EP1176369A1 - Ensemble d'alimentation entre un générateur portant un fluide à une température de base et au moins deux circuits d'utilisation de ce fluide à des températures différentes - Google Patents

Ensemble d'alimentation entre un générateur portant un fluide à une température de base et au moins deux circuits d'utilisation de ce fluide à des températures différentes Download PDF

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EP1176369A1
EP1176369A1 EP01440237A EP01440237A EP1176369A1 EP 1176369 A1 EP1176369 A1 EP 1176369A1 EP 01440237 A EP01440237 A EP 01440237A EP 01440237 A EP01440237 A EP 01440237A EP 1176369 A1 EP1176369 A1 EP 1176369A1
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EP
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temperature
fluid
circuit
return
generator
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EP01440237A
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German (de)
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EP1176369B1 (fr
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Patrice Nagel
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Rehau SAS
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Rehau 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
    • F24D3/1066—Distributors for heating liquids
    • 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
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1015—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves

Definitions

  • the present invention relates to a power supply of at least two circuits use of a fluid brought to a temperature of base by a heat or cold generator.
  • This power pack includes regulated manifold dual temperature ensuring the interface between the generator and the circuits for using heat or cold operating at different temperatures.
  • the invention relates more particularly to a power supply between a generator by example of hot water and at least two circuits of heat use at temperatures different.
  • Heating with hot water is taken here as a descriptive example without rendering it limiting. On the contrary, the invention remains valid and applicable in many other areas.
  • underfloor heating is considerably developed in recent years for individual houses because it constitutes in the majority of cases the most suitable solution for provide a significant degree of comfort with regard to concerns the component of well-being linked to heating.
  • This very comfortable heating mode puts using one or more lines of conduits heat carriers according to arrangements and figures in layers in various simple shapes or combined. These conduits are intended to be embedded in the floor structure of the rooms to be heated. In these conduits circulates from hot water to relatively low temperature in the heating sector, by example around 20-40 ° C.
  • This arrangement of conduits or tubes constitutes a heat emitting network which heats the floor screed and through it the interior volume of the corresponding part in a sufficiently uniform so that the occupant (s) feel superior comfort compared to other modes of heating.
  • radiators requiring hot water at higher temperature located in the 60-80 ° C range, or mixed by the floor and by radiators.
  • Distribution channels must be carried out near the boiler, i.e. away from the user circuits, or distribution subunits must be provided, which significantly increases the cost of installation. For aesthetic reasons, we come to pass distribution tubes under the house to reach technically the pieces invisibly from inside the house.
  • This invention relates to a double collector enclosed in a thermally insulating box.
  • the hydraulic inlet of this box is a single round trip connection to the nearby boiler and the exit serves three circuits: one for underfloor heating and the other two for the heating by radiators.
  • the starting collectors are also three in number, while there is no only one return collector accepting both return of radiators than return of the floor (s) heating.
  • thermostatic or variable flow by an overflow valve mounted between back and forth, which allows to drift towards the part of the incoming flow.
  • This technical solution does not solve the problem posed due to the difficulty regulating and lowering the temperature of the circuit or circuits corresponding to heating by floor.
  • the collector supplying this circuit is connected directly to the hot water supply.
  • the power assembly comprising a bi-temperature regulated collector according to the invention a intended to remedy these various drawbacks.
  • the present invention relates to a regulated manifold power supply dual temperature providing the interface between a source of heat, for example a hot water boiler and minus two circuits of use at temperatures different.
  • heating without excluding others applications such as industrial, for example in the food industry or in the field of cooking or maintaining or reheating dishes and many other applications, for example the cleaning or laundry.
  • a mixed heating system consists conventionally from a single boiler 1 distant from two types of use circuits one 2 by radiators such as 3, and the other 4 by at least one underfloor heating such as 5 formed of a plane figure in sheet 6 representing the layout of a tube 7 transporting the heat transfer fluid.
  • the radiators 3 conventionally comprising thermostatic valves 8 are connected by connections individual hydraulic feeds 9, 10 and 11 to a riser 12 through manifolds floors such as 13 and 14.
  • the riser 12 is specific to the heating circuit by radiators 3. This riser 12 starts from the upper circuit boiler temperature 1.
  • the heated floor 5 is connected through other floor collectors such as 15 to a column rising 16 starting from the low temperature circuit of the boiler 1.
  • the present invention avoids the double hydraulic connection between the boiler and the point of birth of distribution channels to elements and devices for dissipating the heat by creating a primary circuit containing a bi-temperature regulated manifold assembly.
  • the invention starts from the inventive principle which consists of connecting a calorie or frigories transmitted to a fluid brought to a base temperature at least two circuits operating at two temperatures of different uses and this through a link single feed hydraulic connecting this generator to a manifold assembly from which the distribution of heat transfer fluid or coolant supplying these at least two circuits.
  • the boiler 1 is hydraulically connected to a manifold assembly 17 by a single 18 high water supply link temperature corresponding to that required for radiators 3.
