EP0549437B1 - Perfectionnements aux circuits de chauffage et analogues à eau chaude et à leurs composants - Google Patents

Perfectionnements aux circuits de chauffage et analogues à eau chaude et à leurs composants Download PDF

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EP0549437B1
EP0549437B1 EP19920403472 EP92403472A EP0549437B1 EP 0549437 B1 EP0549437 B1 EP 0549437B1 EP 19920403472 EP19920403472 EP 19920403472 EP 92403472 A EP92403472 A EP 92403472A EP 0549437 B1 EP0549437 B1 EP 0549437B1
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EP
European Patent Office
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flanges
water
duct
hot
way
Prior art date
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EP19920403472
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German (de)
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EP0549437A1 (fr
Inventor
Daniel Grygiel
Albert Quere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chaffoteaux et Maury SAS
Original Assignee
Chaffoteaux et Maury SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1058—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system disposition of pipes and pipe connections

Definitions

  • the invention relates to circuits intended to be connected between the hot water outlet and the relatively cold water return from a boiler for the purpose of local distribution of said hot water in receivers capable of exploiting the calories transferred by this water (see, for example, CH-A-465813).
  • circuits of the kind in question are manufactured and mounted individually on demand, depending on the characteristics of the installations to be set up, which is long and costly.
  • the invention aims to simplify the manufacture and assembly of circuits of the kind in question by grouping some of their constituent elements in the form of modules suitable for mass production and extremely simple assemblies.
  • each circuit comprises a plurality of modules as defined above, the respective tubular sections of which are connected in series at their flanges so as to form together two rigid parallel rectilinear tubes extending between the generator. of calories and the U-shaped connection.
  • the invention also relates to each of the modules defined above.
  • Figure 1 of this drawing shows very schematically a module constituting a heating circuit or the like with hot water according to the invention.
  • Figure 2 is the diagram of such a circuit comprising several such modules.
  • the modules M thus defined are intended to be assembled one on the other step by step, with their sections 1 juxtaposed axially and their sections 2 also juxtaposed axially, the sections thus juxtaposed forming two parallel tubes, as can be seen in FIG. 2 , which extend between a source of calories 10 and a terminal connection 11 in U.
  • the "relatively large" diameter of the sections 1 and 2 is advantageously of the order of 100 mm (or 4 inches), but can be much smaller, and for example of the order of 75.50 or even 25 mm, in particular for the modules, from the loop formed, the furthest from the source of calories, the assembly flanges must of course be harmonized in all cases.
  • the bracing structure 7 can be formed by profiles, plates, tubes, etc. It advantageously comprises adjustment means making it possible to vary the distance between the axes of the two sections 1 and 2 very slightly so as to make up for the play of tolerances.
  • the heat source 10 itself comprises a tube 12 of diameter identical to that of the sections 1 and 2, serving a boiler 13 and a circulation pump 14, the two ends of the tube 12 ending by two flanges D and R corresponding respectively to the flow of hot water and the return of cooled water.
  • the boiler 13 can itself consist of a group of generator elements, the different elements of which can be put into operation automatically as required, these elements themselves being able to be produced in the manner of mutually assemblable modules (not shown). , in particular, at the level of flanges similar to those described above.
  • Each of the two flanges D and R has coplanar end faces and a center distance E identical to that which separates the sections 1 and 2 of each module so that the two flanges D and R can very easily be connected to two flanges 3 and 5 located on the same side of any module M.
  • the connector 11 in U it also ends with two flanges 15 and 16 very easily adaptable on two flanges 4 and 6, of any module M, located on the side opposite to that where the two flanges are 3 and 5.
  • All the modules M thus form, with the connector 11 and the tubing 12, a first closed loop of relatively large diameter in which the tube formed by the sections 1 is traversed by the water heated by the source of calories 10 and coming from the start. D while the tube formed by the fittings 2 corresponds to the return of the cooled water to the upstream end R of this generator.
  • isolation valves at the upstream and downstream ends of the pipe 8.
  • Such valves have been shown diagrammatically in phantom in V in the figure. 1 and not shown in Figure 2 for the sole purpose of simplifying the drawing.
  • the module considered is intended for drawing hot water, for example for the toilet and the kitchen.
  • the equipment 9 comprises, mounted in series on the pipe 8, a circulation pump 17, a non-return valve 18 oriented so as to allow the circulation of water only in the direction of the section 2, and the primary 19 of a heat exchanger 20.
