Brevet FR2762073A1 — publié le 19981016

La présente invention concerne une installation de chauffage, individuelle, en eau chaude à partir d'une chaudière, comprenant - un circuit de radiateurs, - un circuit de chaudière avec une conduite d'aller et une con duite de retour, - une pompe de circulation, - une communication entre le circuit des radiateurs et celui de la chaudière pour injecter de manière commandée de l'eau chaude du circuit de la chaudière dans le circuit des radia teurs. L'invention concerne également une installation équipée d'un circuit de préparation d'eau chaude sanitaire. Il existe différentes installations de chauffage central à eau chaude à partir d'une chaudière. Les figures 1 et 2 montrent deux exemples de telles installations connues utilisant le principe de l'injection d'eau chaude de la chaudière dans le circuit alimentant les radiateurs. De manière plus détaillée, selon la figure 1, un exemple d'installation se compose d'une chaudière CH composée d'un circuit de chaudière avec une conduite d'aller A et une conduite de retour R. La conduite d'aller et la conduite de retour se retrouvent au niveau d'un robinet R4 à quatre voies. L'installation comprend également un circuit de radiateurs 1 équipé de radiateurs Ra. La pompe de circulation P fait tourner l'eau dans le circuit A, R de la chaudière. Le robinet à quatre voies R4 injecte une partie de l'eau du circuit de la chaudière dans le circuit de radiateurs 1. Le second exemple d'installation connue selon la figure 2 se compose d'une chaudière CH avec un circuit de chaudière A, R équipé d'une pompe de circulation P ainsi qu'un circuit de radiateurs 2 alimentant les radiateurs Ra. Le circuit de chaudière et le circuit de radiateurs ont en commun une branche 21. Cette branche 21 est reliée en amont à un robinet à trois voies R3 et en aval cette branche commune est reliée à l'entrée de la pompe de circulation P. Dans cette installation, une partie de l'eau chaude sortant de la chaudière CH par la conduite d'aller A est directement réinjectée dans le circuit de retour R sans passer par le circuit de radiateurs 2. Le pilotage du robinet à trois voies R3 est commandé par une sonde thermostatique, comme le robinet R4 à quatre voies de l'exemple de la figure 1. Le fluide chauffant est celui qui passe dans les circuits de radiateurs 2. Or, pour commander l'émission de chaleur par les radiateurs, il faut utiliser les vannes R4 ou R3 à quatre et trois voies motorisées, commandées en fonction de la température extérieure. Le fluide circulant dans les radiateurs est un mélange du fluide retour des radiateurs qui est à une température variable en fonction de la chaleur variable prise par les radiateurs au fluide, et d'un fluide à température constante venant de la chaudière. La température du fluide alimentant le circuit de radiateurs 2 doit être réglée suivant les besoins variables. Or, ce réglage est très difficile à effectuer à cause du positionnement délicat des vannes à trois ou quatre voies dont le débit de sortie ne varie pas de manière proportionnelle à sa commande d'ouverture ou de fermeture. Il faut dans ces conditions des circuits de commande compliqués, tenant compte de ce défaut de linéarité. Cela se traduit par une grande complexité du réglage et un coût élevé des moyens de commande et de motorisation. Cette complexité est encore augmentée par la sonde extérieure dont le choix de l'emplacement est particulièrement délicat. Une autre difficulté réside dans l'inertie thermique du bâtiment liée à son isolation, à sa position par rapport aux vents dominants, à son ensoleillement, son occupation. Enfin, l'ensemble du système présente une inertie plus ou moins grande ne lui permettant pas de suivre de manière très rapide l'évolution de la température extérieure. Cela se traduit par une installation ne donnant pas satisfaction car elle correspond à des trains de chaleur avec une température trop chaude ou trop froide, d'une importance et d'une durée plus ou moins grandes. Dans le cas d'une installation collective, tous les circuits de chauffage de radiateurs reçoivent le fluide chauffant à la même température, quelles que soient les caractéristiques propres du logement, c'est-à-dire son orientation, la nature de l'occupation des locaux, l'apport exceptionnel ou périodique de calories (cuisine, réunion) ou les besoins plus ou moins grands suivant la température que l'on souhaite (malades, enfants). Une solution relativement coûteuse pour régler ce problème est d'équiper les radiateurs de robinets thermostatiques. Cette solution n'est sérieusement envisageable que dans l'habitat individuel et non pas collectif car les mauvais réglages individuels ne sont pas pénalisés. En conclusion, les installations de chauffage actuelles ne sont pas adaptables en souplesse à la demande calorifique de chaque appartement alimenté à partir de la chaudière commune et ces installations ne permettent pas de faire bénéfi- cier, en cas d'habitat collectif, chaque occupant de local des efforts de gestion de son chauffage. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une installation individuelle de chauffage en eau chaude à partir d'une chaudière éventuellement dans un ensemble collectif, correspondant au type défini ci-dessus, et permettant de réaliser l'installation avec des moyens simples et d'individualiser le pilotage du circuit des radiateurs, de manière efficace et économique. A cet effet, l'invention concerne une installation caractérisée en ce qu'elle comprend - un circuit de liaison relié par ses extrémités au circuit de la chaudière, * ayant une pompe de circulation munie d'un robinet ther mostatique et d'un compteur de fluide caloporteur, - un circuit de radiateurs, branché sur le circuit de liaison en un point en amont de l'entrée de la pompe de circulation et un point en aval de la pompe de circulation mais en amont du robinet thermostatique, - une sonde de température pilotant le robinet thermostatique. Cette installation de construction extrêmement simple permet un contrôle efficace et rapide de la température, qu'il s'agisse d'une installation individuelle d'un chauffage individuel ou collectif. De façon remarquable, les calories sont fournies le plus près possible du lieu de leur utilisation pour en maîtriser l'emploi au plus juste et sous contrôle individuel et permanent. Le réglage de la température se fait avec une sonde en fonction des données pratiques, non mesurées de l'installation et de son environnement (locaux). Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte en outre un circuit de préparation d'eau chaude sanitaire comprenant un réservoir d'eau sanitaire équipé d'un échangeur de chaleur alimenté par le circuit de la chaudière, et une pompe de circulation pour maintenir à température constante l'eau chaude (fluide caloporteur) dans l'échangeur, ainsi que des sondes pour piloter la pompe de circulation et le circuit de préparation d'eau chaude sanitaire est branché sur le circuit de liaison en un point en amont de la pompe de circulation du circuit de liaison et un point situé entre le robinet thermostatique et le compteur d'eau chaude. Selon l'invention, dans le chauffe-eau on ne contrôle pas la température de l'eau sanitaire mais celle du réchauffeur, c'est-à-dire de l'échangeur qui chauffe l'eau sanitaire, ce qui est une solution technique différente de la technique connue. Cela permet d'anticiper la demande et d'augmenter le rendement et ainsi de diminuer le volume du fluide primaire. L'installation selon l'invention évite tous les moyens compliqués des installations connues et, notamment, des robinets à trois ou quatre voies à pilotage compliqué. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de l'art antérieur, présentés à titre de comparaison et d'exemples d'installations de chauffage individuelles selon l'invention. Ainsi - la figure 1 montre schématiquement une installation de chauffage central selon un premier exemple de l'art antérieur, - la figure 2 montre schématiquement une autre installation de chauffage central connue, - la figure 3 montre schématiquement une installation individuelle de chauffage selon un premier exemple de l'invention, - la figure 4 montre l'installation individuelle de chauffage selon la figure 3, appliquée à un immeuble collectif alimenté par une chaudière centrale, - la figure 5 montre une installation selon la figure 4, complétée par un circuit de préparation d'eau sanitaire. Selon la figure 3, l'installation individuelle de chauffage à eau chaude comprend une chaudière CH alimentant par une conduite d'aller A et une conduite de retour R, un circuit de liaison 100 dont les deux extrémités sont reliées à la chaudière CH. Ce circuit de liaison 100 comprend une conduite d'aller 101, une conduite de retour 103 et une conduite intermédiaire 102. La conduite intermédiaire 102 est équipée d'une pompe de circulation