thermique. Le circuit individuel du logement comprend, outre les radiateurs, également un ballon d'eau chaude chauffé par un échangeur branché sur le circuit individuel. Cette solution connue permet de connaître la consommation thermique exacte de chaque logement et par là de responsabiliser les utilisateurs et de diminuer la consommation. Mais cette solution est d'une installation coûteuse car il faut assurer une indépendance hydraulique pour coupler le circuit de la chaudière au circuit du logement ainsi qu'un appareil de mesure très compliqué, qui mesure la différence de température entrée/sortie ainsi que le débit. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une installation de chauffage central alimentant des circuits individualisés qui permettent de déterminer de manière beaucoup plus simple que dans l'art antérieur et ainsi de manière beaucoup moins coûteuse, les besoins de chauffage, d'eau chaude et la consommation thermique de chaque circuit individualisé. A cet effet, l'invention concerne une installation correspondant au type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la source centrale fournit du fluide caloporteur à un débit et à une température constants à tous les circuits individualisés, chaque circuit individualisé comprenant - une vanne de dérivation ayant = une entrée reliée à une colonne d'arrivée = plusieurs sorties = un sélecteur commandé mettant toujours en communication l'entrée avec l'une seulement des sorties de la vanne, sans chevauchement entre les sorties, - un réseau alimenté à travers la vanne et branché sur la colonne de retour, ce réseau comprenant = au moins un circuit utilisateur (eau chaude sanitaire, eau de chauffage) associé à une sortie de la vanne et ne comportant aucun moyen de régulation de débit, = un circuit de retour direct reliant l'une des sorties de la vanne à la colonne de retour, = tous les circuits utilisateurs et de retour ayant le même débit, - un circuit de commande comprenant = un thermostat associé à chaque utilisateur, = un sélecteur, recevant les signaux des thermostats, = commandant un actionneur de la vanne pour brancher le circuit utilisateur, demandeur, ayant la plus grande priorité ou le retour direct, = un compteur de temps totalisant le temps de branchement des sorties de la vanne associées aux circuits utilisa teurs. L'invention permet ainsi de réaliser une installation extrêmement simple puisque le circuit de chauffage (eau chaude sanitaire ou chauffage proprement dit) se branche directement sur l'installation principale venant de la source de chaleur, sans nécessiter d'échangeur. Cela est rendu possible grâce à la vanne puisque la vanne est toujours traversée par le même débit de liquide, quelle que soit sa position de commutation et que pendant la commutation d'une sortie à l'autre il n'y a pas chevauchement le débit à travers chaque sortie est de type tout ou rien. Lorsque le circuit individuel ne demande pas d'énergie, la vanne est commutée directement sur le retour. Par contre, lorsque le circuit individuel demande de l'énergie et suivant les priorités des utilisateurs, la vanne alimentera d'abord d'utilisateur prioritaire demandeur. En pratique, cet utilisateur prioritaire sera le réservoir d'eau chaude sanitaire qui sera chauffé à la température fixée par un thermostat, en priorité à l'alimentation des radiateurs. Ce n'est que lorsque cette demande sera satisfaite que la vanne commutera de nouveau sur le circuit des radiateurs en admettant que le thermostat demande du chauffage par les radiateurs. Cette commutation est très courte et le circuit utilisateur ne présente qu'une inertie thermique dépendant seulement de la masse d'eau de l'installation et la capacité calorifique des radiateurs. Comme le débit est constant (tout ou rien) et qu'il ne prend aucune valeur intermédiaire qui pourrait résulter d'un chevauchement , c'est-à-dire d'un transfert progressif d'une sortie à l'autre, la consommation d'énergie est strictement proportionnelle à la durée pendant laquelle la sortie est alimentée, c'est-à-dire le temps compté. Enfin, cette installation de chauffage permet une gestion centralisée des consommations par simple transmission des informations