CA1076536A - Installation de chauffage, associant deux sources de chaleur de natures differentes a deux reseaux distincts de diffuseurs - Google Patents
Installation de chauffage, associant deux sources de chaleur de natures differentes a deux reseaux distincts de diffuseursInfo
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Abstract
Installation de chauffage, du type chauffage central, comprenant un réseau de diffuseurs de base ou principaux, montés en parallèle, susceptibles d'être alimentés en fluide caloporteur par l'une et/ou l'autre de deux sources de chaleur susceptibles de fonctionner simultanément, dont la première est une source de base ou principale, et dont la seconde est une source d'appoint. L'installation est caractérisée en ce qu'elle comprend également un réseau de diffuseurs d'appoint ou de secours, également montés en parallèle, et susceptibles d'être alimentés par l'une et/ou l'autre des deux sources, les deux réseaux pouvant être alimentés simultanément, séparément ou alternativement, la source principale,constituée sous la forme d'une source de chaleur à basse température, alimentant le réseau des diffuseurs principaux par l'intermédiaire d'une première bouteille de mélange, et la source d'appoint, susceptible de fonctionner en source de secours, et constituée sous la forme d'une source de chaleur à haute température, alimentant le réseau des diffuseurs d'appoint ou de secours par l'intermédiaire d'une seconde bouteille de mélange. Les première et seconde bouteilles de mélange sont reliées par une double liaison pour que chacune puisse alimenter l'autre, de sorte que la source principale puisse alimenter le réseau des diffuseurs d'appoint ou de secours par l'intermédiaire de la première puis de la seconde bouteille de mélange, et que la source d'apppoint ou de secours puisse alimenter le réseau des diffuseurs principaux par l'intermédiaire de la seconde puis de 1a première bouteille de mélange.
Description
1~)76S3~
La présente invention concerne une installation perfec~
tionnée de chauffage, du type susceptible d'être utilisé pour as-surer, notamment, le chauffage de locaux publics ou privés, asso-ciant une source de chaleur de base Oil principale et une source de chaleur d'appoint ou de secours à un réseau de diffuseurs ou ra-diateurs de base ou principaux, ainsi ~u'à un réseau de diffuseurs ou radiateurs d'appoint ou de secours, par l'intermédiaire de deux bouteilles de mélange.
Par source de chauffage "à haute température", on entend généralement, dans ce domaine technique, une source de chauffage ou calorifère dont un fluide caloporteur est issu à une température d'environ 90C, alors qu'issu d'une source dite "à basse tempéra-ture", sa température est d'environ 40C.
Il est bien connu de chauffer des locaux de diverses natures au moyen d'installations de chauffage central, réalisées sous la forme d'un circuit, incorporant une source "à haute tem-pérature", d'un fluide caloporteur, dont on fait varier le débit de passage dans des diffuseurs ou radiateurs situés, par exemple, dans les locaux à chauffer.
Ce mode d'utilisation des diffuseurs connus étant d'un mauvais rendement, en ce qui concerne les échanges thermiques - s'effectuant au travers des parois des diffuseurs entre le fluide caloporteur à haute température et l'air ambiant des locaux à
chauffer, l'emploi de telles installations classiques s~est avéré
coûteux sur le plan des combustibles, consommés par les calorif~-res équipant ces circuits, pour l'obtention d'une te~pérature mi-nimale acceptable dans les locaux chauffés.
De plus, que les réglages de fonctionnement des dif-fuseurs de ces installations soient effectués manuellement ou par l'intermédiaire d'un ensemble thermostatique, la régulation en température des locaux chauffés évolue généralement selon une cour~
be en dents de scie, ce qui constitue une source d'inconfort pour -1- ~ ., 1 0176S3~
les occupants éventuels desdits locaux~
Enfin, sous certaines conditions climatiques particuliè~
res, les performances de ces installations classiques sont inadap-tées, c'est-à-dire, soit surabondantes, soit insuffisantes, et un circuit de chauffage d'appoint, indépendant du circuit principal, doit être utilisé seul ou en plus du circuit principal.
Les problèmes de régulation en température des locaux peuvent être encore plus délicats du fait des fonctionnements si-multanés possibles de deux circuits indépendants.
L'ins-tallation selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients, et elle autorise, en plus, des économies très subs-tancielles de consommation de combustible, réalisées grâce à un meilleur mode d'utilisation des diffuseurs, ainsi qu'une grande souplesse de mise en oeuvre et de réglage.
L'installation de chauffage selon la présente invention se caractérise en ce qu'elle comprend un réseau de diffuseurs de base ou principaux, montés en parallèle, et un réseau de diffuseurs d'appoint ou de secours, également montés en parallèle, les deux réseaux étant susceptibles d'être alimentés, en fluide caloporteur, simultanément, séparément ou alternativement, par deux sources de chaleur, susceptibles de fonctionner simultanément, séparément ou alternativement, dont la première est une source de base ou princi-pale, constituée sous la forme d'une source de chaleur à basse tem-pérature, et dont la seconde est une source d'appoint ou de secours, constituée sous la forme d'une source de chaleur à haute tempéra-ture, la source principale alimentant le réseau des diffuseurs prin-cipaux par l'intermédiaire d'une première bouteille de mélange, et la source d'appoint ou de secours alimentant le réseau des dif-fuseurs d'appoint ou de secours par l'intermédiaire d'une seconde bouteille de mélange, lesdites première et seconde bouteilles de mélange étant reliées par une double liaison, pour que chacune puis-se alimenter l'autre, de sorte que la source principale puisse ali-~)76536 menter le réseau des diffuseurs d'appoint ou de secours par l'in-termédiaire de la première puis de la seconde bouteille de mélange, et que la source d'appoint ou de secours puisse alimenter le réseau des diffuseurs principaux par l'intermédiaire de la seconde puis de la première bouteille de mélange.
