FR2511480A1 - SEQUENTIAL POWER CONTROL FOR GAS BOILER - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une commande séquentielle en puissance pour chaudière à gaz. The invention relates to a sequential power control for a gas boiler.
L'augmentation rapide du coût de l'énergie a conduit les utilisateurs à l'épargner par une meilleure utilisation et par la diminution de leurs besoins. The rapid increase in the cost of energy has led users to save it by better use and by reducing their needs.
En ce qui concerne le chauffage, l'amélioration de l'isolation dans la construction a entrainé une réduction sensible de la puissance des chaudières de chauffage central. With regard to heating, the improvement in insulation in construction has resulted in a significant reduction in the power of central heating boilers.
Les efforts d'isolation se traduisent, dans la majorité des cas, par des besoins calorifiques réduits de moitié pour la même surface habitable. Insulation efforts translate, in the majority of cases, into calorific requirements reduced by half for the same habitable surface.
Par contre, les besoins en eau chaude sanitaire n'ont guère variés dans la mesure où ceux-ci restent fortement fonction du degré d'hygiène, d'équipement ménager et de confort de plus en plus élevé chez l'homme moderne, notamment chez le citadin. On the other hand, the needs for domestic hot water have hardly varied in so far as these remain strongly dependent on the degree of hygiene, household equipment and comfort increasingly higher in modern humans, especially in the city-dweller.
Les besoins en eau chaude restent identiques, voir en augmentation, et la puissance nécessaire pour en assurer la production instantanée dans un générateur n'a pas varié
La puissance nécessaire au chauffage de l'eau sani taire dépend du degré de confort souhaité.The hot water requirements remain the same, or even increase, and the power required to ensure instant production in a generator has not varied
The power required to heat the sanitary water depends on the degree of comfort desired.
Un calcul rapide montre qu'en chauffage instantané le niveau de cette puissance ne peut être abaissé en dessous de 24 kw. Cette puissance convient tout juste à échauffer un débit de 10 1/mon de 330C ou un débit de 6,7 1/mon de 500C. A quick calculation shows that in instantaneous heating the level of this power cannot be lowered below 24 kw. This power is just suitable for heating a flow of 10 1 / my of 330C or a flow of 6.7 1 / my of 500C.
La puissance d'une chaudière dépend essentiellemen de ses caractéristiques générales de conception et de la puissa] ce de son brûleur. The capacity of a boiler depends essentially on its general design characteristics and the power of its burner.
Le calcul des caractéristiques générales d'une chai dière est guidé par la nécessité d'obtenir le- meilleur rendement à la puissance nominale. The calculation of the general characteristics of a chain is guided by the need to obtain the best efficiency at nominal power.
On lui associe ensuite un brûleur de puissance ada] tée. It is then associated with a suitable power burner.
La puissance d'une chaudière dépend donc essentiel lement de ses caractéristiques générales de conception et de la puissance de son brûleur. The power of a boiler therefore depends essentially on its general design characteristics and the power of its burner.
Or, le point de fonctionnement correspondant au ren dement optimal pour un type de chaudière donné ne peut se re trouver à deux puissances de fonctionnement très différentes allant du simple au double. However, the operating point corresponding to the optimal output for a given type of boiler cannot be found at two very different operating powers ranging from single to double.
De plus, il est impensable d'équiper les chaudières mixtes d'un deuxième foyer ou d'une deuxième rampe de brûleur de plus faible puissance en raison de son incidence sur le prix de revient. In addition, it is unthinkable to equip mixed boilers with a second hearth or a second burner ramp of lower power because of its impact on the cost price.
Dans les chaudières à gaz, on ne pourrait faire fonctionner la moitié de la rampe du brûleur sans se placer dans des conditions de mauvais rendement. In gas boilers, you could not operate half of the burner ramp without placing yourself in poor performance conditions.