de chaque circuit individuel (temps total) à un gestionnaire central. Bien que l'invention concerne surtout le chauffage de logements et la comptabilité de ce chauffage de manière individualisée, ce principe s'applique également à la distribution d'énergie par fluide caloporteur sous d'autres formes ou à d'autres utilisateurs ; cela permettrait dans les mêmes conditions la gestion individualisée d'une installation de climatisation de logements ou de bureaux, ateliers, nécessitant une comptabilité précise de la consommation énergétique de chaque ensemble, groupe ou sous-groupe de locaux ou plus généralement d'utilisateurs. Le débit constant de fluide caloporteur qui traverse toujours la vanne en passant dans le circuit individuel ou directement dans le retour simplifie considérablement la conception de l'ensemble de l'installation même au niveau de la boucle principale car la pompe de circulation débite à débit constant ce qui en simplifie la régulation. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement un circuit selon l'art antérieur. - la figure 2 montre un schéma d'une installation de chauffage selon l'invention. - la figure 3 montre un détail de réalisation du branchement d'un circuit individuel selon l'invention. - la figure 4 est une vue en coupe d'une vanne selon l'invention. - la figure 5 est une vue en coupe du boisseau de la vanne de la figure 4. La figure 1 montre schématiquement une partie d'une installation de chauffage avec chauffage individuel. Cette installation connue se compose d'une colonne aller 101 et d'une colonne retour 102 reliées à une source de chaleur telle qu'une chaudière. Ces colonnes alimentent les différents logements de l'immeuble et seul le branchement du circuit de chauffage d'un logement a été représenté à la figure 1. Ce branchement se fait par l'intermédiaire d'une boucle 103, 104, 105 comprenant une conduite d'arrivée 103, une conduite de retour 105 et une bouteille d'équilibre 104, et séparant le circuit de la chaudière du circuit individuel de l'appartement. L'échangeur 104 non détaillé fait partie du circuit de l'appartement comprenant une conduite aller 106 équipée d'une pompe de circulation 107 commandée par le thermostat 108 ainsi que d'une conduite retour 109. Entre la conduite aller 106 et la conduite retour 109 se trouvent les différents utilisateurs tels que les radiateurs ou l'échangeur du ballon d'eau chaude four nissant l'eau chaude sanitaire. Ces utilisateurs n'ont pas été représentés. La consommation d'énergie thermique est mesurée à l'aide d'un appareil comprenant une sonde de température d'entrée 110, une sonde de température de sortie 111 et un débitmètre 112. La consommation d'énergie est schématiquement le produit de la différence des températures entrée/sortie par le débit de fluide caloporteur. Les inconvénients principaux de cette installation connue ont été analysés dans le préambule. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un schéma d'une installation de chauffage central représenté à la figure 2. Cette figure ne montre schématiquement que les parties communes de l'installation de chauffage central et les parties associées par exemple à un logement. Ainsi l'installation se compose d'une source centrale 1 de chaleur (chaudière) qui alimente une colonne aller 2 et une colonne retour 3 dans lesquelles circule du fluide caloporteur fourni à la colonne aller 2 suivant un débit et une température constante, donnés (d, t). Le circuit individuel (Ci) représenté à l'intérieur du rectangle en trait interrompu se compose d'un branchement d'arrivée 4 et d'un branchement de sortie 5. Le branchement d'arrivée 4 est relié à la colonne aller 2 et le branchement de sortie 5 est relié à la colonne retour 3. Le circuit individuel correspond par exemple à l'installation individuelle de chauffage et/ou de production d'eau chaude sanitaire d'un logement dans un immeuble. Tous les circuits individuels sont branchés de la sorte et tous reçoivent une fraction donnée du débit constant (d) fourni par la source centrale 1. Chaque circuit individuel (Ci) se compose d'une vanne de dérivation 6 ayant une entrée PO et plusieurs sor ties P1, P2, P3...susceptibles d'être mises en communication