Dans une forme préférée de réalisation, la première bouteille de mélange alimente chacun des`diffuseurs principaux au travers d'une première entrée et de l'unlque sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont l'autre entrée re,coit une fraction du débit de sortie des diffuseurs principaux, dont la sortie est égale-ment reliée à l'entrée de la source principale.
Chacune des vannes trois-voies motorisées coopérant avec un diffuseur principal peut être pilotée par des moyens thermosta-tiques, afin de moduler, selon les besoins, les débits d'entrée de chaque vanne alimentant le diffuseur principal correspondant en fluide caloporteur à débit constant et température variable.
Il peut être prévu une vanne trois-voies motorisée, si-tuée en amont de la source principale, afin de diriger directement à l'entrée de la première bouteille de mélange une fraction régla-ble du débit de sortie des diffuseurs principaux non retourné versl'entrée de ces derniers.
La seconde bouteille de mélange peut alimenter le réseau de diffuseurs d'appoint au travers de l'unique entrée et d'une pre-mière sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont la seconde sortie communique directement avec la seconde bouteille de melange, la sortie des diffuseurs d'appoint ou de secours étant reliée à la seconde boutcille dc In~langc, ello-m~mo rcli~o ~ l'cntr(e dc la source d'appoint ou de secours.
Dans ce cas, des moyens thermostatiques sont avantageu-sement prévus pour piloter la vanne trois-voies motorisée par la-quelle la seconde bouteille de mélange alimente les diffuseurs d'appoint, de sorte que ces derniers sont alimentés, selon les besoins, en fluide caloporteur à température constante et débit variable.
De même, la seconde bouteille de mélange peut être sus-ceptible d'alimenter la première au travers de l'unique entrée et d'une première sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont la seconde sortie communique directement a~ec la seconde bouteille de mélange.
. L'installation peut encore prévoir des moyens thermo-statiques, détectant la température du fluide caloporteur quittant la première bouteille de mélange pour alimenter les dlffuseurs prin-cipaux, pour piloter la vanne trois-voies motorisée par laquelle la seconde bouteille de mélange est susceptible d'alimenter la premiè-re, et moduler, selon les besoins,le débit de fluide caloporteur transmis de la seconde à la première bouteille.
Avantageusement, des moyens de commande manuels ou ther-mostatiques, détectant la température externe aux locaux suscepti-bles d'être chauffés, sont montés en parallèles sur lesdits moyens thermostatiques pilotant la vanne trois-voies motorisée par laquelle la seconde bouteille de mélange est susceptible d'alimenter la première, pour court-circuiter l'action de ces derniers lorsque la température externe est supérieure à une valeur de référence don-née, en provoquant une alimentation maximale de la première bouteille de mélange par la seconde.
Une exécution préférée de l'installation perfectionnée de chauffage selon l'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple non limitatif, en référence à la figure unique, corres-pondant à une repr~sentation sch~matiquo ~c l'installation Cette dernière est composée d'un circuit de chauffage de base ou principal, réalisé sous la forme d'un-circuit de chauf-fage "à basse température" 1, auquel est associé un circuit de chauf-fage d'appoint ou de secours, réalisé sous la forme d'un circuit de chauffage "à haute température" 2.
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Le circuit principal ou ~ basse température 1 comprend une source de chaleur "à basse température" 3, constituée par une thermopompe dont le circuit d'utilisation est principalement cons-titué par le circuit 1, mais peut être constitué par l'ensemble des deux circuits 1 et 2 ou par le seul circuit 2 comme expliqué ci-après, la thermopome étant, de préféxen~e, couplée, au moyen d'un circuit hydraulique, à un générateur accumulateur, constltué par la combinaison d'éléments naturels, tels que l'air ambiant, les eaux en sous-sol peu profond et/ou les couches terrestres proches de la surface, dont les propriétés thermiques sont utilisées en tant que source chaude de la thermopompe. La thermopome 3 extrait donc des calories du générateur accumulateur ainsi défini, pour les trans-mettre au fluide caloporteur, (par exemple de l'eau~ qui circule dans l'installation de chauffage, et qu'une conduite 5 mène ~ une bouteille de mélange 7, jouant le rôle d'une capacité tampon et as--surant l'homogénéisation en température~du fluide caloporteur qu'el-le contient et qui est issu des différentes conduites débouchant dans la bouteille de mélange 7, comme il sera expliqué ci-après.
Par la conduite 9, le fluide caloporteur homogène en température, est distribué dans un réseau de radiateurs de base 11, montés en parallèle, et situés dans le ou les locaux à chauffer, ou à leur proximité, au travers de l'une des deux entrées, puis de l'unique sortie, de vannes trois-voies motorisées 13, en nombre égal au nombre des radiateurs de base 11.
Après avoir cédé, au travers des parois des radiateurs de base 11, une certaine quantité de chaleur àu milieu ambiant, le fluide caloporteur est mené par la conduite 15 à une pompe transfert 17, assurant la circulation du fluide caloporteur dans le circuit principal. A la sortie de la pompe 17, le courant de fluide calo-porteur est divisé pour être, d'une part, distribué en parallèlepar la conduite 19 sur la seconde entrée de chacune des vannes trois-voies motorisées 13, et, d'autre part, mené par la conduite 16:176~36 21 à l'unique entrée d'une vanne tro:is-voies 23, dont une sortie re-tourne une fraction du fluide caloporteur dans la thermopompe, où il se réchauffe, tandis que la seconde sortie dirige l'autre fraction du fluide caloporteur directement à la bouteille de mélange 7.