  • This unique hydraulic connection supply 18 consists of two conduits including one, the outward path 19, starts from the normal exit of heating of the boiler known as the heating flow outlet 20 at maximum temperature for heating by radiators and the other, the return duct 21, is connected to the return input 22 of the boiler 1 for the admission of the fluid for its reheating.
  • circuits of use are in the example used for descriptive purposes two in number and of the type of those already described, namely a circuit of heating by radiators such as 3 and a circuit heating by one or more heated floors such than 5, a system more generally called heating by floor.
  • the underfloor heating circuit uses water at low temperature of the order of 20 ° C to 40 ° C while the heating circuit by radiators such that 3 uses hot water at a higher temperature high between 60 ° C and 80 ° C, i.e. approximately double the temperature used for the first underfloor heating circuit.
  • the unique hydraulic feed link 18 from boiler 1 allows placing the manifold assembly 17 as close as possible to the circuits of use in order to simplify assembly, to house this collector assembly in a suitable place of the house and save the lengths of tubing distribution to the rooms as shown in the figure 2.
  • the manifold assembly 17 is enclosed in a thermally insulated box (not shown). Due of the small number of components, it can be realized in a compact version.
  • the bi-temperature regulated collector consists of different elements following.
  • Two distributor blocks, one upstream 23 and the other downstream 24 hydraulically separated by a pump traffic 25 form with single bond supply 18 a primary charging circuit 26 outside the boiler.
  • This primary circuit 26 comprises a boiler circulator 27 placed at inside the boiler casing or at the outlet from the start 20 of the boiler 1.
  • the primary circuit outside 26 is looped on the boiler 1 by the return duct 21.
  • the outlet ducts 19 and return 21 together form the hydraulic connection single supply 18 connecting the boiler 1 to the manifold assembly 17.
  • a regulator or regulation module 28 connected by a first detection line 29 to a probe thermal flow temperature 30 inserted in the primary circuit 26.
  • the regulator 28 controls the operation of the circulation pump 25.
  • a safety aquastat 31 is mounted in series downstream of the thermal probe 30.
  • the regulator 28 is also connected by a second detection line 32 to a probe outdoor 33 located in a sheltered place at the exterior of the dwelling or building.
  • Safety aquastat 31 protects the underfloor heating system by stopping the circulation pump 25 during overheating.
  • a first bypass 34 short-circuiting the circulation pump 25 in the event of total closure of all radiators 3.
  • This branch 34 shown in lines broken is normally closed. Its opening is controlled for example by the thermostatic valve 8 one of the radiators.
  • a second diversion is planned short-circuit 35 shunting the output conduits the boiler downstream of the boiler circulator 27.
  • Each upstream distributor block 23 or downstream distributor block 24 consists of two chambers, one starting and the other back, for each of the two usage circuits, for example the heating circuit by radiators and that of underfloor heating.
  • Each room or compartment has inlet or outlet ports fitted with fittings for the connection respectively of a series of tubes of distribution and recovery of hot water from underfloor heating or other use circuits to a first temperature and a series of tubes of distribution and recovery of hot water from radiators or other single-use circuits second temperature according to two temperature ranges one low and the other high respectively.
  • the upstream distributor block 23 comprises a starting manifold 36 formed of a first supply chamber 37 for radiators 3 in which the water is that coming from the boiler at a temperature preferably between 80 ° C-90 ° C.
  • a series of tubes constitutes the start 38 of the loops supply circuits to radiators 3.
  • the upstream distributor block 23 also includes a return collector 39 formed by a second chamber said receiving chamber 40 for the return water from loops of the underfloor heating circuits by a series of tubes forming the returns 41 of the loops of the underfloor heating circuits.
  • These two supply chambers 37 and reception 40 communicate hydraulically with each other in the direction of water circulation in the circuit primary 26 through an intermediate compartment 42 flow with variable flow and adjustable on command equipped for example for this purpose with a controlled organ of flow control, for example a motorized valve 43 controlled by the installation management system of heater. It can for example be a device communication 44 with adjustable flow and controllable by the regulator 28 of the drawer and baffle type or variable position plug driven in displacement by an external electric motor 45.
  • This debit communication 44 variable is to get into the room of receiving 40 high temperature hot water in variable and adjustable quantity according to needs of the underfloor heating circuit (s) for increase by mixing the temperature of the water underfloor heating.
  • This water comes from the room adjacent supply 37 of radiators 3 and the reception room 40 also has the function of mixer.
  • Exit from reception room 40 communicates with the circulation pump 25, the operation is controlled by the regulator or module 28 depending on the value of the outdoor temperature supplied by the outdoor sensor 33 and the water temperature at its entry into the downstream distributor block 24 informed at regulation module 28 by the thermal probe 30.
  • the intermediate compartment 42 with flow variable has an additional start 46 to a particular heating circuit by one or more radiator (s) corresponding to a different flow or to the return of the boiler.
