FR2511126A1 - Combined electric and fossil fuel central heating - uses instantaneous type electric water heater in series in water circuit and switched by contact on controlling three way valve - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une installation de chauffage central mixte. The invention relates to a mixed central heating installation.
Les installations de chauffage central existant actuellement sont constituées, dans leur majorité, par une chaudière au fuel ou au gaz, et un circuit de distribution d'eau chaude provenant de la chaudière vers les points d'utilisation (radiateurs). Sur ces installations, il peut exister de nombreux systèmes de régulation plus ou moins sophistiqués : régulation de la température de l'eau, thermostat d'ambiance, correction par sonde extérieure, etc... Toute- fois, quel que soit le système, on trouve toujours au coeur de cette régulation une vanne mélangeuse motorisée commandée par la sonde qui a reçu la consigne souhaitée et qui amène l'eau de chauffage à la température appropriée par un mélange de l'eau chaude sortant de la chaudière et de l'eau de retour arrivant à la chaudière. Most of the existing central heating installations currently consist of an oil or gas boiler and a hot water distribution circuit from the boiler to the points of use (radiators). On these installations, there can be many more or less sophisticated regulation systems: regulation of the water temperature, room thermostat, correction by external sensor, etc. However, whatever the system, there is always at the heart of this regulation a motorized mixing valve controlled by the probe which has received the desired setpoint and which brings the heating water to the appropriate temperature by a mixture of hot water leaving the boiler and the return water arriving at the boiler.
Cependant, l'accroissement considérable des prix des combustibles fossiles et le développement de l'6lectrici- té d'origine nucléaire sont des facteurs favorables au développement du chauffage électrique. However, the considerable increase in fossil fuel prices and the development of nuclear electricity are favorable factors for the development of electric heating.
L'énergie électrique est une énergie propre et facile à transporter. On a donc généralement intér8t à la transformer en chaleur sur le lieu même de son utilisation. C'est ce qui se fait lorsque le chauffage électrique est prévu à la construction ou encore en appoint localisé. Electric energy is clean energy and easy to transport. It is therefore generally advantageous to transform it into heat at the place of its use. This is what is done when the electric heating is provided for during construction or as localized backup.
Cependant, l'évolution vers le tout électrique ne se produit que très progressivement, en fonction de la mise en place des nouvelles centrales et d'un réseau de distribution adapté, mais aussi, à la faveur du renouvellement des installations de chauffage existantes ou des constructions nouvelles. However, the evolution towards all-electric only occurs very gradually, depending on the establishment of new power plants and an adapted distribution network, but also, thanks to the renewal of existing heating installations or new constructions.
Or, dès maintenant, les équipements existants (centrales, lignes, puissance installée chez les particuliers) laissent des disponibilités que l'on aurait économiquement intdrêt à utiliser pendant les périodes dites creuses pendant lesquelles le prix de la thermie électrique est inférieur à celui du gaz ou du fuel, compte tenu du rendement parfois très bas de certaines chaudières. However, as of now, existing equipment (power stations, lines, installed power in private homes) leaves available supplies that would be economically advantageous to use during so-called off-peak periods during which the price of electric thermal is lower than that of gas. or fuel oil, given the sometimes very low efficiency of certain boilers.
Des systèmes comportant plusieurs sources de chaleur y compris l'électricité ont déjà été proposés, mais le montage en parallèle des sources de chaleur, soit directement, soit en passant par un bac d'accumulation, oblige l'utilisateur à choisir manuellement le mode de chauffage (brevet français nO 2 452 675) ou réclame des systèmes de commande et de régulation multiples et complexes qui en accroissent exagérément le collet (brevet français nO 2 326 666). Systems comprising several heat sources including electricity have already been proposed, but the parallel mounting of the heat sources, either directly or via an accumulation tank, obliges the user to manually choose the mode of heating (French Patent No. 2,452,675) or requires multiple and complex control and regulation systems which exaggerate the collar (French Patent No. 2,326,666).
L'invention vise à combiner un ehauS.fage électrique avec une installation de chauffage central classique d'une manière ne nécessitant pas de travaux importants et ne nécessitant qu'un très faible investissement, cette combinaison permettant :
- d'utiliser les disponibilités de puissance électrique
de chacun pour bénéficier immédiatement du caractère
économique de l'énergie électrique à certaines périodes;
- d'adapter, sans autre modification, la part électri
que à chaque changement pouvant intervenir dans ltévolu-
tion signalée plus haut : extension des tarifs plus fa
vorables, puissance disponible plus grande, par exemple.The invention aims to combine an electrical ehauS.fage with a conventional central heating installation in a way that does not require significant work and requires only a very low investment, this combination allowing:
- use the availability of electrical power
everyone to immediately benefit from the character
economics of electrical energy at certain times;
- to adapt, without further modification, the electrical part
that with each change that may occur in the evolution-
tion mentioned above: extension of the tariffs more easily
vorables, greater available power, for example.
Plus particulièrement, l'invention concerne une installation de chauffage central comprenant une chaudière au fuel ou au gaz et un circuit de distribution de l'eau chaude produite par la chaudière vers les points d'utilisation, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un dispositif de chauffage électrique de l'eau prévu directement sur ledit circuit de distribution d'eau chaude. More particularly, the invention relates to a central heating installation comprising a fuel or gas boiler and a circuit for distributing the hot water produced by the boiler to the points of use, characterized in that it comprises, in in addition, an electric water heating device provided directly on said hot water distribution circuit.