Les vannes trois-voies motorisées 13 sont commandées chacune à partir d'un thennostat 25, dont la sonde de température mesure la température ambiante dans le local chauffé, ou dans la zone d'influence du radiateur ll correspondant. Le couplage entre chaque thermostat 25 et la vanne trois-voies motorisée 13 qui lui correspond est tel que la variation d'ouverture de l'une des deux entrées de la vanne trois-voies 13 entrafne une variation d'ouver-ture opposée de l'autre entrée. La quantité de chaleur cédée par chaque radiateur peut ainsi être réglée, en fonction des besoins du local ou de la partie de local concernée, par modulation du débit d'arrivée de fluide caloporteur chaud, à une température constante données, issu de la conduite 9, et du débit d'arrivée de fluide caloporteur non réchauffé, issu de la conduite 19, modulation qui s'effectue dans des proportions déterminées par le thermostat 25.
Les radiateurs 11 sont ainsi parcourus par un débit cons-tant de fluide caloporteur à température variable. De même, la vanne trois-voies 23 est, de préférence, motorisée et commandée par un thermos-tat (non représenté sur la figure unique)l dont la sonde de tempé-rature détecte la température du fluide caloporteur directement à
la sortie de la thermopompe. La modulation des débits de fluide caloporteur retournant se réchauffer, et de fluide caloporteur di-rectement mené ~ la bouteille de mélange 7 s'effectue ainsi dans de bonnes conditions pour qu'une -temperature constante donn~es, par exemple 45C, soit constamment obtenue dans cette dernière.
Le circuit de chauffage d'appoint ou de secours 2 com-prend une source de chaleur "à haute température" 4, constituée parune chaudière fonctionnant, par exemple, au gaz, alimentant, par la conduite 6, une seconde bouteille de mélange 8 en eau, constituant 1~7653~i le fluide caloporteur de l'installation, à une température notable-ment supérieure à celle du fluide caloporteur emplissant la premiè-re bouteille de mélange 7, soit, par exemple, 90C. La seconde bouteille de mélange 8 joue un rôle parfaitement analogue à celui joué par la première, à savoir qu'elle permet d'homogénéiser la température du fluide caloporteur qu'ellq contient et qui est issu des différentes conduites qui débouchent dans 8, comme expliqué ci-dessous. Sous l'effet d'une pompe de transfert 10, le fluide calo-porteur est amene, simultanément, par la conduite 12, à l'unique en-trée de deux vannes trois-voies motorisées 14 et 16, ayant chacune une première sortie permettant le retour du fluide caloporteur dans la bouteille de mélange 8.
La seconde sortie de la vanne trois-voies 14 permet d'alimenter, par la conduite 18, un réseau de diffuseurs d'appoint ou de secours 20, montés en parallèle et situés, soit dans le même local que celui qui re~oit les radiateurs 11, soit dans certains des locaux recevant ces derniers soit dans les dépendances de ces locaux. Ces diffuseurs d'appoint peuvent être réalisés sous la forme de ventilo-convecteurs, dont les convecteurs procurent à
llair ambiant un apport complémentaire de calories prélevées au fluide caloporteur chaud, et dont les ventialeurs accélèrent la dis-tribution de l'aix ainsi réchauffé.
Le fluide caloporteur est ensuite reconduit, par la conduite 22, dans la seconde bouteille de mélange 8, dans laquelle débouche également la conduite 24 provenant de la première ~outeille de mélange 7. Le circuit 2 est bouclé par les conduites 26 et 28 mcnant le fluidc caloportcur de la sccondc bouteillc ~c In(S]ar)gc 8 à l'entrée de la source de chauffage de secours ou d'appoint à
haute température 4, la circulation du fluide caloporteur étant assurée par une pompe de transfert 30.
La vanne trois-voies motorisée 14 est pilotée par un thermostat 32, dont la sonde de température est située dans la zone d'influence des ventilo-convecteurs 20, ce qui permet de moduler, selon les besoins, le débit de fluide caloporteur dirigé vers la bouteille de mélange 8 par rapport au débit de fluide caloporteur utilisé pour assurer l'apport complémentaire de calories. Le mode d'utilisation des ventilo-convecteurs 20 est donc à débit variable mais tempe'rature constante de fluide caloporteur.
La seconde sortie de la vanne trois-voies motorisée 16 permet, par la conduite 34, d'alimenter la bouteille de mélange 7 du circuit 1, en fluide caloporteur plus chaud que celui qu'elle re,coit en provenance de la source à basse température 3 et de la vanne 23. La vanne trois-voies motorisée 16 est pilotée, d'une part, par un thermostat 36, dont la sonde de température détecte la température du fluide caloporteur à la sortie de la bouteille'de mélange 7, ce qui permet de moduler le débit de fluide caloporteur plus chaud, transféré du circuit "à haute température" 2 vers le circuit "à basse température" 1, par rapport au débit directement retourné par la vanne 16 dans la bouteille de mélange 8, et, d'autre part, par des moyens de commande thermostatiques 38, montés en pa rallèle sur le~thermostat 36, et dont la sonde température est sen-2Q sible à la température externe aux locaux chauffés. Si la tempé-rature externe vient à être supérieure à une température de réfé-rence donnée, les moyens thermostatiques 38 rendent inopérant le themostat 36, assurent une ouverture totale de la seconde sortie de la vanne 16, afin d'alimenter au maximum la première bouteille de mélange 7, et provoquent l'arrêt de la chaudière 4. Le coupla-ge ainsi obtenu entre les deux sources de chauffage et les deux réseaux de diffuseurs permet de substituer, en partie, la source à haute température 4 à la source ~ basse température 3, dans ses fonctions vis-à-vis des radiateurs de base 11, dans le cas d'un intérêt pouvant provenir d'une défaillance totale ou partielle de cette source 3. Dans le cas de performances insuffisantes de la -- source à basse température 3, par suite de conditions climatiques " 1~7t~53~
défavorables, le couplage entre les différents éléments permet a la source à haute température 4 de venir partiellement suppléer la source 3 dans ses fonctions vis-à-vis des radiateurs 11, alors que cette source 4 ne cesse de jouer son ~ôle vis-à-vis des diffuseurs d'appoint ou de secours 20. De même, en cas de panne de fonction-nement au niveau des radiateurs 11 et de leurs éléments associés, la source à basse température peut être amenée à alimenter les dif-fuseurs 20 jouant ainsi leur rôle de diffuseurs de secours. Si ce-la s'avère insuffisant, les deux sources de chaleur 3 et 4 peuvent être simultanément utilisées pour alimenter les diffuseurs 20.
