FR2964726A1 - Equipement pour chaudiere comprenant au moins une sonde de securite mecanique - Google Patents

Abstract

Cet équipement pour chaudière (C) comprenant au moins une sonde de sécurité mécanique (S1, S2), comprend des moyens (V) pour refroidir la zone (CT) de la chaudière dans laquelle est installée ladite sonde à la fin d'un cycle de chauffage.

Description

La présente invention se rapporte à un équipement pour chaudière comprenant au moins une sonde de sécurité mécanique. Une chaudière de chauffage domestique de l'eau (ou autre liquide caloporteur), pour les radiateurs et/ou l'eau courante, comporte classiquement : - un corps de chauffe dans lequel se trouvent un serpentin à l'intérieur duquel circule l'eau à chauffer, et un brûleur connecté au gaz de ville par l'intermédiaire d'une électrovanne, apte à chauffer le serpentin, - une sonde de déclenchement du brûleur, lorsque la température du serpentin descend en dessous d'un seuil préréglé, - une sortie des gaz brûlés, - un coupe tirage, permettant de refroidir les gaz brûlés, - au moins une sonde de sécurité disposée dans la zone du coupe tirage, et - une carte électronique connectée au moins à ladite sonde et audit brûleur, permettant de réaliser le pilotage du fonctionnement de la chaudière. Dans un certain nombre d'habitations (environ un million en France), la sortie des gaz brûlés est connectée à un conduit qui lui-même débouche à l'intérieur d'une gaine d'un système de Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC), permettant par aspiration d'évacuer vers l'extérieur de l'habitation notamment les gaz brûlés : ce type d'installation est couramment connu sous le nom de « VMC-gaz ». Une bouche de ventilation asservie à la chaudière est interposée entre la conduite de sortie des gaz brûlés et la gaine de VMC. Une telle bouche de ventilation s'ouvre complètement lorsque la chaudière fonctionne, de manière à permettre l'évacuation des gaz brûlés, et se referme en partie lorsque la chaudière est à l'arrêt, de manière à permettre un débit de fuite nécessaire à la simple ventilation (dite «ventilation hygiénique ») de l'habitation. Un inconvénient de ce type d'installation est que le débit de fuite a pour effet de refroidir rapidement le serpentin du corps de chauffe, de sorte que la sonde de déclenchement du brûleur provoque un démarrage prématuré du brûleur : il s'ensuit une sur-consommation de gaz. Pour remédier à cet inconvénient, la demande de brevet FR0503400 au nom de la société CERGA a proposé une bouche de ventilation asservie comportant d'une part un passage principal à volet asservi, et d'autre part un passage secondaire, à volet éventuellement asservi aussi.

Le passage principal de la bouche de ventilation de ce document permet l'évacuation des gaz brûlés de la chaudière, et le passage secondaire permet l'évacuation de l'air ambiant de la pièce où se trouve la chaudière. Lorsque la chaudière est à l'arrêt, le volet du passage principal peut être complètement fermé, de sorte qu'il n'y a plus de débit de fuite traversant le serpentin, ce qui permet de supprimer le démarrage prématuré de la chaudière. Un inconvénient demeure toutefois, qui va être expliqué à présent. La sonde de sécurité située dans la zone du coupe tirage de la chaudière a pour fonction de fermer l'électrovanne d'arrivée de gaz dans la chaudière lors d'une élévation de température anormale. Une telle élévation de température anormale peut être due notamment à une obturation intempestive de la bouche de ventilation asservie : par exemple, blocage en position close ou mi-close du volet du passage principal de la bouche de ventilation conforme à la demande de brevet F R0503400. Un problème constaté à ce jour est que, dans le cadre du fonctionnement normal de la chaudière, une fermeture rapide du volet d'obturation de la bouche de ventilation après arrêt du brûleur, afin de réduire au minimum le temps de passage d'un débit de fuite susceptible de refroidir prématurément le serpentin du corps de chauffe, a pour effet de provoquer une élévation de température, notamment dans la zone où se trouve la sonde de sécurité. Une telle élévation de température est due notamment à l'inertie 25 thermique du corps de chauffe de la chaudière. La sonde de sécurité, qui relève cette élévation de température, est alors susceptible de provoquer la fermeture sécuritaire de l'électrovanne d'arrivée de gaz dans la chaudière. Lorsque la sonde de sécurité est électronique, elle est connectée à 30 la carte électronique de la chaudière : cette carte peut constater que malgré l'élévation de température relevée par la sonde de sécurité, le brûleur est arrêté, et donc ne pas déclencher la fermeture sécuritaire de l'électrovanne. En revanche, lorsque la sonde de sécurité est mécanique (sonde de type interrupteur à thermostat « klixon »), il n'existe aucune logique de 35 commande permettant de discriminer une situation d'urgence d'une situation normale, et l'interrupteur de la sonde bascule automatiquement en position ouverte dès que la température s'élève au-delà du seuil de sécurité de la sonde, provoquant ainsi la fermeture de l'électrovanne. Un temps d'attente important correspondant à la descente en température et à l'hystérésis du dispositif mécanique de sécurité ou une intervention manuelle est ensuite nécessaire pour réarmer l'interrupteur de la sonde. On comprend donc que dans ce deuxième cas, l'utilisation d'une bouche de ventilation asservie n'est pas possible. Or une grande majorité du parc de chaudières installées à ce jour est précisément équipé de sondes de sécurité de type mécanique. La présente invention a ainsi pour but de rendre compatible l'utilisation de bouches de ventilation asservies, notamment telles que celle de la demande de brevet FR00503400, avec des chaudières équipées de sondes de sécurité mécanique.

On atteint ce but de l'invention, avec un équipement pour chaudière comprenant au moins une sonde de sécurité mécanique, comportant des moyens pour refroidir la zone de la chaudière dans laquelle est installée ladite sonde à la fin d'un cycle de chauffage. Grâce à cet équipement selon l'invention, on peut abaisser la température vue par la sonde mécanique à la fin d'un cycle de chauffage, c'est-à-dire à la fin d'une période de fonctionnement du brûleur, ce qui permet d'empêcher cette sonde de basculer en position sécuritaire et de couper l'électrovanne d'arrivée de gaz, alors qu'il n'en est nul besoin. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de cet équipement 25 selon l'invention : - cet équipement comprend un ventilateur de brassage de l'air ambiant, et des moyens de connexion à une carte électronique de commande de la chaudière, - cet équipement comprend des moyens de canalisation du flux 30 d'air engendré par ledit ventilateur vers ladite sonde mécanique, - cet équipement comprend des moyens pour modifier orientation du flux d'air engendré par ledit ventilateur. La présente invention se rapporte également à une chaudière comprenant : 35 - un corps de chauffe dans lequel se trouvent un serpentin à l'intérieur duquel circule un liquide caloporteur à chauffer, et un brûleur apte à être connecté au gaz de ville par l'intermédiaire d'une électrovanne, ce brûleur étant apte à chauffer le serpentin, - une sonde de déclenchement du brûleur, lorsque la température du serpentin descend en dessous d'un seuil préréglé, - une sortie des gaz brûlés, - un coupe tirage, permettant de refroidir les gaz brûlés, - au moins une sonde mécanique de sécurité disposée dans la zone du coupe tirage, et - une carte électronique connectée au moins à ladite sonde et audit brûleur, permettant de réaliser le pilotage du fonctionnement de la chaudière, cette chaudière étant remarquable en ce qu'elle comprend un équipement conforme à ce qui précède, connecté électriquement à ladite carte électronique, et placé dans la zone du coupe tirage. La présente invention se rapporte également à une installation 15 comprenant une chaudière conforme à ce qui précède, et une bouche de ventilation montée en sortie de et asservie à cette chaudière. La présente invention se rapporte également à une carte électronique de pilotage du fonctionnement d'une installation conforme à ce qui précède, cette carte étant dûment programmée notamment pour mettre en 20 route ledit équipement, et pour fermer un volet de ladite bouche de ventilation asservie montée en sortie de ladite chaudière, à la fin d'une période de fonctionnement du brûleur. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de cette carte électronique selon l'invention : 25 - cette carte est adaptée pour mettre en route ledit équipement de refroidissement et fermer ledit volet après une temporisation suivant le fonctionnement dudit brûleur, - cette carte est adaptée pour arrêter ledit équipement de refroidissement après une indication fournie par la chaudière, 30 - cette carte est adaptée pour empêcher la remise en route dudit brûleur tant que ledit équipement de refroidissement fonctionne. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles : 35 - la figure 1 représente, de manière schématisée, une installation selon l'invention, comprenant une chaudière à gaz, une bouche de ventilation asservie connectée à la sortie de cette chaudière, et un équipement de refroidissement selon la présente invention, et - les figures 2, 3 et 4 sont des vues de la zone de coupe tirage de la chaudière de la figure 1, pour différentes implantations possibles de l'équipement selon l'invention. Sur l'ensemble de ces figures, des caractéristiques identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues.

On se reporte à la figure 1, sur laquelle on a représenté une chaudière C, comportant, comme cela est connu en soi, un corps de chauffe dans lequel se trouve un serpentin S à l'intérieur duquel circule un liquide caloporteur à chauffer tel que de l'eau, et un brûleur BR connecté au gaz de ville par l'intermédiaire d'une électrovanne EV, ce brûleur BR étant apte à chauffer le serpentin S. Une sonde SD de déclenchement du brûleur BR permet de mettre en route ce brûleur, dès lors que la température du serpentin S descend en dessous d'un seuil préréglé par un opérateur (correspondant à la température souhaitée dans l'habitation).

Dans sa partie supérieure, la chaudière C comporte un conduit CD relié à une bouche B de ventilation asservie, qui peut être conforme par exemple à l'enseignement du document FR0503400, sans pour autant que cela soit limitatif. Cette bouche de ventilation B est elle-même reliée à une gaine G 25 de ventilation mécanique contrôlée (VMC) faisant partie des installations générales de l'habitation à chauffer. Comme cela est connu notamment du document FR0503400, la bouche de ventilation asservie B comporte notamment un volet VO asservi au fonctionnement de la chaudière C, mobile entre une position d'obturation du 30 conduit CD, et une position d'ouverture, dans laquelle il permet aux gaz brûlés sortant du conduit CD de rejoindre la gaine G. Dans sa partie supérieure, la chaudière C comporte également un dispositif dit de coupe tirage CT, permettant l'arrivée d'air ambiant F au pied du conduit CD, de manière à refroidir les gaz brûlés sortant de la chaudière. 35 Comme cela est connu en soi, ce dispositif de coupe tirage CT comporte typiquement une gouttière G, surmontée d'une hotte H elle-même reliée au conduit CD, un espace périphérique entre cette gouttière G et cette hotte H permettant l'arrivée de l'air extérieur F. Au moins une sonde mécanique S1, S2 est disposée dans la zone du coupe tirage CT, de manière à détecter une élévation anormale de la température de cette zone, et à fermer le cas échéant l'électrovanne EV, de manière à interrompre l'arrivée de gaz vers le brûleur BR. Par « mécanique », on entend que la sonde S1 et/ou S2 est du type à interrupteur à thermostat « klixon » : lorsque la température dépasse un seuil propre à cette sonde, l'interrupteur bascule automatiquement en position ouverte, et commande directement la fermeture sécuritaire de l'électrovanne EV, de manière à empêcher le gaz d'atteindre le brûleur BR. Par la suite, pour que l'interrupteur de la sonde S1 et/ou S2 revienne en position fermée, il convient d'attendre un temps assez important ou de le réarmer manuellement selon les cas.

Selon l'invention, un équipement de refroidissement V est placé dans la zone du coupe tirage CT, à proximité des sondes S1 et/ou S2. Cet équipement de refroidissement peut comporter un ventilateur, permettant de diriger l'air ambiant, extérieur à la chaudière C, sur la sonde S1 et/ou S2.

Une carte électronique, implantée en général à l'intérieur de la chaudière C, est reliée par des câbles électriques respectivement à la bouche de ventilation asservie B, à la sonde du brûleur SB, aux sondes de sécurité S1 et/ou S2, à l'électrovanne EV, et à l'équipement de refroidissement V. Les figures 2 à 4 montrent différentes implantations relatives possibles de l'équipement de refroidissement V, et des sondes de sécurité S1 et/ou S2. Plus particulièrement, sur la figure 2, on peut voir que la sonde mécanique de sécurité S1 est implantée sur la hotte H, le ventilateur V étant disposé au-dessus de cette sonde.

A la figure 3, on peut voir que la sonde de sécurité S1 est implantée au fond de la gouttière G, le ventilateur V étant disposé au-dessus de cette sonde. A la figure 4, on peut voir que la sonde mécanique de sécurité S1 est implantée sur la hotte H, et que la sonde mécanique de sécurité S2 est implantée au fond de la gouttière G, le ventilateur V étant lui-même relié au fond de la gouttière G par une canalisation CA.

Le mode de fonctionnement et les avantages de l'installation décrite ci-avant vont à présent être expliqués. Lorsque la sonde du brûleur SB détecte une température du serpentin S inférieure à un seuil prédéterminé par un opérateur (correspondant à la température souhaitée dans l'habitation) la carte électronique CE déclenche la mise en route du brûleur BR : ceci a pour effet de chauffer le liquide caloporteur situé à l'intérieur du serpentin S. Les gaz brûlés s'échappent par le conduit CD après avoir été refroidis par l'air F arrivant par le coupe tirage CT.

Le volet d'obturation VO de la bouche de ventilation asservie B se trouve en position ouverte, de sorte que les gaz brûlés peuvent être aspirés par la gaine G de VMC. Si pour une raison quelconque, lorsque le brûleur BR fonctionne, le volet d'obturation VO se trouvait en position fermée, cela aurait pour effet d'élever considérablement la température à l'intérieur de la chaudière C, et ainsi de faire basculer la sonde mécanique S1 et/ou S2 en position ouverte, entraînant immédiatement une fermeture sécuritaire de l'électrovanne EV, et ainsi l'arrêt de la combustion à l'intérieur de la chaudière. Sinon, lorsque le brûleur s'arrête dans des conditions normales, c'est-à-dire une fois que la sonde du brûleur SB a détecté que la température du serpentin S a atteint le seuil prédéterminé par l'opérateur, cette sonde commande l'arrêt du brûleur BR par l'intermédiaire de la carte électronique CE, ainsi que la fermeture partielle ou totale du volet d'obturation VO. Cette fermeture est partielle dans le cas où la bouche de ventilation asservie B comporte un unique volet : ceci permet la circulation d'un débit de fuite à travers la chaudière C et en direction de la gaine G de VMC, assurant la ventilation hygiénique de la pièce où se trouve la chaudière. La fermeture du volet d'obturation VO peut en revanche être totale lorsque la bouche de ventilation asservie B est du type décrit dans la demande de brevet FRO503400, où l'on prévoit un passage secondaire permettant la circulation directe d'un flux d'air hygiénique depuis l'intérieur de la pièce vers la gaine G de VMC, sans passer par la chaudière C. Comme indiqué dans le préambule de la présente description, un problème associé à la présence de la bouche de ventilation asservie B réside dans le fait que l'obturation partielle ou totale de cette bouche par le volet VO a pour effet de faire monter la température notamment dans la partie supérieure de la chaudière C, du fait notamment de l'inertie thermique de certains éléments de cette chaudière, et notamment de son corps de chauffe. Cette élévation de température a naturellement pour effet de faire basculer la sonde de sécurité mécanique S1 et/ou S2 vers sa positon ouverte, et ainsi d'entraîner la fermeture sécuritaire de l'électrovanne EV, par l'intermédiaire de la carte électronique CE. Ceci est évidemment un inconvénient, puisqu'il n'y a en réalité aucune situation anormale nécessitant une telle fermeture sécuritaire, et que le service se trouve fortement dégradé pour l'utilisateur qui doit attendre un temps assez important et parfois même réarmer manuellement la sonde mécanique de sécurité S1 et/ou S2. C'est la raison pour laquelle on prévoit un équipement de refroidissement, comportant essentiellement un ventilateur V relié électriquement à la carte électronique CE, et permettant, après une période de fonctionnement du brûleur BR, de refroidir la sonde de sécurité mécanique S1 et/ou S2, et ainsi d'empêcher que cette sonde ne bascule en position ouverte. De manière avantageuse, on peut prévoir que la mise en route du ventilateur V et la fermeture (partielle ou totale) du volet VO interviennent de manière sensiblement concomitante, après l'arrêt du brûleur BR.

De manière avantageuse également, on peut prévoir que cette mise en route et cette fermeture (concomitantes ou non) aient lieu à la suite d'une temporisation prédéterminée, après l'arrêt du brûleur BR. On peut aussi prévoir que le brûleur BR ne puisse pas se remettre en route tant que le ventilateur V fonctionne, de manière à supprimer tout 25 risque sécuritaire. On peut également prévoir une logique sur la carte électronique CE, adaptée pour éviter tout pilotage en parallèle du ventilateur V et de l'électrovanne EV. Lorsque le brûleur BR se met en route, on maintient le ventilateur V 30 arrêté, de sorte que le seuil normal de déclenchement des sondes mécaniques de sécurité S1 et/ou S2 n'est pas modifié. Lors de cette mise en route du brûleur, si le volet VO ne s'ouvrait pas pour une raison quelconque, on aurait donc une élévation anormale de la température et un déclenchement classique du système de sécurité. 35 Par ailleurs, lorsque le brûleur s'arrête, si pour une raison quelconque le volet VO ne se fermait pas, le débit de circulation d'air à travers la chaudière C pour rejoindre la gaine G de VMC serait trop important (provoquant les inconvénients de refroidissement prématuré du serpentin S, mentionnés dans le préambule de la présente description), mais n'entraînerait pas de risque sécuritaire.

Si le ventilateur V ne démarre pas (quelle que soit la réaction du volet VO), la température va monter dans la zone supérieure de la chaudière, et la sonde mécanique de sécurité S1 et/ou S2 va basculer en position ouverte, de sorte qu'il n'y aura pas non plus de risque sécuritaire. Comme on peut le comprendre à la lumière de la description qui précède, les moyens de refroidissement V selon l'invention permettent en quelque sorte d'abaisser fictivement la température vue par les sondes mécaniques de sécurité S1 et/ou S2 après une période de fonctionnement du brûleur BR, et ainsi d'éviter un déclenchement de ces sondes à la suite d'une élévation de température normale provoquée par l'inertie thermique des différents éléments constituant la chaudière. On rend de la sorte compatible une chaudière classique, équipée de sondes de sécurité mécanique, avec une bouche de ventilation asservie, conforme notamment au document FR0503400, bouche dans laquelle la fermeture partielle ou totale du volet d'obturation a justement pour effet d'entraîner une augmentation de la température, notamment dans la partie supérieure de la chaudière où se trouvent les sondes de sécurité mécaniques. On comprend donc que l'invention est particulièrement avantageuse dans la mesure où elle peut être adaptée, moyennant de très simples modifications, au parc existant de chaudières à sondes de sécurité mécaniques. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, c'est ainsi par exemple que l'on pourrait envisager que le ventilateur V fonctionne en permanence, et qu'il soit orienté sur, ou déplacé vers, la sonde mécanique de sécurité S1 et/ou S2 à la fin de chaque période de fonctionnement du brûleur, plutôt que d'être mis en route à la fin d'une telle période, comme enseigné précédemment.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1. Equipement pour chaudière (C) comprenant au moins une sonde de sécurité mécanique (Si, S2), comprenant des moyens (V) pour refroidir la zone (CT) de la chaudière dans laquelle est installée ladite sonde à la fin d'un cycle de chauffage.
2. 2. Equipement selon la revendication 1, comprenant un ventilateur (V) de brassage de l'air ambiant, et des moyens (E) de connexion à une carte électronique (CE) de pilotage de la chaudière (C).
3. 3. Equipement selon la revendication 2, comprenant des moyens 10 (CA) de canalisation du flux d'air engendré par ledit ventilateur (V) vers ladite sonde mécanique (Si, S2).
4. 4. Equipement selon la revendication 3, comprenant des moyens pour modifier l'orientation du flux d'air engendré par ledit ventilateur.
5. 5. Chaudière (C) comprenant : 15 - un corps de chauffe dans lequel se trouvent un serpentin (S) à l'intérieur duquel circule un liquide caloporteur à chauffer, et un brûleur (BR) apte à être connecté au gaz de ville par l'intermédiaire d'une électrovanne (EV), ce brûleur étant apte à chauffer le serpentin (S), - une sonde (SB) de déclenchement du brûleur, lorsque la 20 température du serpentin (S) descend en dessous d'un seuil pré-réglé, - une sortie des gaz brûlés, - un coupe tirage (CT), permettant de refroidir les gaz brûlés, - au moins une sonde mécanique de sécurité (Si, S2) disposée dans la zone du coupe tirage (CT), et 25 - une carte électronique (CE) connectée au moins à ladite sonde de déclenchement (SB) et audit brûleur (BR), permettant de réaliser le pilotage du fonctionnement de la chaudière (C), cette chaudière comprenant en outre un équipement conforme à l'une des revendications 1 à 4, connecté électriquement à ladite carte 30 électronique (CE), et placé dans la zone du coupe tirage (CT). 10. Installation comprenant une chaudière (C) conforme à la revendication 5, et une bouche de ventilation (B) montée en sortie de et asservie à cette chaudière (C). 11. Carte électronique (CE) de pilotage du fonctionnement d'une 35 installation conforme à la revendication 6, cette carte étant dûment programmée notamment pour mettre en route ledit équipement, et pour fermerun volet (VO) de ladite bouche de ventilation (B) asservie montée en sortie de ladite chaudière (C), à la fin d'une période de fonctionnement du brûleur (BR). 8. Carte électronique (CE) selon la revendication 7, adaptée pour mettre en route ledit équipement de refroidissement et fermer ledit volet (VO) après une temporisation suivant le fonctionnement dudit brûleur (BR). 9. Carte électronique (CE) selon l'une des revendications 7 ou 8, adaptée pour arrêter ledit équipement de refroidissement après une indication fournie par la chaudière (C). 10. Carte électronique (CE) selon l'une quelconque des 10 revendications 7 à 9, adaptée pour empêcher la remise en route dudit brûleur (BR) tant que ledit équipement de refroidissement fonctionne.