Brevet FR2760824A1 — publié le 19980918

I La présente invention concerne une installation de chauffage pour le chauffage et/ou la production d'eau chaude sanitaire alimentant plusieurs circuits individuels en fluide caloporteur à partir d'une source centrale de chauffage, - ces circuits individuels étant branchés en parallèle entre la colonne d'aller et la colonne de retour de la source cen- trale, - la source centrale fournissant du fluide caloporteur à un dé- bit et à une température constants à tous les circuits indi- viduels, - chaque circuit individuel comprenant: - une vanne ayant une entrée reliée à la colonne d'aller, plu- sieurs sorties, un actuateur commandé mettant en communica- tion l'entrée avec l'une seulement des sorties de la vanne, sans chevauchement entre les sorties, - le circuit individuel sans aucun moyen de régulation de débit étant alimenté à travers la vanne et branché sur la colonne de retour et comprenant un utilisateur produisant de l'eau chaude sanitaire et/ou un ou des utilisateurs d'eau de chauf- fage, ces utilisateurs étant associés à une sortie respective de la vanne, ainsi qu'un circuit de retour reliant directe- ment l'une des sorties de la vanne à la colonne de retour. On connaît déjà une telle installation (FR 94 13082). L'invention a pour but de perfectionner cette ins- tallation pour en faciliter le fonctionnement au niveau des circuits individuels de chauffage et la gestion centralisée de la consommation individuelle. A cet effet, l'invention concerne une installation du type défini cidessus, caractérisée en ce qu'elle comprend: - une commande principale commandant la source centrale de chauffage pour commander la température du fluide caloporteur en fonction d'un programme défini suivant des autorisations de fonctionnement des utilisateurs, - une commande auxiliaire associée à chaque circuit individuel pour piloter l'alimentation en fluide caloporteur des utili- sateurs suivant des signaux de consigne ainsi que des signaux fournis par les capteurs donnant l'état des utilisateurs, cette commande auxiliaire recevant elle-même ses instructions sous la forme du signal de température du fluide caloporteur détectée à l'entrée du circuit individuel par un capteur de température. Les températures limites d'autorisation de fonctionnement des utilisateurs sont intégrées dans la commande auxiliaire de chaque circuit individuel. En commandant la température du fluide caloporteur par la commande principale, on peut ainsi autoriser ou inter- dire le fonctionnement de tel ou tel utilisateur quelle que soit par ailleurs la demande de fonctionnement de ces utilisa- teurs. Ainsi, la production d'eau chaude sanitaire ne sera autorisée que pendant des tranches horaires données, par exem- ple en début de matinée, du milieu de la journée et dans la soiree. Comme la production de quantités importantes d'eau chaude n'est nécessaire qu'à ce moment, il est inutile de four- nir ou d'autoriser la fourniture de fluide caloporteur à ces utilisateurs produisant de l'eau chaude pendant les autres pé- riodes de la journée, d'autant plus que la température du fluide caloporteur pour la production d'eau chaude sanitaire doit être élevée. Il en est de même pour l'alimentation du circuit de chauffage. Si ce circuit de chauffage est un chauffage par le sol, comme la température du fluide caloporteur ne doit pas être supérieure à une limite, en général très basse, ce circuit ne doit pas être alimenté directement en fluide caloporteur lorsque la température du fluide caloporteur est supérieure à une certaine limite. Mais il n'est pas gênant que le circuit de chauf- fage par le sol, qui procède par accumulation, ne soit pas ali- menté pendant les périodes, nécessaires à l'alimentation éventuelle d'utilisations demandant un fluide caloporteur à une température beaucoup plus élevée. Inversement, cela évite des échangeurs de chaleur intermédiaires ou des vannes mélangeuses, en général d'une structure, d'un fonctionnement et d'un réglage compliqués, qui alimenteraient le circuit de chauffage par le sol avec un fluide de température appropriée mais obtenu à partir du fluide caloporteur à une température beaucoup plus élevée. Les autorisations d'alimentation d'utilisateurs de- mandant un fluide caloporteur de température élevée se font suivant l'ordre de priorité intégré dans la commande auxi- liaire. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: certains au moins des utilisateurs ne doivent fonctionner que si la température du fluide caloporteur est supérieure ou in- férieure à une valeur ou comprise entre deux valeurs, ces si- gnaux limites étant enregistrés dans la commande auxiliaire; - chaque utilisateur est muni d'un capteur de température d'entrée et d'un capteur de température de sortie ainsi que d'un débitmètre fournissant leurs signaux à la commande auxi- liaire pour gérer la consommation d'énergie de chaque utili- sateur; - la commande principale reçoit ses programmes de température sous forme de programmes journaliers. L'installation selon l'invention permet une gestion très efficace du chauffage individuel, en évitant les pertes dans le circuit principal d'aller et de retour, par l'adaptation précise de la température du fluide caloporteur aux besoins des utilisateurs et aux périodes de fonctionnement de la chaudière principale ou d'envoi du fluide caloporteur. L'installation permet une gestion et une comptabi- lisation à distance de la consommation de chaque circuit indi- viduel par les mesures des températures d'entrée et de sortie des utilisateurs et le débit du fluide caloporteur à travers les utilisateurs. Enfin, le circuit ne pénalise nullement l'utilisa- tion du circuit individuel en laissant à chaque utilisateur le soin de déterminer la température de l'eau chaude qu'il sou- haite et la température de chauffage par le biais du réglage du capteur d'ambiance. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'une installation de chauffage représenté schématiquement dans les dessins an- nexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'une installation montrant la source centrale et un circuit individuel, - la figure 2 est un schéma d'un programme de fluide primaire pour une température extérieure inférieure à 5 et des circuits individuels équipés de ballons d'eau chaude sa- nitaire, - la figure 3 est un schéma de programmation analo- gue à celui de la figure 2 pour une température extérieure com- prise entre 5 et 15 , pour des circuits individuels équipés d'un ballon d'eau chaude, - la figure 4 est un schéma de programmation de la température du fluide primaire pour des circuits individuels équipés de ballons d'eau chaude sanitaire, pour le fonctionne- ment en période d'été. Selon la figure 1, l'invention concerne une instal- lation de chauffage pour le chauffage et/ou la production d'eau chaude sanitaire. Cette installation se compose d'une source centrale de chauffage 1 par exemple une chaudière ou un échan- geur alimenté à partir d'un réseau de chauffage urbain. Cette source centrale de chauffage 1 est commandée par une commande principale 2 suivant des programmes qui seront explicités ultérieurement. La source centrale de chauffage 1 alimente une co- lonne d'aller 3 et une colonne de retour 4. Les différents cir- cuits individuels sont branchés en parallèle sur la colonne d'aller 3 et la colonne de retour 4. Un exemple d'un tel cir- cuit est représenté entre les niveaux 5 et 6. Le circuit individuel se compose en entrée d'une vanne d'arrêt 100 qui permet de couper le circuit et en sortie d'une vanne d'arrêt 101 formant également la vanne d'équilibrage du circuit. En aval de la vanne d'arrêt 100, le circuit est re- lié à un capteur de température 103 qui capte, en vue de la commande, la température du fluide caloporteur d'entrée. Le capteur 103 fournit un signal de température S1. En aval du capteur de température 103, la conduite d'entrée 102 est reliée à une vanne 104 à plusieurs voies (a) (b), (c) équipée d'un actuateur 105. Cette