chacune séparément avec l'entrée PO (et non en commun) c'est-à-dire sans chevauchement de deux ou plusieurs sorties et passage progressif de l'une à l'autre pendant la commutation. Dans le cas d'une vanne rotative le moyen de commande de la vanne est un boisseau ou dans le cas d'un distributeur, un tiroir. Ce moyen de commande est relié à un actionneur 7 commandé par un sélecteur 8 qui met toujours l'entrée PO de la vanne en communication avec l'une seulement des sorties P1, P2, P3, par un mouvement indexé. Cela signifie qu'une seule sortie est mise en communication et que cette mise en communication se fait au débit total aucun réglage intermédiaire ne se produit ou n'est possible. La commutation entre deux sorties est effectuée d'une manière très courte. Ainsi, le fluide caloporteur circule toujours à travers la vanne, en arrivant par l'orifice d'entrée PO pour ressortir par l'une des trois sorties, quelle que soit la demande en énergie thermique formulée par le circuit individuel. La vanne de dérivation 6 est reliée, selon l'exemple de réalisation, à un réseau comprenant un premier circuit utilisateur dont la conduite 9 est branchée sur la sortie P1 de la vanne et sur la conduite de sortie 5 du circuit individuel. Dans le cas présent, ce premier circuit est destiné à la production d'eau chaude sanitaire. Pour cela, il se compose d'un échangeur 10, figuré par une spire, logé dans un ballon d'eau chaude 11 ayant une arrivée d'eau froide 12 et une sortie d'eau chaude sanitaire 13. Le ballon 11 chauffé par l'échangeur de chaleur 10, comporte également un thermostat 14 qui se déclenche à une température réglée T1. Ce thermostat est relié au sélecteur 8. Le réseau comprend également un second circuit utilisateur 15 dont la structure est semblable à celle du premier circuit utilisateur. I1 comprend une conduite d'arrivée 16 alimentant un (ou plusieurs) échangeur 17, c'est-à-dire des radiateurs placés dans le logement. La température à l'intérieur du logement est détectée par un thermostat 18 réglé sur une température choisie T2. Ce thermostat 18 est également relié au sélecteur 8. Le départ du circuit 15 est relié à la conduite de sortie 5. Enfin, le réseau comprend un circuit de retour direct 19 reliant la sortie P3 de la vanne 6 directement à la conduite de sortie 5 elle-même reliée à la colonne retour 3. Par la conception de l'installation, tous les circuits utilisateurs et de retour direct ont le même débit, c'est-à-dire que quelle que soit la position de commutation de la vanne 6, le réseau du circuit individuel est traversé par le même débit de fluide que le branchement soit fait sur la prise P1 alimentant la conduite 9 et l'échangeur 10 ; que le branchement soit fait sur la conduite 16 et le circuit des radiateurs 17, par la sortie P2 ou que le branchement soit fait par la sortie P3 directement sur la conduite de retour 19 ; le débit de fluide caloporteur dans les conduites 4, 5 est le même. Il en sera également ainsi dans les autres circuits individuels. Un tel fonctionnement est possible puisque la circulation du fluide caloporteur n'est jamais interrompue sauf pendant la très courte durée de la commutation d'une sortie à l'autre, puisqu'il n'y a pas chevauchement des sorties quelle que soit la demande ou l'absence de demande d'énergie par le ou les circuits individuels. La vanne de dérivation 6 est manoeuvrée par un actionneur 7 lui-même commandé par le sélecteur 8 qui forme un moyen de commande comprenant aussi les sondes 14, 18 et un compteur de temps 20. Le sélecteur 8 reçoit, comme déjà indiqué, les signaux des thermostats 14, 18 et il émet en fonction d'un ordre de priorité, un signal commandant l'actionneur 7 pour brancher l'utilisateur demandeur d'énergie qui a la priorité la plus élevée. Usuellement, on attribue au circuit d'eau chaude sanitaire 11 la première priorité. Puis viennent le ou les circuits de chauffage par radiateur 15. Le sélecteur tient compte de ces priorités pour satisfaire les demandes dans l'ordre de priorité. Comme le débit de fluide calorifique est constant, il est nécessairement très fort à l'intérieur du chauffe-eau, et le chauffage de l'eau chaude sanitaire se fera très rapidement ; la vanne ne restera-t-elle sur la position P1 que pendant une durée limitée, compatible avec un chauffage régulier des pièces grâce à l'inertie thermique des radiateurs de chauffage. Le compteur 20 associé au sélecteur 8 est un compteur de temps qui totalise le temps pendant lequel le fluide caloporteur circule dans le circuit utilisateur. En d'autres termes, le compteur de temps compte le temps pendant lequel le fluide caloporteur circule dans le circuit 11 ou dans le circuit 15 mais non dans le circuit de retour 19. En effet, lorsque la vanne 6 est branchée sur l'une des prises P1 ou P2, le logement consomme effectivement de la chaleur. Par contre, lorsque la vanne 6 est branchée sur la sortie P3, le fluide caloporteur est renvoyé dans le circuit principal 2, 3 sans consommation d'énergie thermique. La figure 3 correspond à une réalisation particulière du branchement d'une installation individuelle, montrant la vanne 6 avec son arrivée PO et ses trois sorties P1, P2, P3 ainsi que le retour 5, le compteur de temps 20 et les thermostats 14, 18. Les figures 4 et 5 montrent schématiquement en coupe un mode de réalisation d'une vanne 60 selon l'invention. Cette vanne 60 se compose d'un corps 61 avec une entrée de fluide caloporteur 62 placée centralement, dans l'axe XX du corps. Les sorties 63, 64. sont réparties autour de l'axe XX. Au milieu du corps 61 il y a un logement cylindrique circulaire 65 qui reçoit un boisseau 66 solidaire d'un axe 67 lui-même commandé par l'actionneur non représenté. L'ensemble est fermé par un couvercle 68. Différents joints sont prévus. Cette figure montre que la forme particulière du boisseau 66 ne permet de mettre en relation que l'une des sorties 63, 64 avec l'entrée 62. Aucune position intermédiaire n'est possible ; le boisseau 66 ne peut commuter que de manière indexée d'une sortie à l'autre ou en sautant une sortie suivant le nombre de sorties prévu sur le corps 61. La figure 5 montre en coupe de manière schématique la forme du boisseau 66 avec son canal d'entrée 70 et son canal de sortie 72 ainsi que les différents joints 73, 74. REVENDICATIONS 10) Installation de chauffage pour le chauffage et/ou la production d'eau chaude sanitaire alimentant plusieurs circuits individuels à partir d'une source centrale de chauffage, ces circuits étant branchés en parallèle entre la colonne d'aller et la colonne de retour de la source centrale, caractérisée en ce que la source centrale (1) fournit du fluide caloporteur à un débit (d) et à une température (t) constants à tous les circuits individuels (Ci), chaque circuit individuel comprenant - une vanne de dérivation (6) ayant = une entrée (PO) reliée à une colonne d'arrivée (2) = plusieurs sorties (P1, P2, P3, Pn), = un sélecteur (8) commandé mettant toujours en communi cation l'entrée (PO) avec l'une seulement des sorties (P1-P3, Pn) de la vanne (6), sans chevauchement entre les sorties, - un réseau alimenté à travers la vanne (6) et branché sur la colonne de retour (3), ce réseau comprenant = au moins un circuit utilisateur (11, 15) (eau chaude sanitaire, eau de chauffage) associé à une sortie (P1, P2) de la vanne (6) et ne comportant aucun moyen de ré gulation de débit, = un circuit de retour direct (19) reliant l'une des sor ties (P3) de la vanne (6) à la colonne de retour (3), = tous les circuits utilisateurs (11, 15) et de retour (19) ayant le même débit, - un circuit de commande comprenant = un thermostat (14, 18) associé à chaque utilisateur (11, 15) = un sélecteur (8), recevant les signaux des thermostats (14, 18), = commandant un actionneur (7) de la vanne pour brancher le circuit utilisateur (P1, P2), demandeur, ayant la plus grande priorité ou le retour direct (P3), = un compteur de temps (20) totalisant le temps de bran chement des sorties de la vanne associées aux circuits utilisateurs (11, 15). 20) Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne (6, 60) comporte un corps (61) avec une arrivée centrale (62) de fluide caloporteur et des sorties (63, 64) réparties radialement dans des positions déterminées, et un boisseau (66) mobile en rotation dans la vanne, commandé de manière indexée par un actionneur, pour relier l'entrée à l'une des sorties (63, 64).