  • the downstream distributor block 24 is also divided into two rooms called compartments. We distinguishes a starting compartment 47 from the circuits of underfloor heating and a return compartment 48 heating circuits by radiators 3. This last compartment has a direct exit to the boiler through the return duct 21.
  • the start compartment 47 communicates laterally with the branch of the internal circuit of the manifold assembly 17 downstream of the circulation 25.
  • both compartments 47 and 48 are hydraulically isolated by a transverse partition wall 49 having a hydraulic communication passage 50 represented by an interruption crossed by an arrow in the figure 3.
  • Compartments 47 and 48 have exits or side entrances each equipped with a fitting for connecting the ends of the loops heating circuits by radiators 3 or by the floor in each of the rooms thus equipped. he for departure compartment 47, series 51 of tubes forming the births of the loops of the underfloor heating circuits. For the return compartment 48 arrivals 52 loops heating circuit by radiators 3.
  • the hydraulic communication passage 50 through the partition wall 49 between the two compartments 47 and 48 is closed by a non-return element by example a non-return valve 53 mounted passing through the direction from departure compartment 47 to compartment return valve 48.
  • This non-return valve 53 makes it possible to avoid the passage of water from the return compartment 48 to the starting compartment 47 in the case of a circulator-boiler 27 more powerful than the pump traffic 25.
  • the single boiler 1 generally located in a place of dependence or the cellar of the home, delivers hot water at a temperature high for example 90 ° C at the manifold assembly 17. This water is brought for example under low pressure thanks to the circulator-boiler 27 and by the connection single hydraulic 18 to the manifold assembly 17.
  • the upstream distributor block 23 receives this water by its first room 37 from which it goes to the radiators 3 through multiple distribution conduits.
  • the radiators 3 each equipped with a thermostatic valve 8 receive this variable rate hot water dosed by thermostatic valves 8 according to the needs of the moment i.e. the instantaneous temperature of the room. Hot water having passed through each radiator 3 is led by the corresponding return loop of the heating circuit by radiators 3 to the return compartment 48 of the downstream distributor block 24. Under the effect of the circulator-boiler 27, it circulates in the heating circuit and then returns to the boiler 1 to be heated there.
  • This water is forced under low pressure by the pump traffic 25 to departure compartment 47 of downstream distributor block 24 for supplying the circuit underfloor heating.
  • the excess water i.e. the quantity of water which was used by mixing in the room of reception 40 to raise the water temperature back from the underfloor heating circuit before its feedback into the circuit is transferred through the hydraulic passage 50 to return compartment 48 serving as a return manifold for the radiators.
  • Temperature regulation at the level of heating circuits can be performed according to different laws implemented by the regulator 28.
  • the operation of the burner or the boiler ramp to maintain a level predetermined high water temperature according to the current outdoor temperature or its average over a certain duration.
  • the invention has been described in connection with a heating application with two modes different, one by radiators and the other by the floor structure. However it is not found limited to these applications alone and many more are possible in all areas where the heat supplied by hot water at two temperature levels can be used, i.e. for example cooking, reheating and maintaining temperature of dishes, laundry, hydrotherapy ...
  • the invention is in no way limited with two distributor blocks.
  • the number of distribution blocks may vary as well as that of circuits of use and thereby the number of different temperatures of use.

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Abstract

L'ensemble d'alimentation à collecteur régulé bi-température est monté à titre de circuit de charge (26) d'un générateur d'eau chaude (1). Il comprend un bloc distributeur amont (23) et un bloc distributeur aval (24) séparés par une pompe de circulation (25). Chaque bloc distributeur (23) ou (24) présente deux chambres débouchant à l'extérieur par des sorties vers au moins deux circuits d'utilisation à des températures différentes. Les chambres du bloc distributeur amont (23) communiquent entre elles par un organe de débit variable commandé (43) et celles du bloc distributeur aval (24) par un passage (50). Le premier circuit d'utilisation est monté entre les premières chambres et le deuxième circuit entre les deuxièmes chambres des blocs distributeurs (23) et (24).
Cette invention intéresse principalement les constructeurs de matériel de chauffage.

Description

La présente invention se rapporte à un ensemble d'alimentation d'au moins deux circuits d'utilisation d'un fluide porté à une température de base par un générateur de chaleur ou de froid. Cet ensemble d'alimentation comporte un collecteur régulé bi-température assurant l'interface entre le générateur et les circuits d'utilisation de la chaleur ou du froid fonctionnant à des températures différentes.
L'invention se rapporte plus particulièrement à un ensemble d'alimentation entre un générateur par exemple d'eau chaude et au moins deux circuits d'utilisation de la chaleur à des températures différentes.
On décrira ci-après une application dans le domaine du chauffage d'une maison individuelle. Il est bien entendu que cette invention s'applique à bien d'autres domaines dans la mesure où il s'agit d'au moins deux circuits d'utilisation du même fluide à des températures différentes produites à partir d'un seul générateur de chaleur ou de froid.
Le chauffage par l'eau chaude est pris ici comme exemple descriptif sans pour autant le rendre limitatif. Au contraire l'invention reste valable et applicable dans bien d'autres domaines.