vanne à plusieurs sorties 104 alimente les utilisateurs du circuit individuel ou permet de court-circuiter ces utilisateurs. Le premier utilisateur Ul est un ballon d'eau chaude sanitaire relié par la conduite d'entrée 106 à la sortie (a) de la vanne 104. Cette conduite 106 est équipée d'un cap- teur de température d'entrée 107 fournissant un signal de tem- pérature S2. En sortie, le circuit de fluide caloporteur, tra- versant l'utilisateur Ul, est relié par une conduite 108 à la conduite de retour 109- par l'intermédiaire d'un débitmètre 110 et d'un capteur de température 111. Ce circuit peut être coupé par une vanne d'arrêt et de vidange 112. Le capteur de température 111 fournit un signal S3. L'utilisateur Ul est également équipé d'un capteur de température 113 immergé dans le liquide à chauffer (eau chaude) et qui fournit un signal de température S4. L'utilisateur Ul reçoit de l'eau chaude par l'entrée 114 et fournit cette eau chaude à la demande par la sortie 115. Le circuit comprend également un utilisateur U2, par exemple un circuit de radiateurs ou un circuit à serpentin pour le chauffage au sol relié à la sortie (b) de la vanne 104. Il peut également comporter les deux circuits mais cette possibilité n'est pas représentée. Le second utilisateur U2 est alimenté à partir de la vanne 104 par une conduite 115 d'entrée. Cette conduite est munie d'un capteur de température 116 fournissant un signal de température S5. Le circuit de fluide caloporteur traverse l'utilisateur U2 (par exemple un ensemble de radiateurs) et en ressort par la conduite de sortie 117 équipée d'un débitmètre 118, d'un capteur de température 119 fournissant un signal de température S6 et une vanne d'arrêt 120 permettant la vidange. Cette sortie est également reliée à la conduite de sortie 109. Le circuit utilisateur U2 est équipé d'un capteur de température ou thermostat d'ambiance 121 qui détecte la tem- pérature dans les locaux à chauffer. Le capteur de température 121 fournit un signal de sortie S7. Enfin, la sortie (c) de la vanne (104) est reliée directement à la conduite de retour par la conduite 130. De ma- nière générale, la vanne comporte autant de sorties a, b, c, etc. qu'il y a d'utilisateur Ui nécessitant une commande indé- pendante ainsi qu'une sortie directe vers la conduite de retour10 109. L'installation comprend une commande auxiliaire 122 dans chaque local qui reçoit les différents signaux, à savoir: - Sl: le signal représentant la température du fluide calopor- teur à l'entrée du circuit individuel (conduite 102), - S2: le signal du capteur de température 107 (capteur chaud) du fluide caloporteur à l'entrée du premier utilisateur U1, - S3: le signal de température fourni par le capteur de tempé- rature 111 (capteur froid) à la sortie de l'utilisateur U1, - S4: le signal du capteur de température de l'eau chaude 113 de l'utilisateur Ul, - S5: le signal du capteur de température 116 de fluide calo- porteur chaud à l'entrée du second utilisateur U2, - S6: le signal du capteur de température (capteur froid) 119 à la sortie de l'utilisateur U2, - S7: le signal fourni par le capteur de température d'ambiance 121. Le circuit de commande 122 reçoit également, soit 3( directement, soit de manière programmée, les signaux limites de commande du système tels que: la température maximale d'eau chaude sanitaire TECSM, - la température minimale d'eau chaude sanitaire TECSm, - la température maximale de chauffage TCHM - la température minimale de chauffage TCHm- Le circuit 122 peut également recevoir les tempéra- tures de consigne pour l'eau chaude sanitaire et le chauffage. Ces signaux peuvent se régler sur les capteurs 113 et 121 et être fournis en parallèle aux signaux S4 et S7 que fournissent ces capteurs. Le capteur 103 est destiné à interdire l'alimen- tation en fluide caloporteur de tel ou tel circuit utilisateur lorsque la température du fluide caloporteur d'entrée (Si) ne respecte pas certaines conditions de température. Par exemple, si le circuit