En supposant, par exemple, que cette installation soit montée dans des locaux d'habitation, le circuit de chauffage de base 1 assure dans tous les cas, par;un fonctionnement continu, en saison froide et en demi-saison froide, un chauffage minimal des locaux. Le circuit de chauffage d'appoint 2 permet, en saison froi-de, soit par un fonctlonnement continu`et un couplage total avec le circuit de base 1, soit par un fonctionnement intermittent lors-que les locaux ne sont pas constamment occupés, d'apporter la quan-tité de chaleur supplémentaire donnant aux locaux une température ambiante confortable. L'utilisation intermittente du circuit d'appoint 2 est rendue possible du fait du tLès court temps de ré-ponse de ce circuit, obtenu par la mise en oeuvre, modulée par la vanne 14, des ventilo-convecteurs 20.
En demi-saison chaude, la source à haute température 4 et la pompe de transfert 30 du circuit d'appoint 2 peuvent être mises hors-circuit. Les moyens thermostatiques 38 peuvent alors être réglés pour que la vanne 16 assure un retour total du fluide caloporteur vers la bouteille de mélange 7, et le chauffage d'ap-point est éventuellement obtenu par les seuls ventilo-convecteurs 20, dont le fonctionnement est modulé par la vanne 14 pilotée par le thermostat 32, la source de chaleur 3 alimentant seule, dans ce cas, les deux réseaux, de radiateurs 11 et 20.
_g_ `` 107~53~
Enfin, en saison chaude, le çircuit de base 1 peut être mis hors-circuit, par exemple, par manoeuvre de la vanne 23 diri-geant tout le fluide caloporteur qu'elle re,coit vers la bouteille de mélange 7, ou par arrêt de la pompe transfert 17, et les éven-tuels besoins de chauffage peuvent être couverts par un fonction-nement intermittent du seul circuit d'appoint 2, L'installation selon l'invention apparait donc comme étant d'une souplesse d'utilisa-tion remarquable, du fait des nom-breuses possibilités de fonctionnements simultanés, séparés, voire alternés, des différents éléments associés, dont les divers moyens de réglages et de modulation permettent d'obtenir les températures souhaitées de fac,on uniforme et homogène.
Il faut remarquer que les sources de chaleur nécessai-res ne sont pas particulières à l'installation selon l'invention, et qu'elles peuvent être constituées par toutes sortes de calori-fères utilisant toutes sortes de combustibles pour tenir lieu de sources de chaleur à basse ou haute température, Par exemple, un fourneau ~ tourbe, voire des panneaux solaires, peuvent être substitués à là thermopompe en tant que sour-ce de chaleur à basse température, alors que la chaudière à ga~peut être remplacée par une chaudière de tout autre type, à fuel ou électrique par exemple.
De même, des moyens de réglage manuel peuvent être substitués aux différents thermostats utilisés.
L'installation selon l'invention s'avère donc parti-culièrement indiquée pour équiper toute espèce de locaux indus-triels et commerciaux ou priv~s, dans lesquels la source ~e chaleur à haute température, qui constitue le seul élément éventuellement dangereux de l'installation, fonctionne sous surveillance, du fait d'une utilisation du circuit d'appoint s'effectuant essentiellement en présence des occupants des locaux chauffés, Enfin, cette installation perfectionnée de chauffage présente l'avantage de pouvoir se greffer sur tout circuit de chauf-fage préexistant, en ajoutant et associant ~ ce circuit préexistant le ou les éléments qui lui manquent selon la présente invention.
La présente invention concerne une installation perfec~
tionnée de chauffage, du type susceptible d'être utilisé pour as-surer, notamment, le chauffage de locaux publics ou privés, asso-ciant une source de chaleur de base Oil principale et une source de chaleur d'appoint ou de secours à un réseau de diffuseurs ou ra-diateurs de base ou principaux, ainsi ~u'à un réseau de diffuseurs ou radiateurs d'appoint ou de secours, par l'intermédiaire de deux bouteilles de mélange.
Par source de chauffage "à haute température", on entend généralement, dans ce domaine technique, une source de chauffage ou calorifère dont un fluide caloporteur est issu à une température d'environ 90C, alors qu'issu d'une source dite "à basse tempéra-ture", sa température est d'environ 40C.
Il est bien connu de chauffer des locaux de diverses natures au moyen d'installations de chauffage central, réalisées sous la forme d'un circuit, incorporant une source "à haute tem-pérature", d'un fluide caloporteur, dont on fait varier le débit de passage dans des diffuseurs ou radiateurs situés, par exemple, dans les locaux à chauffer.
Ce mode d'utilisation des diffuseurs connus étant d'un mauvais rendement, en ce qui concerne les échanges thermiques - s'effectuant au travers des parois des diffuseurs entre le fluide caloporteur à haute température et l'air ambiant des locaux à
chauffer, l'emploi de telles installations classiques s~est avéré
coûteux sur le plan des combustibles, consommés par les calorif~-res équipant ces circuits, pour l'obtention d'une te~pérature mi-nimale acceptable dans les locaux chauffés.