P. La conduite de retour 103 est équipée d'un compteur d'eau chaude CEA et d'un robinet thermostatique RTH commandé à partir d'une sonde S. Le robinet thermostatique RTH est commandé à l'ouverture par la sonde S dans une position variable entre la position de coupure (fermeture) et la position d'ouverture maximale. La sonde S est placée à un emplacement approprié du local à chauffer. La commande se règle en fonction de la température de consigne choisie par l'utilisateur. Ainsi, l'utilisation de la chaleur fournie est gérée de la manière la plus précise et la plus juste en fonction des besoins précis et réels. Cette fourniture de calories est gérée par l'utilisateur responsabilisé directement par le comptage. Cette gestion ne pénalise ni ne limite la liberté de réglage de l'utilisateur. L'installation comprend également un circuit de radiateurs 200 formé de la conduite d'aller 201, de la conduite de retour 203 et des conduites intermédiaires 202 traversant les radiateurs Ra. Le circuit de radiateurs 200 est branché sur le circuit de liaison 100 ; sa conduite d'aller 201 est reliée à la branche intermédiaire 102 du circuit de liaison 100, à la sortie de la pompe P. La conduite de retour 203 du circuit de radiateurs 200, est reliée à la branche intermédiaire 102 du circuit de liaison 100 à l'entrée de la pompe P. L'alimentation en fluide caloporteur (eau chaude) fourni par la chaudière CH au circuit de liaison 100 se fait par l'ouverture plus ou moins importante du robinet thermostatique RTH en fonction du signal fourni par la sonde S. Lorsque le robinet RTH est complètement fermé, l'eau chaude ne circule plus dans le circuit de liaison 101 à travers la chaudière CH. La pompe P du circuit de liaison fait alors circuler l'eau exclusivement dans le circuit de radiateurs 200. Lorsque le robinet RTH est partiellement ouvert, il y a un certain débit de fluide caloporteur (eau chaude) dans le circuit de liaison 100. La répartition de l'eau à la sortie de la pompe P se fait entre les deux circuits, suivant les pertes de charge d'une part dans le circuit de liaison 100 (et dans la chaudière) et d'autre part dans le circuit de radiateurs 200. Cette perte de charge est constante dans le circuit de radiateur 200 (lorsque les radiateurs sont équilibrés et que les robinets de commande des radiateurs ne sont pas actionnés). Par contre, la perte de charge au niveau du robinet thermostatique RTH (c'est-à-dire l'ouverture ou la fermeture plus ou moins grande de ce robinet), modifie la répartition de l'eau en sortie de la pompe P et, par suite, l'appel d'eau chaude par la conduite d'aller 101 du circuit de liaison 100 à partir de la chaudière CH. Ce réglage est extrêmement simple et se fait à partir de relevés pratiques effectués à partir de la sonde S ; il suffit de tarer la sonde S pour tenir compte de tous les éléments variables d'un local à l'autre (exposition, volume, charge thermique) sans avoir à connaître précisément ces paramètres. La figure 4 montre un exemple d'installation selon l'invention, conforme à celui de la figure 3 mais appliqué à un chauffage collectif. Ce chauffage collectif comprend une chaudière alimentant une colonne d'aller A et une colonne de retour R et une installation individuelle de chauffage comme celle de la figure 4 ; les installations des différents locaux ne sont représentées que par un seul exemple, les autres identiques étant également reliées aux colonnes ou conduites d'aller A et de retour R. Chaque installation de chauffage reliée aux colonnes A, R, comprend un circuit de liaison l00A avec une conduite d'aller lOlA, une conduite intermédiaire 102A et une conduite de retour 103A. La conduite intermédiaire 102A est équipée d'une pompe P et la conduite de retour 103A est équipée d'un robinet thermostatique RTH ainsi que d'un compteur d'eau chaude CEA. L'installation comprend également un circuit de radiateurs 200A formé d'une conduite d'aller 201A, de conduites de liaison 202A traversant les radiateurs Ra et d'une conduite de retour 203A. Le robinet thermostatique RTH est commandé par une sonde S placée dans le local à chauffer. Cette installation fonctionne exactement comme celle de la figure 3. L'exemple de la figure 4 montre que les différentes installations individuelles de chauffage branchées sur la colonne d'aller A et la colonne de retour R de la chaudière centrale sont totalement indépendantes ; elles sont pilotées avec leur robinet thermostatique