Dans le cas de puissances de chauffage et d'eau chaude instantanée voisines, le générateur de chaleur fonctionne toujours à sa puissance nominale ce qui permet de bénéficier du rendement optimal prévu par le constructeur. In the case of neighboring heating capacities and instantaneous hot water, the heat generator always works at its nominal power, which allows to benefit from the optimal efficiency provided by the manufacturer.
Un simple dispositif de priorite interrompt le chauffage ou ne l'autorise pas pendant le temps du soutirage de l'eau sanitaire qui dispose de la pleine puissance pour se chauffer. A simple priority device interrupts the heating or does not authorize it during the withdrawal time of the domestic water which has full power to heat.
Les chaudières actuelles à double service disposent d'une puissance nominale imposée par les besoins en eau chaude sanitaire. Current dual-service boilers have a nominal power imposed by domestic hot water needs.
Cette puissance dépasse les caractéristiques de l'installation de chauffage d'une habitation thermiquement isolée. This power exceeds the characteristics of the heating installation of a thermally insulated dwelling.
Pour satisfaire à ces deux nécessités, les chaudières à deux services doivent disposer d'un règlage de puissance qui adapte la fourniture de chaleur aux plus faibles besoins de l'installation de chauffage tout en conservant la disponibilité de la puissance totale pour la production d'eau chaude sanitaire
La présente invention a pour but de réaliser, de façon simple, l'ajustement de la puissance de chauffage en conservant la totalité de la puissance pour la préparation instantanée de l'eau chaude sanitaire.To meet these two needs, boilers with two services must have a power control which adapts the supply of heat to the lowest needs of the heating installation while maintaining the availability of total power for the production of hot water
The object of the present invention is to carry out, in a simple manner, the adjustment of the heating power while retaining all of the power for the instantaneous preparation of domestic hot water.
En effet, la puissance de chauffage est modulée séquentiellement selon un cycle de fréquence de récurrence constante ou variable permettant d'optimiser les temps d'arrêt de la chaudière. In fact, the heating power is modulated sequentially according to a cycle of constant or variable recurrence frequency making it possible to optimize the downtime of the boiler.
Un autre objectif de l'invention est d'asservir le fonc-tionnement de la chaudière aux variations d'un paramètre climatique en chauffage seul ou en chaudière avec pre- paration d'eau chaude sanitaire par ajustement de la puissanc moyenne en fonction des besoins calorifiques que traduisent les variations d'un paramètre climatique captées et transmise par la sonde extérieure. Another objective of the invention is to subject the operation of the boiler to variations in a climatic parameter in heating alone or in a boiler with domestic hot water preparation by adjusting the average power as required. that reflect the variations of a climatic parameter captured and transmitted by the outdoor sensor.
A cet effet, 11 invention est remarquable en ce que l'allure de fonctionnement résulte de la commande séquentielle d'une vanne de pleine puissance associée endérivation à une vanne d'allure minimale en liaison avec une sonde extérieure et/ou tout autre capteur traduisant la variation d'un paramètre quelconque intéressant la conduite de la chaudière. To this end, the invention is remarkable in that the operating speed results from the sequential control of a full-power valve associated endérivation with a minimum-speed valve in connection with an external probe and / or any other sensor reflecting the variation of any parameter concerning the operation of the boiler.
L'invention s'applique non seulement aux chaudières à deux services mais également à toutes les chaudières de chauffage au gaz car elle permet . d'ajuster la puissance réellement nécessaire d'une chaudièr
type utilisée dans des conditions et des besoins de puissan
ces différentes, . la modulation automatique de cette puissance par asservisse
ment de sa commande de fonctionnement aux variations des
conditions climatiques extérieures.The invention applies not only to boilers with two services but also to all gas heating boilers because it allows. to adjust the really necessary power of a boiler
type used in powerful conditions and needs
these different,. the automatic modulation of this power by slave
ment of its operating command to variations in
outdoor climatic conditions.