De plus, que les réglages de fonctionnement des dif-fuseurs de ces installations soient effectués manuellement ou par l'intermédiaire d'un ensemble thermostatique, la régulation en température des locaux chauffés évolue généralement selon une cour~
be en dents de scie, ce qui constitue une source d'inconfort pour -1- ~ ., 1 0176S3~
les occupants éventuels desdits locaux~
Enfin, sous certaines conditions climatiques particuliè~
res, les performances de ces installations classiques sont inadap-tées, c'est-à-dire, soit surabondantes, soit insuffisantes, et un circuit de chauffage d'appoint, indépendant du circuit principal, doit être utilisé seul ou en plus du circuit principal.
Les problèmes de régulation en température des locaux peuvent être encore plus délicats du fait des fonctionnements si-multanés possibles de deux circuits indépendants.
L'ins-tallation selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients, et elle autorise, en plus, des économies très subs-tancielles de consommation de combustible, réalisées grâce à un meilleur mode d'utilisation des diffuseurs, ainsi qu'une grande souplesse de mise en oeuvre et de réglage.
L'installation de chauffage selon la présente invention se caractérise en ce qu'elle comprend un réseau de diffuseurs de base ou principaux, montés en parallèle, et un réseau de diffuseurs d'appoint ou de secours, également montés en parallèle, les deux réseaux étant susceptibles d'être alimentés, en fluide caloporteur, simultanément, séparément ou alternativement, par deux sources de chaleur, susceptibles de fonctionner simultanément, séparément ou alternativement, dont la première est une source de base ou princi-pale, constituée sous la forme d'une source de chaleur à basse tem-pérature, et dont la seconde est une source d'appoint ou de secours, constituée sous la forme d'une source de chaleur à haute tempéra-ture, la source principale alimentant le réseau des diffuseurs prin-cipaux par l'intermédiaire d'une première bouteille de mélange, et la source d'appoint ou de secours alimentant le réseau des dif-fuseurs d'appoint ou de secours par l'intermédiaire d'une seconde bouteille de mélange, lesdites première et seconde bouteilles de mélange étant reliées par une double liaison, pour que chacune puis-se alimenter l'autre, de sorte que la source principale puisse ali-~)76536 menter le réseau des diffuseurs d'appoint ou de secours par l'in-termédiaire de la première puis de la seconde bouteille de mélange, et que la source d'appoint ou de secours puisse alimenter le réseau des diffuseurs principaux par l'intermédiaire de la seconde puis de la première bouteille de mélange.
Dans une forme préférée de réalisation, la première bouteille de mélange alimente chacun des`diffuseurs principaux au travers d'une première entrée et de l'unlque sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont l'autre entrée re,coit une fraction du débit de sortie des diffuseurs principaux, dont la sortie est égale-ment reliée à l'entrée de la source principale.
Chacune des vannes trois-voies motorisées coopérant avec un diffuseur principal peut être pilotée par des moyens thermosta-tiques, afin de moduler, selon les besoins, les débits d'entrée de chaque vanne alimentant le diffuseur principal correspondant en fluide caloporteur à débit constant et température variable.
Il peut être prévu une vanne trois-voies motorisée, si-tuée en amont de la source principale, afin de diriger directement à l'entrée de la première bouteille de mélange une fraction régla-ble du débit de sortie des diffuseurs principaux non retourné versl'entrée de ces derniers.
La seconde bouteille de mélange peut alimenter le réseau de diffuseurs d'appoint au travers de l'unique entrée et d'une pre-mière sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont la seconde sortie communique directement avec la seconde bouteille de melange, la sortie des diffuseurs d'appoint ou de secours étant reliée à la seconde boutcille dc In~langc, ello-m~mo rcli~o ~ l'cntr(e dc la source d'appoint ou de secours.
Dans ce cas, des moyens thermostatiques sont avantageu-sement prévus pour piloter la vanne trois-voies motorisée par la-quelle la seconde bouteille de mélange alimente les diffuseurs d'appoint, de sorte que ces derniers sont alimentés, selon les besoins, en fluide caloporteur à température constante et débit variable.
De même, la seconde bouteille de mélange peut être sus-ceptible d'alimenter la première au travers de l'unique entrée et d'une première sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont la seconde sortie communique directement a~ec la seconde bouteille de mélange.
. L'installation peut encore prévoir des moyens thermo-statiques, détectant la température du fluide caloporteur quittant la première bouteille de mélange pour alimenter les dlffuseurs prin-cipaux, pour piloter la vanne trois-voies motorisée par laquelle la seconde bouteille de mélange est susceptible d'alimenter la premiè-re, et moduler, selon les besoins,le débit de fluide caloporteur transmis de la seconde à la première bouteille.
Avantageusement, des moyens de commande manuels ou ther-mostatiques, détectant la température externe aux locaux suscepti-bles d'être chauffés, sont montés en parallèles sur lesdits moyens thermostatiques pilotant la vanne trois-voies motorisée par laquelle la seconde bouteille de mélange est susceptible d'alimenter la première, pour court-circuiter l'action de ces derniers lorsque la température externe est supérieure à une valeur de référence don-née, en provoquant une alimentation maximale de la première bouteille de mélange par la seconde.
Une exécution préférée de l'installation perfectionnée de chauffage selon l'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple non limitatif, en référence à la figure unique, corres-pondant à une repr~sentation sch~matiquo ~c l'installation Cette dernière est composée d'un circuit de chauffage de base ou principal, réalisé sous la forme d'un-circuit de chauf-fage "à basse température" 1, auquel est associé un circuit de chauf-fage d'appoint ou de secours, réalisé sous la forme d'un circuit de chauffage "à haute température" 2.
