Brevet FR2730801A1 — publié le 19960823

La présente invention concerne une installation de chauffàge central à circulation d'eau et une chaudière utilisée dans une telle installation. On connaît déjå de telles installations et on se reportera utilement à la demande de brevet français FR-A-2 597 585 qui décrit une installation constituée de deux boucles alimentées en eau chaude par une chaudière, une première boucle alimentant un premier type d'éléments de chauffage, tel que des planchers chauffants alors qu'une seconde boucle alimente un second type d'éléments de chauffage tel que des radiateurs. Des dispositifs de régulation permettent de gérer la température du fluide de chaque boucle. On connaît également l'intérêt croissant d'installations de chauffage à l'énergie électrique. Elles apportent une souplesse d'utilisation et également une régulation indépendante de chacun des éléments de chauffage. Généralement, les éléments chauffants de ces installations sont constitués de câbles chauffants traversant des planchers et installés dans chacune des pièces de l'habitation à chauffer. Cependant, les normes actuelles sont de plus en plus draconiennes pour l'utilisation de tels câbles électriques chauffants travaillant en émission directe. En effet, il s'avère que dans le cas de blocage thermique provoqué par un tapis épais, un coffre, un matelas posé à même le sol, la température du sol peut atteindre localement une valeur dangereuse. Aussi, on préfere une installation de chauffage central à circulation d'eau dans laquelle l'énergie de chauffage apportée par une chaudière est une énergie électrique. Pour ce faire, on utilise une chaudière à chauffage électrique. De telles installations comprennent une chaudière dont la sortie est reliée à l'entrée d'une pluralité d'éléments de chauffage respectivement installés dans des pièces à chauffer et dont l'entrée est reliée aux sorties des éléments de chauffage, chaque élément de chauffage étant constitué d'une canalisation d'eau, et d'un circulateur pour entraîner l'eau de chauffage dans chacun desdits éléments de chauffage. Le but de l'invention est de proposer une installation de chauffage central qui soit économique à l'usage. Le problème que posent de telles installations est qu'il est difficile d'adapter la demande en énergie par l'installation à celle de la production d'énergie par la chaudière. Par exemple, la demande à un instant donné peut être faible parce qu'une seule pièce est à chauffer, alors que la chaudière chauffe l'eau pour honorer cette demande à sa puissance nominale. Le but de l'invention est donc de proposer une solution à ce problème. A cet effet, ladite chaudière est pourvue d'une pluralité d'organes chauffants, chaque organe chauffant de ladite chaudière étant piloté par un dispositif de régulation installé dans une pièce à chauffer, ledit dispositif de régulation pilotant en même temps que lesdits organes chauffants, une vanne prévue pour commander l'écoulement de l'eau issue de la chaudière dans l'élément chauffant associé à ladite pièce à chauffer. Ainsi, si une seule pièce demande à être chauffée, son dispositif de régulation, qui peut être un thermostat d'ambiance, commandera l'ouverture de la vanne afin que l'eau chaude puisse s'écouler dans l'élément de chauffage de cette pièce mais commandera aussi le seul organe chauffant qui est associé audit élément de chauffage. Chaque organe chauffant de la chaudière peut avantageusement être une résistance électrique. Ainsi, on comprendra que la puissance de chauffe de la chaudière est sensiblement proportionnelle à la puissance demandée par les éléments de chauffage des pièces à chauffer. Chaque élément de chauffage est avantageusement constitué d'un tube incorporé dans le plancher d'une pièce à chauffer. Une installation selon l'invention comprend avantageusement une unité de commande qui est constituée de modules associés de manière biunivoque aux pièces à chauffer, le thermostat installé dans chaque pièce étant relié à l'entrée du module correspondant, ledit module étant prévu, lorsque la température ambiante de ladite pièce est inférieure à une température de consigne, pour piloter, d'une part, I'ouverture de l'électrovanne correspondante afin que l'eau chaude puisse s'écouler dans l'élément de chauffage associé à ladite pièce et, d'autre part, I'alimentation de la résistance associée à ladite pièce et, lorsque la température ambiante de ladite pièce est supérieure à une température de consigne, pour, d'une part, piloter la fermeture de l'électrovanne correspondante afin que l'eau chaude ne puisse plus s'écouler dans l'élément de chauffage associé à ladite pièce et pour, d'autre part, couper l'alimentation de la résistance associée à ladite pièce. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module est constitué d'un relais qui est piloté par ledit thermostat de la pièce associée de manière que ses contacts de travail se ferment lorsque la température ambiante de ladite pièce est inférieure à une température de consigne, I'un desdits contacts de travail commandant l'alimentation du moteur de l'électrovanne correspondante et l'autre contact commandant la résistance correspondante de la chaudière. Par ailleurs, chaque résistance de ladite chaudière est commandée seulement lorsque des conditions de température et de pression dans ladite installation sont remplies. La présente invention concerne également une chaudière qui peut être utilisée dans une telle installation. Une telle chaudière est caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité d'organes chauffants, tels que des résistances de chauffage électriques, qui peuvent être commandées l'une indépendamment des autres. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de chauffage selon l'invention, et la Fig. 2 est une vue schématique d'un circuit électrique pilotant l'installation. L'installation représentée à la Fig. 1 est constituée d'une chaudière électrique 50 dont la sortie 50a est reliée à l'entrée d'un élément de chauffage constitué d'un collecteur aller 60, d'un collecteur retour 70 et d'un circulateur 80 reliés entre eux en série. La sortie du circulateur 80 est reliée à l'entrée 50b de la chaudière 50. Le collecteur aller 60 comporte une pluralité de départs (ici cinq) 61 à 65 respectivement reliés, par l'intermédiaire d'éléments de chauffage 91 à 95 (seul l'élément de chauffage 91 a été représenté pour la lisibilité de la Fig. 1) à une pluralité d'arrivées (ici cinq) 71 à 75 du collecteur retour 70. Chaque élément de chauffage 91 à 95 est constitué d'un tube incorporé dans le plancher d'une pièce à chauffer. Le collecteur aller 60 porte des électrovannes 101 à 105 qui sont prévues pour permettre ou empêcher l'eau chaude issue de la chaudière 50 de circuler dans l'élément de chauffage 91 à 95 correspondant. La chaudière 50 est pourvue d'une pluralité d'organes chauffants, tels que des résistances électriques 51 à 55 qui sont prévues pour effectuer le chauffage de l'eau qui circule dans la chaudière 50. Dans le mode de réalisation représenté, la chaudière 50 est munie d'un organe de sécurité thermique 56 qui coupe l'alimentation de ladite chaudière lorsque l'eau qui la traverse dépasse la température de 850 et lorsque la pression est supérieure à 0,5 bar. La conduite qui se trouve à la sortie 50a de la chaudière 50 est munie d'un purgeur automatique 110 et d'un aquastat 57 réglé pour la température de 50". On notera que la conduite 120 qui se trouve entre le collecteur aller 60 et le collecteur retour 70 est munie d'une soupape différentielle 72. De même, une conduite d'arrivée de charge 121 est munie d'un manomètre 122 et est connectée, d'une part, à un vase d'expansion 123, et, d'autre part, à une pompe de remplissage 124 garantissant un volume d'eau suffisant dans l'ensemble de l'installation de chauffage lorsqu'elle est en fonctionnement. Dans chaque pièce où est installé un élément de chauffage 91 à 95, est monté un dispositif 131, 132, 133, 134, 135 de régulation de la température ambiante dans ladite pièce. Un tel dispositif est par exemple une sonde de température ou encore un thermostat. Les dispositifs 131 à 135 sont respectivement reliés aux entrées correspondantes d'une unité de régulation 140, comprenant des modules 141 à 145 respectivement associés aux dispositifs de régulation 131 à 135. On peut également constater que le module 141 de l'unité 140 est prévu pour piloter, sur la base des signaux reçus du dispositif de régulation 131, d'une part, la résistance 51 de la chaudière 50 et, d'autre part, I'électrovanne 101 du collecteur aller 60. De même, le module 142 de l'unité 140 est prévu pour piloter, sur la base des signaux reçus du dispositif de régulation 132, d'une part, la résistance 52 de la chaudière 50 et, d'autre part, I'électrovanne 102 du collecteur aller 60. Et il en est ainsi des autres modules 143, 144 et 145. Le fonctionnement de l'installation de l'invention est le suivant. Lorsqu'une pièce, parce que sa température ambiante est supérieure à la température de consigne du dispositif de régulation correspondant 131 à 135, n'a pas besoin d'être chauffée, I'électrovanne 101 à 105 correspondante est fermée et la résistance correspondante 51 à 55 n'est pas alimentée. L'eau chaude ne s'écoule donc pas dans l'élément de chauffage correspondant 91 à 95 et la pièce n'est donc pas chauffée. On remarquera que si aucune pièce n'a besoin d'être chauffée, toutes les électrovannes 101 à 105 sont fermées et l'eau chaude circule alors par la canalisation intermédiaire 120. La soupape différentielle 72 assure que la pression dans cette canalisation 120 ne soit pas trop importante. Lorsqu'une pièce, au contraire, a besoin d'être chauffée, c'est-à-due lorsque sa température ambiante est inférieure à la température de consigne du dispositif de régulation correspondant 131 à 135, le dispositif de régulation correspondant 131 à 135 commande le module correspondant 141 à 145 de l'unité 140 de manière qu'à son tour, ledit module commande, d'une part, l'ouverture de l'électrovanne 101 à 105 correspondante et, d'autre