Le chauffage dit par le sol s'est considérablement développé ces dernières années pour les maisons individuelles car il constitue dans la majorité des cas la solution la mieux adaptée pour apporter un degré de confort important en ce qui concerne la composante du bien être liée au chauffage.
Ce mode de chauffage d'un grand confort met en oeuvre un ou plusieurs tracés de conduits caloporteurs selon des dispositions et figures géométriques en nappes de formes diverses simples ou combinées. Ces conduits sont destinés à être noyés dans la structure du plancher des pièces à chauffer. Dans ces conduits circule de l'eau chaude à relativement basse température dans le domaine du chauffage, par exemple aux environs de 20-40°C.
Cette disposition de conduits ou tubes constitue un réseau émetteur de chaleur qui chauffe la chape du plancher et à travers elle le volume intérieur de la pièce correspondante d'une façon suffisamment uniforme pour que le ou les occupants ressent(ent) un confort supérieur à celui apporté par les autres modes de chauffage.
Il existe souvent parallèlement dans la même unité d'habitation ou dans un même ensemble d'habitation ou de travail des pièces ou des espaces qui, pour diverses raisons techniques sont chauffés autrement, par exemple uniquement par radiateurs nécessitant de l'eau chaude à plus haute température située dans la gamme 60-80°C, ou de façon mixte par le sol et par radiateurs.
Pour des raisons de simplification et de coût, il n'existe, en général, qu'un seul générateur d'eau chaude, par exemple une chaudière unique pour les deux circuits d'eau chaude de chauffage à températures d'utilisation différentes.
Cette mixité des modes aboutit à la création d'une interface regroupant les fonctions de collecteur et de mélangeur, par exemple sous la forme d'un ensemble préfabriqué sur lequel il suffit d'effectuer les différents branchements.
Pour des raisons d'économie, lorsque cet ensemble d'interface est livré avec la chaudière, il se monte par l'installateur de la chaudière à proximité de celle-ci.
Les départs des circuits de distribution doivent s'effectuer près de la chaudière, c'est-à-dire de façon distante des circuits d'utilisation, ou bien il faut prévoir des sous-unités de distribution, ce qui renchérit notablement le coût de l'installation. Pour des raisons d'esthétique, on en arrive à faire passer les tubes de distribution sous la maison pour atteindre techniquement les pièces de façon invisible de l'intérieur de la maison.
On est ainsi dans l'obligation, en raison des circuits de distribution partant de la chaudière, de monter le régulateur près de la chaudière.
A cet emplacement, le régulateur ne peut assurer une régulation correcte des circuits.
De plus, les éventuelles réparations s'avèrent difficiles en raison de la difficulté d'accès et du démontage condamnant temporairement tout le circuit.
Dans les installations récentes, il existe de la part des installateurs une demande de placer le collecteur au milieu de l'habitation pour mieux réaliser la distribution et souvent à l'envers pour alimenter plus facilement les pièces du dessus.
Cette disposition impose cependant une pluralité de tuyauteries assurant les liaisons avec la chaudière, une pour chaque type de chauffage, c'est-à-dire une liaison à basse température pour le chauffage par le sol et une liaison à plus haute température pour le chauffage par radiateurs.
Cette disposition, imposant au moins deux lignes aller et retour de tuyauteries de liaison, porte en elle de multiples inconvénients :
  • le montage est plus long et plus compliqué,
  • ces liaisons apparentes ne sont pas esthétiques,
  • elles ne sont pas accessibles sur la majorité de leur tracé.
On connaít la publication de la demande européenne EP 0 309 440 au nom de SCHWARZ Aloïse se rapportant à une installation de chauffage à deux circuits dont l'un à eau chaude à basse température pour le chauffage par le sol et l'autre à eau chaude à température plus élevée pour le chauffage par radiateurs.
Cette invention concerne un collecteur double enfermé dans un caisson thermiquement isolant.
L'entrée hydraulique de ce caisson est une liaison simple aller et retour à la chaudière proche et la sortie dessert trois circuits : l'un pour le chauffage par le sol et les deux autres pour le chauffage par des radiateurs. Les collecteurs de départ sont également au nombre de trois, alors qu'il n'existe qu'un seul collecteur de retour acceptant aussi bien le retour des radiateurs que le retour du ou des planchers chauffants.
Il existe une dérivation thermostatique ou à débit variable par un clapet de dépassement monté entre l'aller et le retour, ce qui permet de dériver vers la sortie une partie du débit entrant.
Cette solution technique ne résout pas entièrement le problème posé en raison de la difficulté de régulation et d'abaissement de la température du circuit ou des circuits correspondant au chauffage par le sol.
En effet, le collecteur alimentant ce circuit est branché directement sur l'arrivée en eau chaude.
Par ailleurs, il n'existe pas vraiment de système de mélange, mais un simple dispositif de dérivation du flux entrant.