utilisateur U2 est un circuit de chauffage au sol, comme la température au sol ne doit pas dépasser une limite très faible, il faut interdire l'alimentation de ce circuit dès que la température du fluide caloporteur dépasse un seuil prédéterminé. De même, si la température du fluide caloporteur, mesurée par le capteur 103, est trop basse, c'est-à-dire infé- rieure au moins à la température réglée pour l'eau chaude sani-15 taire, il faut interdire au fluide caloporteur le passage dans l'utilisateur U1 car ce fluide caloporteur se réchaufferait dans l'utilisateur Ul et refroidirait le liquide. Le circuit 122 reçoit également les signaux S8, S9 des débitmètres 110, 118, ce qui permet une gestion de la con- sommation en calories, soit par l'affichage sur le circuit 122, soit par télétransmission de ces informations. La source centrale 1 est pilotée par un circuit de commande 2 qui contient différents programmes de température (programmes d'eau) en fonction de la température extérieure. En effet, de manière générale, dans un circuit de chauffage combiné à un circuit de production d'eau chaude sani- taire, l'utilisation d'eau chaude sanitaire très ponctuelle ou de très courte durée est prioritaire par rapport au chauffage des locaux du fait de la très grande inertie d'un tel chauf- fage. Le ou les programmes du circuit de commande 2 sont figurés par un disque 200, 300, 400 dont des exemples sont don- nés aux figures 2, 3, 4. Selon la figure 2, le disque 200 comporte des pla- ges de réglage de la température de sortie de la chaudière 1. Ces plages de réglage horaire définissent des niveaux de tempé- rature pour le fluide caloporteur. Il y a une plage 201 à une température de 50 entre 23 heures et 5 heures (température nocturne) et une plage 202 à entre 5 heures du matin et 23 heures (température diurne) Ce programme de température s'applique à un circuit individuel comprenant un poste de préparation d'eau chaude sanitaire et un circuit de chauffage par radiateurs. Le choix des niveaux de température autorise le fonctionnement des utilisateurs Ul et U2 en respectant néan- moins la priorité de l'utilisateur Ul par rapport à l'utilisateur U2. La priorité est assurée par la commande auxi- liaire 122. La figure 3 correspond à un programme pour une pé- riode de température extérieure intermédiaire, comprise entre et 15 . Ce programme est destiné à un circuit individuel équipé d'un poste de préparation d'eau chaude sanitaire et d'un circuit de chauffage par radiateurs. Ce programme, explicité sur le disque 300, comporte une plage 301 de températures fixées à 40 correspondant à la période comprise entre 23 heu- res et 5 heures (température nocturne) et une plage à 65 entre 5 heures et 23 heures (température diurne). La comparaison de ce programme et celui du disque de la figure 2 montre que le fluide caloporteur fourni par la source centrale de chauffage est dans les deux plages à une température inférieure dans le programme 300 puisque la tempé- rature extérieure étant moins basse, la demande de chaleur au fluide caloporteur est moins importante. La figure 4 montre un programme 400 pour, en pé- riode d'été, ou plus généralement lorsque le chauffage n'est ni souhaité ni autorisé, le choix de la température du fluide ca- loporteur permet d'interdire, par l'intermédiaire toujours du capteur 103 et du signal Si qu'il envoie au circuit de commande 122, le fonctionnement des radiateurs. Le programme représenté à la figure 4 comporte trois plages de températures élevées 401, 402, 403 correspon- dant aux périodes horaires de cinq à huit heures, onze à qua- torze heures, dix sept à vingt heures. A ce moment, il faut que le poste de préparation d'eau chaude sanitaire puisse être ali- menté. Dans les intervalles, la température est voisine de la température ambiante, c'est-à-dire 20 . Le chauffage est arrêté nuit et jour. Cet exemple montre que si la température minimale pour l'alimentation du circuit de chauffage est fixée à 70 ou 80 , comme la tempéra- ture du