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Dispositif de raccordement sur une chaudière régulée permettant l'alimentation et la régulation de deux circuits de chauffage.
La présente invention a pour objet un dispositif de raccordement sur une chaudière régulée permettant l'alimentation et la régulation de deux circuits de chauffage.
Il arrive qu'une même habitation comporte deux circuits de chauffage différents alimentés par une seule chaudière. Dans cette habitation, un niveau est par exemple chauffé par des panneaux de sol, et les autres parties de la maison sont chauffées par des radiateurs. Ces deux circuits de chauffage ont des températures de fonctionnement différentes.
Les panneaux de sol ne supportent pas des températures élevées (supérieures à environ 400C) alors que les radiateurs fonctionnent à température relativement élevée (jusqu'aux environs de 80 C).
Il existe plusieurs solutions pour alimenter deux circuits de ce type avec une même chaudière. La figure 1 illustre une solution connue.
Elle montre une chaudière 1 alimentant en eau chaude un panneau de sol 2, un radiateur 3 et un ballon d'eau chaude sanitaire 4. La chaudière 1 fournit de l'eau assez chaude (par exemple 80 C) pour assurer un bon chauffage au niveau du radiateur 3 et du ballon d'eau chaude sanitaire 4.
Cette eau est trop chaude pour alimenter le panneau de sol 2.
Une vanne trois voies 5 motorisée est placée entre la sortie d'eau 6 de la chaudière et le panneau de sol 2. Cette vanne 5 ne laisse passer de l'eau chaude vers le panneau de sol 2 que dans le cas où l'eau se trouvant dans le panneau de sol 2 est à une température inférieure à une température prédéterminée. Cet eau chaude est mélangée à de l'eau à basse température du circuit comportant le panneau de sol acheminée vers la troisième voie de la vanne 5. En aval de la vanne trois voies 5, se trouve un bipasse 7 réglable reliant l'entrée et la sortie du panneau de sol, permettant ainsi à l'eau de circuler dans le panneau de sol 2 même lorsque la vanne trois voies 5 ne laisse pas passer d'eau vers celui-ci. Le recyclage de l'eau du circuit comportant le panneau de sol 2 est donc réalisé par le bipasse 7 et la vanne trois voies 5.
Une pompe 8, qui tourne généralement en permanence, garantit une bonne circulation de l'eau au niveau du panneau de sol 2 et ainsi un bon chauffage.
L'alimentation en eau chaude du circuit de chauffage comportant le radiateur 3 et du ballon d'eau chaude sanitaire 4 se fait directement par une pompe 9, respectivement 10. Le système de régulation est conçu de telle manière que, lorsque le ballon d'eau chaude
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doit être alimenté, la température de l'eau en sortie de chaudière est augmentée et la pompe 9 alimentant le circuit comportant le radiateur 3 est arrêtée, afin d'éviter tout risque de surchauffe dans ce dernier circuit.
La régulation de ce système de chauffage s'effectue à l'aide d'un dispositif de régulation 11. Ce dernier agit sur la chaudière 1 et la vanne trois voies 5 en fonction des températures extérieure, intérieure, de l'eau en sortie de la chaudière et de l'eau dans le circuit d'eau comportant le panneau de sol.
Ce système de chauffage comporte plusieurs inconvénients.
Tout d'abord, les branchements à effectuer en sortie de chaudière sont longs à réaliser et sont complexes car de nombreux raccords de tuyaux sont à réaliser.
Un autre inconvénient de ce système est le risque de surchauffe au niveau du panneau de sol 2. En effet, si le bipasse 7 est fermé pour une quelconque raison, l'eau chaude sortant de la chaudière 1 passe directement dans le panneau de soi 2 sans être mélangée à de l'eau "froide"ayant déjà circulé dans le panneau de sol 2. Malgré la présence d'un thermostat de sécurité 12, il y a un risque de surchauffe au niveau du panneau de sol 2.