part, I'alimentation de la résistance 51 à 55 correspondante. Ainsi, I'eau chaude va circuler dans l'élément de chauffage 91 à 95 correspondant et la puissance de chauffe de la chaudière 50 est adaptée à la demande. On a représenté à la Fig. 2, un schéma synoptique d'un des modules 141 à 145 de l'unité 140 que l'on a dénommé 14. Entre les fils de phase P et de neutre N, sont reliés, en série, I'enroulement 15a d'un relais 15 et le contact d'un thermostat 13. Ce dernier est le thermostat 131 à 135 qui est associé au module 14. Le relais 15 comporte des contacts de travail 15b et 15c. Le premier contact 15b est relié, entre la phase P et le neutre N, en série avec le moteur 10 de l'électrovanne 101 à 105 correspondante alors que le second contact 1 5c est relié, également entre la phase P et le neutre N, en sérine, d'une part, avec la résistance 5 (la résistance 51 à 55 qui est associée au module considéré) et, d'autre part, avec un contact de travail 1 6a d'un relais 16 commun à tous les modules 141 à 145. Le contact 1 6a est piloté par l'enroulement 16b dont les bomes sont reliées au phase P et au neutre N en série avec le contact de l'organe de sécurité 56, le contact de l'aquastat 57 ainsi que le contact d'un thermostat extérieur 58. REVENDICATIONS 1) Installation de chauffage central à circulation d'eau comprenant une chaudière (50) dont la sortie (50a) est reliée à l'entrée d'une pluralité d'éléments de chauffage (91 à 95) respectivement installés dans des pièces à chauffer et dont l'entrée est reliée aux sorties des éléments de chauffage (91 à 95), chaque élément de chauffage (91 à 95) étant constitué d'une canalisation d'eau, et un circulateur (80) pour entraîner l'eau de chauffage dans chacun desdits éléments de chauffage, caractérisée en ce que ladite chaudière (50) est pourvue d'une pluralité d'organes chauffants (91 à 95), chaque organe chauffant (51 à 55) de ladite chaudière (50) étant piloté par un dispositif de régulation (131 à 135) installé dans une pièce à chauffer, ledit dispositif de régulation (131 à 135) pilotant en même temps que lesdits organes chauffants (51 à 55) une vanne (101 à 105) prévue pour commander l'écoulement de l'eau issue de la chaudière (50) dans l'élément chauffant associé à ladite pièce à chauffer. 2) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque dispositif de régulation (131 à 135) est un thermostat d'ambiance. 3) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque organe chauffant (51 à 55) de ladite chaudière (50) est une résistance électrique. 4) Installation selon les revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque élément de chauffage est constitué d'un tube incorporé dans le plancher d'une pièce à chauffer. 5) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de commande (140) qui est constituée de modules (141 à 145) associés de manière biunivoque aux pièces à chauffer, le thermostat (131 à 135) installé dans chaque pièce étant relié à l'entrée du module (141 à 145) correspondant, ledit module (141 à 145) étant prévu, lorsque la température ambiante de ladite pièce est inférieure à une température de consigne, pour piloter, d'une part, I'ouverture de l'électrovanne (101 à 105) correspondante afin que l'eau chaude puisse s'écouler dans l'élément de chauffage (91 à 95) associé à ladite pièce et, d'autre part, I'alimentation de la résistance (51 à 55) associée à ladite pièce et, lorsque la température ambiante de ladite pièce est supérieure à une température de consigne, pour, d'une part, piloter la fermeture de l'électrovanne (101 à 105) correspondante afin que l'eau chaude ne puisse plus s'écouler dans l'élément de chauffage (91 à 95) associé à ladite pièce et, d'autre part, couper l'alimentation de la résistance (51 à 55) associée à ladite pièce. 6) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque module (141 à 145) est constitué d'un relais (15) qui est piloté par ledit thermostat (13) de la pièce associée de manière que ses contacts de travail (15b et 15c) se ferment lorsque la température ambiante de ladite pièce est inférieure à une température de consigne, I'un desdits contacts de travail (15b) commandant l'alimentation du moteur (10) de l'électrovanne (101 à 105) correspondante et l'autre contact (15c) la résistance (51 à 55) correspondante de la chaudière (50). 7) Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que chaque résistance (51 à 55) de ladite chaudière (50) est commandée seulement lorsque des conditions de température et de pression dans ladite installation sont remplies. 8) Chaudière destinée à être montée dans une installation selon une des revendications précédentes, ladite chaudière (50) étant pourvue d'un départ (50a) pour l'eau chaude et d'un retour (50b) pour l'eau refroidie, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'une pluralité d'organes chauffants (51 à 55) qui peuvent être commandés l'un indépendamment des autres. 9) Chaudière selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits organes chauffants sont des résistances électriques (51 à 55).