fluide caloporteur est inférieure à cette limite, seul le poste de préparation d'eau chaude sanitaire (ballon d'eau chaude) peut être alimenté par le positionnement correspondant de la vanne 104 par l'actionneur 105 commandé par le circuit de commande auxiliaire 122. L'installation selon l'invention se met en place facilement sur des installations existantes, c'est-à-dire des installations équipées d'une chaudière, d'une colonne d'aller et d'une colonne de retour ainsi que des circuits individuels alimentant les utilisateurs Ul (ballon d'eau chaude) et U2 (circuit de chaudière) ou Ui (autre circuit de chauffage). Il suffit simplement d'intercaler les différentes vannes dont la vanne 104 et les capteurs de température ainsi que les débitmè- tres et l'installation de commande centrale. Ce circuit présente l'avantage de ne nécessiter au- cune liaison avec la chaudière. La transmission des informations de comptage pour une gestion à distance peut se faire par une ligne téléphonique habituelle à partir du poste de commande auxiliaire 122. R E V E N D I C A T ION S 1 ) Installation de chauffage pour le chauffage et/ou la pro- duction d'eau chaude sanitaire alimentant plusieurs circuits individuels en fluide caloporteur à partir d'une source cen- trale de chauffage (1), - ces circuits individuels étant branchés en parallèle entre la colonne d'aller (3) et la colonne de retour (4) de la source centrale (1), - la source centrale (1) fournissant du fluide caloporteur à un débit (d) et à une température (t) constants à tous les cir- cuits individuels - chaque circuit individuel comprenant: - une vanne (104) ayant une entrée reliée à la colonne d'aller (3), plusieurs sorties (a, b, c), un actuateur commandé (105) mettant en communication l'entrée avec l'une seulement des sorties (a, b, c) de la vanne, sans chevauchement entre les sorties, - le circuit individuel sans aucun moyen de régulation de débit étant alimenté à travers la vanne (104) et branché sur la co- lonne de retour (4) et comprenant un utilisateur (U1) produi- sant de l'eau chaude sanitaire et/ou un ou des utilisateurs (U2, Ui) d'eau de chauffage, ces utilisateurs (U1, U2, Ui) étant associés à une sortie respective (a, b, c) de la vanne (104), ainsi qu'un circuit de retour (130) reliant directe- ment l'une des sorties (c) de la vanne (104) à la colonne de retour, caractérisée en ce qu'elle comprend: - une commande principale (2) commandant la source centrale de chauffage (1) pour commander la température du fluide calo- porteur en fonction d'un programme défini suivant des autori- sations de fonctionnement des utilisateurs (Ul, U2, Ui), - une commande auxiliaire (122) associée à chaque circuit indi- viduel pour piloter l'alimentation en fluide caloporteur des utilisateurs (Ui) suivant des signaux de consigne (TECSM, TECSm, TCHM, TCHm) ainsi que des signaux fournis par les cap- teurs (113, 121) donnant l'état des utilisateurs (Ul, U2, Ui), cette commande auxiliaire (122) recevant elle-même ses instruc- tions sous la forme du signal de température (Sl) du fluide ca- loporteur détectée à l'entrée (102) du circuit individuel par un capteur de température (103).5 2 ) Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que certains au moins des utilisateurs (Ui) ne doivent fonctionner que si la température du fluide caloporteur (Si) est supérieure10 ou inférieure à une valeur ou comprise entre deux valeurs, ces signaux limites étant enregistrés dans la commande auxiliaire (122). 3 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque utilisateur (Ul, U2) est muni d'un capteur de tempéra- ture d'entrée (107, 116) et d'un capteur de température de sor- tie (111, 119) ainsi que d'un débitmètre (110, 118) fournissant leurs signaux (S2, S5, S3, S6, S8, S9) à la commande auxiliaire (122) pour gérer la consommation d'énergie de chaque utilisa- teur. 4 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la commande principale reçoit ses programmes de température sous forme de programmes journaliers.