EP0128808A1 - Method for balancing a twin pipe central heating system, and installation for performing this method - Google Patents

Method for balancing a twin pipe central heating system, and installation for performing this method Download PDF

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EP0128808A1
EP0128808A1 EP84401100A EP84401100A EP0128808A1 EP 0128808 A1 EP0128808 A1 EP 0128808A1 EP 84401100 A EP84401100 A EP 84401100A EP 84401100 A EP84401100 A EP 84401100A EP 0128808 A1 EP0128808 A1 EP 0128808A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiator
valve
flow
hot water
installation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP84401100A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marc Gillant
Alain Percebois
Rolland Vallet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
Original Assignee
Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA filed Critical Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
Publication of EP0128808A1 publication Critical patent/EP0128808A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1015—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves
    • F24D19/1021—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves a by pass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/02—Hot-water central heating systems with forced circulation, e.g. by pumps

Definitions

  • the present invention relates to a method of balancing a central heating installation comprising a hot fluid generator and radiators, this installation being of the twin-tube type, that is to say comprising a fluid supply line hot (hot water) between the generator (a boiler) and the radiators, and a return line of cooled fluid between the radiators and the generator.
  • radiators are mounted in parallel between the hot fluid supply pipe leaving the boiler and the return pipe of cooled fluid to the boiler.
  • a hot fluid circulation pump is mounted on the hot fluid supply pipe between the generator (or boiler) and the first supply circuit of a radiator.
  • Each radiator which can also be a convector, and which can be designated by the more general term of heating body, is characterized by a heat emitting power at full flow of hot fluid, which depends in particular on its size and the hot fluid temperature.
  • each heating body mounted in parallel on a circuit one end of which is taken from the hot fluid supply line and the other end is connected to the cooled fluid return line, is controlled by a controlled tap either manually, either using a thermostatic head, or using any other control system, for example electric.
  • the water preferably flows dan 's particular radiator at the expense of one or another heater.
  • Some radiators are never crossed by their nominal hot water flow rate for which they are likely to give their nominal heating power. The temperature they should give is not reached. There is then a lack of comfort.
  • thermostatic valves operate by all or nothing when the ambient temperature of the room varies significantly: according to a phenomenon known as "pumping", the valves open and close alternately, unstable and oscillating instead of keeping a certain stable opening position which would be a function of the temperature prevailing in the room.
  • the present invention relates to a hydraulic and automatic balancing process of a central heating installation of the twin-tube type which solves the aforementioned difficult problem.
  • the method of the invention applied to a two-pipe central heating installation where hot water is supplied to a certain number of heating bodies or radiators fitted with taps and where the cooled water is brought back to the generator or the boiler, is characterized in that the hot water is passed both through each radiator and in parallel with each radiator, in two parallel streams which meet at the inlet of the tap and at the outlet of each radiator, and a flow control is carried out downstream of each radiator and the confluence of the two rivers so as to adjust the sum of the flows of the two rivers combined to a constant value specific to each radiator so that a crossing of each radiator is guaranteed by its nominal flow when the lift of the valve flap of each radiator is nominal.
  • a partially constant pressure drop is maintained between the inlet of the tap and the outlet of each radiator so as to obtain a linear function between the flow rate of each radiator and the lifting of the tap valve. of each radiator.
  • a curved function is established between the flow rate of each radiator and the lifting of the valve flap of each radiator whose curvature with concavity upwards is opposite to that of the curved function with concavity down the heating power of each radiator with respect to the flow rate of each radiator, so as to obtain a practically linear function between the heating power of each radiator and the lifting of the valve flap of each radiator, said linear function being the result of the two aforementioned curved functions of inverse curvatures.
  • the invention also relates to an installation for the implementation of this process, this twin-tube type installation comprising a hot fluid generator (hot water) or boiler, a hot water supply pipe starting from the boiler and comprising a circulation pump, a return line of cooled water to the boiler after passing through a certain number of radiators or heating bodies connected in parallel on the two aforementioned pipes, each radiator being equipped at its inlet with a tap control of the flow of hot water before passing through it, this installation being characterized in that each radiator is doubled by a bypass or bypass pipe constituting a parallel watercourse joining the inlet of the tap and the outlet of each radiator, and in that downstream of the confluence-of the bypass pipe and the outlet of each radiator, but upstream of the connection to the cooled water return pipe of the boiler, there is mounted a water flow regulator set to a constant flow value for each radiator considered, this flow value being fbnction of the characteristics of each radiator and specific to each radiator.
  • a hot fluid generator hot water
  • boiler hot water supply pipe starting from the boiler and comprising
  • the valve controlling the flow rate of supply of the radiator at its inlet is adjusted so as to reduce the flow rate (reduction in the degree of opening of its valve or the lifting of the valve relative to its seat)
  • the flow passing through the bypass circuit increases in proportion to the reduction in that which passes through the radiator, thus compensating for this reduction so as to give a constant total flow imposed by the flow regulator.
  • the water flow rate passing through the radiator increases, the water flow rate passing through the py-pass duct decreases correspondingly.
  • the central heating installation is therefore automatically balanced in this way.
  • the bypass pipe is equipped with a calibrated relief valve so as to open only for a pressure given hot water.
  • This embodiment of the invention is advantageous when one simply wants to modify or improve an existing installation.
  • central heating whose two-way valves are for example valves with head or thermostatic control.
  • the tap which controls the flow of hot water entering the radiator is a three-way tap, the first of which is the upstream route of hot water coming from the boiler, the second is a downstream channel for entering hot water into the radiator and the third channel is a downstream bypass or bypass channel connecting with a bypass or bypass pipe which constitutes the stream parallel to the radiator, the valve seat to the downstream bypass path having a cross section greater than that of the valve seat to the downstream radiator supply path.
  • This second embodiment is interesting when it is desired to modify the equipment at the tap of each radiator.
  • One can for example, but not exclusively, equip each three-way valve with a thermostatic head. But it can also be fitted with an electric or other actuator.
  • This second embodiment which makes it possible to obtain a flow-lift curve function, of inverse curvature of the power / flow curve function of each radiator.
  • the invention makes it possible to obtain an almost linear or linear variation in the thermal power supplied by each radiator as a function of the lift of the valve of its valve.
  • a central heating system of known prior type comprises a boiler supplying hot water at a constant temperature, a hot water supply pipe 2 starting from the boiler 1, a pipe 3 for returning water cooled to the boiler 1 after having circulated through radiators, hence the name of central heating "two-pipe".
  • a circulation pump 4 On the pipe 2 is mounted a circulation pump 4.
  • radiators 5 In parallel between the pipes 2 and 3 are mounted a number of radiators 5 or other heating bodies which could for example be convectors. The number of radiators 5 depends on the number of rooms to be heated and the volume of these rooms. Here, only two radiators and their respective supply circuits are shown, for the purpose of simplification.
  • Each radiator 5 equipped with its adjusting tee (at the outlet) is mounted on a branch with two pipes 6 for entry into the radiator 5 and 7 for the outlet from the radiator 5.
  • the pipe 6 is a branch of the pipe 2 hot water supply and the pipe 7 is connected to the pipe 3 for return of cooled water.
  • the lines 6 and 7 constitute a watercourse crossing the radiator 5.
  • On the line 6 entering the radiator 5 is mounted a valve 8 for adjusting the flow of hot water entering the radiator 5.
  • the valve 8 to two channels of known type with flat valve can be manually controlled or can be controlled or thermostatic head TH shown in broken lines due to the optional nature of said thermostatic control.
  • each radiator 5 thus diffuses an amount of heat which depends on the flow of hot water which the tap 8 passes and which also depends on its own dimensions, that is to say the number of elements capable of being 'traversed by hot water and diffusing heat and which of course depends on the fixed adjustment of each adjusting tee.
  • Each radiator 5 thus has its own calorific power used and its own maximum calorific power at maximum opening of its valve 8. As known, if the valve 8 is closed, the water does not circulate in the branch 6-7. After each radiator 5 or part of the radiators 5 have passed through if other radiators in the installation are closed, the cooled water, since it has given up its heat, returns to the boiler 1 via line 3.
  • This operation can be expressed by curves according to FIGS. 2, 3 and 4 which qualitatively illustrate the operating mode of any radiator 5 forming part of the installation.
  • Fig. 2 illustrates the variation in the heating power of the radiator 5 considered as a function of the flow of hot water Q which passes through it. It can be seen that from a zero flow rate, the heating power increases rapidly but that, from a certain flow rate, a further increase in flow rate hardly increases the heating power any more.
  • the nominal power Pn corresponding to a nominal flow Qn of the radiator 5 is that which corresponds to the nominal opening ln of the valve 8. Overall, the heating power of the radiator 5 is not proportional to the flow.
  • the curve of FIG. 3 illustrates the variation of the flow rate as a function of the "lifting" of the valve flap 8 relative to its seat, that is to say as a function of the opening of the valve 8.
  • the curve of FIG. 3 shows that it is only at the start of opening of the valve 8 that the flow rate increases rapidly and that, from a certain opening of the valve 8, the flow of hot water entering the radiator 5 hardly increases any more .
  • a valve opening 8 or nominal lift In corresponds to a nominal flow Qn of hot water passing through the radiator 5. If the tap is subjected to too low a pressure drop, the nominal lift In is greater than the maximum lift of the valve valve 8, which prevents reaching the nominal flow Qn, therefore the nominal power Pn of the radiator 8.
  • the curve of FIG. 4 is the synthesis of curves 2 and 3: it illustrates the variation in the heating power P of the radiator 5 considered as a function of the opening 1 of its valve 8. Given the above, it will be understood that the heating power P of the radiator 5 increases rapidly at the start of the opening of the valve 8 and that, from a certain opening of the valve 8, the heating power P hardly increases any more if the valve 8 is continued to be opened further, that is to say if the lift 1 increases to the maximum.
  • This flow regulator 9 On the outlet pipe 7, and upstream of the connection of the pipe 7 on the pipe 3 for returning cooled water to the boiler 1, a flow regulator 9 is mounted.
  • This flow regulator 9, of the type known for example by the first addition 74 260 to French patent 1 204 375, comprises a tubular body 10 of axis XX and a moving element of the same axis (Fig. 6).
  • the body 10 is open at its ends on the duct 7 to which it is connected for example by flanges 11.
  • the ring 14 is a screen.
  • the screen ring 14 is mounted downstream of the perforated ring 12 with respect to the direction of flow in the conduit 7.
  • a movable element passing through the internal rings 12 and 14.
  • This element comprises a rod 16 sliding in the central hub 13 which guides it and carrying at one of its ends, on the side of the screen 14, a head 17 in the form of a carrot or warhead of progressively reduced section from upstream to the 'downstream, that is to say from its maximum section of connection with the rod 16.
  • Said circular maximum section has a diameter less than the diameter of the calibrated cylindrical opening 15 of the screen 14 so as to be able to spare with opening 15 an annular passage calibrated for water.
  • the rod 16 carries a base 18 which is for example screwed onto the rod 16 and which serves as a support for a helical spring 19 compressed between the central hub and the base 18.
  • This moving assembly is capable of occupying two extreme positions, one (in solid lines) in which the largest section of the head 17 is at the entrance to the calibrated opening 15 and in which the spring 19 is compressed, the other (in broken lines) in which the apex, that is to say the most tapered part of the head 17 is at the entrance to the calibrated opening 15, and the maximum section of the head 17 in abutment against the central hub 13 of the inner ring 12, the spring 19 then being relaxed.
  • each radiator '5 the flow D defined by each flow regulator 9 is as follows: If this radiator 5 is oversized after thermal improvement of the installation, for example after thermal insulation work of the premises, a part only (P'n) of its heating power is sufficient to ensure comfort. In other words, the useful nominal value Pn is reduced to a nominal value P'n less than Pn. The new heating power P'n corresponds to a nominal flow Q'n lower than the nominal flow Qn which corresponded to the nominal power Pn (Fig. 7).
  • the flow D of the flow regulator 9 is chosen equal to or slightly greater than the flow Q'n.
  • the values D or Q'n are therefore different from each other when the corresponding radiators 5 have different dimensions.
  • each bypass conduit 20 is connected at its origin to a conduit 6 and is connected at its end to a conduit 7.
  • a relief valve 21 coaxial with the conduit 20 along an axis YY.
  • the central heating installation comprises as many branches 6-7, by-pass conduits 20 and relief valves 21 as there are radiators 5.
  • the relief valve '21 comprises a tubular body 22 ensuring the continuity of the by-pass conduit 20 and connecting to it by flanges 23.
  • a ring 24 with calibrated opening forming a seat for a valve. 25 capable of closing said opening.
  • an internal support ring 26 with central opening. Between the support ring 26 and the valve 25 is compressed a calibrated helical spring 27.
  • the support ring 26 is located downstream of the seat ring 24 relative to the direction of flow on the conduit 20, starting from line 6 and ending at line 7.
  • each radiator 5 is actuated by a tap 8 with a thermostatic head.
  • the valve 8 is preferably with a flat seat and valve, this flat shape being capable of providing a linear variation in the flow rate as a function of the lift of the valve relative to the seat, under constant pressure drop.
  • the valve 25 In the working position of the valve 21, the valve 25 is moved away from its seat 24. Hot water passes through the radiator 5 and through the by-pass duct 20.
  • the valve 8 reduces its lift under the action of the thermostatic head so that the flow of hot water in the branch 6-5-7 decreases, while it increases in the bypass duct 20, the sum of these two flows remaining equal to the setpoint D of the flow regulator 9. If this overheating is significant, the flow is canceled through branch 6-5-7 therefore through the radiator 5, and all the water passes through the by-pass duct 20 forcing the opening of the relief valve 21 (the resso rt 27 is compressed).
  • the flow regulator 9 therefore avoids underflows in the branches 6-7 furthest from the circulation pump 4 as a result of overflows in the branches 6-7 which are closest to the pump 4. Thus the installation is balanced.
  • the by-pass conduits 20 corresponding to the closed radiators 5 are traversed by a flow of hot water which is regulated by each flow regulator 9, without disturbing the supply flows of the other radiators 5 which remain in operation.
  • the flow regulator 9 must have a nominal flow D equal to or slightly higher than the nominal flow Q'n of the radiator 5.
  • the valve 21 is also a differential pressure regulator establishing a constant pressure drop across the branch 6-5-7, that is to say between the upstream of the valve 8 and the downstream of the radiator 5.
  • the pressure drop in the radiator 5 is negligible in general in front of that of valve 8, it is subjected to an almost constant pressure drop, which, on a valve 8 with a flat valve, makes it possible to obtain a law of variation of the flow rate Q as a function of the almost linear lift 1 , as shown in Fig. 8.
  • the nominal flow rate of the valve 8 under 1 bar pressure drop or unit flow rate for a given lift is expressed by the following relation in function of the flow D of the flow regulator 9 and of the differential pressure or pressure drop AP obtained by the valve 21:
  • the valve 8 must therefore be chosen as a function of the unit flow D of the regulator 9 and of the pressure drop aP of the valve 21.
  • the role of the relief valve 21 which operates the valve 8 and the radiator 5 at constant pressure drop across the branch 6-7 is to ensure the linearity of the flow function Q - lift 1 as shown in Fig. 8. If one did not realize a constant pressure drop across the terminals of branch 6-7, one would have a flow rate function Q-lift 1 which would be curved therefore non-linear, as in FIG. 3. The resulting thermal law heating power P-lift 1 would therefore also not be linear (see Fig.4). On the contrary, thanks to the linearity obtained by the valve 21 and expressed in FIG. 8, the result of the thermal law of variation of the heating power P as a function of the flow rate Q (Fig. 7) is combined in its part shown in solid lines (see the comments below) with the linear hydraulic law of the Fig. 8 to give as a result the thermal law of the heating power P as a function of lift 1 illustrated in FIG. 9 which is a law if not of perfect linearity, at least of quasi-linearity or of satisfactory or sufficient linearity.
  • FIG. 9 illustrating the law of heating power of each radiator as a function of the lifting of the corresponding tap 8 which shows that one can have a significant modulation of this power by operating the tap 8, that is to say a precise adjustment of the heating power which one wishes to obtain, contrary to what one obtained according to FIG. 4 of the known prior art.
  • the role of the relief valve 21 is therefore to ensure a constant differential pressure between the inlet and the outlet of the branch 6-5-7, that is to say between the ends of the bypass duct 20 , and to ensure a linear law of variation of the flow rate passing through each radiator 5 as a function of the lifting or of the degree of opening of the flat valve of the valve 8 of each radiator 5 (FIG. 8).
  • a new central heating installation comprises, as in the first embodiment, a bypass duct 20 shorting each radiator 5.
  • the installation also includes a flow regulator 9 mounted on the outlet duct 7 of each radiator 5 downstream of the confluence of the bypass duct 20 and the duct 7.
  • the flow regulator 9 is identical to that of FIG. 6.
  • each two-way valve 8 is replaced by a three-way valve 27 to control the intake hot water to each radiator 5 using a mobile assembly.
  • the three ways of tap 27 are connected to conduits 6 and 20.
  • the three-way tap 27 comprises a tubular body 28 of axis ZZ to which three tubes corresponding to three channels are connected, namely two tubes which are radial with respect to the axis ZZ, one upstream 29 (conduit side 6), the other 30 downstream (bypass side 20), and a third 31, in the ZZ axis, also downstream (radiator side 5).
  • the expressions upstream and downstream are used with respect to the direction of flow on the conduit 6 (arrows f).
  • the pipes 29-30 and 31 are connected by flanges respectively to the pipe 6, connecting to the pipe 2 for supplying hot water, to the bypass pipe 20, and, again to the pipe 6 for entry into a radiator 5 since the tap 27 is placed on the path of the conduit 6 interrupted for this purpose.
  • the valve 27 is divided by two internal calibrated partitions 34 and 35 forming two flat seats for two flat valves 36 and 37.
  • the lower partition 34 marking one end of the tubing 31 and communicating with the radiator 5 through a section of duct 6 has a calibrated opening substantially smaller than that of the upper partition 35 which marks one end of the tubular body 28 and which communicates with the bypass duct 20 by the tubing 30.
  • the passage offered by the seat 35 to the bypass duct 20 has a cross section greater than the passage offered by the seat 34 to the corresponding radiator 5.
  • the two valves 36 and 37 form a one-piece stepped body of axis ZZ forming part of a movable assembly of the same axis ZZ inside the tubular body 28.
  • the valve 36 corresponds to the partition 34 on the radiator side and at a diameter substantially smaller than that of the valve 37 which corresponds to the partition 35 on the bypass side 20.
  • the one-piece body with two valves 36 and 37 moves along the axis ZZ between the partitions 34 and 35.
  • it is integral with a rod 38 of axis ZZ which passes through the cylindrical opening of the partition 35 and extends over the entire length of the tubular body 28.
  • An additional partition 32 parallel to the partitions 34 and 35 is traversed with a simple clearance guide by the rod 38.
  • the upper partition 32 marks a separation between the valve 27 proper and a control head 41 which can be manual electric, thermostatic or of another type.
  • This control head 41 not shown is intended to actuate by pushing the upper end of the rod 38.
  • on the rod 38 is fixed, for example by screwing, and locked, for example between two circlips , a support base 39, well above the upper partition 32.
  • a helical spring 40 of axis ZZ consequently bearing on the fixed upper partition 32.
  • valve 27 and of this control head 41 is schematic in FIG. 11, it is understood that the control head 41 which can be seen secured to the tubular body 28 can be attached thereto, for example by screwing.
  • the control head 41 automatically ensures that it is thermostatic or manually, if it is manual, that the moving equipment moves 36-37-38 towards the seat 35 leaving the spring 40 to relax.
  • the valve 37 approaches the seat 35 and the valve 36 moves away from the seat 34.
  • the flow of hot water to the radiator 5 increases and the flow to the by-pass -pass 20 decreases.
  • the sum of these two water flows remains constant thanks to the flow regulator 9.
  • the head 41 In the event of overheating of the room where the radiator 5 is located, the head 41 automatically or manually ensures a thrust of the movable assembly 36-37-38 compressing the spring 40 and moving the shutter 37 away from its seat 35, while bringing the the shutter 36 from its seat 34 without closing it.
  • the flow of hot water supplying the radiator 5 is then reduced in favor of the flow passing through the bypass duct 20.
  • the greater the overheating the more the flow in the bypass duct 20 increases at the rate of the flow passing through the radiator 5, the sum of the two flows through the radiator 5 and through the conduit 20 remaining constant thanks to the flow regulator 9.
  • the head 41 pushes the moving assembly 36-37-38 in the direction of completely closing the seat 34 by the shutter 36.
  • the radiator 5 is thus closed. If one or two radiators 5 are closed throughout the installation, where other radiators 5 still operate, the bypass conduits 20 The corresponding to the closed radiators 5 are traversed by a flow of hot water which is regulated by each flow regulator 9, without disturbing the supply flows of the other radiators 5 which remain in operation.
  • the seat 35 for admitting hot water to the bypass duct 20 has an opening of section substantially greater than that of the seat 34 for admitting hot water to the radiator 5. This is intended and the effect of obtaining that in a range of low liftings of the valve 36 relative to the seat 34, the increases in liftings have for corollary only small increases in the flow of hot water passing through the radiator 5 since it is the flow of hot water passing through the bypass duct 20 which is favored. It is necessary to wait for a large range of lifts of the shutter 36 relative to the seat 34 so that increases in lifts correspond to significant increases in flow rates.
  • Fig. 12 is the characteristic of the function of the heating power of each radiator as a function of the flow of hot water passing through each radiator 5. It is a curved function, with downward concavity. For the nominal flow Qn obtained by means of the flow regulator 9, the nominal heating power Pn is obtained.
  • Fig. 13 is the characteristic of the hot water flow function Q of each radiator 5 with respect to the lifting 1 of the valve 27, that is to say of the valve 36 with respect to the seat 34.
  • Fig. 14 is the characteristic of the heating power function of each radiator 5 relative to the lift 1 of each tap 27.
  • Fig. 14 is the result of FIGS. 12 and 13.
  • the flow law Q as a function of lift 1 illustrated in FIG. 13 is obtained by virtue of the passage section through the seat 34 towards each radiator 5 substantially smaller than the passage section through the seat 35 towards the bypass duct 20. This is the role of these section diameters passing through the seats 34 and 35 to obtain such an operating curve whose curvature with upward concavity is opposite to that of FIG. 12 which represents the law of variation of heating power P as a function of the flow rate Q of each radiator 5.
  • FIG. 14 is a quasi-linear law of the heating power P of each radiator 5 as a function of the lift 1 of the corresponding tap 27.
  • the abscissas are the liftings 1 of zero value up to a nominal liftout 1n of the valve 36 of each three-way valve 27 relative to the seat 34.
  • the ordinates represent the water flows passing through the valve at three-way 27 the flows are expressed in terms of Kv designating a unit flow for a given lifting of the crew 36-37-38 relative to one of the seats 34,35, at constant pressure drop.
  • the intrinsic operating characteristic of a valve channel is generally defined by a flow at constant pressure drop (1 bar), called Kv.
  • Kv constant pressure drop
  • a flat-seat valve system gives a flow rate law Kv proportional to the valve lift up to a value that can reach 0.25 times the diameter of the seat.
  • the flow rate is substantially proportional to the section of the seat, for a comparable valve-seat overlap.
  • a certain number of valve and seat profiles also provide a Kv / linear lift rate law and therefore also meet the need of the invention.
  • the following description is limited to the illustrated example of the flat valve.
  • the ratio of the maximum values of these two Kv is substantially proportional to the sections of their respective seats 34 and 35.
  • the flow through the radiator 5 has a value KvRi proportional to the ordinate da, and the total unit flow KvT has a value KvTi proportional to the ordinate dc.
  • the flow QR from channel 31 to the radiator 5 therefore has a value proportional to the total flow D of the flow regulator 9 in the ratio of the abovementioned ordinate segments da / dc, which is expressed by l 'equation:
  • This QR value is reported at a point a 'in FIG. 13 for the same lift li (point d) of FIG. 13.
  • the role of the flow regulator 9 is to ensure the hydraulic and automatic balancing of the central heating installation. Thanks to this regulator 9, it is guaranteed to obtain from each radiator 5 its nominal power because it has its nominal flow.
  • this heating power is modulated with the best possible precision by virtue of a quasi-linear (Fig. 9) or practically linear (Fig. 14) law of the heating power of each radiator 5 depending on the lift 1 of the valve 8 or 27 of each radiator 5 using two means: the relief valve 21 for existing installations where the valves 8 are kept with two original channels, and the valve 27 three-way (with wider passage section to bypass 20) for new or old installations very redesigned.
  • the TD information from the SD probe (flow temperature signals) is transmitted to an electronic control unit 42 by a connection cable 43.
  • the information TR from each probe SR (return temperature signals) is transmitted to a transmission box 44 which, in turn, transmits it to the counting center 42 by a transmission cable 45.
  • the invention allows better management of energy sources, that is to say devices used to supply hot water in central heating installations (boilers for example).
  • the invention allows an improvement in the efficiency of the hot water generator (of the boiler). Indeed, a nominal power of the boiler makes it possible to obtain the nominal efficiency of the boiler.
  • a nominal power of the boiler makes it possible to obtain the nominal efficiency of the boiler.
  • the invention also has the advantage of allowing the circulation pump 4 to work at a constant flow rate thanks to the flow regulators 9. Thanks to these, the heating bodies (radiators or convectors) are properly irrigated and the problems of heat build-up and noises due to this heat build-up are therefore eliminated, especially in wall-hung boilers.
  • the flat seat 34 of the three-way valve 27 makes it possible to obtain a curved flow / lift law under variable pressure loss at the terminals of the valve (Fig. 13) while retaining a low nominal lift In that can be achieved by the thermostatic heads. 41 existing.
  • a form of valve with a concave bottom can be used, applied by a circular peripheral edge on the flat seat.
  • the first embodiment of the invention (FIGS. 5 to 9) can also be used for new installations, although it is suitable for existing installations.

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Abstract

A conventional central heating system is completed by a branch or bypass pipe 20 mounted in parallel at the terminals of each radiator 5 and by a flow regulator 9 which adjusts to a constant value the total flow of water running through each radiator 5 and its branch pipe 20. In its operation, this installation remains balanced even with hot water running through only some of the radiators 5 of the system, the other radiators 5 being closed or slightly open. This balancing avoids any overheating and allows for energy saving. <IMAGE>

Description

La présente invention est relative à un procédé d'équilibrage d'une installation de chauffage central comprenant un générateur de fluide chaud et des radiateurs, cette installation étant de type bitube, c'est-à-dire comprenant une conduite d'alimentation en fluide chaud (de l'eau chaude) entre le générateur (une chaudière) et les radiateurs, et une conduite de retour de fluide refroidi entre les radiateurs et le générateur.The present invention relates to a method of balancing a central heating installation comprising a hot fluid generator and radiators, this installation being of the twin-tube type, that is to say comprising a fluid supply line hot (hot water) between the generator (a boiler) and the radiators, and a return line of cooled fluid between the radiators and the generator.

Sur une telle installation connue, un certain nombre de radiateurs sont montés en parallèle entre la conduite d'alimentation en fluide chaud partant de la chaudière et la conduite de retour de fluide refroidi vers la chaudière. Sur la conduite d'alimentation en fluide chaud est montée, entre le générateur (ou chaudière) et le premier circuit d'alimentation d'un radiateur, une pompe de circulation de fluide chaud. Chaque radiateur, qui peut être aussi un convecteur, et que l'on peut désigner du terme plus général de corps de chauffe, est caractérisé par une puissance émettrice de calories à plein débit de fluide chaud, qui dépend notamment de sa dimension et de la température du fluide chaud. Le débit de chaque corps de chauffe monté en parallèle sur un circuit, dont une extrémité part de la conduite d'alimentation en fluide chaud et l'autre extrémité est raccordée à la conduite de retour en fluide refroidi, est contrôlé par un robinet commandé soit manuellement, soit à l'aide d'une tête thermostatique, soit à l'aide de tout autre système de commande, par exemple électrique.On such a known installation, a certain number of radiators are mounted in parallel between the hot fluid supply pipe leaving the boiler and the return pipe of cooled fluid to the boiler. A hot fluid circulation pump is mounted on the hot fluid supply pipe between the generator (or boiler) and the first supply circuit of a radiator. Each radiator, which can also be a convector, and which can be designated by the more general term of heating body, is characterized by a heat emitting power at full flow of hot fluid, which depends in particular on its size and the hot fluid temperature. The flow rate of each heating body mounted in parallel on a circuit, one end of which is taken from the hot fluid supply line and the other end is connected to the cooled fluid return line, is controlled by a controlled tap either manually, either using a thermostatic head, or using any other control system, for example electric.

On dit qu'une installation de chauffage central est équilibrée lorsque tous les corps de chauffe (radiateurs ou convecteurs) sont irrigués par leur débit nominal d'eau chaude pour la levée nominale du robinet.It is said that a central heating installation is balanced when all the heating elements (radiators or convectors) are irrigated by their nominal flow of hot water for the nominal lifting of the tap.

Les installations de chauffage central de ce type connu sont mal équilibrées, en ce sens que tous les corps de chauffe (radiateurs ou convecteurs) ne sont pas parcourus par leur débit nominal ni même par un débit d'eau chaude suffisant.Central heating installations of this known type are poorly balanced, in the sense that all the heating bodies (radiators or convectors) are not traversed by their nominal flow rate or even by a sufficient flow of hot water.

Il en résulte que, si certains locaux sont convenablement chauffés par l'installation, d'autres sont insuffisamment chauffés.As a result, if certain rooms are suitably heated by the installation, others are insufficiently heated.

En d'autres termes, dans une installation mal équilibrée, l'eau s'écoule de préférence dan's tel ou tel radiateur au détriment de tel ou tel autre radiateur. Certains radiateurs ne sont jamais traversés par leur débit nominal d'eau chaude pour lequel ils sont susceptibles de donner leur puissance nominale de chauffe. La température qu'ils devraient donner n'est pas atteinte. Il y a alors un manque de confort.In other words, in an unbalanced installation, the water preferably flows dan 's particular radiator at the expense of one or another heater. Some radiators are never crossed by their nominal hot water flow rate for which they are likely to give their nominal heating power. The temperature they should give is not reached. There is then a lack of comfort.

Certes, théoriquement, les installations de chauffage central devraient être équilibrées par des robinets dits tés de réglage de débit montés en pied de radiateur c'est-à-dire à leur sortie. Mais les tés de réglage, dans la pratique, ne sont jamais réglés de manière satisfaisante car cela est très difficile. C'est donc une cause importante sinon essentielle de déséquilibrage d'une installation de chauffage central qui, par ailleurs, peut être bien conçue. Mais il existe également des installations mal conçues, pour lesquelles, par exemple, les longueurs de tuyaux sont trop élevées, ce qui est une autre cause de déséquilibrage; on ne peut pas remédier à ce déséquilibrage.Admittedly, theoretically, central heating installations should be balanced by so-called flow control valve heads mounted at the base of the radiator, that is to say at their outlet. But the adjusting tees, in practice, are never adjusted satisfactorily because this is very difficult. It is therefore an important if not essential cause of imbalance in a central heating installation which, moreover, can be well designed. But there are also poorly designed installations, for which, for example, the lengths of pipes are too long, which is another cause of imbalance; one cannot remedy this imbalance.

Souvent, pour remédier à ce mauvais équilibrage, les utilisateurs augmentent la température d'eau de départ, c'est-à-dire celle provenant de la chaudière, ce qui améliore le chauffage des locaux précédemment insuffisamment chauffés mais entraîne une surchauffe dans d'autres locaux et une surconsommation d'énergie. En outre, si les corps de chauffe sont équipés de robinets thermostatiques, ceux-ci fonctionnent par tout ou rien lorsque la température ambiante du local varie sensiblement : suivant un phénomène dit de "pompage", les robinets s'ouvrent et se ferment alternativement, de manière instable et oscillante au lieu de garder une certaine position d'ouverture stable qui serait fonction de la température régnant dans le local.Often, to remedy this poor balancing, users increase the starting water temperature, that is to say that coming from the boiler, which improves the heating of previously insufficiently heated rooms but leads to overheating in d other premises and overconsumption of energy. In addition, if the heating bodies are equipped with thermostatic valves, these operate by all or nothing when the ambient temperature of the room varies significantly: according to a phenomenon known as "pumping", the valves open and close alternately, unstable and oscillating instead of keeping a certain stable opening position which would be a function of the temperature prevailing in the room.

La présente invention a pour objet un procédé d'équilibrage hydraulique et automatique d'une installation de chauffage central de type bitube qui résout le problème difficile précité.The present invention relates to a hydraulic and automatic balancing process of a central heating installation of the twin-tube type which solves the aforementioned difficult problem.

Le procédé de l'invention appliqué à une installation de chauffage central bitube où l'on fournit de l'eau chaude à un certain nombre de corps de chauffe ou radiateurs munis de robinets et où l'on ramène l'eau refroidie vers le générateur de chaleur ou la chaudière, est caractérisé en ce que l'on fait passer l'eau chaude à la fois dans chaque radiateur et en parallèle avec chaque radiateur, en deux cours d'eau parallèles qui se rejoignent à l'entrée du robinet et à la sortie de chaque radiateur, et l'on effectue une régulation de débit en aval de chaque radiateur et du confluent des deux cours d'eau de manière à régler la somme des débits des deux cours d'eau réunis à une valeur constante propre à chaque radiateur de sorte que l'on garantit une traversée de chaque radiateur par son débit nominal lorsque la levée du clapet du robinet de chaque radiateur est nominale.The method of the invention applied to a two-pipe central heating installation where hot water is supplied to a certain number of heating bodies or radiators fitted with taps and where the cooled water is brought back to the generator or the boiler, is characterized in that the hot water is passed both through each radiator and in parallel with each radiator, in two parallel streams which meet at the inlet of the tap and at the outlet of each radiator, and a flow control is carried out downstream of each radiator and the confluence of the two rivers so as to adjust the sum of the flows of the two rivers combined to a constant value specific to each radiator so that a crossing of each radiator is guaranteed by its nominal flow when the lift of the valve flap of each radiator is nominal.

Suivant un mode d'exécution de ce procédé, on maintient une perte de charge partiquement constante entre l'entrée du robinet et la sortie de chaque radiateur de manière à obtenir une fonction linéaire entre le débit de chaque radiateur et la levée du clapet du robinet de chaque radiateur.According to an embodiment of this process, a partially constant pressure drop is maintained between the inlet of the tap and the outlet of each radiator so as to obtain a linear function between the flow rate of each radiator and the lifting of the tap valve. of each radiator.

Suivant un autre mode d'exécution de ce procédé, on établit une fonction courbe entre le débit de chaque radiateur et la levée du clapet du robinet de chaque radiateur dont la courbure à concavité vers le haut est inverse de celle de la fonction courbe à concavité vers le bas de la puissance de chauffe de chaque radiateur par rapport au débit de chaque radiateur, de manière à obtenir une fonction pratiquement linéaire entre la puissance de chauffe de chaque radiateur et la levée du clapet de robinet de chaque radiateur, ladite fonction linéaire étant la résultante des deux fonctions courbes précitées de courbures inverses.According to another embodiment of this method, a curved function is established between the flow rate of each radiator and the lifting of the valve flap of each radiator whose curvature with concavity upwards is opposite to that of the curved function with concavity down the heating power of each radiator with respect to the flow rate of each radiator, so as to obtain a practically linear function between the heating power of each radiator and the lifting of the valve flap of each radiator, said linear function being the result of the two aforementioned curved functions of inverse curvatures.

L' invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette installation de type bitube comportant un générateur de fluide chaud (eau chaude) ou chaudière, une conduite d'alimentation en eau chaude partant de la chaudière et comportant une pompe de circulation, une conduite de retour d'eau refroidie vers la chaudière après passage à travers un certain nombre de radiateurs ou corps de chauffe branchés en parallèle sur les deux conduites précitées, chaque radiateur étant équipé à son entrée d'un robinet de contrôle du débit d'eau chaude devant le traverser, cette installation étant caractérisée en en ce que chaque radiateur est doublé par une conduite de dérivation ou de by-pass constituant un cours d'eau parallèle rejoignant l'entrée du robinet et la sortie de chaque radiateur, et en ce que à l'aval du confluent-de la conduite de by-pass et de la sortie de chaque radiateur, mais en amont du branchement sur la conduite de retour d'eau refroidie de la chaudière, est monté un régulateur de débit d'eau réglé à une valeur constante de débit pour chaque radiateur considéré, cette valeur de débit étant fbnction des caractéristiques de chaque radiateur et propre a chaque radiateur.The invention also relates to an installation for the implementation of this process, this twin-tube type installation comprising a hot fluid generator (hot water) or boiler, a hot water supply pipe starting from the boiler and comprising a circulation pump, a return line of cooled water to the boiler after passing through a certain number of radiators or heating bodies connected in parallel on the two aforementioned pipes, each radiator being equipped at its inlet with a tap control of the flow of hot water before passing through it, this installation being characterized in that each radiator is doubled by a bypass or bypass pipe constituting a parallel watercourse joining the inlet of the tap and the outlet of each radiator, and in that downstream of the confluence-of the bypass pipe and the outlet of each radiator, but upstream of the connection to the cooled water return pipe of the boiler, there is mounted a water flow regulator set to a constant flow value for each radiator considered, this flow value being fbnction of the characteristics of each radiator and specific to each radiator.

Grâce à cette régulation de débit combinée avec la dérivation ou le by-pass entre l'entrée du robinet et la sortie de chaque radiateur, on assure la possibilité d'obtenir à travers chaque radiateur un écoulement d'eau à débit nominal, donc d'obtenir la puissance nominale de chauffe de chaque radiateur.Thanks to this flow regulation combined with the bypass or bypass between the tap inlet and the outlet of each radiator, we ensure the possibility of obtaining through each radiator a flow of water at nominal flow rate, therefore d '' obtain the nominal heating power of each radiator.

Ainsi, lorsque le robinet commandant 1e débit d'alimentation du radiateur à son entrée est réglé de manière à réduire le débit (diminution du degré d'ouverture de son clapet ou de la levée du clapet par rapport à son siège), le débit parcourant le circuit de by-pass augmente en proportion de la réduction de celui qui traverse le radiateur, compensant ainsi cette diminution de manière à donner un débit total constant imposé par 1e régulateur de débit. Il en va de même si le débit d'eau traversant le radiateur augmente, le débit d'eau traversant le conduit de py-pass diminuant corrélativement. Ainsi, les variations de débit provoquées dans un ou plusieurs radiateurs de l'installation en actionnant chaque robinet de radiateur ne sont nullement susceptibles de perturber les débits des autres radiateurs. Les tés de réglage deviennent inutiles.Thus, when the valve controlling the flow rate of supply of the radiator at its inlet is adjusted so as to reduce the flow rate (reduction in the degree of opening of its valve or the lifting of the valve relative to its seat), the flow passing through the bypass circuit increases in proportion to the reduction in that which passes through the radiator, thus compensating for this reduction so as to give a constant total flow imposed by the flow regulator. The same applies if the water flow rate passing through the radiator increases, the water flow rate passing through the py-pass duct decreases correspondingly. Thus, the variations in flow caused in one or more radiators of the installation by actuating each radiator valve are in no way liable to disturb the flow rates of the other radiators. The adjustment tees become useless.

L'installation de chauffage central se trouve donc automatiquement équilibrée de cette manière.The central heating installation is therefore automatically balanced in this way.

Dès lors que, par cet équilibrage, l'on dispose pour chaque radiateur de sa puissance nominale de chauffe, on peut moduler la puissance de chauffe de chaque radiateur avec les meilleures précision et stabilié possibles, en assurant une variation quasi linéaire ou linéaire de cette puissance de chauffe en fonction de la levée du clapet de chaque robinet de radiateur considéré.Since, by this balancing, we have for each radiator its nominal heating power, we can modulate the heating power of each radiator with the best possible precision and stabilized, ensuring an almost linear or linear variation of this heating power as a function of the valve lift of each radiator valve considered.

Pour obtenir une modulation de la puissance de chauffe de chaque radiateur avec la meilleure précision possible, on dispose de deux modes de réalisation.To obtain a modulation of the heating power of each radiator with the best possible precision, there are two embodiments.

Suivant un premier mode de réalisation, lorsque l'on conserve le robinet à deux voies monté à l'entrée de chaque radiateur, la conduite de by-pass est équipée d'une soupape de décharge tarée pour ne s'ouvrir que pour une pression donnée de l'eau chaude.According to a first embodiment, when the two-way valve mounted at the inlet of each radiator is kept, the bypass pipe is equipped with a calibrated relief valve so as to open only for a pressure given hot water.

Ce mode de réalisation de l'invention est avantageux lorsque l'on veut simplement modifier ou améliorer une installation existante de chauffage central dont les robinets à deux voies sont par exemple des robinets à tête ou commande thermostatique.This embodiment of the invention is advantageous when one simply wants to modify or improve an existing installation. central heating whose two-way valves are for example valves with head or thermostatic control.

C'est ce premier mode de réalisation qui permet d'obtenir une perte de charge pratiquement constante aux bornes de chaque ensemble robinet-radiateur.It is this first embodiment which makes it possible to obtain a practically constant pressure drop across the terminals of each valve-radiator assembly.

Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le robinet qui contrôle le débit d'eau chaude entrant dans le radiateur est un robinet à trois voies, dont la première est la voie amont d'eau chaude provenant de la chaudière, la deuxième est une voie aval d'entrée d'eau chaude dans le radiateur et la troisième voie est une voie aval de dérivation ou de by-pass se raccordant avec une conduite de dérivation ou de by-pass qui constitue le cours d'eau parallèle au radiateur, le siège du robinet vers la voie aval de by-pass ayant une section de passage supérieure à celle du siège du robinet vers la voie aval d'alimentation du radiateur.According to another embodiment of the invention, the tap which controls the flow of hot water entering the radiator is a three-way tap, the first of which is the upstream route of hot water coming from the boiler, the second is a downstream channel for entering hot water into the radiator and the third channel is a downstream bypass or bypass channel connecting with a bypass or bypass pipe which constitutes the stream parallel to the radiator, the valve seat to the downstream bypass path having a cross section greater than that of the valve seat to the downstream radiator supply path.

Ce deuxième mode de réalisation est intéressant lorsque l'on veut modifier l'équipement en robinet de chaque radiateur. On peut par exemple, mais non exclusivement, équiper chaque robinet à trois voies d'une tête thermostatique. Mais on peut l'équiper également d'un actionneur électrique ou autre. C'est ce deuxième mode de réalisation qui permet d'obtenir une fonction courbe débit-levée, de courbure inverse de la fonction courbe puissance/débit de chaque radiateur. Dans ses deux modes de réalisation, l'invention permet d'obtenir une variation quasi linéaire ou linéaire de la puissance thermique fournie par chaque radiateur en fonction de la levée du clapet de son robinet.This second embodiment is interesting when it is desired to modify the equipment at the tap of each radiator. One can for example, but not exclusively, equip each three-way valve with a thermostatic head. But it can also be fitted with an electric or other actuator. It is this second embodiment which makes it possible to obtain a flow-lift curve function, of inverse curvature of the power / flow curve function of each radiator. In its two embodiments, the invention makes it possible to obtain an almost linear or linear variation in the thermal power supplied by each radiator as a function of the lift of the valve of its valve.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre.Other characteristics and advantages will appear during the description which follows.

Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple,

  • - la Fig. 1 est un schéma d'une installation de chauffage central de type antérieur connu ;
  • - les Fig. 2, 3 et 4 sont des courbes de fonctionnement d'une installation de chauffage central bitube de type antérieur connu suivant la Fig. 1, la Fig. 2 étant une courbe de variation de la puissance du corps de chauffe en fonction du débit, la Fig. 3 étant une courbe de variation du débit de fluide parcourant le radiateur en fonction de la levée de l'obturateur par rapport au siège du robinet contrôlant le débit d'admission de fluide dans le radiateur, et la Fig. 4 étant une variation de la puissance thermique émise par le radiateur en fonction de la levée de l'obturateur par rapport au siège dudit robinet d'admission de fluide chaud au radiateur, ladite Fig. 4 étant une résultante des Fig. 2 et 3 qui sont les composantes ;
  • la Fig. 5 est un schéma d'une installation de chauffage central bitube suivant le premier mode de réalisation de l'invention
  • la Fig. 6 est une vue schématique partielle de détail,à plus grande échelle, de ce premier mode de réalisation de l'invention, correspondant au schéma de la Fig.5 ;
  • les Fig. 7, 8 et 9 sont des courbes de fonctionnement de chaque radiateur d'une installation de l'invention conformément au premier mode de réalisation des Fig. 5 et 6, la Fig. 7 étant une courbe de la puissance thermique de chaque radiateur en fonction du débit d'eau chaude le parcourant, la Fig. 8 étant une variation du débit d'eau chaude parcourant chaque radiateur en fonction de la levée de l'obturateur du robinet de chaque radiateur par rapport au siège, la Fig. 9, qui résulte de la composition des Fig. 7 et 8, étant une variation de la puissance thermique émise par chaque radiateur en fonction de la levée de l'obturateur du robinet de chaque radiateur ;
  • la Fig. 10 est un schéma à la même échelle que la Fig.5 d'un deuxième mode de réalisation d'une installation de chauffage central bitube suivant l'invention ;
  • la Fig. 11 est une vue schématique partielle de détail à plus grande échelle de ce deuxième mode de réalisation de l'invention correspondant au schéma de la Fig.10 ;
  • les Fig. 12, 13 et 14 sont des courbes de fonctionnement de chaque radiateur d'une installation de l'invention conformément au deuxième mode de réalisation des Fig. 10 et 11, la Fig. 12 illustrant la variation de la puissance thermique de chaque radiateur en fonction du débit d'eau chaude le parcourant, la Fig. 13 étant une variation du débit d'eau chaude parcourant chaque radiateur en fonction de la levée de l'obturateur du robinet de chaque radiateur, la Fig. 14, qui résulte de la composition des Fig. 12 et 13, étant une variation de la puissance thermique émise par chaque radiateur en fonction de la levée de l'obturateur du ' robinet de chaque radiateur ;
  • - la Fig. 15 est un diagramme de fonctionnement théorique du robinet à trois voies ;
  • - la Fig. 16 est un schéma d'une installation de l'invention avec comptage simplifié des calories.
In the appended drawing given solely by way of example,
  • - Fig. 1 is a diagram of a known prior type central heating installation;
  • - Figs. 2, 3 and 4 are operating curves of a prior art two-pipe central heating installation known according to FIG. 1, FIG. 2 being a variation curve of the power of the heating body as a function of the flow rate, FIG. 3 being a curve of variation of the flow of fluid passing through the radiator as a function of the lifting of the shutter relative to the seat of the valve controlling the flow of admission of fluid into the radiator, and Fig. 4 being a variation of the thermal power emitted by the radiator as a function of the lifting of the shutter relative to the seat of said valve for admitting hot fluid to the radiator, said FIG. 4 being a result of FIGS. 2 and 3 which are the components;
  • Fig. 5 is a diagram of a two-pipe central heating installation according to the first embodiment of the invention
  • Fig. 6 is a partial schematic detail view, on a larger scale, of this first embodiment of the invention, corresponding to the diagram in FIG. 5;
  • Figs. 7, 8 and 9 are operating curves of each radiator of an installation of the invention in accordance with the first embodiment of FIGS. 5 and 6, FIG. 7 being a curve of the thermal power of each radiator as a function of the flow of hot water passing through it, FIG. 8 being a variation in the flow of hot water passing through each radiator as a function of the lifting of the valve shutter of each radiator relative to the seat, FIG. 9, which results from the composition of FIGS. 7 and 8, being a variation of the thermal power emitted by each radiator as a function of the lifting of the valve shutter of each radiator;
  • Fig. 10 is a diagram on the same scale as FIG. 5 of a second embodiment of a two-pipe central heating installation according to the invention;
  • Fig. 11 is a partial schematic detail view on a larger scale of this second embodiment of the invention corresponding to the diagram in FIG. 10;
  • Figs. 12, 13 and 14 are operating curves of each radiator of an installation of the invention in accordance with the second embodiment of FIGS. 10 and 11, FIG. 12 illustrating the variation of the thermal power of each radiator as a function of the flow of hot water passing through it, FIG. 13 being a variation in the flow of hot water passing through each radiator as a function of the lifting of the valve shutter of each radiator, FIG. 14, which results from the composition of FIGS. 12 and 13, being a variation of the thermal power emitted by each radiator as a function of the lifting of the shutter of the 'tap of each radiator;
  • - Fig. 15 is a theoretical operating diagram of the three-way valve;
  • - Fig. 16 is a diagram of an installation of the invention with simplified calorie counting.

Suivant l'exemple de la Fig. 1, une installation de chauffage central de type antérieur connu comporte une chaudière fournissant de l'eau chaude à une température constante, une conduite d'alimentation en eau chaude 2 partant de la chaudière 1, une conduite 3 de retour d'eau refroidie vers la chaudière 1 après avoir circulé à travers des radiateurs, d'où l'appellation de chauffage central "bitube". Sur la conduite 2 est montée une pompe de circulation 4. En parallèle entre les conduites 2 et 3 sont montés un certain nombre de radiateurs 5 ou autres corps de chauffe qui pourraient être par exemple des convecteurs. Le nombre de radiateurs 5 dépend du nombre de pièces à chauffer et du volume de ces pièces. Ici, sont représentés seulement deux radiateurs et leurs circuits d'alimentation respectifs, dans un but de simplification.Following the example of FIG. 1, a central heating system of known prior type comprises a boiler supplying hot water at a constant temperature, a hot water supply pipe 2 starting from the boiler 1, a pipe 3 for returning water cooled to the boiler 1 after having circulated through radiators, hence the name of central heating "two-pipe". On the pipe 2 is mounted a circulation pump 4. In parallel between the pipes 2 and 3 are mounted a number of radiators 5 or other heating bodies which could for example be convectors. The number of radiators 5 depends on the number of rooms to be heated and the volume of these rooms. Here, only two radiators and their respective supply circuits are shown, for the purpose of simplification.

Chaque radiateur 5 équipé de son té de réglage (à la sortie) est monté sur une branche à deux conduites 6 pour l'entrée dans le radiateur 5 et 7 pour la sortie du radiateur 5. Le conduit 6 est un embranchement de la conduite 2 d'alimentation en eau chaude et le conduit 7 se branche sur la conduite 3 de retour d'eau refroidie. Les conduites 6 et 7 constituent un cours d'eau traversant le radiateur 5. Sur le conduit 6 d'entrée dans le radiateur 5 est monté un robinet 8 de réglage du débit d'eau chaude entrant dans le radiateur 5. Le robinet 8 à deux voies de type connu à clapet plat, peut être à commande manuelle ou bien peut être à commande ou tête thermostatique TH représentée en trait interrompu en raison du caractère facultatif de ladite commande thermostatique.Each radiator 5 equipped with its adjusting tee (at the outlet) is mounted on a branch with two pipes 6 for entry into the radiator 5 and 7 for the outlet from the radiator 5. The pipe 6 is a branch of the pipe 2 hot water supply and the pipe 7 is connected to the pipe 3 for return of cooled water. The lines 6 and 7 constitute a watercourse crossing the radiator 5. On the line 6 entering the radiator 5 is mounted a valve 8 for adjusting the flow of hot water entering the radiator 5. The valve 8 to two channels of known type with flat valve, can be manually controlled or can be controlled or thermostatic head TH shown in broken lines due to the optional nature of said thermostatic control.

En fonctionnement, et en considérant chaque té de réglage comme faisant un tout avec le radiateur 5 correspondant, l'eau chaude circule dans la conduite 2 grâce à la pompe 4, part vers chacune des branches 6-7, entre dans chaque radiateur 5 et en sort avec un débit qui varie suivant l'ouverture de chaque robinet 8. Chaque radiateur 5 diffuse ainsi une quantité de chaleur qui dépend du débit d'eau chaude que laisse passer le robinet 8 et qui dépend également de ses propres dimensions, c'est-à-dire du nombre d'éléments susceptibles d'être 'parcourus par l'eau chaude et de diffuser de la chaleur et qui dépend bien entendu, du réglage fixe de chaque té de réglage. Chaque radiateur 5 a ainsi sa propre puissance calorifique utilisée et sa propre puissance calorifique maximale à ouverture maximale de son robinet 8. Comme connu, si le robinet 8 est fermé, l'eau ne circule pas dans la branche 6-7. Après traversée de chaque radiateur 5 ou d'une partie des radiateurs 5 si d'autres radiateurs de l'installation sont fermés, l'eau refroidie, puisqu'elle a cédé sa chaleur, rentre vers la chaudière 1 par la conduite 3.In operation, and considering each adjustment tee as making a whole with the corresponding radiator 5, the hot water circulates in the pipe 2 thanks to the pump 4, leaves towards each of the branches 6-7, enters each radiator 5 and comes out with a flow rate which varies according to the opening of each tap 8. Each radiator 5 thus diffuses an amount of heat which depends on the flow of hot water which the tap 8 passes and which also depends on its own dimensions, that is to say the number of elements capable of being 'traversed by hot water and diffusing heat and which of course depends on the fixed adjustment of each adjusting tee. Each radiator 5 thus has its own calorific power used and its own maximum calorific power at maximum opening of its valve 8. As known, if the valve 8 is closed, the water does not circulate in the branch 6-7. After each radiator 5 or part of the radiators 5 have passed through if other radiators in the installation are closed, the cooled water, since it has given up its heat, returns to the boiler 1 via line 3.

Ce fonctionnement peut s'exprimer par des courbes suivant les Fig. 2, 3 et 4 qui illustrent qualitativement le mode opératoire d'un radiateur 5 quelconque faisant partie de l'installation.This operation can be expressed by curves according to FIGS. 2, 3 and 4 which qualitatively illustrate the operating mode of any radiator 5 forming part of the installation.

La Fig. 2 illustre la variation de la puissance de chauffe du radiateur 5 considéré en fonction du débit d'eau chaude Q qui le traverse. On constate qu'à partir d'un débit nul, la puissance de chauffe croît rapidement mais que, à partir d'un certain débit, un nouvel accroissement de débit n'augmente plus guère la puissance de chauffe. La puissance nominale Pn correspondant à un débit nominal Qn du radiateur 5 est celle qui correspond à l'ouverture nominale ln du robinet 8. Dans l'ensemble, la puissance de chauffe du radiateur 5 n'est pas proportionnelle au débit.Fig. 2 illustrates the variation in the heating power of the radiator 5 considered as a function of the flow of hot water Q which passes through it. It can be seen that from a zero flow rate, the heating power increases rapidly but that, from a certain flow rate, a further increase in flow rate hardly increases the heating power any more. The nominal power Pn corresponding to a nominal flow Qn of the radiator 5 is that which corresponds to the nominal opening ln of the valve 8. Overall, the heating power of the radiator 5 is not proportional to the flow.

La courbe de la Fig. 3 illustre la variation du débit en fonction de la "levée" du clapet du robinet 8 par rapport à son siège, c'est-à-dire en fonction de l'ouverture du robinet 8. La courbe de la Fig. 3 montre que c'est seulement en début d'ouverture du robinet 8 que le débit croît rapidement et que, à partir d'une certaine ouverture du robinet 8, le débit d'eau chaude entrant dans le radiateur 5 n'augmente plus guère. A une ouverture du robinet 8 ou levée nominale In correspond un débit nominal Qn d'eau chaude traversant le radiateur 5. Si le robinet est soumis à une perte de charge trop faible, la levée nominale In est supérieure à la levée maximale du clapet de robinet 8, ce qui empêche d'atteindre le débit nominal Qn, donc la puissance nominale Pn du radiateur 8.The curve of FIG. 3 illustrates the variation of the flow rate as a function of the "lifting" of the valve flap 8 relative to its seat, that is to say as a function of the opening of the valve 8. The curve of FIG. 3 shows that it is only at the start of opening of the valve 8 that the flow rate increases rapidly and that, from a certain opening of the valve 8, the flow of hot water entering the radiator 5 hardly increases any more . A valve opening 8 or nominal lift In corresponds to a nominal flow Qn of hot water passing through the radiator 5. If the tap is subjected to too low a pressure drop, the nominal lift In is greater than the maximum lift of the valve valve 8, which prevents reaching the nominal flow Qn, therefore the nominal power Pn of the radiator 8.

La courbe de la Fig. 4 est la synthèse des courbes 2 et 3 : elle illustre la variation de la puissance de chauffe P du radiateur 5 considéré en fonction de l'ouverture 1 de son robinet 8. Etant donné ce qui précède, on comprend que la puissance de chauffe P du radiateur 5 croît rapidement en début d'ouverture du robinet 8 et que, à partir d'une certaine ouverture du robinet 8, la puissance de chauffe P n'augmente plus guère si l'on continue d'ouvrir davantage le robinet 8, c'est-à-dire si la levée 1 augmente jusqu'au maximum.The curve of FIG. 4 is the synthesis of curves 2 and 3: it illustrates the variation in the heating power P of the radiator 5 considered as a function of the opening 1 of its valve 8. Given the above, it will be understood that the heating power P of the radiator 5 increases rapidly at the start of the opening of the valve 8 and that, from a certain opening of the valve 8, the heating power P hardly increases any more if the valve 8 is continued to be opened further, that is to say if the lift 1 increases to the maximum.

En conséquence, si la température d'un local chauffé par l'un des radiateurs 5 de cette installation est trop basse ou au contraire trop élevée, on ne dispose que d'une faible course 1p du clapet du robinet 8, respectivement pour augmenter ou au contraire pour diminuer de manière sensible la puissance de chauffe P du radiateur 5 considéré.Consequently, if the temperature of a room heated by one of the radiators 5 of this installation is too low or on the contrary too high, there is only a short stroke 1p of the valve flap 8, respectively to increase or on the contrary to significantly reduce the heating power P of the radiator 5 considered.

Lorsque la température d'une seule pièce chauffée par l'un des radiateurs 5 de l'installation est trop basse, (il s'agit généralement du radiateur hydrauliquement le plus éloigné de la pompe, ce qui est le cas le plus fréquent de déséquilibre d'une installation), même pour une ouverture maximale du robinet 8, on est amené à augmenter la température de l'eau fournie par la chaudière 1 dans la conduite 2 et par conséquent à produire une surchauffe dans les autres pièces chauffées par les autres radiateurs 5.When the temperature of a single room heated by one of the radiators 5 of the installation is too low, (it is generally the hydraulic radiator furthest from the pump, which is the most frequent case of imbalance of an installation), even for a maximum opening of the tap 8, it is necessary to increase the temperature of the water supplied by the boiler 1 in the pipe 2 and consequently to produce overheating in the other rooms heated by the others radiators 5.

Il y a donc gaspillage de calories.So there is a waste of calories.

C'est à cet inconvénient que remédient les installations de l'invention.It is this drawback that the installations of the invention overcome.

Conformément à l'invention, et suivant un premier mode d'exécution illustré aux Fig. 5 et 6, l'installation classique de chauffage central précédemment décrite est modifiée de la manière suivante.According to the invention, and according to a first embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6, the conventional central heating installation previously described is modified as follows.

Sur le conduit de sortie 7, et en amont du branchement du conduit 7 sur le conduit 3 de retour d'eau refroidie vers la chaudière 1, est monté un régulateur de débit 9. Ce régulateur de débit 9, de type connu par exemple par la première addition 74 260 au brevet français 1 204 375, comprend un corps tubulaire 10 d'axe XX et un équipage mobile de même axe (Fig. 6). Le corps 10 est ouvert à ses extrémités sur le conduit 7 auquel il est raccordé par exemple par des brides 11. Dans le corps 10, coaxialement à l'axe XX, sont montées deux bagues internes, l'une 12 ajourée pour le passage de l'eau, à moyeu central 13, l'autre 14, à ouverture cylindrique centrale calibrée 15 pour le passage de l'eau. La bague 14 est un écran. La bague-écran 14 est montée à l'aval de la bague ajourée 12 par rapport au sens de l'écoulement dans le conduit 7. Suivant l'axe XX est monté un équipage mobile traversant les bagues internes 12 et 14. Cet équipage comprend une tige 16 coulissant dans le moyeu central 13 qui la guide et portant à l'une de ses extrémités, du côté de l'écran 14, une tête 17 en forme de carotte ou d'ogive de section progressivement réduite de l'amont vers l'aval, c'est-à-dire à partir de sa section maximale de raccordement avec la tige 16. Ladite section maximale circulaire a un diamètre inférieur au diamètre de l'ouverture cylindrique calibrée 15 de l'écran 14 de manière à pouvoir ménager avec l'ouverture 15 un passage annulaire calibré pour l'eau. A son autre extrémité, la tige 16 porte une embase 18 qui est par exemple vissée sur la tige 16 et qui sert d'appui à un ressort hélicoïdal 19 comprimé entre le moyeu central et l'embase 18.On the outlet pipe 7, and upstream of the connection of the pipe 7 on the pipe 3 for returning cooled water to the boiler 1, a flow regulator 9 is mounted. This flow regulator 9, of the type known for example by the first addition 74 260 to French patent 1 204 375, comprises a tubular body 10 of axis XX and a moving element of the same axis (Fig. 6). The body 10 is open at its ends on the duct 7 to which it is connected for example by flanges 11. In the body 10, coaxially with the axis XX, are mounted two internal rings, one 12 perforated for the passage of water, with central hub 13, the other 14, with central cylindrical opening calibrated 15 for the passage of water. The ring 14 is a screen. The screen ring 14 is mounted downstream of the perforated ring 12 with respect to the direction of flow in the conduit 7. Along the axis XX is mounted a movable element passing through the internal rings 12 and 14. This element comprises a rod 16 sliding in the central hub 13 which guides it and carrying at one of its ends, on the side of the screen 14, a head 17 in the form of a carrot or warhead of progressively reduced section from upstream to the 'downstream, that is to say from its maximum section of connection with the rod 16. Said circular maximum section has a diameter less than the diameter of the calibrated cylindrical opening 15 of the screen 14 so as to be able to spare with opening 15 an annular passage calibrated for water. At its other end, the rod 16 carries a base 18 which is for example screwed onto the rod 16 and which serves as a support for a helical spring 19 compressed between the central hub and the base 18.

Cet équipage mobile est susceptible d'occuper deux positions extrêmes, l'une (en trait plein) dans laquelle la plus grande section de la tête 17 est au droit de l'entrée de l'ouverture calibrée 15 et dans laquelle la ressort 19 est comprimé, l'autre (en trait interrompu) dans laquelle le sommet, c'est-à-dire la partie la plus effilée de 1a tête 17 est au droit de l'entrée de l'ouverture calibrée 15, et la section maximale de la tête 17 en butée contre le moyeu central 13 de la bague interne 12, le ressort 19 étant alors détendu.This moving assembly is capable of occupying two extreme positions, one (in solid lines) in which the largest section of the head 17 is at the entrance to the calibrated opening 15 and in which the spring 19 is compressed, the other (in broken lines) in which the apex, that is to say the most tapered part of the head 17 is at the entrance to the calibrated opening 15, and the maximum section of the head 17 in abutment against the central hub 13 of the inner ring 12, the spring 19 then being relaxed.

Par rapport à chaque radiateur '5, le débit D défini par chaque régulateur de débit 9 est le suivant : Si ce radiateur 5 se trouve surdimensionné après amélioration thermique de l'installation, par exemple après travaux d'isolation thermique des locaux, une partie seulement (P'n) de sa puissance de chauffe est suffisante pour assurer le confort. En d'autres termes, la valeur nominale utile Pn est réduite à une valeur nominale P'n inférieure à Pn. La nouvelle puissance de chauffe P'n correspond à un débit nominal Q'n inférieur au débit nominal Qn qui correspondait à la puissance nominale Pn (Fig. 7).With respect to each radiator '5, the flow D defined by each flow regulator 9 is as follows: If this radiator 5 is oversized after thermal improvement of the installation, for example after thermal insulation work of the premises, a part only (P'n) of its heating power is sufficient to ensure comfort. In other words, the useful nominal value Pn is reduced to a nominal value P'n less than Pn. The new heating power P'n corresponds to a nominal flow Q'n lower than the nominal flow Qn which corresponded to the nominal power Pn (Fig. 7).

Pour garantir ce débit Q'n dans chaque radiateur 5, on choisit le débit D du régulateur de débit 9 égal ou légèrement supérieur au débit Q'n. Les valeurs D ou Q'n sont donc différentes les unes des autres lorsque les radiateurs 5 correspondants ont des dimensions différentes.To guarantee this flow Q'n in each radiator 5, the flow D of the flow regulator 9 is chosen equal to or slightly greater than the flow Q'n. The values D or Q'n are therefore different from each other when the corresponding radiators 5 have different dimensions.

En outre, sur chaque branche ou chaque cours d'eau 6-7 traversant chaque radiateur 5 est branché en parallèle un conduit de "by-pass" ou cours d'eau 20 de dérivation court-circuitant le radiateur 5. Il n'y a plus de té de réglage. Chaque conduit de by-pass 20 se branche à son origine sur un conduit 6 et se branche à son extrémité sur un conduit 7. Sur chaque conduit 20 est montée une soupape de décharge 21 coaxiale au conduit 20 suivant un axe YY.In addition, on each branch or each watercourse 6-7 passing through each radiator 5 is connected in parallel a "bypass" conduit or bypass watercourse 20 bypassing the radiator 5. There is no has more adjustment tee. Each bypass conduit 20 is connected at its origin to a conduit 6 and is connected at its end to a conduit 7. On each conduit 20 is mounted a relief valve 21 coaxial with the conduit 20 along an axis YY.

L'installation de chauffage central comporte autant de branches 6-7, de conduits de by-pass 20 et de soupapes de décharge 21 qu'il y a de radiateurs 5.The central heating installation comprises as many branches 6-7, by-pass conduits 20 and relief valves 21 as there are radiators 5.

La soupape de décharge' 21 comprend un corps tubulaire 22 assurant la continuité du conduit de by-pass 20 et se raccordant à celui-ci par des brides 23. Dans le corps 22 est montée une bague 24 à ouverture calibrée formant siège pour un clapet 25 susceptible d'obturer ladite ouverture. Dans le corps 22 est également montée une bague interne d'appui 26 à ouverture centrale. Entre la bague d'appui 26 et le clapet 25 est comprimé un ressort hélicoïdal taré 27. La bague d'appui 26 est située à l'aval de la bague de siège 24 par rapport au sens de l'écoulement sur le conduit 20, en partant du conduit 6 et en aboutissant au conduit 7.The relief valve '21 comprises a tubular body 22 ensuring the continuity of the by-pass conduit 20 and connecting to it by flanges 23. In the body 22 is mounted a ring 24 with calibrated opening forming a seat for a valve. 25 capable of closing said opening. In the body 22 is also mounted an internal support ring 26 with central opening. Between the support ring 26 and the valve 25 is compressed a calibrated helical spring 27. The support ring 26 is located downstream of the seat ring 24 relative to the direction of flow on the conduit 20, starting from line 6 and ending at line 7.

Enfin, de préférence, chaque radiateur 5 est actionné par un robinet 8 à tête thermostatique. Le robinet 8 est à siège et clapet de préférence plats, cette forme plate étant susceptible de fournir une variation linéaire du débit en fonction de la levée du clapet par rapport au siège, sous perte de charge constante.Finally, preferably, each radiator 5 is actuated by a tap 8 with a thermostatic head. The valve 8 is preferably with a flat seat and valve, this flat shape being capable of providing a linear variation in the flow rate as a function of the lift of the valve relative to the seat, under constant pressure drop.

FONCTIONNEMENT de l'installation suivant le premier mode d'exécution de l'invention (Fig. 5 à 9) :OPERATION of the installation according to the first embodiment of the invention (Fig. 5 to 9):

L'eau chaude, à partir de la conduite 2, alimente chaque radiateur 5 par la branche 6-7, avec un débit qui est fonction de l'ouverture du robinet 8 à tête thermostatique.Hot water, from line 2, feeds each radiator 5 through the branch 6-7, with a flow rate which is a function of the opening of the valve 8 with thermostatic head.

En position de travail de la soupape 21, le clapet 25 est écarté de son siège 24. De l'eau chaude passe par le radiateur 5 et par le conduit de by-pass 20.In the working position of the valve 21, the valve 25 is moved away from its seat 24. Hot water passes through the radiator 5 and through the by-pass duct 20.

En cas de baisse de température dans un local où se trouve un radiateur 5 de l'installation (ce local étant en sous-chauffe, que les autres locaux soient normalement chauffés ou non) le robinet 8 à deux voies s'ouvre d'avantage (sous l'effet de sa tête thermostatique). Le débit d'eau chaude augmente dans la branche 6-5-7 et diminue dans le circuit de by-pass 20, la somme de ces deux débits restant constante et égale à la consigne de débit D du régulateur de débit 9. Si cette sous-chauffe est importante, tout le débit passe par le robinet 8 et le radiateur 5 dès que le robinet 8 a atteint sa levée nominale In, cependant que la soupape 21 réduit son ouverture sous l'action du ressort 27. En cas de hausse de température dans le local où se trouve le radiateur 5 considéré, le robinet 8 réduit sa levée sous l'action de la tête thermostatique si bien que le débit d'eau chaude dans la branche 6-5-7 diminue, alors qu'il augmente dans le conduit de by-pass 20, la somme de ces deux débits restant égale à la consigne D du régulateur de débit 9. Si cette surchauffe est importante, le débit s'annule à travers la branche 6-5-7 donc à travers le radiateur 5, et toute l'eau passe par le conduit de by-pass 20 en forçant l'ouverture de la soupape de décharge 21 (le ressort 27 est comprimé).In the event of a drop in temperature in a room where there is a radiator 5 in the installation (this room being under-heated, whether the other rooms are normally heated or not) the two-way valve 8 opens further (under the effect of its thermostatic head). The hot water flow increases in branch 6-5-7 and decreases in bypass circuit 20, the sum of these two flows remaining constant and equal to the flow setpoint D of the flow regulator 9. If this sub -heating is important, all the flow passes through the valve 8 and the radiator 5 as soon as the valve 8 has reached its nominal lift In, while the valve 21 reduces its opening under the action of the spring 27. In the event of an increase in temperature in the room where the radiator 5 is located, the valve 8 reduces its lift under the action of the thermostatic head so that the flow of hot water in the branch 6-5-7 decreases, while it increases in the bypass duct 20, the sum of these two flows remaining equal to the setpoint D of the flow regulator 9. If this overheating is significant, the flow is canceled through branch 6-5-7 therefore through the radiator 5, and all the water passes through the by-pass duct 20 forcing the opening of the relief valve 21 (the resso rt 27 is compressed).

Au fur et à mesure de l'ouverture du robinet 8, le débit décroît dans le conduit de by-pass 20 et la soupape 21 et croit dans la branche 6-7 et le radiateur 5, augmentant ainsi la puissance de chauffe P. Inversement, au fur et à mesure de la fermeture du robinet 8, le débit décroît dans la branche et croît dans le conduit de by-pass 20 et la soupape 21, diminuant ainsi la puissance de chauffe. Le débit limite Q'n du radiateur 5 obtenu à la levée nominale In du robinet 8 est pratiquement égal au débit D du régulateur de débit 9 lorsque la soupape 21 se ferme.As the valve 8 opens, the flow decreases in the by-pass duct 20 and the valve 21 and increases in branch 6-7 and the radiator 5, thus increasing the heating power P. Conversely , as the valve 8 closes, the flow decreases in the branch and increases in the by-pass duct 20 and the valve 21, thereby reducing the heating power. The limiting flow Q'n of the radiator 5 obtained at the nominal lift In of the valve 8 is practically equal to the flow D of the flow regulator 9 when the valve 21 closes.

Le régulateur de débit 9 évite donc les sous-débits dans les branches 6-7 les plus éloignées de la pompe 4 de circulation à la suite de sur-débits dans les branches 6-7 qui sont les plus proches de la pompe 4. Ainsi est équilibrée l'installation.The flow regulator 9 therefore avoids underflows in the branches 6-7 furthest from the circulation pump 4 as a result of overflows in the branches 6-7 which are closest to the pump 4. Thus the installation is balanced.

Si un ou deux radiateurs 5 sont fermés dans l'ensemble de l'installation, où fonctionnent encore d'autres radiateurs 5, les conduits de by-pass 20 correspondant aux radiateurs 5 fermés sont traversés par un débit d'eau chaude qui est réglé par chaque régulateur de débit 9, sans perturbation des débits d'alimentation des autres radiateurs 5 qui restent en fonctionnement.If one or two radiators 5 are closed throughout the installation, where other radiators 5 still operate, the by-pass conduits 20 corresponding to the closed radiators 5 are traversed by a flow of hot water which is regulated by each flow regulator 9, without disturbing the supply flows of the other radiators 5 which remain in operation.

Le régulateur de débit 9 doit avoir un débit nominal D égal ou légèrement supérieur au débit nominal Q'n du radiateur 5.The flow regulator 9 must have a nominal flow D equal to or slightly higher than the nominal flow Q'n of the radiator 5.

La soupape 21 est aussi régulatrice de pression différentielle établissant une perte de charge constante aux bornes de la branche 6-5-7, c'est-à-dire entre l'amont du robinet 8 et l'aval du radiateur 5. La perte de charge dans le radiateur 5 étant négligeable en général devant celle du robinet 8, celui-ci est soumis à une perte de charge quasi constante, ce qui, sur un robinet 8 à clapet plat, permet d'obtenir une loi de variation du débit Q en fonction de la levée 1 quasi linéaire, comme cela est illustré à la Fig. 8.The valve 21 is also a differential pressure regulator establishing a constant pressure drop across the branch 6-5-7, that is to say between the upstream of the valve 8 and the downstream of the radiator 5. The pressure drop in the radiator 5 is negligible in general in front of that of valve 8, it is subjected to an almost constant pressure drop, which, on a valve 8 with a flat valve, makes it possible to obtain a law of variation of the flow rate Q as a function of the almost linear lift 1 , as shown in Fig. 8.

Du point de vue hydraulique encore, le débit nominal du robinet 8 sous 1 bar de perte de charge ou débit unitaire pour une levée donnée, désigné par les lettres Kvn (une seule valeur pour le robinet), s'exprime par la relation suivante en fonction du débit D du régulateur de débit 9 et de la pression différentielle ou perte de charge AP obtenue par la soupape 21 :

Figure imgb0001
Again from the hydraulic point of view, the nominal flow rate of the valve 8 under 1 bar pressure drop or unit flow rate for a given lift, designated by the letters Kvn (only one value for the valve), is expressed by the following relation in function of the flow D of the flow regulator 9 and of the differential pressure or pressure drop AP obtained by the valve 21:
Figure imgb0001

Il faut donc choisir le robinet 8 en fonction du débit unitaire D du régulateur 9 et de la perte de charge aP de la soupape 21.The valve 8 must therefore be chosen as a function of the unit flow D of the regulator 9 and of the pressure drop aP of the valve 21.

Le rôle de la soupape de décharge 21 qui fait travailler le robinèt 8 et le radiateur 5 à perte de charge constante aux bornes de la branche 6-7 est d'assurer la linéarité de la fonction débit Q - levée 1 comme cela apparaît à la Fig. 8. Si l'on ne réalisait pas une perte de charge constante aux bornes de la branche 6-7, on aurait une fonction débit Q-levée 1 qui serait incurvée donc non linéaire, comme à la Fig. 3. La loi thermique résultante puissance de chauffe P-levée 1 ne serait donc pas non plus linéaire (voir Fig.4). Au contraire, grâce à la linéarité obtenue par la soupape 21 et exprimée à la Fig. 8, la résultante de la loi thermique de variation de la puissance de chauffe P en fonction du débit Q (Fig.7) se combine dans sa partie représentée en trait plein (voir les commentaires ci-après) avec la loi hydraulique linéaire de la Fig. 8 pour donner comme résultante la loi thermique de la puissance de chauffe P en fonction de la levée 1 illustrée à la Fig.9 qui est une loi sinon de linéarité parfaite, du moins de quasi linéarité ou de linéarité satisfaisante ou suffisante.The role of the relief valve 21 which operates the valve 8 and the radiator 5 at constant pressure drop across the branch 6-7 is to ensure the linearity of the flow function Q - lift 1 as shown in Fig. 8. If one did not realize a constant pressure drop across the terminals of branch 6-7, one would have a flow rate function Q-lift 1 which would be curved therefore non-linear, as in FIG. 3. The resulting thermal law heating power P-lift 1 would therefore also not be linear (see Fig.4). On the contrary, thanks to the linearity obtained by the valve 21 and expressed in FIG. 8, the result of the thermal law of variation of the heating power P as a function of the flow rate Q (Fig. 7) is combined in its part shown in solid lines (see the comments below) with the linear hydraulic law of the Fig. 8 to give as a result the thermal law of the heating power P as a function of lift 1 illustrated in FIG. 9 which is a law if not of perfect linearity, at least of quasi-linearity or of satisfactory or sufficient linearity.

L'utilisation d'une partie seulement de la courbe de la Fig. 7, cette partie étant représentée en trait plein, alors que la partie non utilisée est représentée en trait interrompu, s'explique de la manière suivante par le surdimensionnement de l'installation existante : il faut se rappeler en effet que ce premier mode d'exécution de l'invention s'applique notamment à une installation existante. Dans ce cas, on a très souvent des radiateurs anciens calculés pour fournir des puissances nominales Pn nettement supérieures aux besoins actuels de puissance P'n de l'installation, compte tenu de travaux d'amélioration thermique qui ont pu être faits, notamment en matière d'isolation de l'habitat. En conséquence, la puissance nominale Pn correspondant à un débit nominal Qn n'est plus du tout nécessaire. Une puissance nominale réduite P'n correspondant à un débit nominal réduit Q'n suffit pour satisfaire aux besoins thermiques du local considéré. La conséquence de cette réduction de la puissance nominale utilisée P'n pour un radiateur 5 surdimensionné de puissance nominale supérieure Pn entraîne l'utilisation de la fonction ou de la loi puissance de chauffe de chaque radiateur-débit traversant chaque radiateur 5 sur une longueur (en trait plein) plus courte que la longueur totale qui est la somme des tronçons en trait plein et en trait,interrompu. Cette partie de courbe en trait plein à la Fig. 7 a une courbure de grand rayon et par conséquent n'est pas très éloignée d'une droite donc de la linéarité. C'est la raison pour laquelle la résultante illustrée à la Fig. 9 du diagramme des Fig. 7 et 8 est elle-même proche de la linéarité.The use of only part of the curve of FIG. 7, this part being shown in solid lines, while the part not used is shown in broken lines, can be explained as follows by the oversizing of the existing installation: it must be remembered that this first embodiment of the invention applies in particular to an existing installation. In this case, we very often have old radiators calculated to provide nominal powers Pn much higher than the current power requirements P'n of the installation, taking into account thermal improvement works that have been able to be done, particularly in terms of home insulation. Consequently, the nominal power Pn corresponding to a nominal flow Qn is no longer necessary at all. A reduced nominal power P'n corresponding to a reduced nominal flow Q'n is sufficient to satisfy the thermal needs of the room considered. The consequence of this reduction in the nominal power used P'n for an oversized radiator 5 of higher nominal power Pn results in the use of the function or of the heating power law of each radiator-flow passing through each radiator 5 over a length ( in solid line) shorter than the total length which is the sum of the sections in solid line and in broken line. This part of the curve in solid lines in FIG. 7 has a curvature of large radius and therefore is not very far from a straight line, therefore from linearity. This is the reason why the resultant illustrated in FIG. 9 of the diagram of FIGS. 7 and 8 is itself close to linearity.

C'est cette Fig. 9 illustrant la loi de puissance de chauffe de chaque radiateur en fonction de la levée du robinet 8 correspondant qui montre que l'on peut avoir une modulation significative de cette puissance en manoeuvrant le robinet 8, c'est-à-dire un réglage précis de la puissance de chauffe que l'on désire obtenir, contrairement à ce que l'on obtenait suivant la Fig. 4 de la technique antérieure connue.It is this Fig. 9 illustrating the law of heating power of each radiator as a function of the lifting of the corresponding tap 8 which shows that one can have a significant modulation of this power by operating the tap 8, that is to say a precise adjustment of the heating power which one wishes to obtain, contrary to what one obtained according to FIG. 4 of the known prior art.

Le rôle de la soupape de décharge 21 est donc d'assurer une pression différentielle constante entre l'entrée et la sortie de la branche 6-5-7, c'est-à-dire entre les extrémités du conduit de by-pass 20, et d'assurer une loi linéaire de variation du débit traversant chaque radiateur 5 en fonction de la levée ou du degré d'ouverture du clapet plat du robinet 8 de chaque radiateur 5 (Fig. 8).The role of the relief valve 21 is therefore to ensure a constant differential pressure between the inlet and the outlet of the branch 6-5-7, that is to say between the ends of the bypass duct 20 , and to ensure a linear law of variation of the flow rate passing through each radiator 5 as a function of the lifting or of the degree of opening of the flat valve of the valve 8 of each radiator 5 (FIG. 8).

Deuxième mode d'exécution de l'invention (Fig. 10 et 11) :Second embodiment of the invention (Figs. 10 and 11):

Une installation nouvelle de chauffage central comporte comme dans le premier mode d'exécution un conduit de by-pass 20 court- cicuitant chaque radiateur 5. L'installation comporte également un régulateur de débit 9 monté sur le conduit 7 de sortie de chaque radiateur 5 à l'aval du confluent du conduit de by-pass 20 et du conduit 7. Le régulateur de débit 9 est identique à celui de la Fig. 6.A new central heating installation comprises, as in the first embodiment, a bypass duct 20 shorting each radiator 5. The installation also includes a flow regulator 9 mounted on the outlet duct 7 of each radiator 5 downstream of the confluence of the bypass duct 20 and the duct 7. The flow regulator 9 is identical to that of FIG. 6.

Mais, à la différence du premier mode d'exécution, aucune soupape de décharge n'est montée sur le conduit de by-pass 20, et chaque robinet 8 à deux voies est remplacé par un robinet à trois voies 27 pour contrôler l'admission d'eau chaude à chaque radiateur 5 à l'aide d'un équipage mobile. Les trois voies du robinet 27 se raccordent aux conduits 6 et 20.But, unlike the first embodiment, no relief valve is mounted on the bypass duct 20, and each two-way valve 8 is replaced by a three-way valve 27 to control the intake hot water to each radiator 5 using a mobile assembly. The three ways of tap 27 are connected to conduits 6 and 20.

Le robinet à trois voies 27 comporte un corps tubulaire 28 d'axe ZZ sur lequel se branchent trois tubulures correspondant à trois voies, à savoir deux tubulures radiales par rapport à l'axe ZZ, l'une 29 amont (côté conduit 6), l'autre 30 aval (côté by-pass 20), et une troisième 31, dans l'axe ZZ, également aval (côté radiateur 5). Les expressions amont et aval sont employées par rapport au sens de l'écoulement sur le conduit 6 (flèches f).The three-way tap 27 comprises a tubular body 28 of axis ZZ to which three tubes corresponding to three channels are connected, namely two tubes which are radial with respect to the axis ZZ, one upstream 29 (conduit side 6), the other 30 downstream (bypass side 20), and a third 31, in the ZZ axis, also downstream (radiator side 5). The expressions upstream and downstream are used with respect to the direction of flow on the conduit 6 (arrows f).

Les tubulures 29-30 et 31 se raccordent par des brides respectivement au conduit 6, se branchant sur la conduite 2 d'alimentation en eau chaude, au conduit de by-pass 20, et, de nouveau au conduit 6 d'entrée dans un radiateur 5 puisque le robinet 27 est placé sur le trajet du conduit 6 interrompu à cet effet.The pipes 29-30 and 31 are connected by flanges respectively to the pipe 6, connecting to the pipe 2 for supplying hot water, to the bypass pipe 20, and, again to the pipe 6 for entry into a radiator 5 since the tap 27 is placed on the path of the conduit 6 interrupted for this purpose.

Suivant l'axe ZZ du corps tubulaire 28 prolongé par une tubulure aval 31, le robinet 27 est divisé par deux cloisons internes calibrées 34 et 35 formant deux sièges plats pour deux clapets plats 36 et 37. La cloison inférieure 34, marquant une extrémité de la tubulure 31 et communiquant avec le radiateur 5 à travers un tronçon de conduit 6 a une ouverture calibrée sensiblement inférieure à celle de la cloison supérieure 35 qui marque une extrémité du corps tubulaire 28 et qui communique avec le conduit de by-pass 20 par la tubulure 30. En d'autres termes, sous réserve de la levée d'un clapet 36 ou 37 par rapport à son siège 34 ou 35, le passage offert par le siège 35 vers le conduit de by-pass 20 a une section supérieure au passage offert par le siège 34 vers le radiateur 5 correspondant.Along the axis ZZ of the tubular body 28 extended by downstream tubing 31, the valve 27 is divided by two internal calibrated partitions 34 and 35 forming two flat seats for two flat valves 36 and 37. The lower partition 34, marking one end of the tubing 31 and communicating with the radiator 5 through a section of duct 6 has a calibrated opening substantially smaller than that of the upper partition 35 which marks one end of the tubular body 28 and which communicates with the bypass duct 20 by the tubing 30. In other words, subject to the lifting of a valve 36 or 37 relative to its seat 34 or 35, the passage offered by the seat 35 to the bypass duct 20 has a cross section greater than the passage offered by the seat 34 to the corresponding radiator 5.

Les deux clapets 36 et 37, cylindriques et plats, forment un corps monobloc étagé d'axe ZZ faisant partie d'un équipage mobile de même axe ZZ à l'intérieur du corps tubulaire 28. Le clapet 36 correspond à la cloison 34 côté radiateur et à un diamètre sensiblement inférieur à celui du clapet 37 qui correspond à la cloison 35 côté by-pass 20. Le corps monobloc à deux clapets 36 et 37 se déplace suivant l'axe ZZ entre les cloisons 34 et 35. A cet effet il est solidaire d'une tige 38 d'axe ZZ qui traverse l'ouverture cylindrique de la cloison 35 et s'étend sur toute la longueur du corps tubulaire 28. Une cloison supplémentaire 32 parallèle aux cloisons 34 et 35 est traversée avec un simple jeu de guidage par la tige 38. La cloison supérieure 32 marque une séparation entre le robinet 27 proprement dit et une tête de commande 41 qui peut être manuelle électrique, thermostatique ou d'un autre type. Cette tête de commande 41 non représentée est destinée à actionner par poussée l'extrémité supérieure de la tige 38. En vue d'une telle poussée, sur la tige 38 est fixée, par exemple par vissage, et verrouillée, par exemple entre deux circlips, une embase d'appui 39, bien au-dessus de la cloison supérieure 32. Entre la cloison supérieure 32 et l'embase 39 est comprimé un ressort hélicoïdal 40 d'axe ZZ prenant appui par conséquent sur la cloison supérieure fixe 32.The two valves 36 and 37, cylindrical and flat, form a one-piece stepped body of axis ZZ forming part of a movable assembly of the same axis ZZ inside the tubular body 28. The valve 36 corresponds to the partition 34 on the radiator side and at a diameter substantially smaller than that of the valve 37 which corresponds to the partition 35 on the bypass side 20. The one-piece body with two valves 36 and 37 moves along the axis ZZ between the partitions 34 and 35. For this purpose it is integral with a rod 38 of axis ZZ which passes through the cylindrical opening of the partition 35 and extends over the entire length of the tubular body 28. An additional partition 32 parallel to the partitions 34 and 35 is traversed with a simple clearance guide by the rod 38. The upper partition 32 marks a separation between the valve 27 proper and a control head 41 which can be manual electric, thermostatic or of another type. This control head 41 not shown is intended to actuate by pushing the upper end of the rod 38. In view of such a thrust, on the rod 38 is fixed, for example by screwing, and locked, for example between two circlips , a support base 39, well above the upper partition 32. Between the upper partition 32 and the base 39 is compressed a helical spring 40 of axis ZZ consequently bearing on the fixed upper partition 32.

Du fait que la représentation du robinet 27 et de cette tête de commande 41 est schématique à la Fig. 11, il est bien entendu que la tête de commande 41 que l'on voit solidaire du corps tubulaire 28 peut être rapportée sur celui-ci, par exemple par vissage.Because the representation of the valve 27 and of this control head 41 is schematic in FIG. 11, it is understood that the control head 41 which can be seen secured to the tubular body 28 can be attached thereto, for example by screwing.

L'équipage mobile 36-37-38 est susceptible d'occuper deux positions extrêmes sous la commande de la tête 41 (Fig. 11) :

  • - une position de repos (compression minimale) pour le ressort 40 qui travaille à la compression, pour laquelle le clapet 37 obture le siège 35 de communication avec le conduit de by-pass 20 en laissant au contraire grand ouvert le conduit 6 d'alimentation du radiateur 5 ;
  • - une position de travail du ressort 40, comprimé sous la poussée de l'embase 39 et de la tête de commande 41, pour laquelle le clapet 37 de grand diamètre est éloigné du siège 35 et le clapet 36 de petit diamètre rapproché du siège 34, le débit amont d'eau chaude provenant de la conduite 6 se partageant alors entre le radiateur 5 et le conduit de by-pass 20. En position de travail extrême, sous la poussée de la tête 41, le clapet 36 peut obturer le siège 34. Cette position extrême de travail est représentée en trait interrompu.
The moving equipment 36-37-38 is capable of occupying two extreme positions under the control of the head 41 (Fig. 11):
  • - A rest position (minimum compression) for the spring 40 which works on compression, for which the valve 37 closes the seat 35 for communication with the bypass duct 20 while leaving the supply duct 6 wide open radiator 5;
  • - A working position of the spring 40, compressed under the thrust of the base 39 and the control head 41, for which the valve 37 of large diameter is distant from the seat 35 and the valve 36 of small diameter brought closer to the seat 34 , the upstream flow of hot water coming from line 6 then being divided between the radiator 5 and the bypass duct 20. In the extreme working position, under the thrust of the head 41, the valve 36 can close the seat 34. This extreme working position is shown in broken lines.

FONCTIONNEMENT de l'installation suivant le deuxième mode d'exécution de l'invention (Fig. 10 à 15)OPERATION of the installation according to the second embodiment of the invention (Fig. 10 to 15)

En position de travail, c'est-à-dire de chauffage par chaque radiateur 5, le ressort 40 du robinet 27 est comprimé sans que ses spires soient jointives, et l'équipage 36-37-38 est dans une position intermédiaire entre les sièges 34 et 35. Le débit d'eau chaude se partage donc entre le radiateur 5 et le conduit de by-pass 20.In the working position, that is to say of heating by each radiator 5, the spring 40 of the valve 27 is compressed without its turns being contiguous, and the crew 36-37-38 is in an intermediate position between the seats 34 and 35. The flow of hot water is therefore shared between the radiator 5 and the bypass duct 20.

En cas de baisse de la température, dans le local où se trouve le radiateur 5 considéré, la tête de commande 41 assure automatiquement si elle est thermostatique ou manuellement, si elle est manuelle, un déplacement de l'équipage mobile 36-37-38 vers le siège 35 en laissant se détendre le ressort 40. Le clapet 37 se rapproche du siège 35 et le clapet 36 s'éloigne du siège 34. Le débit d'eau chaude vers le radiateur 5 augmente et le débit vers le conduit de by-pass 20 diminue. La somme de ces deux débits d'eau reste constante grâce au régulateur de débit 9.In the event of a drop in temperature, in the room where the radiator 5 in question is located, the control head 41 automatically ensures that it is thermostatic or manually, if it is manual, that the moving equipment moves 36-37-38 towards the seat 35 leaving the spring 40 to relax. The valve 37 approaches the seat 35 and the valve 36 moves away from the seat 34. The flow of hot water to the radiator 5 increases and the flow to the by-pass -pass 20 decreases. The sum of these two water flows remains constant thanks to the flow regulator 9.

En cas de surchauffe du local où se trouve le radiateur 5, la tête 41 assure automatiquement ou manuellement une poussée de l'équipage mobile 36-37-38 comprimant le ressort 40 et éloignant l'obturateur 37 de son siège 35, tout en rapprochant l'obturateur 36 de son siège 34 sans l'obturer. Le débit d'eau chaude alimentant le radiateur 5 est alors diminué au profit du débit traversant le conduit de by-pass 20. Plus la surchauffe est grande, plus le débit dans le conduit de by-pass 20 augmente au dépend du débit traversant le radiateur 5, la somme des deux débits à travers le radiateur 5 et à travers le conduit 20 restant constante grâce au régulateur de débit 9.In the event of overheating of the room where the radiator 5 is located, the head 41 automatically or manually ensures a thrust of the movable assembly 36-37-38 compressing the spring 40 and moving the shutter 37 away from its seat 35, while bringing the the shutter 36 from its seat 34 without closing it. The flow of hot water supplying the radiator 5 is then reduced in favor of the flow passing through the bypass duct 20. The greater the overheating, the more the flow in the bypass duct 20 increases at the rate of the flow passing through the radiator 5, the sum of the two flows through the radiator 5 and through the conduit 20 remaining constant thanks to the flow regulator 9.

Si la température dans le local est élevée au point que l'on a plus besoin de la chaleur émise par le radiateur 5, la tête 41 pousse l'équipage mobile 36-37-38 dans le sens de la fermeture complète du- siège 34 par l'obturateur 36. Le radiateur 5 est ainsi fermé. Si unou deux radiateurs 5 sont fermés dans l'ensemble de l'installation, où fonctionnent encore d'autres radiateurs 5, les conduits de by-pass 20 côrrespondants aux radiateurs 5 fermés sont traversés par un débit d'eau chaude qui est réglé par chaque régulateur de débit 9, sans perturbation des débits d'alimentation des autres radiateurs 5 qui restent en fonctionnement.If the temperature in the room is so high that the heat emitted by the radiator 5 is no longer needed, the head 41 pushes the moving assembly 36-37-38 in the direction of completely closing the seat 34 by the shutter 36. The radiator 5 is thus closed. If one or two radiators 5 are closed throughout the installation, where other radiators 5 still operate, the bypass conduits 20 The corresponding to the closed radiators 5 are traversed by a flow of hot water which is regulated by each flow regulator 9, without disturbing the supply flows of the other radiators 5 which remain in operation.

On notera que le siège 35 d'admission d'eau chaude vers le conduit de by-pass 20 a une ouverture de section sensiblement supérieure à celle du siège 34 d'admission d'eau chaude vers le radiateur 5. Ceci a pour but et pour effet d'obtenir que dans une gamme de faibles levées du clapet 36 par rapport au siège 34, les accroissements de levées n'ont pour corollaires que de faibles accroissements de débit d'eau chaude traversant le radiateur 5 étant donné que c'est le débit d'eau chaude traversant le conduit de by-pass 20 qui est favorisé. Il faut attendre une gamme de levées importantes de l'obturateur 36 par rapport au siège 34 pour qu'à des accroissements de levées correspondent de sensibles accroissements de débits.It will be noted that the seat 35 for admitting hot water to the bypass duct 20 has an opening of section substantially greater than that of the seat 34 for admitting hot water to the radiator 5. This is intended and the effect of obtaining that in a range of low liftings of the valve 36 relative to the seat 34, the increases in liftings have for corollary only small increases in the flow of hot water passing through the radiator 5 since it is the flow of hot water passing through the bypass duct 20 which is favored. It is necessary to wait for a large range of lifts of the shutter 36 relative to the seat 34 so that increases in lifts correspond to significant increases in flow rates.

Le fonctionnement de ce deuxième mode d'exécution de l'invention est illustré qualitativement par les diagrammes des Fig. 12 à 15.The operation of this second embodiment of the invention is illustrated qualitatively by the diagrams of FIGS. 12 to 15.

La Fig. 12 est la caractéristique de la fonction de la puissance de chauffe de chaque radiateur en fonction du débit d'eau chaude traversant chaque radiateur 5. C'est une fonction courbe, à concavité vers le bas. Pour le débit nominal Qn obtenu grâce au régulateur de débit 9, on obtient la puissance de chauffe nominale Pn.Fig. 12 is the characteristic of the function of the heating power of each radiator as a function of the flow of hot water passing through each radiator 5. It is a curved function, with downward concavity. For the nominal flow Qn obtained by means of the flow regulator 9, the nominal heating power Pn is obtained.

La Fig. 13 est la caractéristique de la fonction débit d'eau chaude Q de chaque radiateur 5 par rapport à la levée 1 du robinet 27 c'est-à-dire du clapet 36 par rapport au siège 34.Fig. 13 is the characteristic of the hot water flow function Q of each radiator 5 with respect to the lifting 1 of the valve 27, that is to say of the valve 36 with respect to the seat 34.

La Fig. 14 est la caractéristique de la fonction de puissance de chauffe de chaque radiateur 5 par rapport à la levée 1 de chaque robinet 27.Fig. 14 is the characteristic of the heating power function of each radiator 5 relative to the lift 1 of each tap 27.

La Fig. 14 est la résultante des Fig. 12 et 13.Fig. 14 is the result of FIGS. 12 and 13.

La loi de débit Q en fonction de levée 1 illustrée à la Fig. 13 est obtenue grâce à la section de passage à travers le siège 34 vers chaque radiateur 5 sensiblement plus faible que 1a section de passage à travers le siège 35 vers le conduit de by-pass 20. C'est le rôle de ces diamètres de sections de passage à travers les sièges 34 et 35 d'obtenir une telle courbe de fonctionnement dont la courbure à concavité vers le haut est inverse de celle de la Fig. 12 qui représente la loi de variation de puissance de chauffe P en fonction du débit Q de chaque radiateur 5. En effet, grâce à cette inversion du sens des courbures entre les Fig. 12 et 13, la résultante de la Fig. 14 est une loi quasi linéaire de la puissance de chauffe P de chaque radiateur 5 en fonction de la levée 1 du robinet 27 correspondant.The flow law Q as a function of lift 1 illustrated in FIG. 13 is obtained by virtue of the passage section through the seat 34 towards each radiator 5 substantially smaller than the passage section through the seat 35 towards the bypass duct 20. This is the role of these section diameters passing through the seats 34 and 35 to obtain such an operating curve whose curvature with upward concavity is opposite to that of FIG. 12 which represents the law of variation of heating power P as a function of the flow rate Q of each radiator 5. In fact, thanks to this reversal of the direction of the curvatures between FIGS. 12 and 13, the result of FIG. 14 is a quasi-linear law of the heating power P of each radiator 5 as a function of the lift 1 of the corresponding tap 27.

Fonctionnement du robinet à trois voies 27 d'après le diagramme de la Fig. 15. :Operation of the three-way valve 27 according to the diagram in FIG. 15.:

Sur cette figure, les abscisses sont les levées 1 d'une valeur nulle jusqu'à une levée nominale 1n du clapet 36 de chaque robinet à trois voies 27 par rapport au siège 34. Les ordonnées représentent les débits d'eau traversant le robinet à trois voies 27 les débits sont exprimés en termes de Kv désignant un débit unitaire pour une levée donnée de l'équipage 36-37-38 par rapport à l'un des sièges 34,35, à perte de charge constante.In this figure, the abscissas are the liftings 1 of zero value up to a nominal liftout 1n of the valve 36 of each three-way valve 27 relative to the seat 34. The ordinates represent the water flows passing through the valve at three-way 27 the flows are expressed in terms of Kv designating a unit flow for a given lifting of the crew 36-37-38 relative to one of the seats 34,35, at constant pressure drop.

La caractéristique intrinsèque de fonctionnement d'une voie de robinet est en général définie par un débit à perte de charge constante (1 bar), appelé Kv. Dans ces conditions un système clapet plat-siège donne une loi de débit Kv proportionnel à la levée du clapet jusqu'à une valeur pouvant atteindre 0,25 fois le diamètre du siège. Quand la levée est nulle, le clapet est en contact avec son siège. Par ailleurs, pour une même levée, le débit est sensiblement proportionnel à la section du siège, pour un recouvrement comparable clapet-siège. On sait par ailleurs qu'un certain nombre de profils de clapets et de sièges fournissent aussi une loi de débit Kv/levée linéaire et répondent donc aussi au besoin de l'invention. Cependant, dans un but de simplification, l'exposé suivant est limité à l'exemple illustré du clapet plat.The intrinsic operating characteristic of a valve channel is generally defined by a flow at constant pressure drop (1 bar), called Kv. Under these conditions, a flat-seat valve system gives a flow rate law Kv proportional to the valve lift up to a value that can reach 0.25 times the diameter of the seat. When the lift is zero, the valve is in contact with its seat. Furthermore, for the same lift, the flow rate is substantially proportional to the section of the seat, for a comparable valve-seat overlap. We also know that a certain number of valve and seat profiles also provide a Kv / linear lift rate law and therefore also meet the need of the invention. However, for the sake of simplification, the following description is limited to the illustrated example of the flat valve.

Si l'on désigne par 1 la levée du clapet 36 par rapport à son siège 34 (côté radiateur 5) et In sa levée nominale, la levée du clapet 37 par rapport à son siège 35 (côté by-pass 20) est complémentaire et vaut : In - 1. En d'autres termes, lorsque le clapet 36 est ouvert à fond le clapet 37 est fermé, et réciproquement.If 1 denotes the lifting of the valve 36 relative to its seat 34 (radiator side 5) and In its nominal lifting, the lifting of the valve 37 relative to its seat 35 (bypass side 20) is complementary and is worth: In - 1. In other words, when the valve 36 is fully opened the valve 37 is closed, and vice versa.

Si l'on désigne par KvR le débit unitaire du côté du radiateur 5 et par KvBP le débit unitaire du côté du by-pass 20, les valeurs maximales de KvR et KvBP sont obtenues pour :

  • - 1 = 0 pour KvBP, ce qui donne le point B sur la ligne KvBP en trait plein de la Fig. 15,
  • - I = 1n, pour le KvR, ce qui donne le point R sur la ligne KvR.
If we designate by KvR the unit flow on the side of the radiator 5 and by KvBP the unit flow on the side of the bypass 20, the maximum values of KvR and KvBP are obtained for:
  • - 1 = 0 for KvBP, which gives point B on the KvBP line in solid line in FIG. 15,
  • - I = 1n, for KvR, which gives point R on the KvR line.

Le rapport des valeurs maximales de ces deux Kv est sensiblement proportionnel aux sections de leurs sièges respectifs 34 et 35.The ratio of the maximum values of these two Kv is substantially proportional to the sections of their respective seats 34 and 35.

Les valeurs nulles de ces Kv sont obtenues pour les levées opposées qui sont :

  • - 0 pour KvR, ce qui donne le point 0,
  • - ln pour la ligne KvBP, ce qui donne le point H.
The zero values of these Kv are obtained for the opposite lifts which are:
  • - 0 for KvR, which gives the point 0,
  • - ln for the line KvBP, which gives the point H.

Compte tenu des remarques précédentes, les lois KvR et KvBP en fonction de la levée 1 sont obtenues par jonction linéaire des points B et H pour KvBP et OR pour KvR.Taking into account the preceding remarks, the KvR and KvBP laws as a function of levee 1 are obtained by linear junction of points B and H for KvBP and OR for KvR.

Donc, à perte de charge constante, la somme des débits de ces deux voies (à travers chaque radiateur 5 d'une part, et à travers le by-pass 20 d'autre part) est décroissante linéairement en fonction de la levée, d'après la loi du débit unitaire total KvT/levée, représentée par le segment de droite BR en trait mixte.Therefore, at constant pressure drop, the sum of the flow rates of these two channels (through each radiator 5 on the one hand, and through the bypass 20 on the other hand) decreases linearly as a function of the lift, d 'after the law of total unit flow KvT / lift, represented by the line segment BR in phantom.

Or, dans le deuxième exemple de l'invention (Fig. 10 et 11), la somme des deux débits QR (côté radiateur 5) et QBP (côté by-pass 20) est constante et égale à D, valeur imposée par le régulateur de débit 9, ce qui implique que la perte de charge ne soit pas constante.However, in the second example of the invention (Fig. 10 and 11), the sum of the two flow rates QR (radiator side 5) and QBP (bypass side 20) is constant and equal to D, value imposed by the regulator 9, which implies that the pressure drop is not constant.

La perte de charge du radiateur et des conduites 6 et 7 étant pratiquement négligeable par rapport à celle du robinet à trois voies 27, on admet que les voies 30 vers le by-pass 20 et 31 vers le radiateur 5 sont soumises à la même perte de charge qui est donc la perte de charge entre l'entrée et chacune des deux sorties du robinet à trois voies 27. En d'autres termes, pour chaque levée 1 du clapet 36 par rapport à son siège 34, le débit D se répartit dans chaque voie 30 ou 31 proportionnellement au débit unitaire Kv de chacune d'elles.The pressure drop of the radiator and lines 6 and 7 being practically negligible compared to that of the three-way valve 27, it is assumed that the channels 30 to the bypass 20 and 31 to the radiator 5 are subject to the same loss pressure which is therefore the pressure drop between the inlet and each of the two outlets of the three-way valve 27. In other words, for each lift 1 of the valve 36 relative to its seat 34, the flow rate D is distributed in each channel 30 or 31 in proportion to the unit flow Kv of each of them.

Pour une levée intermédiaire 1i (Fig. 15), 1e débit à travers le radiateur 5 a une valeur KvRi proportionnelle à l'ordonnée da, et le débit unitaire total KvT a une valeur KvTi proportionnelle à l'ordonnée dc. Pour cette levée li, le débit QR de la voie 31 vers le radiateur 5 a donc une valeur proportionnelle au débit total D du régulateur de débit 9 dans le rapport des segments d'ordonnées précitées da/dc, ce qui s'exprime par l'équation :

Figure imgb0002
Cette valeur QR est reportée en un point a' de la Fig. 13 pour une même levée li (point d') de la Fig. 13.For an intermediate lift 1i (Fig. 15), the flow through the radiator 5 has a value KvRi proportional to the ordinate da, and the total unit flow KvT has a value KvTi proportional to the ordinate dc. For this lift li, the flow QR from channel 31 to the radiator 5 therefore has a value proportional to the total flow D of the flow regulator 9 in the ratio of the abovementioned ordinate segments da / dc, which is expressed by l 'equation:
Figure imgb0002
 This QR value is reported at a point a 'in FIG. 13 for the same lift li (point d) of FIG. 13.

On obtient ainsi, à partir du diagramme de fonctionnement (Fig 15) du robinet 27 à trois voies, un point de la loi de fonctionnement débit/levée (Fig. 13) du radiateur 5. Pour tracer la courbe complète de la Fig. 13, on procède de la même manière pour différentes levées 1. Pour la levée nominale ln, le débit est Qn pratiquement égal à D.There is thus obtained, from the operating diagram (FIG. 15) of the three-way valve 27, a point of the flow / lift operating law (FIG. 13) of the radiator 5. To draw the complete curve of FIG. 13, the same procedure is used for different lifts 1. For the nominal lift ln, the flow rate is Qn practically equal to D.

En combinant les fonctions puissance/débit (Fig. 12) et débit/levée (Fig. 13) pour chaque radiateur 5 et chaque robinet 27, qui sont illustrées par des courbes de courbures inverses (concavité vers le bas à la Fig. 12 - concavité vers le haut à la Fig. 13), on obtient la fonction linéaire puissance/levée de chaque radiateur 5 (Fig. 14) qui est la résultante des courbes des Fig. 12 et 13. Cette linéarité est l'assurance d'un bon fonctionnement des robinets 27, c'est-à-dire d'un réglage précis de la puissance de chauffe de chaque radiateur 5 en fonction de la levée du clapet 36 par rapport au siège 34. C'est l'assurance également de la suppression du phénomène de pompage qui est l'inconvénient des installations actuelles mal équilibrées.By combining the power / flow (Fig. 12) and flow / lift (Fig. 13) functions for each radiator 5 and each valve 27, which are illustrated by reverse curves of curvature (concavity downwards in Fig. 12 - concavity upwards in Fig. 13), we obtain the linear power / lift function of each radiator 5 (Fig. 14) which is the result of the curves of Figs. 12 and 13. This linearity is the assurance of a correct functioning of the valves 27, that is to say of a precise adjustment of the heating power of each radiator 5 as a function of the lift of the valve 36 relative to at headquarters 34. It is also the assurance of the elimination of the pumping phenomenon which is the disadvantage of the current poorly balanced installations.

En résumé, dans les deux exemples d'exécution de l'invention, le rôle du régulateur de débit 9 est d'assurer l'équilibrage hydraulique et automatique de l'installation de chauffage central. Grâce à ce régulateur 9, on a l'assurance d'obtenir de chaque radiateur 5 sa puissance nominale parce qu'il dispose de son débit nominal.In summary, in the two embodiments of the invention, the role of the flow regulator 9 is to ensure the hydraulic and automatic balancing of the central heating installation. Thanks to this regulator 9, it is guaranteed to obtain from each radiator 5 its nominal power because it has its nominal flow.

Puis, disposant de la puissance nominale de chauffe de chaque radiateur 5, on module cette puissance de chauffe avec la meilleure précision possible grâce à une loi quasi linéaire (Fig. 9) ou pratiquement linéaire (Fig. 14) de la puissance de chauffe de chaque radiateur 5 en fonction de la levée 1 du robinet 8 ou 27 de chaque radiateur 5 en utilisant deux moyens : la soupape de décharge 21 pour les installations existantes où l'on conserve les robinets 8 à deux voies d'origine, et le robinet 27 à trois voies (avec plus large section de passage vers le by-pass 20) pour des installations nouvelles ou anciennes très remaniées.Then, having the nominal heating power of each radiator 5, this heating power is modulated with the best possible precision by virtue of a quasi-linear (Fig. 9) or practically linear (Fig. 14) law of the heating power of each radiator 5 depending on the lift 1 of the valve 8 or 27 of each radiator 5 using two means: the relief valve 21 for existing installations where the valves 8 are kept with two original channels, and the valve 27 three-way (with wider passage section to bypass 20) for new or old installations very redesigned.

AVANTAGESBENEFITS

En plus de l'avantage de l'équilibrage hydraulique et automatique d'une installation de chauffage central, évitant un gaspillage de calories, et de l'avantage de précision et de stabilité de réglage de puissance de chauffe de chaque radiateur, apportant un confort à l'usager, l'invention apporte les avantages d'utilisation suivants :

  • - Elle permet la répartition des frais de chauffage entre différents utilisateurs dans un immeuble ayant une installation de chauffage central unique avec une seule chaudière, la proportionnalité étant assurée entre la chaleur dont chaque utilisateur bénéficie et sa consommation d'énergie de chauffage. En effet, à partir du moment où l'installation est équipée de régulateurs de débit 9, le débit de chaque radiateur 5 (ou corps de chauffe) est connu. Comme cela est illustré schématiquement à la Fig. 16, une installation de l'invention susceptible de recevoir un système simplifié de comptage de calories peut être soit à robinet 8 à deux voies (premier mode d'exécution) soit à robinet 27 à trois voies (deuxième mode d'exécution). Le système simplifié de comptage équipant l'installation de l'invention comporte :
  • - sur la conduite 2 d'alimentation en eau chaude de tous les radiateurs, ou conduite de départ, une sonde de température ou sonde de départ SD ;
  • - sur chaque conduit 7 de sortie de radiateur 5 ou conduit de retour d'eau refroidie, à l'aval de chaque régulateur de débit 9, une sonde de température ou sonde de retour SR.
In addition to the advantage of hydraulic and automatic balancing tick of a central heating installation, avoiding a waste of calories, and the advantage of precision and stability in adjusting the heating power of each radiator, bringing comfort to the user, the invention provides the advantages of 'following uses:
  • - It allows the distribution of heating costs between different users in a building with a single central heating installation with a single boiler, proportionality being ensured between the heat from which each user benefits and his heating energy consumption. Indeed, from the moment the installation is equipped with flow regulators 9, the flow rate of each radiator 5 (or heating body) is known. As illustrated schematically in FIG. 16, an installation of the invention capable of receiving a simplified calorie counting system can be either with tap 8 with two channels (first embodiment) or with tap 27 with three channels (second embodiment). The simplified counting system fitted to the installation of the invention comprises:
  • - on line 2 for hot water supply to all radiators, or flow line, a temperature sensor or SD flow sensor;
  • - On each radiator outlet pipe 5 or cooled water return pipe, downstream of each flow regulator 9, a temperature probe or SR return probe.

Les informations TD de la sonde SD (signaux de températures de départ) sont transmises à une centrale électronique 42 par un câble de liaison 43.The TD information from the SD probe (flow temperature signals) is transmitted to an electronic control unit 42 by a connection cable 43.

Les informations TR de chaque sonde SR (signaux de températures de retour) sont transmises à une boite de transmission 44 qui, elle-même, les transmet à la centrale de comptage 42 par un câble de transmission 45.The information TR from each probe SR (return temperature signals) is transmitted to a transmission box 44 which, in turn, transmits it to the counting center 42 by a transmission cable 45.

Ce comptage s'effectue comme suit :

  • Si l'on mesure à l'aide de la sonde SR la température de l'eau refroidie TR sur le conduit 7 à la sortie de chaque radiateur 5, et si l'on connaît par la sonde SD la température de l'eau de départ TD de l'installation sur la conduite 2 d'alimentation en eau chaude, on peut calculer par la centrale 42 de comptage la puissance consommée pour chaque radiateur 5, car on connaît le débit D dans chaque branche 6-7. La puissance est le produit : une constante x débit D x (TD - TR). Par ce calcul, on réalise une méthode de répartition des frais de chauffage qui évite l'installation d'un compteur de calories complet avec ses accessoires et par conséquent l'on réalise une économie d'installation tout en apportant une solution a la répartition des frais de chauffage dans un immeuble collectif.
This counting is carried out as follows:
  • If the temperature of the cooled water TR on the duct 7 at the outlet of each radiator 5 is measured using the probe SR, and if the temperature of the water of TD departure from the installation on the hot water supply line 2, the power consumption for each radiator 5 can be calculated by the metering unit 42, since the flow rate D is known in each branch 6-7. Power is the product: a constant x flow rate D x (TD - TR). By this calculation, we realize a method of distributing heating costs which avoids the installation of a complete calorie counter with its accessories and therefore we realize a saving in installation while providing a solution to the distribution of heating costs in a collective building.

L'invention permet une meilleure gestion des sources d'énergie, c'est-à-dire des appareils utilisés pour fournir de l'eau chaude dans des installations de chauffage central (chaudières par exemple). L'invention permet une amélioration du rendement du générateur d'eau chaude (de la chaudière). En effet, une puissance nominale de la chaudière permet d'obtenir le rendement nominal de la chaudière. En règle générale, dans une installation de type connu, lorsque la puissance de chauffe demandée à la chaudière décroît, si l'on ne modifie pas le mode de fonctionnement de la chaudière, le rendement de la chaudière décroît lui aussi, et parfois à une allure de chute. Avec le système d'équilibrage de l'invention, grâce à l'existence des régulateurs de débit 9, l'installation fonctionne à débit constant. On a vu qu'il est possible de connaître à tout instant la puissance consommée par l'installation d'une façon simple, sans l'adjonction d'un compteur de calories coûteux, simplement en mesurant la température d'entrée TD dans la conduite 2 d'alimentation et la température de retour TR dans la conduite 3 de retour. Cette mesure peut être globale pour tous les radiateurs 5 de l'installation ou bien individuelle pour chaque radiateur 5, et est applicable par exemple aux installations collectives. Les installations collectives disposent déjà d'une régulation de la température d'eau de départ (conduites 2 et 6) en fonction de la température extérieure, ce qui permet de connaître la température d'eau de départ. Par ailleurs, on connait le débit nominal D obtenu par chacun des régulateurs de débit 9. Il suffit donc d'ajouter une sonde de température de retour (conduit 7 de chaque radiateur) pour connaître la puissance consommée dans l'installation. Des microprocesseurs permettent alors de calculer facilement la puissance consommée à tout instant par l'installation. En fonction de cette puissance calculée, on peut moduler la marche de la chaudière (source d'énergie) de façon à améliorer le rendement de la chaudière à puissance réduite.The invention allows better management of energy sources, that is to say devices used to supply hot water in central heating installations (boilers for example). The invention allows an improvement in the efficiency of the hot water generator (of the boiler). Indeed, a nominal power of the boiler makes it possible to obtain the nominal efficiency of the boiler. As a general rule, in a known type of installation, when the heating power demanded from the boiler decreases, if the operating mode of the boiler is not changed, the efficiency of the boiler also decreases, and sometimes to a fall pace. With the balancing system of the invention, thanks to the existence of flow regulators 9, the installation operates at constant flow. We have seen that it is possible to know at any time the power consumed by the installation in a simple way, without the addition of an expensive calorie counter, simply by measuring the inlet temperature TD in the pipe. 2 supply and the return temperature TR in the return line 3. This measurement can be global for all the radiators 5 of the installation or individual for each radiator 5, and is applicable for example to collective installations. Collective installations already have a regulation of the leaving water temperature (lines 2 and 6) according to the outside temperature, which allows to know the leaving water temperature. Furthermore, the nominal flow D obtained by each of the flow regulators 9 is known. It therefore suffices to add a return temperature probe (duct 7 of each radiator) to know the power consumed in the installation. Microprocessors then make it easy to calculate the power consumed at any time by the installation. Depending on this calculated power, the operation of the boiler (energy source) can be modulated so as to improve the efficiency of the boiler at reduced power.

Dans cette amélioration du rendement des chaudières fonctionnant à puissance réduite, on tient compte des apports gratuits de calories (ensoleillement, appareil de cuisson) grâce aux robinets thermostatiques ou à tout autre système de régulation de température ambiante pour régler la marche de la chaudière, d'ou l'optimisation du rendement de ladite chaudière.In this improvement in the efficiency of boilers operating at reduced power, account is taken of the free intake of calories (sunshine, cooking appliance) thanks to thermostatic valves or any other system for regulating the ambient temperature to regulate the operation of the boiler, 'or optimizing the efficiency of said boiler.

L'invention présente encore l'avantage de permettre un travail de la pompe de circulation 4 à débit constant grâce aux régulateurs de débit 9. Grâce à ceux-ci les corps de chauffe (radiateurs ou convecteurs) sont correctement irrigués et les problèmes de caléfaction et de bruits dus à cette caléfaction sont de ce fait éliminés, notamment dans les chaudières murales.The invention also has the advantage of allowing the circulation pump 4 to work at a constant flow rate thanks to the flow regulators 9. Thanks to these, the heating bodies (radiators or convectors) are properly irrigated and the problems of heat build-up and noises due to this heat build-up are therefore eliminated, especially in wall-hung boilers.

Du fait que la pompe 4 n'a jamais un débit nul, même quand tous les robinets de radiateurs sont fermés, on évite un système de sécurité consistant à installer une soupape de décharge destinée à empêcher le phénomène dit de "barbotage" de la pompe : ce phénomène nuisible consiste en une rotation à vide de la pompe 4 avec production de chaleur, lorsque tous les robinets sont fermés.Since the pump 4 never has zero flow, even when all the radiator valves are closed, a safety system is avoided which consists in installing a relief valve intended to prevent the phenomenon known as "bubbling" of the pump : this harmful phenomenon consists in a vacuum rotation of the pump 4 with heat production, when all the taps are closed.

Enfin, le siège plat 34 du robinet à trois voies 27 permet d'obtenir une loi débit/levée incurvée sous perte de charge variable aux bornes du robinet (Fig. 13) tout en conservant une faible levée nominale In que peuvent réaliser les têtes thermostatiques 41 existantes.Finally, the flat seat 34 of the three-way valve 27 makes it possible to obtain a curved flow / lift law under variable pressure loss at the terminals of the valve (Fig. 13) while retaining a low nominal lift In that can be achieved by the thermostatic heads. 41 existing.

En variante, parmi les formes autres que le système clapet plat sur siège plat (robinets à deux voies 8 et robinets à trois voies 27) permettant d'obtenir une variation linéaire du débit en fonction de la levée du clapet, sous perte de charge constante aux bornes du robinet, on peut utiliser une forme de clapet à fond concave s'appliquant par une arête circulaire périphérique sur le siège plat.As a variant, among the forms other than the flat valve system on a flat seat (two-way valves 8 and three-way valves 27) allowing a linear variation of the flow rate to be obtained as a function of the valve lift, under constant pressure drop at the tap terminals, a form of valve with a concave bottom can be used, applied by a circular peripheral edge on the flat seat.

En variante encore, le premier mode d'exécution de l'invention (Fig. 5 à 9) est utilisable également pour des installations neuves, bien qu'il soit adapté à des installations existantes.In another variant, the first embodiment of the invention (FIGS. 5 to 9) can also be used for new installations, although it is suitable for existing installations.

Claims (16)

1.- Procédé d'équilibrage hydraulique automatique d'une installation de chauffage central bitube où l'on fourrit de l'eau chaude à ur certain nombre de corps de chauffe ou radiateurs munis de robinets et où l'on ramène l'eau refroidie vers le générateur de chaleur ou la chaudière, ce procédé- étant caractérisé en ce que l'on fait passer l'eau chaude à 1 fois dans chaque radiateur et en parallèle avec chaque radiateur, en deux ccurs d'eau parallèles qui se rejoignent à l'entrée du robinet et à la sortie de chaque radiateur, et l'on effectue une régulation de débit en aval de chaque radiateur et du confluent des deux cours d'eau de manière à régler la somme des débits des deux cours d'eau réunis à une valeur constante propre à chaque radiateur de sorte que l'on garantit une traversée de chaque radiateur par son débit nominal lorsque la levée du clapet du robinet de chaque radiateur est nominale, et l'on contrôle une loi débit/levée de chaque robinet de radiateur.1.- Automatic hydraulic balancing process of a twin-tube central heating installation where hot water is supplied to a certain number of heating bodies or radiators fitted with taps and where the cooled water is returned towards the heat generator or the boiler, this process being characterized in that the hot water is passed through 1 time in each radiator and in parallel with each radiator, in two parallel water currents which meet at the inlet of the tap and at the outlet of each radiator, and a flow control is carried out downstream of each radiator and the confluence of the two rivers so as to adjust the sum of the flows of the two rivers combined at a constant value specific to each radiator so that a flow through each radiator is guaranteed by its nominal flow when the valve valve lift of each radiator is nominal, and a flow / lift law of each radiator valve. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on compense une modification de débit d'eau chaude à travers un radiateur par une modification complémentaire du débit d'eau chaude à travers le cours d'eau parallèle au radiateur.2.- Method according to claim 1 characterized in that one compensates for a change in the flow of hot water through a radiator by a complementary change in the flow of hot water through the stream parallel to the radiator. 3.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on fait varier de manière pratiquement linéaire la puissance calorifique émise par chaque radiateur en fonction de la levée de clapet de robinet ou du degré d'ouverture du robinet qui le contrôle.3.- Method according to claim 1 characterized in that one varies in a substantially linear manner the calorific power emitted by each radiator depending on the valve valve lift or the degree of opening of the valve which controls it. 4.- Procédé suivant les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que l'on assure une pression différentielle pratiquement constante entre l'entrée du robinet et la sortie de chaque radiateur.4.- Method according to claims 1, 2 and 3 characterized in that one ensures a substantially constant differential pressure between the inlet of the valve and the outlet of each radiator. 5.- Procédé suivant la revendication 3 caractérisé en ce que l'on diminue la courbure de la ligne qui représente la variation de puissance calorifique émise par chaque radiateur en fonction de la levée de clapet de robinet qui le contrôle de manière à la rendre proche d'une droite, dans le cas où l'on améliore une installation existante surpuissante, en n'utilisant qu'une puissance nominale inférieure à la puissance nominale d'origine de chaque radiateur mais suffisante pour les besoins de chauffage, et en faisant varier linéairement le débit d'eau chaude traversant chaque radiateur en fonction de la levée de clapet de robinet de chaque radiateur.5.- Method according to claim 3 characterized in that one decreases the curvature of the line which represents the variation of calorific power emitted by each radiator according to the lifting of tap valve which controls it so as to make it close from a straight line, if an existing overpowered installation is improved, by using only a nominal power lower than the original nominal power of each radiator but sufficient for heating needs, and by varying linearly the flow of hot water passing through each radiator as a function of the valve lift of each radiator. 6.- Procédé suivant les revendications 4 et 5 caractérisé en ce que, pour obtenir une variation linéaire du débit d'eau chaude traversant chaque radiateur en fonction de la levée du clapet de robinet correspondant, on satisfait aux trois conditions suivantes : a) On choisit un système clapet-siège de robinet de forme susceptible de fournir la variation linéaire recherchée, b) on établit une pression différentielle constante entre l'entrée et la sortie de chaque robinet, et c) on fait passer le surplus de débit du radiateur par le cours d'eau parallèle au radiateur, cours d'eau sur lequel on établit ladite pression différentielle constante. 6.- Method according to claims 4 and 5 characterized in that, to obtain a linear variation of the flow of hot water passing through each radiator as a function of the lifting of the corresponding tap valve, the following three conditions are satisfied: a) A valve-seat valve system is chosen which is capable of providing the desired linear variation, b) a constant differential pressure is established between the inlet and the outlet of each valve, and c) passing the radiator excess flow through the stream parallel to the radiator, stream on which said constant differential pressure is established. 7.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on établit une fonction courbe entre le débit de chaque radiateur et la levée du clapet du robinet de chaque radiateur dont la courbure, à concavité vers le haut, est inverse de celle de la fonction courbe, à concavité vers le bas, de la puissance de chauffe de chaque radiateur par rapport au débit de chaque radiateur, de manière à obtenir une fonction pratiquement linéaire entre la puissance de chauffe de chaque radiateur et la levée du clapet de robinet de chaque radiateur, ladite fonction pratiquement linéaire étant la résultante des deux fonctions courbes précitées de courbures inverses.7.- Method according to claim 1 characterized in that one establishes a curved function between the flow rate of each radiator and the lifting of the valve flap of each radiator whose curvature, concavity upward, is opposite to that of the curve function, with concavity downwards, of the heating power of each radiator in relation to the flow rate of each radiator, so as to obtain a practically linear function between the heating power of each radiator and the lifting of the valve flap of each radiator, said practically linear function being the result of the two aforementioned curved functions of inverse curvatures. 8.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, du type bitube comportant un générateur de fluide chaud (eau chaude) ou chaudière (1), une conduite d'alimentation en eau chaude (2) partant de la chaudière (1) et comportant une pompe de circulation (4), une conduite (3) de retour d'eau refroidie vers la chaudière (1) après passage à travers un certain nombre de radiateurs ou corps de chauffe (5) branchés en parallèle sur les deux conduites (2-3) précitées, chaque radiateur (5) étant équipé à son entrée d'un robinet (8-27) de contrôle du débit d'eau chaude devant le traverser, cette installation étant caractérisée en ce que chaque radiateur (5) est doublé par une conduite de dérivation ou de by-pass (20) constituant un cours d'eau parallèlé (20) rejoignant l'entrée (6) de chaque robinet (8) et la sortie (7) de chaque radiateur (5), ledit cours d'eau (20) étant pourvu d'un dispositif qui détermine et contrôle une loi de débit de radiateur (5) par rapport à la levée d'un clapet de robinet (8-27), et en ce que, à l'aval du confluent de la conduite de by-pass (20) et de la sortie (7) de chaque radiateur (5), mais en amont du branchement sur la conduite de retour d'eau refroidie (3) de la chaudière (1), est monté un régulateur de débit d'eau (9) réglé à une valeur constante de débit (D) pour chaque radiateur (5), cette valeur de débit (D) étant fonction des caractéristiques de chaque radiateur (5) et propre à chaque radiateur (5).8.- Installation for implementing the method according to claim 1, of the twin-tube type comprising a hot fluid generator (hot water) or boiler (1), a hot water supply pipe (2) starting from the boiler (1) and comprising a circulation pump (4), a pipe (3) for returning cooled water to the boiler (1) after passing through a certain number of radiators or heating bodies (5) connected in parallel to the two aforementioned pipes (2-3), each radiator (5) being fitted at its inlet with a tap (8-27) for controlling the flow of hot water which must pass through it, this installation being characterized in that each radiator (5) is doubled by a bypass or bypass pipe (20) constituting a parallel stream (20) joining the inlet (6) of each tap (8) and the outlet (7) of each radiator (5), said watercourse (20) being provided with a device which determines and controls a law of radiator flow rate (5) with respect to the lifted from a tap valve (8-27), and in that, downstream of the confluence of the bypass pipe (20) and the outlet (7) of each radiator (5), but upstream of the connection to the cooled water return pipe (3) of the boiler (1), is mounted a water flow regulator (9) set to a constant flow value (D) for each radiator (5), this flow value (D) being a function of the characteristics of each radiator (5) and specific to each radiator (5). 9.- Installation suivant la revendication 8 caractérisée en ce que, lorsque le robinet (8) contrôlant le débit d'alimentation en eau chaude de chaque radiateur (5) est un robinet (8) à deux voies d'une installation existante à améliorer, une soupape de décharge (21), susceptible d'ouvrir le passage à l'eau chaude pour une pression minimale de valeur donnée, est montée en série sur le conduit de dérivation ou de by-pass (20), la soupape (21) garantissant une pression différentielle pratiquement constante entre l'entrée et la sortie de chaque robinet (8) et constituant le dispositif qui détermine et contrôle la loi "débit du radiateur (5) par rapport à la levée du clapet de robinet (8)".9.- Installation according to claim 8 characterized in that, when the tap (8) controlling the flow of hot water supply to each radiator (5) is a tap (8) in two ways of an existing installation to be improved , a relief valve (21), capable of opening the passage to hot water for a minimum pressure of given value, is mounted in series on the bypass or bypass duct (20), the valve (21 ) guaranteeing a practically constant differential pressure between the inlet and the outlet of each tap (8) and constituting the device which determines and controls the law "flow rate of the radiator (5) with respect to the lifting of the tap valve (8)" . 10.- Installation suivant la revendication 8 caractérisée en ce que-le robinet contrôlant le débit d'eau chaude d'alimentation de chaque radiateur (5) est un robinet (27) à trois voies, dont l'une (29) est la voie amont de fluide chaud raccordée au branchement avec la conduite (2) d'alimentation en eau chaude, une autre (31) est une voie aval d'entrée d'eau chaude en (6), et la troisième voie (30) est une autre voie aval de dérivation ou de by-pass raccordée à la conduite de dérivation de by-pass (20) constituant le cours d'eau parallèle au radiateur (5), et rejoignant la sortie (7) du radiateur (5), les deux voies aval (30-31) étant contrôlées par un équipage mobile à deux clapets (36 et 37) de diamètres différents et à tige de manoeuvre commune (38), ledit équipage étant mobile à l'intérieur du robinet (28) entre deux sièges (34 et 35) ménageant des sections de passage de diamètres différents, susceptibles d'être obturées à tour de rôle par les clapets (36 et.37), sous les actions antagonistes, d'une part, de la pression d'eau, d'autre part, d'un ressort (40) et d'une tête (41) de commande ou d'actionnement de la tige (38).10.- Installation according to claim 8 characterized in that-the tap controlling the flow of hot water supply to each radiator (5) is a tap (27) three-way, one of which (29) is the upstream hot fluid channel connected to the connection with the hot water supply line (2), another (31) is a downstream hot water inlet channel in (6), and the third channel (30) is another downstream bypass or bypass path connected to the bypass bypass pipe (20) constituting the stream parallel to the radiator (5), and joining the outlet (7) of the radiator (5), the two downstream channels (30-31) being controlled by a movable assembly with two valves (36 and 37) of different diameters and with a common operating rod (38), said assembly being movable inside the tap (28) between two seats (34 and 35) providing passage sections of different diameters, which can be closed in turn by the valves (36 and . 37), under the actions antagonists, on the one hand, of the water pressure, on the other hand, of a spring (40) and of a head (41) for controlling or actuating the rod (38). 11.- Installation suivant la revendication 8 caractérisée en ce qu'un clapet de robinet (8-27) en coopération avec son siège a une forme susceptible de fournir une loi débit/levée pratiquement linéaire sous une perte de charge constante, notamment une forme cylindrique plate.11.- Installation according to claim 8 characterized in that a tap valve (8-27) in cooperation with its seat has a shape capable of providing a practically linear flow / lift law under a constant pressure drop, in particular a flat cylindrical shape. 12.- Installation suivant la revendication 10 caractérisée en ce que, dans le robinet à trois voies (27), le passage à travers le siège (34) vers le radiateur (5) a une section plus faible que le passage à travers le siège (35) vers la conduite de by-pass (20), le clapet (36) correspondant au siège (34) ayant un diamètre plus petit que le clapet (37) correspondant au siège (35).12.- Installation according to claim 10 characterized in that, in the three-way valve (27), the passage through the seat (34) to the radiator (5) has a smaller section than the passage through the seat (35) towards the bypass pipe (20), the valve (36) corresponding to the seat (34) having a smaller diameter than the valve (37) corresponding to the seat (35). 13.- Installation suivant la revendicaton 10 caractérisée en ce que le robinet à trois voies (27) comporte un équipage mobile dont les clapets (36 et 37) accolés l'un contre l'autre forment un ensemble monobloc étagé.13.- Installation according to claim 10 characterized in that the three-way tap (27) comprises a movable assembly whose valves (36 and 37) placed side by side against one another form a stepped monobloc assembly. 14.- Installation suivant la revendication 8, du type dans lequel un régulateur de débit (9) comporte à l'intérieur d'un corps tubulaire droit un équipage mobile sous les actions antagonistes de la pression de l'eau et d'un ressort taré, ledit équipage mobile comportant une tête (17) en forme de carotte ou d'ogive de section progressivement réduite de l'amont vers l'aval se déplaçant en translation dans l'axe d'une ouverture calibrée (15), cette installation étant caractérisée en ce que la section maximale de la tête (17) en carotte ou ogive est du côté amont, vers le confluent entre la conduite de by-pass (20) et la sortie (7), du radiateur (5), c'est-à-dire du côté du branchement du radiateur (5) sur la conduite (3) de retour d'eau refroidie vers la chaudière.14.- Installation according to claim 8, of the type in which a flow regulator (9) comprises inside a straight tubular body a moving element under the opposing actions of water pressure and a spring tared, said movable assembly comprising a head (17) in the form of a carrot or warhead of progressively reduced section from upstream to downstream moving in translation in the axis of a calibrated opening (15), this installation being characterized in that the maximum section of the head (17) in carrot or warhead is on the upstream side, towards the confluence between the bypass pipe (20) and the outlet (7), of the radiator (5), c that is to say on the connection side of the radiator (5) on the pipe (3) for returning cooled water to the boiler. 15.- Installation suivant la revendication 8 caractérisée en ce que le robinet à deux voies (8) ou à trois voies (27) contrôlant le débit d'eau chaude à l'entrée (6) du radiateur (5) est à tête thermostatique.15.- Installation according to claim 8 characterized in that the two-way valve (8) or three-way (27) controlling the flow of hot water at the inlet (6) of the radiator (5) is thermostatic head . 16.- Installation suivant la revendication 8 caractérisée en ce qu'elle comporte un système simplifié de comptage de calories consistant en une sonde de température (SD) sur la conduite d'alimentation en eau chaude ou de.départ d'eau chaude (2), en une sonde de température (SR) sur chaque conduit (7) de sortie de chaque radiateur (5) ou conduit de retour d'eau refroidie en aval de chaque régulateur de débit (9), et en câbles de transmission (43-45) des signaux de température fournis par les sondes (SD-SR) vers une centrale électronique de comptage de calories (42) à travers une boite de transmission (44) des signaux de température de retour d'eau refroidie fournis par la sonde (SR).16.- Installation according to claim 8 characterized in that it comprises a simplified calorie counting system consisting of a temperature probe (SD) on the hot water supply line or hot water departure (2 ), in a temperature sensor (SR) on each outlet pipe (7) of each radiator (5) or return pipe of cooled water downstream of each flow regulator (9), and in transmission cables (43 -45) temperature signals supplied by the probes (SD-SR) to a central unit electronic calorie counting (42) through a transmission box (44) of the cooled water return temperature signals supplied by the probe (SR).
EP84401100A 1983-06-09 1984-05-29 Method for balancing a twin pipe central heating system, and installation for performing this method Withdrawn EP0128808A1 (en)

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