  • the secondary 21 of this exchanger is arranged so as to heat the water contained in a tank 22 and intended for drawing hot water using taps 23.
  • the pump 17 As long as the pump 17 is stopped, no water flow is observed in the pipe 8 and therefore in the primary 19 of the exchanger 20.
  • the pump 17 When the temperature prevailing in the tank 22 becomes insufficient, in particular at following a drawing at a tap 23, the pump 17 is automatically put into operation, which circulates the hot water coming from the section 1 in the primary 19 of the exchanger and, from there, towards the section 2 and towards the return end R disposed upstream of the tube 12 forming part of the source of calories.
  • the module is assigned to supplying calories to a central heating pipe 24 serving radiators 25.
  • This valve 28 is associated with control means making it possible to connect to track b either the track a alone, or the track c alone, or partially the two tracks a and b in adjustable proportions, preferably automatically and for example depending the ambient temperature prevailing in the premises to be heated.
  • the pump 29 is put into continuous operation and it is the position of the three-way valve 28 which is advantageously controlled at ambient temperature of the room heated by the radiator 25, said valve 28 ensuring an exclusive connection between the two channels a and b when the temperature of the water circulating in the radiator 25 is insufficient and, on the contrary, an exclusive connection between the two channels c and b as long as said temperature exceeds a predetermined threshold, any solution intermediate with sending to channel b mixtures of water flows from of the two channels a and c which can be envisaged for the intermediate temperatures.
  • the invention is in no way limited to those of its modes of application and embodiments which have been more especially envisaged; on the contrary, it embraces all variants, in particular those where the two flanges (D, R) of the calorie generator are not placed near a boiler, as in the diagram in FIG. 1, but connected to the terminals of such a boiler by thermally insulated pipes which can extend over several floors, as is the case for supplying hot water (drawing and heating) to a building of several floors from a group unique calorie generator.

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Description

  • L'invention est relative aux circuits destinés à être branchés entre la sortie d'eau chaude et le retour d'eau relativement froide d'une chaudière aux fins de distribution locale de ladite eau chaude dans des récepteurs propres à exploiter les calories transférées par cette eau (voir, par exemple, le CH-A-465813).
  • De tels récepteurs sont en particulier :
    • les primaires d'échangeurs thermiques propres à chauffer des ballons d'eau chaude destinés au puisage domestique, notamment pour la toilette, la cuisine...,
    • les primaires d'échangeurs thermiques eau-air destinés à un chauffage à air chaud,
    • ou encore les radiateurs d'une installation de chauffage central à eau chaude.
  • Dans les modes de réalisation actuellement connus des circuits du genre en question, ceux-ci sont fabriqués et montés individuellement à la demande, en fonction des caractéristiques des installations à établir, ce qui est long et coûteux.
  • L'invention a pour but de simplifier la fabrication et le montage des circuits du genre en question en regroupant certains de leurs éléments constitutifs sous la forme de modules se prêtant à des fabrications en grandes séries et à des montages extrêmement simples.
  • A cet effet, les circuits du genre en question, destinés à être adaptés sur les faces terminales coplanaires de deux brides raccordées respectivement à la sortie d'eau chaude d'un générateur de calories et au retour d'eau relativement froide vers ce générateur, sont essentiellement caractérisés selon l'invention en ce qu'ils comprennent :
    • d'une part, au moins un module comportant deux tronçons de tube rectilignes identiques de relativement gros diamètre terminés par des brides, une structure rigide d'entretoisement reliant entre eux ces deux tronçons de façon qu'ils soient disposés parallèlement entre eux avec les plans terminaux de leurs brides coplanaires deux à deux, une conduite s'étendant entre les deux tronçons et de diamètre plus petit que ceux-ci, et un équipement hydraulique comprenant au moins une pompe de circulation montée sur ladite conduite,
    • et, d'autre part, un raccord tubulaire en U présentant un diamètre égal à celui de chacun des tronçons ci-dessus et terminé par deux brides adaptables sur les deux brides situées d'un même côté d'un module tel que défini ci-dessus.
  • Dans le cas le plus général, chaque circuit comprend une pluralité de modules tels que définis ci-dessus dont les tronçons tubulaires respectifs sont raccordés en série au niveau de leurs brides de façon à former ensemble deux tubes rectilignes parallèles rigides s'étendant entre le générateur de calories et le raccord en U.
  • Pour ce qui est des équipements hydrauliques compris par les modules du genre en question, on les agence avantageusement selon l'une ou l'autre des deux façons suivantes, selon que le module considéré est destiné à des puisages d'eau chaude ou à un chauffage central :
    • dans le premier cas, l'équipement monté sur la conduite comprend en série une pompe de circulation, un clapet anti-retour et le circuit primaire d'un échangeur de chaleur,
    • dans le second cas, l'équipement monté sur la conduite comprend une vanne à trois voies dont ladite conduite constitue deux des trois voies, savoir une première voie reliée au tronçon tubulaire d'eau chaude et une seconde voie reliée au tronçon tubulaire d'eau refroidie, une première dérivation équipée d'une pompe de circulation, dont une extrémité constitue la troisième voie de la vanne et dont l'autre extrémité constitue un plot de départ d'eau chaude propre à être raccordé à l'extrémité amont d'une canalisation de chauffage central comprenant au moins un radiateur, et une deuxième dérivation dont une extrémité est raccordée à un point de la portion, de la conduite ci-dessus, constituant la seconde voie de la vanne et dont l'autre extrémité constitue un plot de retour d'eau refroidie propre à être raccordé à l'extrémité aval de la susdite canalisation de chauffage central.
  • L'invention vise également chacun des modules ci-dessus définis.
  • Elle comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.
  • Dans ce qui suit, l'on va décrire quelques modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative.
  • La figure 1, de ce dessin, montre très schématiquement un module constitutif d'un circuit de chauffage ou analogue à eau chaude conforme à l'invention.
  • La figure 2 est le schéma d'un tel circuit comprenant plusieurs tels modules.
  • D'une façon générale, on se propose de construire un circuit destiné à distribuer les calories d'une source d'eau chaude à des fins de puisage et/ou de chauffage à l'aide de modules faciles à fabriquer en série et à monter sur place.
  • A cet effet, on fait comprendre à chaque module du genre en question :
    • deux tronçons tubulaires identiques 1 et 2 rectilignes et de relativement gros diamètre, terminés par des brides, respectivement 3,4 pour le tronçon 1 et 5,6 pour le tronçon 2,
    • une structure rigide d'entretoisement 7 interposée entre les deux tronçons 1 et 2 de manière à les assembler l'un sur l'autre avec leurs axes parallèles entre eux et les faces terminales planes de leurs brides coplanaires deux à deux comme visible sur la figure 1,
    • une conduite 8 de plus petit diamètre que les tronçons 1 et 2 propre à faire communiquer entre eux ces deux tronçons,
    • et un équipement 9 monté sur ladite conduite 8.
  • Les modules M ainsi définis sont destinés à être assemblés les uns sur les autres de proche en proche, avec leurs tronçons 1 juxtaposés axialement et leurs tronçons 2 également juxtaposés axialement, les tronçons ainsi juxtaposés formant deux tubes parallèles, ainsi que visible sur la figure 2, qui s'étendent entre une source de calories 10 et un raccord terminal 11 en U.
  • Le "relativement gros" diamètre des tronçons 1 et 2 est avantageusement de l'ordre de 100 mm (ou 4 pouces), mais peut être très inférieur, et par exemple de l'ordre de 75,50 ou même 25 mm, en particulier pour les modules, de la boucle formée, les plus éloignés de la source de calories, les brides d'assemblage devant être bien entendu harmonisées dans tous les cas.
  • La structure d'entretoisement 7 peut être constituée par des profilés, plaques, tubes, etc. Elle comprend avantageusement des moyens de réglage permettant de faire varier très légèrement la distance entre les axes des deux tronçons 1 et 2 de façon à rattraper les jeux de tolérances.
  • La source de calories 10 comprend elle-même une tubulure 12 de diamètre identique à celui des tronçons 1 et 2, desservant une chaudière 13 et une pompe de circulation 14, les deux extrémités de la tubulure 12 se terminant par deux brides D et R correspondant respectivement au départ de l'eau chaude et au retour de l'eau refroidie.
  • La chaudière 13 peut elle-même être constituée par un groupe d'éléments générateurs dont les différent éléments peuvent être mis en fonctionnement automatiquement en fonction des besoins, ces éléments pouvant eux-mêmes être fabriqués à la façon de modules (non représentés) mutuellement assemblables, notamment, au niveau de brides analogues à celles décrites ci-dessus.
  • Chacune des deux brides D et R présente des faces terminales coplanaires et un entraxe E identique à celui qui sépare les tronçons 1 et 2 de chaque module de façon telle que les deux brides D et R puissent très facilement être raccordées sur deux brides 3 et 5 situées d'un même côté d'un quelconque module M.