L'ensemble d'alimentation comportant un collecteur régulé bi-température selon l'invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'une habitation montrant la distribution entre deux circuits de chauffage, l'un par radiateurs, l'autre par le sol, et une chaudière selon la technique antérieure à la présente invention ;
  • la figure 2 est la même vue schématique d'ensemble montrant la distribution entre les mêmes deux circuits de chauffage et une chaudière en utilisant l'ensemble collecteur bi-température ;
  • la figure 3 est un schéma d'ensemble illustrant l'ensemble collecteur bi-température et ses organes l'environnant ;
  • la figure 4 est le schéma du deuxième collecteur dans sa version avec clapet anti-retour.
Comme déjà indiqué, on prendra comme exemple descriptif une application en chauffage dans le cadre d'une utilisation mixte en chauffage par le sol et par radiateurs avec deux circuits et une chaudière à l'intérieur d'une maison d'habitation ou d'un bâtiment.
Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas à ce type d'application, mais qu'elle en vise beaucoup d'autres même au-delà de celles mentionnées ci-après.
Dans l'exemple décrit, la présente invention concerne un ensemble d'alimentation à collecteur régulé bi-température assurant l'interface entre une source de chaleur, par exemple une chaudière à eau chaude et au moins deux circuits d'utilisation à des températures différentes.
Il pourrait s'agir tout aussi bien de deux circuits de rafraíchissement et non pas de chauffage.
Ainsi, on décrira ci-après une application en chauffage sans pour autant exclure d'autres applications telles qu'industrielles, par exemple dans l'industrie alimentaire ou dans le domaine de la cuisson ou du maintien ou de la remise en température des plats et bien d'autres applications, par exemple le nettoyage ou la blanchisserie.
Comme représenté sur la figure 1, une installation de chauffage mixte se compose classiquement d'une chaudière unique 1 distante de deux types de circuits d'utilisation l'un 2 par des radiateurs tels que 3, et l'autre 4 par au moins un plancher chauffant tel que 5 formé d'une figure plane en nappe 6 représentant le tracé d'un tube 7 transportant le fluide caloporteur.
Les radiateurs 3 comportant classiquement des robinets thermostatiques 8 sont reliés par des liaisons hydrauliques individuelles d'alimentation 9, 10 et 11 à une colonne montante 12 à travers des collecteurs d'étage tels que 13 et 14. La colonne montante 12 est propre au circuit de chauffage par les radiateurs 3. Cette colonne montante 12 part du circuit haute température de la chaudière 1.
Le plancher chauffant 5 est relié à travers d'autres collecteurs d'étage tels que 15 à une colonne montante 16 partant du circuit basse température de la chaudière 1.
On remarque dans cette disposition classique l'utilisation de deux colonnes montantes 12 et 16 distinctes propres à chaque mode de chauffage à savoir par radiateurs et par plancher(s) chauffant(s).
La présente invention permet d'éviter la double liaison hydraulique entre la chaudière et le point de naissance des circuits de distribution vers les éléments et dispositifs de dissipation de la chaleur en créant un circuit primaire renfermant un ensemble collecteur régulé bi-température.
L'invention part du principe inventif qui consiste à raccorder un générateur de calories ou de frigories transmises à un fluide porté à une température de base à au moins deux circuits d'utilisation fonctionnant à deux températures d'utilisation différentes et ceci à travers une liaison hydraulique d'alimentation unique reliant ce générateur à un ensemble collecteur à partir duquel s'effectue la distribution du fluide calo ou frigoporteur d'alimentation de ces au moins deux circuits.
On décrira maintenant l'invention dans son environnement.
Selon l'exemple descriptif, la chaudière 1 est reliée hydrauliquement à un ensemble collecteur 17 par une liaison unique d'alimentation 18 en eau à haute température correspondant à celle nécessaire aux radiateurs 3. Cette liaison hydraulique unique d'alimentation 18 se compose de deux conduits dont l'un, le conduit aller 19, part de la sortie normale de chauffage de la chaudière dite sortie départ chauffage 20 à la température maximale pour le chauffage par radiateurs et l'autre, le conduit retour 21, est raccordé à l'entrée de retour 22 de la chaudière 1 pour l'admission du fluide en vue de son réchauffage.
Les circuits d'utilisation sont dans l'exemple utilisé à titre descriptif au nombre de deux et du type de ceux déjà décrits, à savoir un circuit de chauffage par des radiateurs tels que 3 et un circuit de chauffage par un ou des planchers chauffants tels que 5, système appelé plus généralement chauffage par le sol.
Le circuit de chauffage par le sol utilise de l'eau à faible température de l'ordre de 20°C à 40°C alors que le circuit de chauffage par radiateurs tels que 3 utilise de l'eau chaude à une température plus élevée située entre 60°C et 80°C, c'est-à-dire approximativement le double de la température utilisée pour le premier circuit de chauffage par le sol.