RTH à partir de la sonde S individuelle à chaque local et le comptage de l'eau chaude se fait à l'aide du compteur d'eau chaude CEA associé au circuit de liaison 100A. La figure 5 montre une installation analogue à celle de la figure 4, également pour un chauffage individuel dans un ensemble collectif mais complétée par un circuit de préparation d'eau chaude sanitaire. Tous les éléments identiques à ceux de l'installation de la figure 4 portent les mêmes références et leur description ne sera pas reprise. L'élément complémentaire dans l'installation de la figure 5 est un circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 300 branché sur le circuit intermédiaire 100A sur la conduite d'aller 101A c'est-à-dire en amont de la branche comportant la pompe P et reliée à la conduite de retour 103A en amont du compteur de fluide caloporteur (eau chaude) CEA. Ce circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 300 se compose d'un chauffe-eau CA traversé par le circuit 300 et d'une pompe PEA maintenant le fluide caloporteur dans le circuit 300 à la température de consigne. La pompe PEA est commandée par deux sondes Z et Z' placées dans le chauffe-eau CA. Lorsque l'eau du chauffe-eau CA n'est pas à la température appropriée, la sonde Z commande la pompe PEA qui fait alors passer du fluide caloporteur dans le circuit 300 pour réchauffer l'eau du chauffe-eau CA. La sonde Z' stoppe la pompe PEA dès que la température de consigne du réchauffeur est atteinte. Ainsi, on ne contrôle pas la température de l'eau sanitaire comme cela se fait généralement, mais celle du réchauffeur, ce qui permet d'anticiper et d'augmenter le rendement en diminuant le volume nécessaire de fluide primaire. Ce circuit de préparation d'eau chaude 300 est indépendant du circuit de chauffage 200A. Le comptage du fluide caloporteur (eau chaude) consommé à la fois dans les radiateurs du circuit de chauffage 200A et celui consommé dans le circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire 300 se fait dans le compteur d'eau chaude CEA. Dans cette installation, comme le fluide caloporteur est fourni par une chaudière centrale par les colonnes A, R, par hypothèse, la puissance de la chaudière est suffisante pour fournir le fluide caloporteur demandé par les différentes installations individuelles de chauffage, de sorte qu'il n'est pas nécessaire, en principe, d'assurer une alimentation priori taire au circuit 300 par rapport à celle du circuit de chauffage 200A. Une telle conception de l'installation de chauffage permet d'utiliser une chaudière centrale de puissance plus faible que la puissance totale de toutes les installations individuelles de chauffage totalisant la puissance des radiateurs et celle des chauffe-eau. REVENDICATIONS 10) Installation de chauffage, individuelle, en eau chaude à partir d'une chaudière, comprenant - un circuit de radiateurs (Ra), - un circuit de chaudière avec une conduite d'aller (A) et une conduite de retour (R), - une pompe de circulation (P), - une communication entre le circuit des radiateurs et celui de la chaudière pour injecter de manière commandée de l'eau chaude du circuit de la chaudière dans le circuit des radia teurs, installation caractérisée en ce qu'elle comprend - un circuit de liaison (100, 100A) relié par ses extrémités au circuit de la chaudière (A, R), * ayant une pompe de circulation (P) munie d'un robinet ther mostatique (RTH) et d'un compteur de fluide caloporteur (CEA), - un circuit de radiateurs (200A), branché sur le circuit de liaison (100A) en un point en amont de l'entrée de la pompe de circulation (P) et un point en aval de la pompe de circu lation (P) mais en amont du robinet thermostatique (RTH), - une sonde de température (S) pilotant le robinet thermostati que. 20) Installation selon la revendication 1, comportant en outre un circuit de préparation d'eau chaude sanitaire comprenant un réservoir d'eau sanitaire équipé d'un échangeur de chaleur alimenté par le circuit de la chaudière, et une pompe de circulation pour maintenir à température constante l'eau chaude (fluide caloporteur) dans l'échangeur, ainsi que des sondes (Z, Z') pour piloter la pompe de circulation (PEA), caractérisée en ce que le circuit de préparation est branché sur le circuit de liaison (100A) en un point en amont de la pompe de circulation (P) du circuit de liaison (100A) et un point situé entre le robinet thermostatique (RTH) et le compteur d'eau chaude (CEA)