76S~
Le circuit principal ou ~ basse température 1 comprend une source de chaleur "à basse température" 3, constituée par une thermopompe dont le circuit d'utilisation est principalement cons-titué par le circuit 1, mais peut être constitué par l'ensemble des deux circuits 1 et 2 ou par le seul circuit 2 comme expliqué ci-après, la thermopome étant, de préféxen~e, couplée, au moyen d'un circuit hydraulique, à un générateur accumulateur, constltué par la combinaison d'éléments naturels, tels que l'air ambiant, les eaux en sous-sol peu profond et/ou les couches terrestres proches de la surface, dont les propriétés thermiques sont utilisées en tant que source chaude de la thermopompe. La thermopome 3 extrait donc des calories du générateur accumulateur ainsi défini, pour les trans-mettre au fluide caloporteur, (par exemple de l'eau~ qui circule dans l'installation de chauffage, et qu'une conduite 5 mène ~ une bouteille de mélange 7, jouant le rôle d'une capacité tampon et as--surant l'homogénéisation en température~du fluide caloporteur qu'el-le contient et qui est issu des différentes conduites débouchant dans la bouteille de mélange 7, comme il sera expliqué ci-après.
Par la conduite 9, le fluide caloporteur homogène en température, est distribué dans un réseau de radiateurs de base 11, montés en parallèle, et situés dans le ou les locaux à chauffer, ou à leur proximité, au travers de l'une des deux entrées, puis de l'unique sortie, de vannes trois-voies motorisées 13, en nombre égal au nombre des radiateurs de base 11.
Après avoir cédé, au travers des parois des radiateurs de base 11, une certaine quantité de chaleur àu milieu ambiant, le fluide caloporteur est mené par la conduite 15 à une pompe transfert 17, assurant la circulation du fluide caloporteur dans le circuit principal. A la sortie de la pompe 17, le courant de fluide calo-porteur est divisé pour être, d'une part, distribué en parallèlepar la conduite 19 sur la seconde entrée de chacune des vannes trois-voies motorisées 13, et, d'autre part, mené par la conduite 16:176~36 21 à l'unique entrée d'une vanne tro:is-voies 23, dont une sortie re-tourne une fraction du fluide caloporteur dans la thermopompe, où il se réchauffe, tandis que la seconde sortie dirige l'autre fraction du fluide caloporteur directement à la bouteille de mélange 7.
Les vannes trois-voies motorisées 13 sont commandées chacune à partir d'un thennostat 25, dont la sonde de température mesure la température ambiante dans le local chauffé, ou dans la zone d'influence du radiateur ll correspondant. Le couplage entre chaque thermostat 25 et la vanne trois-voies motorisée 13 qui lui correspond est tel que la variation d'ouverture de l'une des deux entrées de la vanne trois-voies 13 entrafne une variation d'ouver-ture opposée de l'autre entrée. La quantité de chaleur cédée par chaque radiateur peut ainsi être réglée, en fonction des besoins du local ou de la partie de local concernée, par modulation du débit d'arrivée de fluide caloporteur chaud, à une température constante données, issu de la conduite 9, et du débit d'arrivée de fluide caloporteur non réchauffé, issu de la conduite 19, modulation qui s'effectue dans des proportions déterminées par le thermostat 25.
Les radiateurs 11 sont ainsi parcourus par un débit cons-tant de fluide caloporteur à température variable. De même, la vanne trois-voies 23 est, de préférence, motorisée et commandée par un thermos-tat (non représenté sur la figure unique)l dont la sonde de tempé-rature détecte la température du fluide caloporteur directement à
la sortie de la thermopompe. La modulation des débits de fluide caloporteur retournant se réchauffer, et de fluide caloporteur di-rectement mené ~ la bouteille de mélange 7 s'effectue ainsi dans de bonnes conditions pour qu'une -temperature constante donn~es, par exemple 45C, soit constamment obtenue dans cette dernière.
Le circuit de chauffage d'appoint ou de secours 2 com-prend une source de chaleur "à haute température" 4, constituée parune chaudière fonctionnant, par exemple, au gaz, alimentant, par la conduite 6, une seconde bouteille de mélange 8 en eau, constituant 1~7653~i le fluide caloporteur de l'installation, à une température notable-ment supérieure à celle du fluide caloporteur emplissant la premiè-re bouteille de mélange 7, soit, par exemple, 90C. La seconde bouteille de mélange 8 joue un rôle parfaitement analogue à celui joué par la première, à savoir qu'elle permet d'homogénéiser la température du fluide caloporteur qu'ellq contient et qui est issu des différentes conduites qui débouchent dans 8, comme expliqué ci-dessous. Sous l'effet d'une pompe de transfert 10, le fluide calo-porteur est amene, simultanément, par la conduite 12, à l'unique en-trée de deux vannes trois-voies motorisées 14 et 16, ayant chacune une première sortie permettant le retour du fluide caloporteur dans la bouteille de mélange 8.
La seconde sortie de la vanne trois-voies 14 permet d'alimenter, par la conduite 18, un réseau de diffuseurs d'appoint ou de secours 20, montés en parallèle et situés, soit dans le même local que celui qui re~oit les radiateurs 11, soit dans certains des locaux recevant ces derniers soit dans les dépendances de ces locaux. Ces diffuseurs d'appoint peuvent être réalisés sous la forme de ventilo-convecteurs, dont les convecteurs procurent à
llair ambiant un apport complémentaire de calories prélevées au fluide caloporteur chaud, et dont les ventialeurs accélèrent la dis-tribution de l'aix ainsi réchauffé.
Le fluide caloporteur est ensuite reconduit, par la conduite 22, dans la seconde bouteille de mélange 8, dans laquelle débouche également la conduite 24 provenant de la première ~outeille de mélange 7. Le circuit 2 est bouclé par les conduites 26 et 28 mcnant le fluidc caloportcur de la sccondc bouteillc ~c In(S]ar)gc 8 à l'entrée de la source de chauffage de secours ou d'appoint à
haute température 4, la circulation du fluide caloporteur étant assurée par une pompe de transfert 30.
La vanne trois-voies motorisée 14 est pilotée par un thermostat 32, dont la sonde de température est située dans la zone d'influence des ventilo-convecteurs 20, ce qui permet de moduler, selon les besoins, le débit de fluide caloporteur dirigé vers la bouteille de mélange 8 par rapport au débit de fluide caloporteur utilisé pour assurer l'apport complémentaire de calories. Le mode d'utilisation des ventilo-convecteurs 20 est donc à débit variable mais tempe'rature constante de fluide caloporteur.
La seconde sortie de la vanne trois-voies motorisée 16 permet, par la conduite 34, d'alimenter la bouteille de mélange 7 du circuit 1, en fluide caloporteur plus chaud que celui qu'elle re,coit en provenance de la source à basse température 3 et de la vanne 23. La vanne trois-voies motorisée 16 est pilotée, d'une part, par un thermostat 36, dont la sonde de température détecte la température du fluide caloporteur à la sortie de la bouteille'de mélange 7, ce qui permet de moduler le débit de fluide caloporteur plus chaud, transféré du circuit "à haute température" 2 vers le circuit "à basse température" 1, par rapport au débit directement retourné par la vanne 16 dans la bouteille de mélange 8, et, d'autre part, par des moyens de commande thermostatiques 38, montés en pa rallèle sur le~thermostat 36, et dont la sonde température est sen-2Q sible à la température externe aux locaux chauffés. Si la tempé-rature externe vient à être supérieure à une température de réfé-rence donnée, les moyens thermostatiques 38 rendent inopérant le themostat 36, assurent une ouverture totale de la seconde sortie de la vanne 16, afin d'alimenter au maximum la première bouteille de mélange 7, et provoquent l'arrêt de la chaudière 4. Le coupla-ge ainsi obtenu entre les deux sources de chauffage et les deux réseaux de diffuseurs permet de substituer, en partie, la source à haute température 4 à la source ~ basse température 3, dans ses fonctions vis-à-vis des radiateurs de base 11, dans le cas d'un intérêt pouvant provenir d'une défaillance totale ou partielle de cette source 3. Dans le cas de performances insuffisantes de la -- source à basse température 3, par suite de conditions climatiques " 1~7t~53~
défavorables, le couplage entre les différents éléments permet a la source à haute température 4 de venir partiellement suppléer la source 3 dans ses fonctions vis-à-vis des radiateurs 11, alors que cette source 4 ne cesse de jouer son ~ôle vis-à-vis des diffuseurs d'appoint ou de secours 20. De même, en cas de panne de fonction-nement au niveau des radiateurs 11 et de leurs éléments associés, la source à basse température peut être amenée à alimenter les dif-fuseurs 20 jouant ainsi leur rôle de diffuseurs de secours. Si ce-la s'avère insuffisant, les deux sources de chaleur 3 et 4 peuvent être simultanément utilisées pour alimenter les diffuseurs 20.
En supposant, par exemple, que cette installation soit montée dans des locaux d'habitation, le circuit de chauffage de base 1 assure dans tous les cas, par;un fonctionnement continu, en saison froide et en demi-saison froide, un chauffage minimal des locaux. Le circuit de chauffage d'appoint 2 permet, en saison froi-de, soit par un fonctlonnement continu`et un couplage total avec le circuit de base 1, soit par un fonctionnement intermittent lors-que les locaux ne sont pas constamment occupés, d'apporter la quan-tité de chaleur supplémentaire donnant aux locaux une température ambiante confortable. L'utilisation intermittente du circuit d'appoint 2 est rendue possible du fait du tLès court temps de ré-ponse de ce circuit, obtenu par la mise en oeuvre, modulée par la vanne 14, des ventilo-convecteurs 20.
En demi-saison chaude, la source à haute température 4 et la pompe de transfert 30 du circuit d'appoint 2 peuvent être mises hors-circuit. Les moyens thermostatiques 38 peuvent alors être réglés pour que la vanne 16 assure un retour total du fluide caloporteur vers la bouteille de mélange 7, et le chauffage d'ap-point est éventuellement obtenu par les seuls ventilo-convecteurs 20, dont le fonctionnement est modulé par la vanne 14 pilotée par le thermostat 32, la source de chaleur 3 alimentant seule, dans ce cas, les deux réseaux, de radiateurs 11 et 20.
_g_ `` 107~53~
Enfin, en saison chaude, le çircuit de base 1 peut être mis hors-circuit, par exemple, par manoeuvre de la vanne 23 diri-geant tout le fluide caloporteur qu'elle re,coit vers la bouteille de mélange 7, ou par arrêt de la pompe transfert 17, et les éven-tuels besoins de chauffage peuvent être couverts par un fonction-nement intermittent du seul circuit d'appoint 2, L'installation selon l'invention apparait donc comme étant d'une souplesse d'utilisa-tion remarquable, du fait des nom-breuses possibilités de fonctionnements simultanés, séparés, voire alternés, des différents éléments associés, dont les divers moyens de réglages et de modulation permettent d'obtenir les températures souhaitées de fac,on uniforme et homogène.
Il faut remarquer que les sources de chaleur nécessai-res ne sont pas particulières à l'installation selon l'invention, et qu'elles peuvent être constituées par toutes sortes de calori-fères utilisant toutes sortes de combustibles pour tenir lieu de sources de chaleur à basse ou haute température, Par exemple, un fourneau ~ tourbe, voire des panneaux solaires, peuvent être substitués à là thermopompe en tant que sour-ce de chaleur à basse température, alors que la chaudière à ga~peut être remplacée par une chaudière de tout autre type, à fuel ou électrique par exemple.