La commande selon l'invention garantit une consommation optimale du combustible gazeux par la correspondanc parfaite de la puissance et du temps de fonctionnement aux besoins instantanés. Cette adaptation est étudiée pour optimiser l'exploitation de l'installation au niveau du fonctionnement de la chaudière par la réduction des temps d'arrêt imposés par une puissance nominale dépassant les besoins de l'installation de chauffage dans le cas d'une chaudière à deux services. The control according to the invention guarantees an optimal consumption of the gaseous fuel by the perfect correspondence of the power and the operating time to the instantaneous needs. This adaptation is being studied to optimize the operation of the installation in terms of boiler operation by reducing the downtime imposed by a nominal power exceeding the needs of the heating installation in the case of a boiler with two services.
Elle permet ainsi de choisir une chaudière de puissance confortable sans la faire consommer au-delà des stricts besoins en chauffage. It allows you to choose a comfortable power boiler without consuming it beyond the strict heating needs.
D'autres caractéristiques techniques et avantages ressortiront de la description qui suit, effectuée à titre d'exemple, sur un mode de réalisation de l'invention, illustré par le dessin annexé dans lequel
la figure 1 représente le schéma de la commande sé
quentielle de puissance selon l'invention,
la figure 2 est une représentation graphique d'un
mode de fonctionnement des puissances en fonction
du temps où Pn désigne la puissance nominale et t
le temps.Other technical characteristics and advantages will emerge from the description which follows, given by way of example, on an embodiment of the invention, illustrated by the appended drawing in which
FIG. 1 represents the diagram of the command se
power quential according to the invention,
Figure 2 is a graphical representation of a
operating mode of the powers in function
of the time where Pn denotes the nominal power and t
the weather.
La commande séquentielle en puissance selon l'invention se compose d'un jeu de vannes placées sur le circuit d'alimentation tel que représenté sur la figure annexée entre le brûleur à gaz 1 et la conduite d'alimentation 2 après le compteur 3. Une vanne d'allure réduite 4, à débit ajustable, impose à la chaudière un fonctionnement en allure réduite.The sequential power control according to the invention consists of a set of valves placed on the supply circuit as shown in the attached figure between the gas burner 1 and the supply line 2 after the counter 3. A reduced-speed valve 4, with adjustable flow rate, requires the boiler to operate at a reduced speed.
Cette allure réduite préréglée par le constructeur ou ajustée par l'installateur à la mise en marche de l'installation correspond aux besoins minimum de l'installation.This reduced speed preset by the manufacturer or adjusted by the installer when the system is started corresponds to the minimum requirements of the installation.
Le débit de cette vanne pourra etre règlé de façon à assurer un fonctionnement à puissance réduite à une valeur comprise par exemple entre 20 et 40 % de la puissance nominale. The flow rate of this valve can be adjusted so as to ensure operation at reduced power to a value comprised for example between 20 and 40% of the nominal power.
Cette vanne d'allure réduite est complétée par une deuxième vanne 5 dite de pleine puissance montée endérivationsur la première vanne ou inversement. This reduced-speed valve is supplemented by a second valve 5 called full power valve mounted on the first valve or vice versa.
La vanne de pleine puissance fonctionne en tout ou rien. On la choisira de préférence dans le groupe des vannes à possibilité de commande à distance, par exemple parmi les électrovannes. The full power valve works all or nothing. It will preferably be chosen from the group of valves with the possibility of remote control, for example from solenoid valves.
La vanne de pleine puissance sera commandée séquentiellement par un dispositif séquenceur électromécanique ou électronique 6 à partir des informations fournies par une unité de commande 7 qui prend en compte un ou plusieurs paramètres climatiques intérieurs ou extérieurs, par exemple la température des pièces par un thermostat d'ambiance 8, la température extérieure par une sonde extérieure 9, la tem perature de l'eau de chauffage par une sonde de départ chauffage 10 ou tout autre. L'unité de commande 7 est réduite, dans le cas le plus simple, au thermostat d'ambiance 8 ou à la commande 11 de règlage de la température de l'eau dans la chaudière. The full-power valve will be controlled sequentially by an electromechanical or electronic sequencing device 6 from information provided by a control unit 7 which takes into account one or more indoor or outdoor climatic parameters, for example the temperature of the rooms by a thermostat d atmosphere 8, the outside temperature by an outside probe 9, the temperature of the heating water by a heating start probe 10 or any other. The control unit 7 is reduced, in the simplest case, to the room thermostat 8 or to the control 11 for adjusting the temperature of the water in the boiler.