La liaison hydraulique unique d'alimentation 18 provenant de la chaudière 1 permet de placer l'ensemble collecteur 17 le plus près possible des circuits d'utilisation en vue de simplifier le montage, de loger cet ensemble collecteur dans un endroit adapté de la maison et d'économiser les longueurs de tubes de distribution jusqu'aux pièces comme le montre la figure 2.
L'ensemble collecteur 17 est enfermé dans un caisson isolé thermiquement (non représenté). En raison du petit nombre de composants, il peut être réalisé dans une version compacte.
Ce faible encombrement permet de le placer dans des endroits restreints, c'est-à-dire de faible étendue dans la maison, peu utilisables pour d'autres besoins.
Dans le détail, le collecteur régulé bi-température se compose des différents éléments suivants.
Deux blocs distributeurs l'un amont 23 et l'autre aval 24 séparés hydrauliquement par une pompe de circulation 25 forment avec la liaison unique d'alimentation 18 un circuit primaire de charge 26 extérieur à la chaudière. Ce circuit primaire 26 comporte un circulateur-chaudière 27 placé à l'intérieur de l'habillage de la chaudière ou en sortie du départ 20 de la chaudière 1. Le circuit primaire extérieur 26 se boucle sur la chaudière 1 par le conduit de retour 21. Les conduits de départ 19 et de retour 21 forment ensemble la liaison hydraulique unique d'alimentation 18 reliant la chaudière 1 à l'ensemble collecteur 17.
Se greffe sur ce circuit primaire extérieur 26 un régulateur ou module de régulation 28 relié par une première ligne de détection 29 à une sonde thermique 30 de température de départ insérée dans le circuit primaire 26. Le régulateur 28 commande le fonctionnement de la pompe de circulation 25. Un aquastat de sécurité 31 est monté en série en aval de la sonde thermique 30. Le régulateur 28 est aussi relié par une deuxième ligne de détection 32 à une sonde extérieure 33 située dans un endroit abrité à l'extérieur de l'habitation ou du bâtiment.
L'aquastat de sécurité 31 protège l'installation de chauffage par le sol en arrêtant la pompe de circulation 25 lors d'une surchauffe.
A titre de sécurité, on prévoit une première dérivation 34 court-circuitant la pompe de circulation 25 dans le cas d'une fermeture totale de tous les radiateurs 3. Cette dérivation 34 représentée en traits brisés est normalement fermée. Son ouverture est commandée par exemple par le robinet thermostatique 8 d'un des radiateurs. On prévoit une deuxième dérivation de court-circuit 35 shuntant les conduits de sortie de la chaudière en aval du circulateur-chaudière 27. Ces dérivations soulagent les pompes lorsque les différents circuits d'utilisation sont fermés.
Chaque bloc distributeur amont 23 ou aval 24 est formé de deux chambres, l'une de départ et l'autre de retour, pour chacun des deux circuits d'utilisation, par exemple le circuit de chauffage par les radiateurs et celui de chauffage par le sol.
Pour des raisons de clarté descriptive, on appellera chambres celles du distributeur amont 23 et compartiments celles du distributeur aval 24.
Chaque chambre ou compartiment présente des orifices d'entrée ou de sortie équipés de raccords pour le branchement respectivement d'une série de tubes de distribution et de récupération de l'eau chaude de chauffage par le sol ou autres circuits d'utilisation à une première température et d'une série de tubes de distribution et de récupération de l'eau chaude des radiateurs ou autres circuits d'utilisation à une deuxième température selon deux gammes de températures respectivement l'une basse et l'autre élevée.
Plus précisément, le bloc distributeur amont 23 comporte un collecteur de départ 36 formé d'une première chambre d'alimentation 37 des radiateurs 3 dans laquelle l'eau est celle arrivant de la chaudière à une température de préférence située entre 80°C-90°C. Une série de tubes constitue les départs 38 des boucles des circuits d'alimentation des radiateurs 3.
Le bloc distributeur amont 23 comporte aussi un collecteur de retour 39 formé d'une deuxième chambre dite chambre de réception 40 de l'eau de retour des boucles des circuits de chauffage par le sol par une série de tubes formant les retours 41 des boucles des circuits de chauffage par le sol.
Ces deux chambres d'alimentation 37 et de réception 40 communiquent hydrauliquement entre elles dans le sens de la circulation de l'eau dans le circuit primaire 26 à travers un compartiment intermédiaire 42 de passage à débit variable et réglable sur commande équipé par exemple à cette fin d'un organe commandé de réglage du débit, par exemple une vanne motorisée 43 pilotée par le système de gestion de l'installation de chauffage. Il peut s'agir par exemple d'un dispositif de communication 44 à débit réglable et commandable par le régulateur 28 du type à tiroir et à chicane ou à boisseau à position variable entraíné en déplacement par un moteur électrique extérieur 45.
La fonction de cette communication 44 à débit variable consiste à faire entrer dans la chambre de réception 40 de l'eau chaude à haute température en quantité variable et réglable en fonction des besoins du ou des circuits de chauffage par le sol pour augmenter en s'y mélangeant la température de l'eau du chauffage par le sol. Cette eau provient de la chambre adjacente d'alimentation 37 des radiateurs 3 et la chambre de réception 40 présente en plus la fonction de mélangeur.