De même, des moyens de réglage manuel peuvent être substitués aux différents thermostats utilisés.
L'installation selon l'invention s'avère donc parti-culièrement indiquée pour équiper toute espèce de locaux indus-triels et commerciaux ou priv~s, dans lesquels la source ~e chaleur à haute température, qui constitue le seul élément éventuellement dangereux de l'installation, fonctionne sous surveillance, du fait d'une utilisation du circuit d'appoint s'effectuant essentiellement en présence des occupants des locaux chauffés, Enfin, cette installation perfectionnée de chauffage présente l'avantage de pouvoir se greffer sur tout circuit de chauf-fage préexistant, en ajoutant et associant ~ ce circuit préexistant le ou les éléments qui lui manquent selon la présente invention.
Claims (10)
1. Installation de chauffage, du type chauffage cen-tral, comprenant un réseau de diffuseurs de base ou principaux, mon-tés en parallèle, susceptibles d'être alimentés en fluide calopor-teur par l'une et/ou l'autre de deux sources de chaleur susceptibles de fonctionner simultanément, dont la première est une source de base ou principale, et dont la seconde est une source d'appoint, caractérisée en ce qu'elle comprend également un réseau de diffu-seurs d'appoint ou de secours, également montés en parallèle, et susceptibles d'être alimentés par l'une et/ou l'autre des deux sour-ces, les deux réseaux pouvant être alimentés simultanément, sépa-rément ou alternativement, la source principale, constituée sous la forme d'une source de chaleur à basse température, alimentant le réseau des diffuseurs principaux par l'intermédiaire d'une première bouteille de mélange, et la source d'appoint, susceptible de fonc-tionner en source de secours, et constituée sous la forme d'une source de chaleur à haute température, alimentant le réseau des dif-fuseurs d'appoint ou de secours par l'intermédiaire d'une seconde bouteille de mélange, lesdites première et seconde bouteilles de mé-lange étant reliées par une double liaison pour que chacune puisse alimenter l'autre, de sorte que la source principale puisse alimen-ter le réseau des diffuseurs d'appoint ou de secours par l'inter-médiaire de la première puis de la seconde bouteille de mélange, et que la source d'appoint ou de secours puisse alimenter le réseau des diffuseurs principaux par l'intermédaire de la seconde puis de la première bouteille de mélange.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première bouteille de mélange alimente chacun des dif-fuseurs principaux au travers d'une première entrée et de l'unique sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont l'autre entrée reçoit une fraction du débit de sortie des diffuseurs principaux, dont la sortie est également reliée à l'entrée de la source principale.
3. Installation selon la revendication 2,caractérisée en ce que chacune des vannes trois-voies motorisées coopérant avec un diffuseur principal, est pilotée par des moyens thermostatiques;
afin de moduler, selon les besoins, les débits d'entrée de chaque vanne alimentant le diffuseur principal correspondant en fluide caloporteur à débit constant et température variable.
afin de moduler, selon les besoins, les débits d'entrée de chaque vanne alimentant le diffuseur principal correspondant en fluide caloporteur à débit constant et température variable.
4. Installation selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une vanne trois-voies motorisées, située en amont de la source principale, permet de diriger direc-tement à l'entrée de la première bouteille de mélange un fraction réglable du débit de sortie des diffuseurs principaux non retourné
vers l'entrée de ces derniers.
vers l'entrée de ces derniers.
5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde bouteille de mélange alimente le réseau de diffuseurs d'appoint au travers de l'unique entrée et d'une première sortie d'une vanne trois-voies motorisée, dont la seconde sortie communique directement avec la seconde bou-teille de mélange, et que la sortie des diffuseurs d'appoint ou de secours est reliée à la seconde bouteille de mélange, elle-même reliée à l'entrée de la source d'appoint ou de secours.
6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens thermostatiques pilotent la vanne trois-voies motorisée par laquelle la seconde bouteille de mélange alimente les diffuseurs d'appoint, de sorte que ces derniers sont alimentés, selon les besoins en fluide caloporteur à température constante et débit variable.
7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde bouteille de mélange est susceptible d'alimenter la première bouteille de mélange, au travers de l'unique entrée et d'une première sortie d'une vanne trois-voies motorisée dont la seconde sortie communique directement avec la seconde bouteille de mélange.
8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que des moyens thermostatiques, détectant la température du fluide caloporteur quittant la première bouteille de mélange pour alimenter les diffuseurs principaux, pilotant la vanne trois-voles motorisée par laquelle la seconde bouteille de mélange est suscep-tible d'alimenter la première, pour moduler, selon les besoins, le débit de fluide caloporteur transmis de la seconde à la première bouteille.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que des moyens de commande manuels ou thermostatiques, détec-tant la température externe aux locaux susceptibles d'être chauffés, sont montés en parallèle sur lesdits moyens thermostatiques pilo-tant la vanne trois-voies motorisée par laquelle la seconde bouteil-le de mélange est susceptible d'alimenter la première, pour court-circuiter l'action de ces derniers lorsque la température externe est supérieure à une valeur de référence donnée, en provoquant une alimentation maximale de la première bouteille de mélange par la seconde.
10. Installation selon les revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les deux vannes trois-voies, par lesquelles la seconde bouteille de mélange alimente respecti-vement les diffuseurs d'appoint et la première bouteille de mélan-ge, sont alimentées en parallèle à partir d'une pompe de transfert située sur une sortie de la seconde bouteille de mélange.
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| Date | Code | Title | Description |
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| MKEX | Expiry |