Un organe de liaison 12 à élément ou circuit retardateur introduit un retard à l'ouverture entre la vanne de pleine puissance et la vanne d'allure réduite. A connecting member 12 with delay element or circuit introduces a delay in opening between the full-power valve and the reduced-speed valve.
L'unité de commande 7 assure àvec le séquenceur 6 le fonctionnement entièrement automatique de la chaudière. The control unit 7 ensures with the sequencer 6 the fully automatic operation of the boiler.
Elle comportera tout de même des éléments 13 et 14 de commande et de réglage manuels des caractéristiques du mode de fonctionnement séquentiel : en fréquence, en amplitude et en rapport cyclique.It will still include elements 13 and 14 for manual control and adjustment of the characteristics of the sequential operating mode: in frequency, in amplitude and in duty cycle.
Bien entendu, d'autres commandes pourront être associées telles que programmation horaire ... et, de façon générale, toutes celles existant en chauffage. Of course, other commands can be associated such as time programming ... and, in general, all those existing in heating.
Hormis la programmation, ces commandes ou éléments de réglage sont, pour la plupart, non accessibles à l'utilisateur. En effet, le mode de fonctionnement optimal sera déterminé par l'installateur en fonction des caractéristiques de l'installation et réglé à la mise en route. Apart from programming, most of these commands or adjustment elements are not accessible to the user. In fact, the optimal operating mode will be determined by the installer according to the characteristics of the installation and adjusted at start-up.
Dans un exemple de réalisation préférée de l'invention, la commande séquentielle sera basée sur la variation du rapport cyclique. Autrement dit, le dispositif électronique de commande offrira la possibilité de faire varier de zéro à un le rapport du temps de marche sur le temps total. In a preferred embodiment of the invention, the sequential control will be based on the variation of the duty cycle. In other words, the electronic control device will offer the possibility of varying the ratio of walking time to total time from zero to one.
La puissance effective ou la puissance moyenne dans ce cas, sera égale à la puissance minimale donnée par le débit dans la vanne d'allure réduite additionnée d'une valeur égale à la puissance nominale pondérée par le rapport cyclique. The effective power or the average power in this case will be equal to the minimum power given by the flow rate in the reduced-speed valve added by a value equal to the nominal power weighted by the duty cycle.
Ainsi, par exemple, pour une puissance nominale
Pn de 24 KW et un réglage d'allure réduite procurant une puissance égale à 0,3 Pn (30 t de la puissance nominale), un rapport cyclique de 0,5 permet d'obtenir une puissance effective
totale de 7,2 + 8,4 = 15,6 KW.So, for example, for a nominal power
Pn of 24 KW and a reduced speed setting providing a power equal to 0.3 Pn (30 t of the nominal power), a duty cycle of 0.5 allows to obtain an effective power
total of 7.2 + 8.4 = 15.6 KW.
Le rapport cyclique sera choisi en fonction des caractéristiques de la chaudière à équiper en tenant compte
surtout de son inertie. La valeur de ce rapport sera limitée vers le bas par une valeur n'entrainant pas des manoeuvres
excessives de la vanne en ouverture et en fermeture.The duty cycle will be chosen according to the characteristics of the boiler to be fitted, taking into account
especially its inertia. The value of this ratio will be limited downwards by a value not causing maneuvers
excessive valve opening and closing.