La sortie de la chambre de réception 40 communique avec la pompe de circulation 25 dont le fonctionnement est piloté par le régulateur ou module de régulation 28 en fonction de la valeur de la température extérieure fournie par la sonde extérieure 33 et de la température de l'eau au niveau de son entrée dans le bloc distributeur aval 24 renseigné au module de régulation 28 par la sonde thermique 30.
Le compartiment intermédiaire 42 à débit variable comporte un départ supplémentaire 46 vers un circuit particulier de chauffage par un ou des radiateur(s) correspondant à un débit différent ou vers le retour de la chaudière.
Le bloc distributeur aval 24 est également divisé en deux chambres appelées compartiments. On distingue un compartiment de départ 47 des circuits de chauffage par le sol et un compartiment de retour 48 des circuits de chauffage par les radiateurs 3. Ce dernier compartiment présente une sortie directe vers la chaudière par le conduit de retour 21.
Le compartiment de départ 47 communique latéralement avec la branche du circuit interne de l'ensemble collecteur 17 en aval de la pompe de circulation 25. Dans la version de base, les deux compartiments 47 et 48 sont isolés hydrauliquement par une paroi de séparation transversale 49 présentant un passage 50 de communication hydraulique représenté par une interruption traversée par une flèche sur la figure 3.
Les compartiments 47 et 48 présentent des sorties ou des entrées latérales équipées chacune d'un raccord pour le branchement des extrémités des boucles des circuits de chauffage par les radiateurs 3 ou par le sol dans chacune des pièces ainsi équipées. Il s'agit pour le compartiment de départ 47 d'une série 51 de tubes formant les naissances des boucles des circuits de chauffage par le sol. Il s'agit pour le compartiment de retour 48 des arrivées 52 des boucles du circuit de chauffage par les radiateurs 3.
Dans une variante représentée sur la figure 4, le passage 50 de communication hydraulique à travers la paroi de séparation 49 entre les deux compartiments 47 et 48 est obturé par un élément anti-retour par exemple un clapet anti-retour 53 monté passant dans le sens du compartiment de départ 47 vers le compartiment de retour 48. Ce clapet anti-retour 53 permet d'éviter le passage de l'eau du compartiment de retour 48 vers le compartiment de départ 47 dans le cas d'un circulateur-chaudière 27 plus puissant que la pompe de circulation 25.
On expliquera maintenant le fonctionnement global de l'installation de chauffage comportant l'ensemble d'alimentation à collecteur régulé bi-température.
La chaudière unique 1 située généralement dans un endroit de dépendance ou la cave de l'habitation, délivre de l'eau chaude à une température élevée par exemple 90°C à l'ensemble collecteur 17. Cette eau est amenée par exemple sous faible pression grâce au circulateur-chaudière 27 et par la liaison hydraulique unique 18 à l'ensemble collecteur 17. Le bloc distributeur amont 23 reçoit cette eau par sa première chambre 37 d'où elle part vers les radiateurs 3 par les conduits multiples de distribution. Les radiateurs 3 équipés chacun d'un robinet thermostatique 8 reçoivent cette eau chaude à débit variable dosé par les robinets thermostatiques 8 selon les besoins du moment c'est-à-dire de la température instantanée de la pièce. L'eau chaude ayant traversé chaque radiateur 3 est dirigée par la boucle correspondante de retour du circuit de chauffage par radiateurs 3 vers le compartiment de retour 48 du bloc distributeur aval 24. Sous l'effet du circulateur-chaudière 27, elle circule dans le circuit de chauffage et retourne ensuite à la chaudière 1 pour y être réchauffée.
Une certaine quantité d'eau à haute température et en débit variable traverse le bloc distributeur amont 23 par le passage du compartiment intermédiaire 42 pour venir se mélanger dans la chambre de réception 40 avec l'eau de retour des boucles du circuit de chauffage par le sol en vue de sa réinjection dans le circuit de chauffage par le sol. Cette eau est forcée sous faible pression par la pompe de circulation 25 vers le compartiment de départ 47 du bloc distributeur aval 24 en vue d'alimenter le circuit de chauffage par le sol.
Le surplus d'eau, c'est-à-dire la quantité d'eau qui a servi par mélange dans la chambre de réception 40 à faire remonter la température de l'eau de retour du circuit de chauffage par le sol avant sa réinjection dans le circuit est cédée à travers le passage hydraulique 50 au compartiment de retour 48 servant de collecteur de retour des radiateurs.
La régulation des températures au niveau des circuits de chauffage peut s'effectuer selon différentes lois mises en oeuvre par le régulateur 28.
