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PROCEDE ET Ii~lSTALLATIOrl DE CHAUFFhG~ CE~TRAL
L'inventiorl se rapporte à un procédé et à une :ins-
-tallation de chauffage central d'un ensernble par ailleurs
équipé d'au moins une machine therrnodynamique telle une
pompe à chaleur ou une machine -.rigorifique.
Dans ces machines, de manière connue, un fluide
frigorigène est, par passage dans un détendeur, amené à une
relativement basse pression qu:i lui permettra de se
vapo.riser à basse -température. Ensuite, il est condui-t à un
évaporateur dans lequel, jusqu'à évaporat:i.on complè-te, il
absorbe de la chaleur.
Les vapeurs de fr:igorigène ai.nsi produites sont
alors, par un compresseur, portées à une relativement haute
pression assuran-t leur circula-tion et accessoiremen-t leur
réchauffage, après quoi, ].e gaz cornprimé ob-tenu es-t amené à
un condenseur dans lequel, par condensa-tion, le frigorigène
fournit au moins une par-tie de sa chaleur à un agent
refroidisseur.
En se refroidissant, le frigorigène passe de l'éta-t
gazeux à l'état liquide avant d'être rarnené au détendeur
pour recommencer un nouveau cycle.
Il est déjà connu de récupérer, au profit d'une
installation de chauffage central, la chaleur ainsi dis-
ponible sur le circuit haute pression du frigorigène (bre-
vets FR A-1-2.394.026 et DE A-2.515.289).
Ces réalisations connues comprennent, d'une par-t, un
réservoir d'eau récupéran-t la chaleur dégagée par :La
condensation du frigorigène et que l'on stocke dans un
réservoir accumulateur auquel sont raccordées les conduites
de d~part et de retour d'un réseau de radiateurs e-t,
d'autre part, une chaud:ière auxili.aire assurant à l'eau du
réseau de radiateurs, les calories pouvant faire déf`aut
dans l'accumulat;eur.
Dans l'installation décri-te au brevet
FR-A-2.394.026, la Machi.ne thermodynamique est mise en
act;ion dès qu'un aquas-tat décèle une baisse de tempéra-ture
dans le reservoir alors que :la chaudière es-t, quant à elle,
r~ise en route par les thermostats du circuit de rad:iateurs
et par un therMostat gérléral.
Ce-tte chaud:i.ère agi-t cornme suit : son c:ircu~ de
re-tour prélève une partie de l'eau dans la conduite qui,
venant du réservoir accumulateur, se dirige vers les radia-
-teurs alors qu'après l'avoir réchauffée, son circuit de
dépar-t y remélange une quanti.té d'eau équivalente au tra-
vers d'une vanne régulatrice.
En se mélangean-t à l'eau du circui-t passant par le
réservoir accumulateur, :l'eau chauffée par la chaudière
auxiliaire réchauffe ce-tte eau qui alors agit sur le ther-
mosta-t pour inhi.ber :Le dégagement de calories au condenseur
de la machine thermodynamique.
De ce fait, en période d'u-tilisation de la chaudière
auxiliaire, c'est à dire au moment où les besoins en
chauffage son-t les plus forts, l'ins-tallation ne peut plus
récupérer, ni donc accumuler, de chaleur à partir de la
machine thermodynamique puisqu'elle est arrêtée.
Il est vrai que même dans le cas où le thermosta-t
maintiendrait la machine -thermodynamique en action,
réchauffée par la chaudière auxiliaire, l'eau du réservoir
échangeur-accumulateur serai-t alors trop chaude pour
parvenir à prélever de la chaleur sur le condenseur de la
dite machine puisque dans celle-ci le frigorigène serai-t
pratiquement à une -température identique à celle de l'eau
ce qui interdirait tout échange.
C'est certainemen-t pourquoi donc, la machine thermo-
d~narnique qui est dans ce cas une pompe à chaleur, n'es-t
mise en action que pendant les rares moments où l'eau du
réservoir accumulateur n'est pas réchauffée par la
chaudière ce qui, toutefois, est un rôle insuffisant pour
aMortir l'investi.ssement important que représente une pornpe
à chaleur qui n'aurai-t pas d'autre usage afin de pouvoir
être commandée en fonction des seules nécessités du
chauffa~e.
Par contre, cela interdit l'utilisation d'une machi-
ne thermodynamique, qui aurait un aulre usage, telle une
machine frigorifique qui ne pourrai-t être arrêtée et mise
en marche en fonction des nécessi-tés du chauffage mais au
3 ~ Q'~0~;2
con-traire seulement en fonction des besoins de froid e-t
dont pourtant les calories alors dégagées au condenseur
son-t d'autant plus appréclables que sans cet-te
récupération, elles seraien-t perdues et qu'c~ ce titre elles
peuven-t donc être considérées comme é-tant gratui-tes.
Les memes inconvénien-ts se re-trou~ent dans l'instal-
lation décrite au brevet DE-A-2,515.2~g du ~ait qu'elle est
conçue de manière telle que le chauffage de l'eau du
réservoir accumula-teur par les calories prélevées au
condenseur de la rnachine -thermodynamique, qui est également
une pompe à chaleur qui n'a pas d'au-tre usage, n'es-t
commandé qu'en fonc-tion de critères qui sont étrangers aux
impératifs de la machine -thermodynamique elle-même qui,
quoiqu'il en soit, est arrêtée dès la mise en marche de la
chaudière auxiliaire, ce qui s'opère à des momen-ts précis.
Un résul-tat que l'inven-tion vise à obtenir est un
procédé e-t une i.nstallation de chauffage qui remédient à
ces inconvénients e-t donc qu.i conviennen-t pour :la récupé-
ration de la chaleur sur Le c:ircuit de condensat:ion d'une
m~ch:Lne thermodynamique, telle une pompe à chaLeur, ~ais
aussi et surtout sur le circuit de condensa-t:Lon d'une
machine frigorifique dont :La marche et l'arret res-ten-t,
quant à eux, indépendants de la marche ou de l'arrêt de la
chaudière et du chauffage en général.
A ce-t effet, elle a pour obje-t un procédé de chauf-
fage notamment caractérisé en ce que, à l'exclusion de
toute action sur la mach:ine thermodynamique~ pendant la
période de chauffage :
- dès que, dans le réservoir échangeur-accumulateur
la -tetnpérature clu fluide caloporteur atteint ~m certaln
seuil, par exemp].e de quarante degrés, on isole les condui-
tes par lesquelles la chaudière est reliée au circuit
alimentant le réseau d'échangeurs et on libère le retour de
ce circui-t vers le réservoir et inversement,
- dès que, dans le réservoir échangeur-accumulateur,
la température du fluide calopor-teur descend au dessous
d'un certain seuil, par exemple de quarante degrés, on
interdi.t le re-tour au réservoir échangeur-accumu:La-teur du
~Z~2~
circuit alimen-tant les échangeurs e-t on me-t en marche la
chaudière aux:iliaire dont on raccorde les condui-tes de
dépar-t et de re-tour au dit circu:it alimen-tant les é-
changeursO
Elle a égalemen-t pour objet :I'install.a-tion de chauf-
fage me-ttan-t en oeuvre ce procédé.
Elle sera bien comprise à l'aide cle la description
ci-après fa:ite, à ti-tre d'exemple non :Limita-tif, en regard
du dessin ci-annexé, qui représen-te schéma-tiquemen-t une
ins-talla-tion conforme à un mode pré~éré de réalisation de
l'inven~ion.
En se reportant au dessin, on voit que l'installa-
-tion 1 es-t combinée à au moins une machine -thermodynamique
2, telle une machine frigorifique, ~ont est; représenté le
circuit 3 clans lequel circule le frigorigène à l'éta-t
gazeux dont la condensation dégagera de la chaleur.
Afin de provoquer la condensation, le circuit 3 du
frigorigène est refroidi extérieurement par un agent de
re~roidissement ~ qu.i, en échange, absorbe la chaleur ainsi
clégagée.
De manière connue, l'agen-t de re-froidi.ssement est un
fluide caloporteur, tel de l'eau contenue dans un réservoir
enveloppant le circuit 3 du frigorigène, afin de
récupérer et d'accumuler la chaleur qu'il dégage.
A ce réservoir d'échange et d'accumulation son-t
raccordées des conduites de départ 6 et de retour 7 cllun
circuit 8 alimentant un réseau d'échangeurs 99 tels des
radi.ateurs.
L'installation 1 comprend en outre , de manière
connue, une chaud~ère auxi~.iaire 10 apte à assurer, au
~luide caloporteur traversant ].es échangeurs 9, la chaleur
qui peu-t faire défaut dans le réservoir d'échange et
d'accumulation 5.
A cet effe-t, ses circuits de départ 11 et de retour
12 sont raccordés au circuit 8 alimentant le réseau
d'échangeurs et sur lequel es-t interca].ée une pompe 13
commandant la circulation du fluide caloporteur dans les
dits échangeurs 9.
5 ~ 2~Z~
La chaudière auxiliaire 10 peu-t ê-tre de -tou-t type
connu e-~; par exemple consis-ter en une chaudière élec-trique
formée d'un reservo:ir 1~ dans lequel pénè-tre au moins un
élémen-t -thermoplongeur 15.
Ce-t-te chaudière auxi:Liaire 10 comprend en outre des
organes de contrôle e-t de sécuri-té, tels un aquastat 16, un
départ 17 vers un vase d'expansion (non représenté), un
raccord 18 pour une soupape de sûreté (non représentée) et
un raccord 19 pour un manomètre 20.
Selon une carac-téristi.que de l'i:nvention~ notamment
pour des commodi-tés de remplissage et de vidange et pour
d'au-tres raisons qui seront vues plus loin, le réservoir 14
de la chaudière auxiliaire 10 sera relié au réservoir
échangeur~accumulateur 5 par au moins une conduite 21, 22
contrôlée par des vannes 23, 24, de préférence manuelles,
et qui~ en période de chauffage, sont normalement -toujours
fermées.
Au réservoir 5 d'échange et d'accumula-tion son-t par
ailleurs raccordés des conduites, :L'une de remplissage 25
et l'au-tre ~le vidange 26 ains:i que des organes de con-trôle,
tels un aquasta-t 27.
Ne serait-ce qu'afin de facili-ter le dégivrage
périodique de l'évaporateur (non représenté), dégivrage
pour lequel le cycle de fonctionnement de la machine ther-
modynamique est généralement inversé, dans le réservoir 5
d'échange et d'accumula-tion, pourra également être prévue
une source de chauffage, telle une électrode 28.
Dans le réservoir de la chaudière auxiliaire 10 peut
évidemmen-t également plonger un ballon 29 empli d'eau qui,
après chauffage, est destinée à 8tre consommée, notammen-t
dans des installations sanitalres.
A cet effet, ce ballon est relié à une conduite
d'alimentation 30 et à une conduite 31 de puisage d'eau
chaude.
En plus de la chaleur qui lui es-t communiquée par
l'eau de chauffage 32 dans laquelle plonge le ballon, l'eau
chaude sanitaire 33 peut être chauffée par une source
d'appoint, te].le une électrode 34 mise en service selon les
in~ormations re~ues par un aquas-ta-t 35 plongean-t dans le
ballon 29.
Selon une caractéris-tique essentielle de l'inven-
tion, à l'exclusion de toute action sur la machine -thermo-
dynamique, pendant la période de chauffage :
- dès que, dans le réservoir échangeur-accumulateur
5, la température du fluide caloporteur 4 atteint un cer-
-tain seui.:l, par exemple de quarante degrés, on isole les
condui-tes 11, 12 par lesquelles la chaudière au~iliaire 10
es-t reliée au circuit 8 alimentant le réseau d'échangeurs 9
et on libère le retour de ce circuit vers le réser~lr
échangeur-accumulateur,
et inversement,
- dès que, dans le réservoir échangeur-accumulateur
5, la température du fluide caloporteur descend au dessous
d'un certain seuil, par exemple de quarante degrés, on
interdit le~retour 7 au réservoir échangeur-accumulateur 5
du circuit 8 alimentant les échangeurs 9 et on rnet en
marche :la chaudière auxiliaire 10 dont on raccor~e les
conduites de départ 11 et de retour 12 au d:it c:ircuit
alimen-tant les échangeurs 9.
Grâce à ce procédé, dans lequel la machine ther-
modynamique peut toujours poursuivre son action, priorité
est donnée à la récupération de la chaleur dans le
reservoir 5.
Dès que son eau est à température suf~isante, elle
assure la fonction de chauffage sans franchir le réservoir
de la chaudière don-t le thermoplongeur peut être arrê-té
dans la limite où son propre aquastat 16 ne décèle pas un
refroidissement au dessous du seuil fixé afin que, lors
d'une nouvelle mise en service, l'eau soi-t immédiatement
utilisable.
Quoiqu'il en soit la chaudière é-tant isolée du
circuit des échangeurs, ce maintien en température ne
consommera pratiquement pas d'énergie.
Dès que l'eau du réservoir 5 est à température
insuffisante, au lieu d'y mélanger de l'eau plus chaude, on
l'isole a-~in que, tout ce qui peut être récupéré sur la
7 1'Z~ 2
machine thermodynamique qui poursuit son propre cycle de
~onctionnemen-t, soit conservé et rétablisse ainsi
rapi.dement une tempéra-ture suf~isante dans le réservoir.
Selon une autre caractéris-tique du procédé selon
l'inven-tion, en dehors des périodes de chau~age e-t lorsque
seule l'eau chaude sanl-taire est nécessaire, on interdit
toute circulation de ~luide caloporteur dans le circui-t 3
qui alimen-tai-t les échangeurs e-t on ouvre les conduites de
communications prévues à ce-t ef~et entre le réservoir 14 de
la chaudière auxiliaire 10 et le réservoir
échangeur-accumulateur 5 pour que, par ef~et de -ther-
mosyphonJ l'eau du réservoir échangeur-accumulateur circule
dans le réservoir 14 de la chaudière 10 pour chau~er le
ballon 29 d'eau sani-taire 33.
Afin de perme-ttre la mise en oeuvre de ce procédé,
selon une caractéristique essentielle de l'invention, d'une
par-t, l'installation comprend à l.a fois des vannes
commandées 36 et 37 contrôlant :Le raccordement des condui-
tes de dépar-t 11 e-t de retour 12 de :La chaudière auxiliaire
sur le circuit 8 a:limen-tant les échangeurs 9 et un
organe d'isolation commandé 38 , in-tercalé entre le re-tour
7 au réservoir échangeur-accumula-teur 5 et le circui-t 8
alimentan-t les échangeurs et, d'autre part, dans le
réservoir échangeur-accwnula-teur 5, l'aquastat 27 est relié
-tant à la commande 15 de la chau-lière qu'à celle des vannes
commandées 36 et 37 e-t de l'organe d'isolation 38.
Les ~annes commandées 36 et 37 et l'organe d'i.so-
lation 38 consis-teront par exemple, en des élec-trovannes
pilotées par un circuit de commande 39 comprenant, par
exemple, des lnverseurs ou des relais ou un microprocesseur
recevant les in~ormations de l'aquas-ta-t 27.
Dans une varian-te de réalisa-tion, l'aquas-tat est
également relié a la commande de la pompe 13 et l'instal-
la-tion, notammen-t sur le circui-t ~ alimentant le réseau
d'échangeurs, comprend en outre au moins un clape-t 40 qui
interdit la circulation de l'eau par simple e~et de
thermosyphon et ce a~in de permettre, par la marche ou
:L'arrêt de la pompe 13, d'ê-tre assuré de la circulation ou
8 ~ o~2
de l'arre-t du fluide calopor-teur;
Dans le cas d'ensemble disposant de plusieurs ma-
chines thermodynamiques, il est évident que l'ins-tallation
cle chauffage pourra comprendre plusieurs circuits 3 de
fluide frigorigène dans un même réservoir et/ou plusieurs
réservoirs échangeurs-accumulateurs 5 mon-tés en série.
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