  • Pour ce qui est du raccord 11 en U, il se termine également par deux brides 15 et 16 très facilement adaptables sur deux brides 4 et 6, d'un quelconque module M, situés du côté opposé à celui où se trouvent les deux brides 3 et 5.
  • L'ensemble des modules M forme ainsi avec le raccord 11 et la tubulure 12 une première boucle fermée de relativement gros diamètre dans laquelle le tube formé par les tronçons 1 est parcouru par l'eau chauffée par la source de calories 10 et provenant du départ D alors que le tube formé par les raccords 2 correspond au retour de l'eau refroidie vers l'extrémité amont R de ce générateur.
  • Bien entendu, pour rendre possibles les mises en service ou hors service des différents modules, il convient de monter des vannes d'isolement aux extrémités amont et aval de la conduite 8. De telles vannes ont été schématisées en traits mixtes en V sur la figure 1 et non représentées sur la figure 2 dans le seul but de simplifier le dessin.
  • Pour ce qui est de l'équipement 9 monté sur la conduite 8 de chaque module M, sa constitution dépend de la destination affectée au module concerné.
  • Dans un premier cas, illustré sur la portion de gauche de la figure 2, on suppose que le module considéré est destiné à des puisages d'eau chaude, par exemple pour la toilette et la cuisine.
  • Dans ce cas, l'équipement 9 comprend, montés en série sur la conduite 8, une pompe de circulation 17, un clapet anti-retour 18 orienté de façon à ne permettre ta circulation de l'eau qu'en direction du tronçon 2, et le primaire 19 d'un échangeur thermique 20.
  • Le secondaire 21 de cet échangeur est agencé de façon à chauffer l'eau contenue dans un ballon 22 et destinée à des puisages d'eau chaude à l'aide de robinets 23.
  • Le fonctionnement d'un tel module de "puisage" est le suivant.
  • Tant que la pompe 17 est à l'arrêt, on n'observe aucun débit d'eau dans la conduite 8 et donc dans le primaire 19 de l'échangeur 20. Lorsque la température qui règne dans le ballon 22 devient insuffisante, notamment à la suite d'un puisage au niveau d'un robinet 23, la pompe 17 est mise automatiquement en fonctionnement, ce qui fait circuler l'eau chaude provenant du tronçon 1 dans le primaire 19 de l'échangeur et, de là, vers le tronçon 2 et vers l'extrémité de retour R disposée en amont de la tubulure 12 faisant partie de la source de calories.
  • Lorsque la température de l'eau dans le ballon 22 a de nouveau dépassé un seuil considéré comme suffisant, la pompe 17 est à nouveau arrêtée.
  • Dans le second cas d'application envisagé, illustré dans la partie centrale de la figure 2, on suppose que le module est affecté à l'alimentation en calories d'une canalisation de chauffage central 24 desservant des radiateurs 25.
  • Dans ce cas, la conduite 8 est composée de trois brins, savoir :
    • un premier brin 26 dont l'extrémié amont est branchée en 27 sur le tronçon 1 et dont l'extrémité aval définit la borne de départ d'eau chaude d destinée à être raccordée à l'extrémité amont de la canalisation 24, ledit brin étant équipé d'une vanne à trois voies 28 dont il constitue lui-même deux voies a et b et d'une pompe de circulation 29 montée de façon à entraîner l'eau vers la borne d,
    • un second brin 30 reliant une borne de retour r destinée à être raccordée à l'extrémité aval de la canalisation 24 à un point 31 de branchement sur le tronçon 2,
    • et un troisième brin de dérivation 31 dont une extrémité est raccordée en 32 au brin 30 et dont l'autre extrémité forme la troisième voie c de la vanne à trois voies 28.
  • Cette vanne 28 est associée à des moyens de commande permettant de relier à la voie b soit la voie a seule, soit la voie c seule, soit partiellement les deux voies a et b dans des proportions réglables, de préférence automatiquement et par exemple en fonction de la température ambiante qui règne dans les locaux à chauffer.
  • Le fonctionnement de ce module de "chauffage" est le suivant.
  • Lors d'une période de chauffage, la pompe 29 est mise en fonctionnement en permanence et c'est la position de la vanne à trois voies 28 qui est asservie avantageusement à la température ambiante du local chauffé par le radiateur 25, ladite vanne 28 assurant une liaison exclusive entre les deux voies a et b lorsque la température de l'eau circulant dans le radiateur 25 est insuffisante et, au contraire, une liaison exclusive entre les deux voies c et b tant que ladite température dépasse un seuil prédéterminé, toute solution intermédiaire avec envoi vers la voie b de mélanges des débits d'eau provenant des deux voies a et c pouvant être envisagée pour les températures intermédiaires.
  • En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement de circuits de chauffage ou analogues à eau chaude dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède.
  • Ces circuits présentent de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, notamment en ce que leur conception en modules rend possibles, d'une part, une fabrication en grande série et, d'autre part, des montages sur place extrêmement simples, puisque ces montages font intervenir tout simplement l'établissement de raccords étanches au niveau des brides mutuellement juxtaposées des tronçons 1 et 2 contre les brides adjacentes comprises soit par d'autres modules, soit (D,R) par la source de calories 10, soit (15,16) par le raccord 11 en U, la boucle (1,11,2,12) ainsi formée étant ensuite complétée,
    • soit, pour chaque module de puisage, par adaptation, sur le circuit primaire (19) de ce module, du circuit secondaire (21) de l'échangeur (20) concerné,
    • soit, pour chaque module de chauffage, par branchement, sur les plots en attente (d et r) de ce module, de la canalisation de chauffage (24) concernée.
  • Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles où les deux brides (D,R) du générateur de calories seraient non pas disposées à proximité d'une chaudière, comme sur le schéma de la figure 1, mais reliées aux bornes d'une telle chaudière par des conduites calorifugées pouvant s'étendre sur plusieurs étages, comme c'est le cas pour l'alimention en eau chaude (de puisage et de chauffage) d'un immeuble de plusieurs étages à partir d'un groupe générateur de calories unique.

Claims (4)

  1. Elément modulaire de circuit d'eau chaude à interposer entre un générateur de calories et un organe récepteur propre à exploiter les calories transférées par l'eau, caractérisé en ce qu'il comporte deux tronçons de tube rectilignes identiques (1,2) de relativement gros diamètre terminés par des brides (3,4 ; 5,6), une structure rigide d'entretoisement (7) reliant entre eux ces deux tronçons de façon qu'ils soient disposés parallèlement entre eux avec les plans terminaux de leurs brides coplanaires deux à deux, une conduite (8) s'étendant entre les deux tronçons et de diamètre plus petit que ceux-ci, et un équipement hydraulique (9) comprenant au moins une pompe de circulation (17,29) montée sur ladite conduite.
  2. Elément modulaire de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement (9) monté sur la conduite (8) comprend en série une pompe de circulation (17), un clapet anti-retour (18) et le circuit primaire (19) d'un échangeur de chaleur (20).
  3. Elément modulaire de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement (9) monté sur la conduite (8) comprend une vanne à trois voies (28) dont ladite conduite constitue deux des trois voies, savoir une première voie (a) reliée au tronçon tubulaire d'eau chaude (1) et une seconde voie (c) reliée au tronçon tubulaire d'eau refroidie (2), une première dérivation équipée d'une pompe de circulation (29), dont une extrémité constitue la troisième voie (b) de la vanne et dont l'autre extrémité constitue un plot de départ d'eau chaude (d) propre à être raccordé à l'extrémité amont d'une canalisation de chauffage central (24) comprenant au moins un radiateur (25), et une deuxième dérivation dont une extrémité est raccordée à un point (32) de la portion, de la conduite ci-dessus, constituant la seconde voie (c) de la vanne et dont l'autre extrémité constitue un plot de retour d'eau refroidie (r) propre à être raccordé à l'extrémité aval de la susdite canalisation de chauffage central.
  4. Circuit d'eau chaude destiné à être adapté sur les faces terminales coplanaires de deux brides (D,R) raccordées respectivement à la sortie d'eau chaude d'un générateur de calories (10) et au retour d'eau relativement froide vers ce générateur, caractérisé en ce qu'il comprend : d'une part, au moins un élément modulaire (M) selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, dont deux brides (3,5) situées d'un même côté sont raccordées aux deux brides (D,R) ci-dessus ; et, d'autre part, un raccord tubulaire (11) en U présentant un diamètre égal à celui de chacun des tronçons de l'élément modulaire et terminé par deux brides (15,16) raccordées aux deux brides (4,6) de cet élément situées du côté, dudit élément, opposé à celui où se trouvent les deux brides ci-dessus (3,5).
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