Il semble que le temps minimum d'ouverture d'une
vanne doit être limité à trente secondes. Le choix d'une pé riode de cinq minutes permettra donc un rapport cyclique minimum dc 0,1 ct, avec une puissance nominale de 24 KW, de réaliser une variation continue de puissance entre 8,88 KW et 24 KW en modifiant simplement le rapport cyclique.It seems that the minimum opening time of a
valve should be limited to thirty seconds. The choice of a period of five minutes will therefore allow a minimum duty cycle of 0.1 ct, with a nominal power of 24 KW, to achieve a continuous variation of power between 8.88 KW and 24 KW by simply modifying the ratio cyclic.
Afin d'assurer dans tous les cas d'usage un fonctionnement le plus silencieux possible on optera pour un séquenceur 6 à retour automatique à zéro et à action différée afin que chaque demande de chaleur actionne d'abord l'ouverture de la vanne minimale qui sera suivie ou non de l'ouverture de latvanne de pleine puissance. In order to ensure, in all cases of use, the quietest possible operation, we will opt for a sequencer 6 with automatic return to zero and delayed action so that each request for heat first activates the opening of the minimum valve which will be followed or not by the opening of the full power valve.
Ceci permet, en toute circonstance, d'assurer un allumage silencieux du brûleur à la plus faible allure. This allows, in all circumstances, to ensure silent ignition of the burner at the lowest speed.
Pour la même raison, l'allumage direct à pleine puissance se fera en retardant légèrement l'ouverture de la vanne de pleine puissance par rapport à la vanne d'allure minimale. For the same reason, the direct ignition at full power will be done by slightly delaying the opening of the full power valve compared to the minimum rate valve.
La représentation graphique de la figure 2 rend compte du fonctionnement séquentiel de période égale à T. The graphical representation of FIG. 2 shows the sequential operation of period equal to T.
Les tracés inférieurs en traits pleins, mixtes et en pointillés représentent les niveaux de puissance en allure réduite. Le temps d'application de la pleine puis sance est indiqué par 01, 02 ... The lower lines in solid, mixed and dotted lines represent the power levels at reduced speed. The application time of full and then start is indicated by 01, 02 ...
A chaque niveau de base vient s'ajouter en modulation tout ou rien le complément de la puissance jusqu'à la puissance nominale Pn selon un rapport cyclique variable fonction des besoins calorifiques. To each basic level is added in all or nothing modulation the complement of the power up to the nominal power Pn according to a variable duty cycle depending on the calorific needs.
Tout se passe comme si on modulait la puissance en largeur d'impulsion à partir du seuil donné par l'allure réduite. Everything happens as if we modulated the power in pulse width from the threshold given by the reduced pace.
On a représenté à droite un temps de fonctionnement du brûleur à pleine puissance plus important. A longer operating time of the burner at full power is shown on the right.
On peut observer également sur ce graphique le décalage à l'ouverture de la vanne de pleine puissance. We can also observe on this graph the offset at the opening of the full power valve.
L'invention a été décrite en détail ci-dessus. The invention has been described in detail above.
Il est bien entendu que diverses modifications simples, substitutions par des éléments équivalents et variantes directes ne sauraient sortir du cadre de la présente définition de l'invention. It is understood that various simple modifications, substitutions by equivalent elements and direct variants cannot go beyond the scope of this definition of the invention.
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8023941A FR2511480B1 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | SEQUENTIAL POWER CONTROL FOR GAS BOILER |
| DE19813143711 DE3143711A1 (en) | 1980-11-05 | 1981-11-04 | Output control for a gas heating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8023941A FR2511480B1 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | SEQUENTIAL POWER CONTROL FOR GAS BOILER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2511480A1 true FR2511480A1 (en) | 1983-02-18 |
| FR2511480B1 FR2511480B1 (en) | 1986-05-09 |
Family
ID=9247836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8023941A Expired FR2511480B1 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | SEQUENTIAL POWER CONTROL FOR GAS BOILER |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3143711A1 (en) |
| FR (1) | FR2511480B1 (en) |
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- 1980-11-05 FR FR8023941A patent/FR2511480B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3143711A1 (en) | 1982-06-24 |
| FR2511480B1 (en) | 1986-05-09 |
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|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |