FR2786257A1 - Dispositif d'equilibrage hydraulique destine a une installation de chauffage - Google Patents

Abstract

Ce dispositif comporte un premier orifice (34) calibré ou réglable, ainsi qu'un second orifice (36) situé en aval du premier orifice (34).L'ouverture du second orifice (36) est réglée d'une part par un clapet (38) dont la position est commandée par des moyens (46, 56) permettant le déplacement du clapet en fonction de la différence de pression (P2-P1) existant entre l'amont et l'aval du premier orifice (34) et d'autre part par des moyens (48) permettant de réaliser un déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif.Ce dispositif réalise à la fois un équilibrage hydraulique automatique et une régulation thermostatique.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'équilibrage hydraulique

destiné à une installation de chauffage. Une telle installation est équipée d'une chaudière ou similaire permettant de chauffer un fluide qui est envoyé par l'intermédiaire de moyens de pompage à des émetteurs de chaleur, notamment des radiateurs, par un réseau de conduites hydrauliques. Le dispositif selon l'invention assure également la régulation

thermostatique d'un émetteur de chaleur.

Dans une installation de chauffage, outre la chaudière, les radiateurs et les conduites, on trouve également des organes de réglage qui ont pour but d'assurer une bonne distribution du fluide caloporteur vers les émetteurs de chaleur en assurant un débit suffisant à travers chacun de ceux-ci. Pour un bon fonctionnement de l'installation on réalise l'équilibrage du circuit de chauffage. Cette opération d'équilibrage consiste à régler les différents organes de réglage de façon à obtenir des débits préalablement calculés dans des conditions de base choisies pour dimensionner différents équipements de l'installation fonctionnant en régime permanent. Certes, une installation ne fonctionne pratiquement jamais en régime permanent, mais ceci ne change rien à l'intérêt de l'équilibrage hydraulique d'un circuit. En effet, si les débits sont amenés à varier en cours de fonctionnement, il faut en tenir compte à l'étape de conception et prévoir si nécessaire des régulateurs de pression différentiels montés en série ou en parallèle. Ceci est alors du domaine de la régulation

et non plus de l'équilibrage hydraulique.

Il existe plusieurs dispositifs d'équilibrage, appelés aussi organes d'équilibrage, qui permettent de réaliser l'équilibrage hydraulique d'une installation de chauffage. Ces organes sont destinés à régler la répartition des débits dans les différentes branches des circuits de distribution. On connaît tout d'abord des organes d'équilibrage non réglables. Il s'agit de diaphragmes, c'est-à-dire d'orifices fixes calibrés dont le diamètre est déterminé pour chacun d'entre eux à partir de la connaissance du couple débit/perte de charge à créer. L'utilisation de ce type d'organe implique un calcul hydraulique complet et minutieux de tous les circuits de l'installation pour déterminer précisément les caractéristiques de chaque diaphragme. En cas d'erreur du calcul, il n'existe qu'une seule solution qui consiste à changer le diaphragme. Cette - *11 solution, a priori relativement peu coûteuse, est donc très rarement employée. Pour éviter le changement de l'organe d'équilibrage en cas d'erreur de calcul, il existe des organes d'équilibrage réglables connus sous le nom par exemple de raccords de réglage ou de robinets d'équilibrage. Ces organes permettent de régler le débit dans un circuit et par conséquent de l'équilibrer à partir de la connaissance préalable du couple débit/perte de charge à créer. Ceci implique un calcul hydraulique complet de tout le circuit de chauffage. Ces organes d'équilibrage

réglables permettent de corriger facilement le réglage en cas d'erreur.

Ces dispositifs d'équilibrage sont peu coûteux et très largement utilisés par les installateurs. Toutefois, ils sont rarement réglés convenablement du fait notamment de l'insuffisance ou de l'absence de calcul. L'installation ainsi équipée d'organes mal réglés présente donc un

déséquilibre hydraulique.

On connaît également des organes d'équilibrage réglables munis d'un dispositif de mesure de débit. Généralement, ces organes d'équilibrage sont équipés d'une prise de pression destinée à une mesure de pression différentielle. Cette mesure permet de déterminer le débit de fluide à travers l'organe d'équilibrage. Avec l'aide d'un manomètre différentiel électronique à microprocesseur, on peut facilement et

rapidement procéder aux mesures de pression différentielle et de débit.

Ce type d'organe d'équilibrage présente pour l'installateur un avantage très appréciable. On peut déterminer le réglage de l'organe d'équilibrage par calcul comme pour les organes d'équilibrage réglables décrits ci-dessus mais le réglage peut aussi être directement réalisé in situ

à partir de la seule connaissance du débit souhaité.

En fait, il ne suffit pas, dans la majorité des cas, de régler successivement chacun des organes d'équilibrage pour obtenir des débits souhaités. En effet, les réseaux de distribution sont souvent le siège d'interférences hydrauliques. Ce phénomène oblige à effectuer plusieurs réglages sur chacun des organes d'équilibrage en utilisant par exemple une méthode par approximations successives ou bien à mettre en oeuvre une procédure particulière d'équilibrage dont le bon déroulement exige toujours la mise au point d'un plan de travail préalable et de la rigueur dans Il'exécution. Ces organes d'équilibrage réglables avec dispositif de mesure de débit permettent donc de réaliser un bon équilibrage de l'installation lorsque la procédure d'équilibrage est réalisée rigoureusement. Cette méthode est assez complexe à mettre en oeuvre et les installateurs souhaiteraient disposer d'une méthode nettement plus simple. Enfin, il existe également des régulateurs de débit. Un tel régulateur, installé en tête d'un circuit dérivé, maintient le débit constant quelles que soient les fluctuations de pression engendrées dans le circuit principal par l'action des régulations terminales des émetteurs desservis par les autres circuits dérivés. On parvient ainsi à éliminer les interférences de fonctionnement provoquées par les autres circuits dérivés de la même distribution. L'utilisation de ces régulateurs de débit comme moyens d'équilibrage présente cependant un inconvénient majeur. Si les régulations des émetteurs desservis par le circuit équipé d'un régulateur de débit viennent à se fermer plus ou moins partiellement en entraînant nécessairement une diminution de débit, le régulateur va tenter, en s'ouvrant de s'opposer à cette diminution. Le régulateur fonctionne donc de façon antagoniste vis-à-vis des perturbations hydrauliques en aval du régulateur. L'usage de ces régulateurs de débit est donc incompatible avec, par exemple, celui des robinets thermostatiques largement utilisé aujourd'hui. En fait, ce type de matériel n'a pas de rapport direct avec

l'équilibrage hydraulique des installations tel qu'il a été défini plus haut.

L'utilisation d'un tel régulateur de débit peut être considérée comme une solution palliative à l'insuffisance de calcul en remplaçant un organe d'équilibrage statique relativement simple par un appareil régulateur comportant des pièces mobiles uniquement dans le but d'éviter l'opération

de réglage initiale selon l'une des procédures mentionnées plus haut.

L'utilisation de ces régulateurs de débit est limitée car, d'une part son champ d'application est restreint du fait de l'incompatibilité avec les robinets thermostatiques et, d'autre part, à cause d'un coût

d'investissement plus élevé que celui des solutions traditionnelles.

Les figures 1 et 2 représentent chacune un circuit dérivé d'une installation de chauffage muni d'organes d'équilibrage. Sur ces deux figures, on a des radiateurs 2 alimentés en fluide caloporteur par des

. 1 JI

conduites 4. La figure 1 montre des radiateurs 2 munis d'une robinetterie traditionnelle tandis que sur la figure 2, les radiateurs 2 sont munis d'une robinetterie intégrée. Sur les figures 1 et 2, on a à chaque fois une

conduite d'alimentation principale 6 et une conduite principale de retour 8.

Le circuit dérivé est connecté au niveau d'une dérivation 10 à la conduite principale d'alimentation 6 et au niveau d'une dérivation 12 à la conduite principale de retour 8. En amont de la dérivation 10 permettant l'alimentation du circuit hydraulique dérivé, se trouve un robinet d'équilibrage 14. En aval de cette dérivation 10, est disposée généralement une vanne d'isolement 16 qui ne joue pas de rôle particulier dans l'équilibrage du circuit. Au pied de chaque circuit dérivé se trouve un autre robinet d'équilibrage 21. Ce dernier est réglable et permet d'ajuster

la perte de charge du circuit dérivé.

Sur la figure 1, chaque radiateur 2 est muni en amont de son alimentation d'un robinet thermostatique 18 et en amont d'un raccord de réglage 20. Le robinet thermostatique 18 permet d'assurer la fonction de régulation thermostatique de la température du local dans lequel se trouve le radiateur 2 tandis que le raccord de réglage 20 permet d'assurer

l'équilibrage hydraulique.

Sur la figure 2, dans le cas de radiateurs 2 à robinetterie intégrée, un module hydraulique 22 permet l'alimentation d'un radiateur 2

et chaque radiateur 2 est muni d'un robinet thermostatique 24.

Généralement, le boîtier du robinet thermostatique 24 abrite également un raccord de réglage. On a donc là un module hydraulique 22 qui permet I'alimentation en fluide caloporteur du radiateur 2, un robinet thermostatique assurant la régulation thermostatique et un raccord de réglage (non référencé) accolé au robinet thermostatique pour assurer

l'équilibrage hydraulique.

Pour réaliser l'équilibrage hydraulique de ces circuits (figures 1

et 2), on rencontre les problèmes évoqués ci-dessus.

La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif d'équilibrage automatique afin de résoudre les problèmes d'équilibrage

rencontrés actuellement avec les organes d'équilibrage existants.

A cet effet, le dispositif d'équilibrage hydraulique qu'elle propose est destiné à une installation de chauffage et comporte un premier orifice calibré ou réglable, ainsi qu'un second orifice situé en aval du -m I I r

premier orifice. Une telle configuration existe sur des régulateurs de débit.

Selon l'invention, I'ouverture du second orifice est réglée d'une part par un clapet dont la position est commandée par des moyens permettant le déplacement du clapet en fonction de la différence de pression existant entre l'amont et l'aval du premier orifice et d'autre part par des moyens permettant de réaliser un déplacement en fonction de la

température du local dans lequel se trouve le dispositif.

Ainsi, le dispositif selon l'invention combine deux fonctions

l'équilibrage hydraulique automatique et la régulation thermostatique.

Cette combinaison permet de supprimer l'antagonisme qui existe entre les

régulateurs de débit et les robinets thermostatiques.

Les moyens permettant de déplacer le clapet en fonction de la différence de pression entre l'amont et l'aval du premier orifice ne mesurent pas forcément cette différence de pression. Ils peuvent fonctionner en tenant par exemple compte de pertes de charges sensiblement constantes. Il est important qu'à une différence de pression

corresponde un déplacement de clapet.

Dans une forme de réalisation du dispositif selon l'invention, les moyens permettant le déplacement du clapet en fonction de la différence de pression au niveau du premier orifice comportent une membrane séparant un logement en deux chambres, une chambre étant en liaison avec l'amont du premier orifice et l'autre chambre étant en liaison avec l'aval de ce premier orifice. Cette forme de réalisation permet de manière mécanique de commander un déplacement du clapet en fonction de la

différence de pression existant entre les deux côtés du premier orifice.

Dans ce cas, un ressort de compensation agit de préférence sur la membrane. Il est également envisageable de mesurer électroniquement la différence de pression en amont et en aval du premier orifice et d'envoyer en fonction des pressions mesurées une consigne à un moteur électrique

destiné à commander le clapet.

Les moyens permettant le déplacement du clapet en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif comportent par exemple une tête thermostatique, du type de celle existant dans un robinet thermostatique, agissant sur le clapet. Dans un robinet thermostatique, la tête thermostatique permet le déplacement d'un clapet en fonction d'une part de la température à laquelle se trouve la tête thermostatique et d'autre part d'une température de consigne. Une telle tête contient généralement un produit qui se dilate à la chaleur telle par exemple une cire. L'homme du métier connaît bien ce type de matériel et

une description plus détaillée n'est pas nécessaire ici.

Dans une première forme de réalisation du dispositif d'équilibrage selon l'invention, les moyens permettant de réaliser un déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif agissent sur le clapet correspondant au second orifice, travaillant ainsi en série avec les moyens de commande du clapet en fonction de la différence de pression au niveau du premier orifice. Dans ce cas, le premier orifice est par exemple un orifice calibré. On prévoit alors de régler le débit maximum pouvant passer à travers le dispositif, et donc aussi un émetteur de chaleur correspondant, en usine. L'installateur choisit dans une gamme de dispositifs préréglés en usine, le dispositif qui correspond le mieux aux besoins de l'émetteur de chaleur associé. Chaque dispositif d'équilibrage dans la gamme est alors caractérisé par son débit maximal. Dans une variante de réalisation alternative du dispositif d'équilibrage selon l'invention, le premier orifice est un orifice réglable. On prévoit alors un réglage in situ par l'installateur du débit maximal pouvant

traverser le dispositif d'équilibrage et l'émetteur associé.

Une seconde forme de réalisation du dispositif selon l'invention prévoit que les moyens permettant de réaliser un déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif agissent sur un second clapet disposé au niveau du premier orifice. On a alors un découplage de la fonction hydraulique et thermostatique. Les moyens permettant de réaliser un déplacement en fonction de la température du local agissent indirectement sur le premier clapet. En effet, le second clapet influe sur la perte de charge au niveau du premier orifice, ce qui

influe directement sur la position du premier clapet.

On peut réaliser un dispositif d'équilibrage selon cette seconde forme de réalisation sous forme compacte. Dans ce cas, les premier et second orifices sont avantageusement concentriques, le second orifice se situant à l'intérieur du premier orifice. On peut alors prévoir que les moyens permettant un déplacement en fonction de la température du local

-u ir- -

dans lequel se trouve le dispositif agissent sur un ensemble formant soupape au niveau du premier orifice et à l'intérieur duquel est montée une membrane solidaire d'un clapet agissant sur le second orifice, des ouvertures étant prévues dans l'ensemble formant soupape pour permettre la mise en communication d'une face de la membrane avec la pression régnant en amont du premier orifice et de l'autre face de la membrane

avec la pression régnant en aval du premier orifice.

Un dispositif selon l'invention peut être réalisé dans un corps unique ou bien dans deux corps distincts, reliés l'un à l'autre, un premier 0o corps correspondant au premier orifice et le second corps au second orifice. Dans un dispositif à deux corps, le premier corps comporte par exemple le premier orifice, un clapet commandant l'ouverture et la fermeture de cet orifice ainsi qu'une tête thermostatique agissant sur le clapet, et le second corps comporte par exemple une membrane tarée éventuellement par un ressort et solidaire d'un clapet agissant sur le second orifice réalisé à l'intérieur de ce second corps. Dans ce cas, une face de la membrane peut être reliée au premier corps par l'intermédiaire d'une canne ou similaire et l'autre face de la membrane peut être reliée au premier corps par un radiateur. En variante, une face de la membrane peut être reliée au premier corps par l'intermédiaire d'une canalisation ou similaire et l'autre face de la membrane peut être reliée au premier corps

par un radiateur et une canalisation.

La présente invention concerne également un module hydraulique destiné à alimenter en fluide caloporteur un émetteur de chaleur, notamment un radiateur, et à collecter le fluide sortant de l'émetteur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'équilibrage ou bien un des corps d'un dispositif d'équilibrage tel que décrit ci- dessus. Un tel module est plus spécialement destiné à un radiateur dont la robinetterie est intégrée. Ce module reçoit les conduites d'alimentation et de retour de fluide caloporteur, et par l'intermédiaire de conduites souples formant un dispositif généralement appelé harnais, envoie le fluide caloporteur vers l'entrée du radiateur et collecte le fluide

caloporteur sortant de celui-ci.

Dans un module hydraulique selon l'invention, le dispositif d'équilibrage peut se trouver en amont ou bien en aval de l'émetteur de chaleur. L'invention concerne également un radiateur caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'équilibrage selon l'invention ou d'un

module hydraulique tel que décrit ci-dessus.

Dans un tel radiateur, le dispositif d'équilibrage automatique dont il est équipé se trouve hydrauliquement soit en amont, soit en aval du radiateur. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la

description qui suit, en référence au dessin schématique annexé,

représentant à titre d'exemple non limitatif plusieurs formes de réalisation

d'un dispositif d'équilibrage hydraulique automatique selon l'invention.

Les figures 1 et 2 montrent des circuits dérivés d'une installation de chauffage équipée d'organes d'équilibrage de l'art antérieur, Figure 3 représente deux circuits dérivés munis d'organes d'équilibrage selon l'invention, Figure 4 est un schéma de principe en coupe à travers un dispositif d'équilibrage hydraulique selon l'invention, Figure 5 est un schéma de principe d'une variante de réalisation d'un dispositif selon l'invention, Figures 6 à 8 sont des vues en coupe schématiques pour trois formes de réalisation d'un dispositif d'équilibrage montés dans un seul corps et correspondant au schéma de principe de la figure 5, Figure 9 montre un radiateur équipé d'un module hydraulique indépendant et d'un dispositif d'équilibrage selon une autre forme de réalisation, Figure 10 montre un radiateur à module hydraulique intégré muni du dispositif d'équilibrage de la figure 9, et Figure 11 montre un circuit de chauffage avec une distribution

centralisée équipée de dispositifs d'équilibrage selon l'invention.

Les figures 1 et 2 ont déjà été décrites au préambule de la présente demande de brevet. La figure 3 montre deux circuits dérivés d'un circuit de chauffage. Comme pour les circuits dérivés des figures 1 et 2, on a une conduite d'alimentation principale 6 et une conduite principale de retour 8. Chaque circuit dérivé comporte également deux radiateurs 2 montés en parallèle. Il s'agit à chaque fois de radiateurs à robinetterie intégrée. Toutefois, I'invention peut également s'appliquer à des radiateurs présentant une robinetterie traditionnelle. Ces radiateurs 2 sont alimentés en fluide caloporteur par des conduites 4. Un module hydraulique 26 permet l'alimentation d'un radiateur 2 en fluide caloporteur. Il intègre un

dispositif d'équilibrage hydraulique selon l'invention.

Chaque circuit dérivé comporte en outre en tête et en pied à chaque fois une vanne d'isolement 16. Ainsi, il est possible d'isoler totalement hydrauliquement un circuit dérivé du reste du circuit de chauffage. Ceci est parfois nécessaire lors d'une intervention sur par

exemple un radiateur.

La figure 4 montre en coupe et schématiquement une première forme de réalisation d'un organe d'équilibrage hydraulique selon l'invention. Ce dernier présente un corps 28 présentant une entrée de fluide 30 et une sortie de fluide 32. Ce dispositif d'équilibrage est placé dans le module hydraulique en amont du radiateur 2. Ainsi, le fluide caloporteur sortant par la sortie 32 du dispositif est dirigé vers le radiateur et traverse celui-ci. On peut aussi envisager de disposer le dispositif en aval du radiateur 2. Dans ce cas, le fluide entrant par l'entrée 30 dans le

dispositif selon l'invention a déjà traversé le radiateur 2.

Entre l'entrée 30 et la sortie 32, le dispositif présente un premier orifice réglable 34 et un second orifice 36 dont l'ouverture et la

fermeture sont réglées par un clapet 38.

Le clapet 38 présente une tête 40 et une tige 42. La tête 40 est destinée à venir ouvrir et fermer le second orifice 36. Sa forme est adaptée à la forme d'un siège réalisé au niveau du second orifice 36. La tige de clapet 42 s'étend au travers d'une chambre 44 réalisée dans le corps 28 du dispositif d'équilibrage et séparée en deux par une membrane 46. L'extrémité de la tige de clapet 42 est montée à l'intérieur d'une tête thermostatique 48. Cette dernière est du même type que les têtes thermostatiques que l'on trouve dans les robinets thermostatiques. Une telle tête 48 est connue de l'homme du métier et n'est donc pas décrite en détail ici. Elle permet de déplacer la tige de clapet 42 en fonction d'une température de consigne réglable et de la température à laquelle se trouve la tête thermostatique. Cette tête 48 est montée sur une bride 50 fixée sur la membrane 46. Ainsi, lorsque la membrane 46 change de position, la tête thermostatique 48 est entraînée avec la membrane 46 et de ce fait le clapet 38 est déplacé par rapport au second orifice 36. Lorsque la -,M 'l température dans le local varie et/ou lorsque la température de consigne réglable au niveau de la tête thermostatique 48 varie, la tige de clapet 42 peut coulisser librement par rapport à la membrane 46 pour modifier ainsi

l'ouverture au niveau du second orifice 36.

On a de cette manière un montage en série des moyens agissant sur le clapet 38, d'une part les moyens déplaçant le clapet 38 en fonction de la différence de pression régnant entre l'amont et l'aval du premier orifice 34 et d'autre part les moyens agissant sur le clapet en

fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif.

Au niveau de l'orifice réglable 34, lorsque le fluide caloporteur traverse le dispositif d'équilibrage hydraulique selon l'invention, il se

produit une perte de charge qui se traduit par une chute de pression.

Ainsi, avant l'orifice réglable 34 règne une pression de fluide P1 tandis qu'après cette orifice réglable 34 règne une pression P2. On a l'inégalité P1 > P2. Un conduit 52 est réalisé dans le corps 28 pour mettre une face de la membrane 46 à la pression P1. Sur la figure 4, c'est la face supérieure de la membrane 46 qui est soumise à la pression P1. Cette face supérieure est la face opposée à la tête de clapet 40. L'autre face de la membrane 46 est soumise à la pression P2. La chambre 44 est en communication avec la zone se trouvant en aval de l'orifice réglable 34 par un passage 54 prévu pour la tige de clapet 42. La membrane 46 est donc

soumise d'un côté à la pression P1 et d'un autre côté à la pression P2.

Pour éviter que la membrane 46 soit toujours déformée vers le côté o règne la pression la plus faible, un ressort de compensation 56 est prévu du côté o règne cette plus faible pression. Ce ressort 56 entoure la tige de clapet 42. Il prend appui d'une part sur la bride 50 fixée sur la

membrane 46 et d'autre part sur le corps 28 au niveau du passage 54.

Ainsi, la membrane 46 se trouve dans une position médiane pour une différence de pression P1-P2 donnée et sa position varie lorsque la

différence de pression P1-P2 varie.

En aval du second orifice 36, règne une pression P3, elle même inférieure à la pression P2, compte tenu de la chute de pression (perte de

charge) occasionnée par le second orifice 36 et le clapet 38 associé.

Le dispositif décrit ci-dessus permet de réaliser un équilibrage hydraulique automatique en assurant également la régulation thermostatique d'un radiateur 2. Ce dispositif couple deux "moteurs", l'un l1 hydraulique, I'autre thermique, en agissant sur un même clapet pour obtenir à la fois une régulation de débit de nature à assurer un équilibrage hydraulique automatique et la régulation de température du local correspondant. La fonction "régulation de débit" permet de maintenir le débit à sa valeur de consigne dès lors que cette dernière a été réglée préalablement. Ce réglage se fait au niveau de l'orifice réglable 34. Il peut

être réalisé en usine ou in situ, c'est-à-dire une fois l'installation réalisée.

Cette fonction assure donc à la fois l'équilibrage hydraulique nominal du O10 radiateur et l'indépendance hydraulique en régime de fonctionnement

normal. Les interférences hydrauliques sont supprimées.

La fonction "régulation thermostatique" permet de maintenir la température intérieure du local chauffé à sa valeur de consigne comme dans le cas des robinets thermostatiques traditionnels. Cette dernière fonction conduit à modifier en permanence la valeur de la consigne de la

fonction régulation de débit.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant. On suppose que du fluide caloporteur est amené vers l'entrée 30 par, par exemple, une

pompe non représentée.

Si la température dans le local ne varie pas et que la consigne donnée à la tête thermostatique 48 n'est pas modifiée, le dispositif selon l'invention fonctionne comme un régulateur de débit. En effet, si la pression P1 augmente, le débit à travers le dispositif aura tendance à augmenter. Toutefois, cette pression P1 est transmise à la partie supérieure de la membrane 46. Cette membrane a alors tendance, sous l'effet d'une pression P1 plus importante, à se déplacer vers le bas (en référence à la figure 4). Ce mouvement de la membrane tend à fermer le second orifice 36 par l'intermédiaire du clapet 38. De ce fait, le débit à travers le dispositif selon l'invention est diminué. L'augmentation de débit créée par l'augmentation de la pression P1 est donc contrée par la

diminution de débit provoquée par la fermeture du clapet 38.

Maintenant, dans le cas o les pressions restent sensiblement constantes et que la température dans le local ou la consigne de température varie, la tête thermostatique 48 va agir sur la tige de clapet

42. Ceci va alors modifier l'ouverture au niveau du second orifice 36.

Lorsque la température augmente, le clapet 38 a tendance à fermer le

second orifice 36 causant ainsi une baisse du débit de fluide caloporteur.

Au contraire, lorsque la température diminue, la tête thermostatique agit sur le clapet 38 dans le sens d'une ouverture de l'orifice 36. Ainsi, le débit de fluide caloporteur à travers le dispositif d'équilibrage selon l'invention augmente. La plus grande quantité de fluide caloporteur traversant alors le radiateur 2 permet de réchauffer le local pour revenir à la température de

consigne réglée dans la tête thermostatique 48.

Ce dispositif d'équilibrage hydraulique selon l'invention est par exemple placé en position basse d'un radiateur 2 (figure 3). A cette place, la température est représentative de la température du local est n'est pas trop influencée par la chaleur rayonnée par le radiateur 2. Pour permettre un réglage de la valeur de consigne pour la tête thermostatique48, une tige 58, représentée sur la figure 3, est raccordée à la tête thermostatique et s'étend jusqu'à la face supérieure du radiateur 2. Cette tige 58 est munie à son extrémité opposée à la tête thermostatique 48 d'un bouton de commande 60. La tige 58 peut soit passer derrière le radiateur, entre ce dernier et un mur contre lequel il se trouve, soit passer à travers le

radiateur 2.

Pour le réglage de ce dispositif, deux options se présentent. On peut d'une part régler l'ouverture du premier orifice 34 à la valeur souhaitée lorsque le dispositif est monté sur le circuit de chauffage. On a alors un réglage in situ. D'autre part, on peut choisir de régler en usine les

dimensions du premier orifice 34 de manière à avoir un débit déjà préréglé.

On a alors une gamme de plusieurs appareils préréglés en usine et on choisit parmi cette gamme celui qui correspond le mieux aux besoins de

l'émetteur concerné.

La figure 5 montre une variante de réalisation du dispositif de la figure 4. On retrouve l'entrée 30, le premier orifice 34, le second orifice 36 et la sortie 32 I'un à la suite de l'autre. Un premier clapet 38 commande l'ouverture et la fermeture du second orifice 36. Il est ici commandé uniquement par la différence de pression P2-P1 correspondant à la perte de charge au niveau du premier orifice 34. On retrouve ainsi la membrane 46 soumise d'une part à la pression amont P1 et d'autre part à la pression aval P2 et le ressort de compensation 56. Le canal 52 permet de mettre en liaison l'entrée 30 en communication de pression avec une

face de la membrane 46 (ici la face inférieure opposée au clapet 38).

L'autre face de la membrane 46 est en communication avec l'espace se situant entre les deux orifices 34 et 36 et se trouve donc soumise à la

pression P2 régnant en aval du premier orifice 34.

Cette variante de réalisation comporte un second clapet 62, associé au premier orifice 34, et commandant l'ouverture de celui-ci. Ce clapet est commandé par la tête thermostatique 48 qui a changé de place

par rapport à la variante de la figure 4.

Le fonctionnement du dispositif reste identique à ce qui a été décrit cidessus. Ici, lorsque la température varie, ou bien lorsque la consigne de température varie, le second clapet 62 modifie l'ouverture au niveau du premier orifice 34. La chute de pression au niveau de l'orifice 34 est alors modifiée, entraînant de ce fait une action sur le premier clapet 38. Ainsi, à température et à consigne de température constantes, si P1 augmente, le débit aura tendance à augmenter, mais la variation de P1 agit aussi sur la membrane 46 et le clapet 38 dans le sens de la

fermeture de celui-ci. Le débit est ainsi régulé.

À pression constante mais à température ou consigne de température variable, la tête thermostatique 48 agit sur le second clapet 62. Si la température augmente, le clapet 62 s'ouvre, la pression P1 reste constante tandis que P2 augmente. Le premier clapet 38 s'ouvre donc aussi, permettant un débit plus important. Au contraire, si la température diminue, le clapet 62 se ferme, la pression P1 reste constante, la pression P2 diminue et le clapet 38 se ferme également. Le débit à travers le

dispositif est diminué.

On peut également faire circuler le fluide de la droite vers la gauche sur la figure 5, contrairement au sens des flèches de cette figure. Il suffirait alors de placer le ressort de compensation 56 de l'autre côté de la membrane 46 par rapport à la représentation de la figure 5, de telle sorte que ce ressort 56 se trouve du côté de la membrane exposé à la pression la moins importante. Le fonctionnement resterait alors identique. Il est alors préférable dans ce cas de parler de siège thermostatique 34 pour le

premier orifice et de siège de régulation de débit 36 pour le second orifice.

La figure 5 est un schéma de principe. On peut choisir de construire un dispositif d'équilibrage correspondant à ce schéma de principe en regroupant les deux orifices, les deux clapets et leurs moyens de commande dans un seul corps ou bien avoir deux corps distincts. Les figures 6 à 8 montrent trois formes de réalisation dans lesquelles un dispositif fonctionnant selon le principe montré à la figure 5 est regroupé

dans un ensemble compact.

Dans les trois formes de réalisation, les sièges thermostatique 34 et de régulation de débit 36 sont concentriques, le siège thermostatique 34 étant à l'extérieur et le siège de régulation de débit à l'intérieur. Une chambre délimitée par une paroi 64 au dessus des sièges 34 et 36 contient un ensemble mobile 66 formant soupape par rapport au siège thermostatique 34. Cet ensemble mobile 66 contient la membrane 46, le ressort de compensation 56 et le clapet 38 qui fait face au siège de régulation de débit 36. Le canal 52 est formé par l'espace régnant entre la paroi 64 et l'ensemble 66. des ouvertures sont prévus dans l'ensemble 66 pour mettre en communication les deux faces de la membrane 46 avec les pressions amont et aval du siège thermostatique 34. Un ressort de

compensation 68 est également prévu au niveau de l'ensemble mobile 66.

La paroi 64 comporte une ouverture 70 traversée par une tige de

commande 72 qui relie la tête thermostatique 48 à l'ensemble mobile 66.

Un guidage et une étanchéité 74 sont prévus au niveau de l'ouverture 70.

Sur la figure 6, le siège de régulation de débit 36 est réalisé au sommet d'une cheminée 76 qui fait saillie vers l'intérieur de l'ensemble mobile 66. Le fluide arrive de la gauche et circule comme indiqué par les flèches. La pression P1 en amont du dispositif règne au niveau de l'entrée , dans le canal 52 et au-dessus (dans le sens représenté sur la figure 6) de la membrane 46. La pression P2 est présente dans l'ensemble 66, sous

la membrane 46, du côté des sièges 34 et 36.

Sur la figure 7, le fluide circule de la droite vers la gauche. Il passe d'abord par le siège de régulation de débit 36 puis par le siège thermostatique 34. A l'intérieur de l'ensemble mobile 66, sous la membrane 46, règne donc la pression amont P1 du siège thermostatique 34 et au dessus de la membrane 46, de même que dans le canal 52, la pression aval P2. De ce fait, par rapport à la forme de réalisation de la figure 6, le ressort de compensation 56 est passé de l'autre côté de la

membrane 46.

La variante montrée sur la figure 8 est très proche de celle de la figure 7. La différence réside uniquement au niveau du clapet 38 correspondant au siège de régulation de débit 36. En effet, dans la forme de réalisation de la figure 7, ce clapet 38 est soumis sur ses deux faces à la pression régnant au niveau de l'arrivée du fluide dans le dispositif d'équilibrage. Sur la figure 8, le clapet 38 est équilibré par la pression régnant en aval du dispositif d'équilibrage. Pour ce faire, il coulisse dans une cheminée 78 qui présente à son sommet une ouverture 80 reliant une face du clapet 38 à la pression d'entrée et une ouverture 82 à sa base reliant une face du clapet 38 à la pression de sortie du dispositif d'équilibrage. Pour les trois formes de réalisation des figures 6 à 8, le fonctionnement est identique à ce qui a été décrit en référence à la figure et il est donc inutile de reprendre ces explications ici. Les figures 9 et 10 représentent deux formes de réalisation correspondant également au schéma de principe de la figure 5. Par opposition aux figures 6 à 8, les deux sièges 34 et 36 ne sont pas rassemblés dans un corps mais dans deux corps reliés l'un à l'autre. Ces deux figures montrent un radiateur 2 avec une conduite d'alimentation 84

en fluide et une conduite de retour 86.

Un premier corps 88 contient le siège de régulation de débit 36, le clapet 38 correspondant, la membrane 46 et le ressort de compensation 56. Une face de la membrane est soumise à la pression de la conduite d'alimentation 84. Le siège de régulation de débit 36 est quant à lui ménagé entre le retour de fluide en provenance du radiateur 2 et la

conduite de retour 86.

Le second corps 90 loge quant à lui le siège thermostatique 34 et contient la tête thermostatique 48 et le clapet 62. La conduite d'alimentation 84, en aval du premier corps 88, est prolongée par une canne 92 et le clapet 62 contrôle le passage de fluide sortant de cette

canne 92 pour entrer dans le radiateur 2.

On retrouve là à nouveau le même fonctionnement que celui décrit en référence à la figure 5. La canne 92 remplace ici le canal 52 et le radiateur 2 fait le lien entre l'aval du siège thermostatique 34 et l'amont du siège de régulation de débit 36. Il faut remarquer ici que les pertes de charge créées par le radiateur 2 et la canne 92 sont petites, voire négligeables, par rapport à la perte de charge existant entre l'amont et

l'aval du siège thermostatique 34.

Sur les figures 9 et 10, le dispositif d'équilibrage est identique, mais on a dans un cas un corps 88 placé dans un module hydraulique 26 indépendant du radiateur 2 (figure 9) et dans l'autre cas, un corps 88

placé dans un module 26 intégré au radiateur 2 (figure 10).

La figure 11 montre une variante de réalisation pour un dispositif selon l'invention. Tandis que la forme de réalisation des figures 9 et 10 est adaptée à un circuit de chauffage dans lequel la distribution est réalisée par deux tubes (distribution bitube), les radiateurs étant montés en parallèle entre ces deux tubes, ou dans lequel la distribution est réalisée par un tube (distribution monotube), les radiateurs étant alors montés en série sur le tube, la forme de réalisation de la figure 11 est adaptée à une

distribution centralisée ou en pieuvre.

La figure 11 est une vue schématique montrant un circuit comportant quatre radiateurs 2. La distribution de fluide caloporteur est assurée à partir de deux collecteurs. Un premier collecteur 94 reçoit le fluide caloporteur d'une chaudière ou d'une autre source et le distribue vers les radiateurs 2. Le second collecteur 96 rassemble le fluide caloporteur après que ce dernier a traversé les radiateurs 2. Quatre

canalisations 98 partent du premier collecteur 94 et relient chacune celui-

ci à un radiateur 2, tandis que quatre autres canalisations 100 relient

chacune un radiateur 2 au second collecteur 96.

Comme on le voit sur la figure 11, à proximité des collecteurs 94 et 96, se trouvent des modules 88'. Ceux-ci sont identiques aux corps 88 des figures 9 et 10. De ce fait, le clapet, la membrane et le ressort contenus dans les modules 88' n'ont pas été représentés. On retrouve en effet dans les modules 88' exactement la même configuration que dans les corps 88. Au niveau de chaque radiateur 2, se trouve un boîtier 90' identique aux corps 90 des figures 9 et 10. Pour les mêmes raisons, il n'a

pas été représenté l'intérieur des boîtiers 90'.

Les pertes de charges entre les modules 88' et les corps 90' sont plus importantes qu'entre les corps 88 et 90. Toutefois, cette perte de charge étant sensiblement constante, elle n'empêche pas la régulation de débit ni la régulation thermique. On constate que si un corps 88, calibré pour réguler un débit donné dans une configuration correspondant à la figure 9 ou 10 est utilisé dans un montage selon la figure 11, le débit

régulé sera alors moindre compte tenu de la perte de charge.

Pour le fonctionnement de ces dispositifs d'équilibrage (fig. 9 à

11), il est à nouveau fait référence à la description de la figure 5.

Lorsque dans une installation de chauffage chaque émetteur de chaleur de l'installation est muni d'un dispositif d'équilibrage hydraulique selon l'invention, I'équilibrage hydraulique et la régulation thermostatique sont automatiquement assurés. En ce qui concerne l'équilibrage hydraulique, les dispositifs selon l'invention vont maintenir le débit choisi aux valeurs de consigne données. Plus précisément chaque dispositif selon l'invention va maintenir le débit entre des valeurs limites hautes et basses

définies par sa bande proportionnelle.

Une fois l'installation réalisée, il suffit de régler la consigne de température intérieure pour que le dispositif selon l'invention soit opérationnel. Ainsi, ce dispositif est destiné à se substituer au robinet thermostatique traditionnel en lui ajoutant une fonction supplémentaire,

l'équilibrage hydraulique.

Pour le dimensionnement des radiateurs, avec des organes d'équilibrage de l'art antérieur, on impose une chute de température du fluide caloporteur entre l'entrée et la sortie de l'émetteur de chaleur. Avec cette chute de température, on calcule le débit nécessaire de fluide

caloporteur dans l'émetteur de chaleur.

Avec un dispositif d'équilibrage selon l'invention, le dimensionnement d'un radiateur se fait différemment. En effet, on impose le débit circulant dans l'émetteur de chaleur et on a une chute de température variable entre l'entrée et la sortie du radiateur. Bien entendu, on prévoit d'avoir des chutes de température qui se trouvent dans une gamme acceptable, comme par exemple un intervalle allant de 5 à 20 degrés. Le dispositif selon l'invention rend compatible les actions de régulation du débit et de la température, ce qui n'est pas le cas avec les matériels existants. En effet, au préambule de la présente demande de brevet, il est expliqué pourquoi, dans l'art antérieur, les régulateurs de débit sont incompatibles avec une installation de chauffage munie de robinets thermostatiques. En combinant ces deux éléments, régulateur de débit et robinet thermostatique, d'une manière originale, I'invention permet de réaliser à la fois un équilibrage hydraulique de manière automatique et

une régulation thermostatique.

-':ll Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la forme de réalisation représentée schématiquement au dessin; elle en embrasse au

contraire toutes les variantes.

Ainsi par exemple, le déplacement du clapet ou des clapets est commandé par une membrane et/ou une tête thermostatique. Il est tout-à- fait envisageable d'agir sur le ou les clapet(s) à l'aide d'un moteur électrique commandé électroniquement. Il est ainsi envisageable de mesurer la différence de pression régnant de part et d'autre du premier orifice du dispositif selon l'invention et d'avoir une sonde de température pour mesurer la température du local. Ces mesures sont alors transformées en signaux électriques et, après traitement par un boîtier électronique, un signal de commande est envoyé à un moteur électrique commandant la position du clapet correspondant pour déterminer

l'ouverture de celui ci.

Un dispositif d'équilibrage selon l'invention peut être intégré à un module hydraulique se trouvant lui-même intégré dans un radiateur. Il peut également trouver sa place sur un radiateur dans lequel la robinetterie n'est pas intégrée. Ce dispositif pourrait par exemple être monté à la place

d'un robinet thermostatique sur un radiateur traditionnel.

Le schéma de la figure 3 montrant une partie d'un circuit de chauffage est donné à titre tout-à-fait indicatif. Toute autre configuration de circuit de chauffage peut également être équipée de dispositifs

d'équilibrage hydraulique selon l'invention.

La première forme de réalisation de la figure 4 ne comporte qu'un seul corps. Il est envisageable, pour cette forme de réalisation, de placer le premier orifice dans un corps distinct d'un second corps dans lequel serait réalisé le second orifice. On aurait alors une forme de

réalisation par exemple proche de celle des figures 9 et 10.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'équilibrage hydraulique destiné à une installation de chauffage comportant un premier orifice (34) calibré ou réglable, ainsi qu'un second orifice (36) situé en aval du premier orifice (34), caractérisé en ce que l'ouverture du second orifice (36) est réglée d'une part par un clapet (38) dont la position est commandée par des moyens (46,56) permettant le déplacement du clapet en fonction de la différence de pression (P2-P1) existant entre l'amont et l'aval du premier lo orifice (34) et d'autre part par des moyens (48) permettant de réaliser un déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve

le dispositif.

2. Dispositif d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant le déplacement du clapet en fonction de la différence de pression au niveau du premier orifice (34) comportent une membrane (46) séparant un logement (44) en deux chambres, une chambre étant en liaison avec l'amont du premier orifice (34) et l'autre

chambre étant en liaison avec l'aval de ce premier orifice (34).

3. Dispositif d'équilibrage selon la revendication 2, caractérisé

en ce qu'un ressort de compensation (56) agit sur la membrane (46).

4. Dispositif d'équilibrage selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que les moyens permettant de réaliser un déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif comportent une tête thermostatique (48), du type de celle existant dans

un robinet thermostatique.

5. Dispositif d'équilibrage selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que les moyens (48) permettant de réaliser un déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif agissent sur le clapet (38) correspondant au second orifice (36), travaillant ainsi en série avec les moyens de commande du clapet (38) en fonction de la différence de pression au niveau du premier orifice (34). 6. Dispositif d'équilibrage selon la revendication 5, caractérisé

en ce que le premier orifice (34) est un orifice réglable.

7. Dispositif d'équilibrage selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que les moyens (48) permettant de réaliser un -, -I déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif agissent sur un second clapet (62) disposé au niveau du

premier orifice (34).

8. Dispositif d'équilibrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les premier et second orifices (34,36) sont concentriques, le

second (36) orifice se situant à l'intérieur du premier orifice (34).

9. Dispositif d'équilibrage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens (48) permettant un déplacement en fonction de la température du local dans lequel se trouve le dispositif agissent sur un ensemble (66) formant soupape au niveau du premier orifice (34) et à l'intérieur duquel est montée une membrane (46) solidaire d'un clapet (38) agissant sur le second orifice (36), des ouvertures étant prévues dans l'ensemble (66) formant soupape pour permettre la mise en communication d'une face de la membrane (46) avec la pression régnant en amont du premier orifice (34) et de l'autre face de la membrane (46) avec la pression

régnant en aval du premier orifice (34).

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé

en ce qu'il est monté dans un corps unique (28).

1i1. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé

en ce qu'il est monté dans deux corps (88,90; 88',90') distincts, reliés l'un à l'autre, un premier corps (90,90') correspondant au premier orifice

(34) et un second corps (88,88') correspondant au second orifice (36).

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier corps (90,90') comporte le premier orifice (34), un clapet (62) commandant l'ouverture et la fermeture de cet orifice ainsi qu'une tête thermostatique (48) agissant sur le clapet (62), et en ce que le second corps (88,88') comporte une membrane (46) tarée éventuellement par un ressort (56) et solidaire d'un clapet (38) agissant sur le second orifice (36)

réalisé à l'intérieur de ce second corps (88,88').

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une face de la membrane (46) est reliée au premier corps (90) par l'intermédiaire d'une canne (92) ou similaire et en ce que l'autre face de la

membrane (46) est reliée au premier corps (90) par un radiateur (2).

14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une face de la membrane (46) est reliée au premier corps (90') par l'intermédiaire d'une canalisation (98) ou similaire et en ce que l'autre face de la membrane (46) est reliée au premier corps (90') par un radiateur (2)

et une canalisation (100).

15. Module hydraulique (26) destiné à alimenter en fluide caloporteur un émetteur de chaleur, notamment un radiateur (2), et à collecter le fluide sortant de l'émetteur de chaleur, caractérisé en ce qu'il

comporte un dispositif d'équilibrage selon l'une des revendications 1 à 10.

16. Module hydraulique (26) destiné à alimenter en fluide caloporteur un émetteur de chaleur, notamment un radiateur (2), et à collecter le fluide sortant de l'émetteur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte un corps de dispositif d'équilibrage selon l'une des

revendications 11 à 14.

17. Radiateur (2), caractérisé en ce qu'il est équipé d'un

dispositif d'équilibrage selon l'une des revendications 1 à 14.

18. Radiateur (2), caractérisé en ce qu'il est équipé d'un

module hydraulique (26) selon l'une des revendications 15 ou 16.

19. Radiateur (2) selon la revendication 18, caractérisé en ce

que le module hydraulique est intégré au radiateur.