La présence d'une vanne trois voies, outre les raccords qu'elle nécessite, rend le système onéreux. De plus, le système de régulation doit intégrer deux lois de régulation distinctes, une pour le panneau de sol et l'autre pour le radiateur, ce qui le rend également onéreux.
Il est possible, dans une variante non représentée du système de chauffage, de simplifier la régulation pour avoir un système meilleur marché. La chaudière peut alors être à température constante et le dispositif de régulation n'agit alors plus que sur le circuit de chauffage comportant le panneau de sol. Ce système plus simple présente tout de même une vanne trois voies, mais la chaudière et le dispositif de régulation sont plus simples et moins onéreux. Cependant, on obtient alors un système procurant sensiblement moins de confort, notamment au niveau des pièces chauffées par radiateur, et moins économique à l'usage car provoquant plus de pertes.
Enfin, ce système présente des risques de condensation, et par conséquent de corrosion, au niveau de la chaudière. Ce problème apparait notamment lorsque l'eau circule uniquement dans le panneau de sol. En
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effet, l'eau sort chaude de la chaudière (800C par exemple) mais l'eau retournant à la chaudière est tiède (30 C par exemple). Cette eau à basse température de retour vers la chaudière provoque le phénomène de condensation.
Le but de l'invention est alors de fournir un dispositif de raccordement simple pour une chaudière régulée permettant d'alimenter et de réguler deux circuits de chauffage présentant deux lois de régulation différentes, en réduisant et simplifiant les travaux de tuyauterie pour les divers raccordements, en évitant les risques de surchauffe dans l'un des circuits de chauffage et en réduisant sensiblement les risques de condensation.
A cet effet, l'invention propose un dispositif de raccordement sur une chaudière régulée du type comportant une sortie d'eau et un retour d'eau, permettant l'alimentation et la régulation de deux circuits de chauffage distincts comportant une pompe pour chacun des circuits de chauffage.
Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier, ou bouteille, à l'intérieur duquel se trouvent deux compartiments séparés par une cloison, en ce que le premier compartiment est muni de quatre ouvertures vers l'extérieur du boîtier, une première ouverture étant destinée à être reliée à la sortie de la chaudière, une seconde et une troisième étant destinées à être reliées au départ et au retour respectivement du premier circuit de chauffage et la quatrième étant destinée à être reliée au retour d'eau vers la chaudière, une pompe étant prévue entre le boîtier et la chaudière, en ce que le second compartiment comporte deux ouvertures destinées à être raccordées au départ et au retour du second circuit de chauffage,
en ce qu'un passage calibré est disposé dans le second compartiment entre les deux ouvertures de ce compartiment vers le second circuit de chauffage, et en ce que la cloison séparant les deux compartiments comporte deux orifices, un de chaque côté du passage calibré, permettant ainsi la circulation d'eau entre les deux compartiments.
Ce dispositif de raccordement permet un montage très simple en sortie de chaudière. En effet, il suffit de raccorder la sortie et le retour de la chaudière aux ouvertures correspondantes de la bouteille puis de
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raccorder les départ et retour de chaque circuit de chauffage aux ouvertures prévues à cet effet sur la bouteille.
La régulation du premier circuit de chauffage est assurée par la régulation de la chaudière. Cette régulation peut-être automatique ou manuelle. La régulation du second circuit de chauffage est assurée par la bouteille. En effet, les orifices dans la cloison permettent le passage d'eau en provenance de la chaudière vers le second circuit de chauffage, avec l'aide du passage calibré qui crée une surpression et une dépression nécessaires à la circulation de l'eau entre les deux compartiments. Les orifices sont tels qu'une partie prédéterminée de l'eau en provenance de la chaudière va se mélanger à l'eau du second circuit de chauffage.
Lorsque les orifices dans la cloison sont bien calibrés, il n'y a aucun risque de surchauffe dans le second circuit de chauffage, car la quantité d'eau chaude se mêlant au second circuit est limitée.
Enfin, les risques de condensation sont sensiblement réduits, car même lorsque le premier circuit n'est pas alimenté, l'eau qui retourne vers la chaudière n'est pas seulement l'eau sortant du second circuit, mais aussi de l'eau chaude qui traverse simplement la bouteille.
Afin de pouvoir agir sur la régulation du second circuit de chauffage, un orifice réalisé dans la cloison séparant les deux compartiments présente avantageusement une section réglable. De préférence, l'orifice réglable de la cloison est réglé par l'intermédiaire d'un pointeau.
Pour faciliter le raccordement des circuits de chauffage à la chaudière, une pompe est fixée directement sur le boîtier au niveau de chaque ouverture reliée au départ d'un circuit de chauffage.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant un mode de réalisation préférentiel de l'invention.
La figure 1 représente de façon schématique un système de
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chauffage illustrant l'état de la technique antérieure à la présente invention 1 la figure 2 représente de manière schématique un système de chauffage utilisant un dispositif de raccordement selon l'invention ; la figure 3 représente en coupe et à échelle agrandie, le dispositif de raccordement de la figure 2 ; et
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la figure 4 représente sur un diagramme les lois des deux circuits de chauffage.
Le système de chauffage de la figure 1 a déjà été décrit au préambule pour illustrer l'état de la technique.
Le système de chauffage de la figure 2 a une structure proche de celui représenté à la figure 1. Les mêmes références seront utilisées pour désigner les éléments similaires présents dans les deux systèmes de chauffage.
Le système de chauffage de la figure 2 comporte, de même que le système de la figure 1, une chaudière 1 alimentant en eau chaude un premier circuit de chauffage comprenant un radiateur 3, un second circuit de chauffage comprenant un panneau de sol 2 et un ballon d'eau chaude sanitaire 4. Le second circuit chauffe par exemple le rez-de-chaussée d'une habitation, alors que le reste de l'habitation est chauffé par le premier circuit. Cette solution mettant en oeuvre deux circuits de chauffage différents pour chauffer une habitation est de plus en plus courant. Le chauffage par panneau de sol est plus confortable et plus économique à l'usage qu'un chauffage par radiateur. Cependant, l'installation d'un panneau de sol est plus chère que l'installation d'un radiateur.
Le surcout de l'installation d'un panneau de sol, dans une construction neuve, par rapport à un radiateur, est plus élevé pour les niveaux supérieurs que pour le rez-de-chaussée. Pour ces diverses raisons, des constructions récentes comportent parfois deux circuits de chauffage.
La chaudière 1 présente une sortie d'eau chaude et un retour d'eau. La température d'eau à la sortie de la chaudière est régulée. Cette régulation est automatique. Une sonde extérieure 13 permet par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation 14, décrit plus en détail ci-après, de faire varier la température sortant de la chaudière 1 en fonction de la température extérieure.
La température d'eau nécessaire pour le circuit comportant le radiateur 3 et pour le ballon d'eau chaude sanitaire 4 est supérieure à celle nécessaire pour le circuit comportant le panneau de sol 2. Comme dans le système représenté à la figure 1, l'eau est par exemple à environ 70 à 800C dans le circuit du radiateur 3 et pour le ballon 4, alors qu'elle n'est qu'à environ 30à 400C dans l'autre circuit.
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Le raccordement des deux circuits de chauffage à la chaudière 1 se fait par l'intermédiaire d'une bouteille 15. Cette dernière est constituée par un boîtier parallélépipèdique, présentant six ouvertures et dont l'espace intérieur est séparé par une cloison 16.
La bouteille 15 comporte deux compartiments intérieurs séparés par la cloison 16. Un premier compartiment 17, ou compartiment haute température, est muni de quatre ouvertures communiquant avec l'extérieur de la bouteille. Une première ouverture 18 est reliée directement à la sortie 19 d'eau chaude de la chaudière. Une seconde ouverture 20 et une troisième ouverture 21 relient le premier circuit de chauffage, comportant le radiateur 3, au premier compartiment 17 de la bouteille.
L'ouverture 20, placée à proximité de la première ouverture 18, correspond au départ du circuit comportant le radiateur 3, tandis que l'autre ouverture 21 correspond au retour de ce circuit. Enfin, la quatrième ouverture 22 est reliée au retour d'eau vers la chaudière 23.
De préférence, et comme illustré sur les figures 2 et 3, une pompe 24 est montée en sortie de la bouteille 15 au niveau de l'ouverture 20.
Le second compartiment 25, ou compartiment basse température, comporte deux ouvertures vers l'extérieur de la bouteille.
Une première ouverture 26 est reliée au départ du second circuit de chauffage, comportant le panneau de sol 2, et la seconde ouverture 27 correspond au retour de ce circuit. De même que pour le circuit comportant le radiateur 3, une pompe 28 est placée à la sortie de la bouteille, au niveau de l'ouverture 26 (Figures 2,3).
Pour permettre l'alimentation en eau du second circuit de chauffage, deux orifices sont prévus dans la cloison 16. Un premier orifice 29 est placé du côté du départ du second circuit de chauffage et le second 30 se trouve du côté du retour de ce circuit.
Un passage calibré 31 sépare le second compartiment 25 en deux chambres : une chambre 32 côté départ vers le panneau de sol dans laquelle débouchent le premier orifice 29 et l'ouverture 26 et une chambre 33 côté retour du panneau de sol dans laquelle débouchent le second orifice 30 et l'ouverture 27.
De plus, un pointeau 34 réglable est prévu pour pouvoir changer la section de passage du second orifice 30. Ce pointeau 34 est
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monté au bout d'une tige au moins partiellement filetée montée dans un écrou qui est soudé à une paroi de la bouteille. La tige filetée traverse la paroi de la bouteille. Son extrémité située à l'extérieur de la bouteille est munie d'un bouton moleté, permettant ainsi un déplacement manuel facile du pointeau 34. Afin de garantir une parfaite étanchéité, ce dispositif permettant l'actionnement du pointeau 34 est muni d'un presse-étoupe.
Le fonctionnement du dispositif est décrit ci-après.
La bouteille 15 est alimentée en eau chaude par l'ouverture 18, reliée à la sortie 19 de la chaudière. Le premier compartiment 17 reçoit donc l'eau telle qu'elle sort de la chaudière 1. Lorsque la pompe 24 du premier circuit de chauffage fonctionne, l'eau chaude est alors directement aspirée et se dirige vers l'ouverture 20 correspondant à cette pompe 24 et au départ du premier circuit comportant le radiateur 3. L'eau pompée par cette pompe 24 revient dans la bouteille 15 par l'ouverture 21 et se retrouve dans le premier compartiment 17. Afin que cette eau soit alors aspirée vers l'ouverture 22 et retourne vers la chaudière 1, une pompe 35 est prévue entre l'ouverture 22 et le retour d'eau 23 vers la chaudière.
Une partie de l'eau arrivant dans la bouteille par l'ouverture 18 doit aussi alimenter le second circuit de chauffage comportant le panneau de sol 2. Cette eau traverse le premier orifice 29 de la cloison 16 et se retrouve dans la chambre 32 de départ du second circuit. La pompe 28 associée à ce circuit aspire l'eau se trouvant dans cette chambre 32. Les orifices 29 et 30 ainsi que le passage calibré 31 sont de dimensions telles que la pompe aspire un mélange d'eau provenant du premier compartiment 17 par l'orifice 29 et de la seconde chambre 33 par le passage calibré 31. L'eau qui est passé dans le panneau de sol 2 arrive dans la seconde chambre 33 du second compartiment 25. Soit cette eau sort de cette chambre 33 vers le premier compartiment 17 par le second orifice 30, soit elle retourne dans la première chambre 32 par le passage calibré 31.
Le flux d'eau passant par le premier orifice est égal au flux d'eau passant par le second, car le volume du second compartiment et du second circuit est constant et est entièrement rempli d'eau, qui est incompressible. Il suffit donc d'agir sur la section d'un seul orifice pour faire varier le flux d'eau à travers ces orifices. Ainsi, seul un pointeau 34 est nécessaire pour faire varier le flux à travers les orifices.
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La chaudière 1 est régulée en température glissante à action sur son brûleur en fonction de la loi du circuit comportant le radiateur 3. Cette loi est représentée par la courbe 40 sur la figure 4. Sur cette même figure, la courbe 41 représente la loi pour le circuit comportant le panneau de sol 2. Ces courbes donnent la température de l'eau T eau au départ du circuit concerné en fonction de la température extérieure à l'habitation à chauffer. Les paramètres définissant ces courbes sont fonction notamment du circuit de chauffage, de l'isolation de l'habitation chauffée et de la température To à laquelle on désire chauffer l'habitation. Ces courbes se coupent toujours au point où l'abscisse et l'ordonnée sont égales à la température To.
En règlant le débit de fuite à l'aide du pointeau 34, on peut
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adapter la loi du circuit comportant le panneau de sol 2 à la loi de régulation de la chaudière qui correspond à celle du circuit comportant le radiateur 3. On définit alors le coefficient k comme coefficient de division de la bouteille et défini par : k = (TDRad-ToTDps-To).
TDRad est la température de l'eau au départ du circuit comportant le radiateur 3.
T Dps est la température de l'eau au départ du circuit comportant le panneau de sol 2.
To est comme indiqué ci-dessus la température à laquelle est chauffée l'habitation.
Ce coefficient est constant tout le long des courbes 40 et 41. Il est réglable par la vis pointeau 34.
Les orifices 29 et 30 ont une section déterminée telle que la valeur minimale du coefficient k soit supérieure à une valeur kmin prédéterminée, de manière à protéger le panneau de sol 2 contre le risque de surchauffe, la chaudière étant elle-même limitée en température par des thermostats de régulation et de sécurité.
Le dispositif de régulation 14 n'a donc qu'une seule loi à gérer, plus éventuellement celle du ballon d'eau chaude. Ce dispositif est relié à une sonde extérieure 13 ainsi qu'à une sonde 36 pour la chaudière 1 et une sonde 37 éventuellement pour le ballon d'eau chaude sanitaire 4. Il commande les quatre pompes 24,28, 35 et 10. Ce dispositif de régulation est donc simple.
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Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif, elle en embrasse au contraire toute les variantes.
Ainsi par exemple, la chaudière n'alimente pas forcément un circuit de chauffage comportant un radiateur et un autre avec un panneau de sol, mais elle peut alimenter deux circuits de chauffage présentant des lois différentes. Ce sera le cas d'un circuit de chauffage comportant des radiateurs sur dimensionnés et d'un circuit de chauffage avec des radiateurs sous dimensionnés.
La bouteille est de forme parallélépipèdique. Cependant toute autre forme peut convenir (cylindrique à base circulaire, sphérique, etc..). De même, les ouvertures réalisées dans le boîtier de la bouteille peuvent prendre des positions relatives différentes : l'entrée et la sortie principales de la bouteilles peuvent par exemple se trouver l'une à côté de l'autre.
Le pointeau n'est pas indispensable. Les orifices peuvent être calibré pour correspondre au coefficient de division de la bouteille désiré. Il est tout à fait concevable d'avoir divers types de bouteilles avec des coefficients différents. Avec de telle bouteilles, il n'y a aucun risque de modifier par inadvertance ce coefficient.
La pompe montée entre la bouteille et la chaudière est placée entre la bouteille et le retour d'eau vers la chaudière. Cette pompe pourrait bien selon l'invention être placée entre la sortie d'eau de la chaudière et la bouteille.
Quant à la régulation du système, le dispositif présenté peut être simplifié et le réglage de la température de l'eau en sortie de chaudière peut se faire manuellement.