Celui-ci connaít en permanence la température extérieure prise en un endroit abrité extérieur à l'habitation ou au bâtiment ainsi que la température de l'eau de sortie de la chaudière qui est contrôlée classiquement par une sonde de départ chaudière doublée d'un aquastat de sécurité. On connaít aussi la température de l'eau alimentant le bloc distributeur aval 24 par la sonde thermique de température de départ et ensuite celle du circuit de chauffage par le sol. C'est ce circuit dont on souhaite réguler la température de l'eau. En fonction de la température extérieure et d'une température de référence correspondant à cette température extérieure, on commande la vanne motorisée 43 pour injecter plus ou moins d'eau à haute température dans la deuxième chambre c'est-à-dire la chambre de réception 40 du bloc distributeur amont 23.
Bien entendu, de façon classique on régulera la température de l'eau en sortie de chaudière c'est-à-dire le niveau de la haute température de l'eau de chauffage par les radiateurs et ceci en fonction de la température extérieure.
A cet effet, en fonction de la température extérieure, on commandera la marche du brûleur ou de la rampe de la chaudière pour que soit maintenu un niveau prédéterminé de haute température de l'eau selon la température extérieure du moment ou sa moyenne sur une certaine durée.
L'invention a été décrite à propos d'une application de chauffage comportant deux modes différents, l'un par des radiateurs et l'autre par la structure de plancher. Cependant elle ne se trouve pas limitée à ces seules applications et bien d'autres sont possibles dans tous les domaines où la chaleur apportée par l'eau chaude selon deux niveaux de températures peut être utilisée, à savoir par exemple cuisson, réchauffage et maintien en température des plats, blanchisserie, hydrothérapie ...
De plus, l'invention n'est nullement limitée à deux blocs distributeurs. Au contraire, le nombre de blocs de distribution peut varier ainsi que celui des circuits d'utilisation et par là même le nombre de températures différentes d'utilisation.

Claims (8)

  1. Ensemble d'alimentation comprenant la production, la fourniture et la distribution de chaleur ou de froid à au moins deux circuits d'utilisation à des températures différentes d'utilisation dont au moins une première température et une deuxième température, comprenant un générateur (1) de calories ou de frigories portant un fluide à une température de base, une interface de distribution et une liaison d'alimentation entre le générateur (1) et l'interface caractérisé en ce que la liaison d'alimentation (18) existant entre le générateur (1) de fluide à la température de base et l'interface est unique pour tous les circuits d'utilisation et en ce que l'interface se compose d'un ensemble collecteur (17) formé d'au moins deux blocs distributeurs l'un amont (23) et l'autre aval (24) montés en série dans un circuit primaire (26) de charge du générateur (1) du fluide porté à une température de base et séparés par une pompe de circulation (25), l'entrée du bloc distributeur amont (23) recevant le fluide provenant de la branche aller du circuit primaire (26) du générateur (1) et la sortie du bloc distributeur aval (24) étant reliée à la branche retour du circuit primaire (26) du générateur (1) du fluide et en ce que le bloc distributeur amont (23) comporte une première et une deuxième chambres respectivement d'alimentation (37) d'un deuxième circuit et une chambre de réception (40) d'un premier circuit communiquant entre elles dans le sens de circulation du fluide dans le circuit primaire (26) à travers une communication (44) à débit réglable permettant l'injection à débit variable de fluide à la deuxième température dans la chambre de réception (40) du bloc de distribution amont (23), la sortie de ce bloc distributeur amont (23) étant reliée à la pompe de circulation (25) et la première chambre (37) débouchant sur les conduits d'alimentation du deuxième circuit d'utilisation du fluide à la deuxième température et la deuxième chambre (40) recevant les conduits de retour du premier circuit d'utilisation en fluide à la première température d'utilisation et en ce que le bloc distributeur aval (24) comporte un compartiment de départ (47) et un compartiment de retour (48) communiquant hydrauliquement entre eux et reliés pour le premier compartiment aux conduits de retour du deuxième circuit d'utilisation du fluide à la deuxième température d'utilisation et pour le deuxième compartiment aux conduits de départ du premier circuit d'utilisation du fluide à la première température d'utilisation.
  2. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première température est plus faible que la deuxième température.
  3. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première température est plus élevée que la deuxième température.
  4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la communication (44) à débit réglable est un compartiment intermédiaire (42) équipé d'un dispositif (43) de commande du débit commandé par une gestion de régulation.
  5. Ensemble selon la revendication précédente caractérisé en ce que le dispositif (43) est motorisé.
  6. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce les compartiments départ (47) et retour (48) du bloc de distribution aval (24) sont séparés par une paroi transversale (49) présentant un passage (50) de communication hydraulique.
  7. Ensemble collecteur selon la revendication précédente caractérisé en ce que le passage (50) de communication hydraulique entre les compartiments départ (47) et retour (48) du bloc de distribution aval (24) est équipé d'un élément anti-retour (53) monté passant du compartiment de départ (47) vers le compartiment de retour (48).
  8. Ensemble collecteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'entre la pompe de circulation (25) et le bloc distributeur aval (24) est montée une sonde thermique de température de départ (30) reliée à un régulateur (28) lui même relié à une sonde extérieure (33) en vue de commander la pompe de circulation (25).
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