Le montage en série des sources de chaleur utilisé dans l'invention permet, à l'encontre des systèmes déjà proposés, d'assurer la régulation et le choix automatique de l'une des sources de chaleur ou la marche simultanée de celleci avec seulement de très légères modifications à la régulation existante. The series connection of the heat sources used in the invention allows, contrary to the systems already proposed, to ensure the regulation and the automatic choice of one of the heat sources or the simultaneous operation of this with only very slight modifications to the existing regulations.
Avantageusement, le dispositif de chauffage électrique sera associé à un programmateur ou basculeur de type classique le mettant automatiquement en marche pendant les périodes souhaitées, par exemple pendant les périodes à bas tarif. Advantageously, the electric heating device will be associated with a conventional type programmer or rocker automatically turning it on during the desired periods, for example during periods at low rates.
On peut utiliser des appareils de chauffage électrique de l'eau de divers types, mais l'appareil le plus simple et le plus efficace est constitué par un ehauffe-eau à chauffage instantané. Various types of electric water heaters can be used, but the simplest and most efficient unit is an instantaneous water heater.
Le dispositif de chauffage électrique peut autre monté au voisinage (amont ou aval) de la chaudière et, dans ce cas, il intéresse l'ensemble de l'installation mais on peut aussi le monter, si désiré, seulement sur un circuit secondaire (salle de bains, séjour, par exemple) à favoriser. The electric heating device can also be mounted in the vicinity (upstream or downstream) of the boiler and, in this case, it concerns the entire installation but it can also be mounted, if desired, only on a secondary circuit (room bathroom, living room, for example) to favor.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention applicable à une installation de chauffage au fuel ou au gaz, on utilise un montage tel qu'il n'y a rien de changé dans le fonctionnement de la chaudière pendant les heures "pleines" pendant lesquelles le chauffe-eau est arrêté et que, par contre, pendant les heures "creuses" où le chauffe-eau fonctionne, le brftleur de la chaudière ne s'allume que dans le cas où la température de liteau à la sortie du chauffe-eau électrique est inférieure à la température désirée. According to a preferred embodiment of the invention applicable to an oil or gas heating installation, an arrangement is used such that there is nothing changed in the operation of the boiler during "full" hours during which the water heater is stopped and that, on the other hand, during the "off-peak" hours when the water heater is operating, the boiler burner will only light up if the strip temperature at the outlet of the heater electric water is below the desired temperature.
Deux modes de chauffage peuvent donc exister pendant les heures "creuses"
a) la puissance de chauffage du dispositif électrique est insuffisante pour échauffer l'eau à la température désirée. Dans ce cas, le dispositif électrique fonctionne en continu pendant toute la période économiquement intéressante et le brdleur de la chaudière fonctionne aussi de façon à assurer le complément de chauffage nécessaire;
b) la puissance de chauffage du dispositif électrique est suffisante. Dans ce cas, le brdieur de la chaudière reste éteint et la régulation s'effectue en agissant uniquement sur le chauffage électrique.Two heating modes can therefore exist during "off-peak" hours
a) the heating power of the electrical device is insufficient to heat the water to the desired temperature. In this case, the electrical device operates continuously throughout the economically advantageous period and the boiler burner also operates so as to provide the necessary additional heating;
b) the heating power of the electrical device is sufficient. In this case, the boiler burner remains off and the regulation takes place by acting only on the electric heating.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut autre réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. The description which follows with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be achieved, the particularities which emerge both from the drawings and from the text which, of course, form part of said invention .
La figure 1 est une vue schématique illustrant le mode de réalisation préféré de l'installation mixte de l'invent ion. La figure 2 illustre schématiquement un détail de réalisation de l'installation de la figure 1; et la figure 3 est une vue schématique illustrant un autre mode de réalisation particulier selon l'invention. Figure 1 is a schematic view illustrating the preferred embodiment of the mixed installation of the invention. Figure 2 schematically illustrates a detail of the installation of Figure 1; and Figure 3 is a schematic view illustrating another particular embodiment according to the invention.
La figure 1 montre schématiquement et partiellement une installation de chauffage central mixte selon l'invention. Figure 1 shows schematically and partially a mixed central heating installation according to the invention.
Cette installation comprend, par exemple, une chaudière au fuel, désignée par la réference générale 1, une vanne mélangeuse 2 à trois voies actionnables par l'intermédiaire d'un moteur 3, une pompe de circulation 4 et une sonde 5 prévue sur le circuit d'eau chaude. Conformément à l'invention, un chauffe-eau électrique 6 est prévu en aval de la chaudière, par exemple entre la pompe 4 et la sonde 5, comme représenté.This installation includes, for example, an oil boiler, designated by the general reference 1, a three-way mixing valve 2 actuable by means of a motor 3, a circulation pump 4 and a probe 5 provided on the circuit. hot water. According to the invention, an electric water heater 6 is provided downstream of the boiler, for example between the pump 4 and the probe 5, as shown.
La mise en marche et l'arrêt de ce chauffe-eau sont commandés par un basculeur 7 de type classique, programmé pour être fermé uniquement pendant les heures creuses.The starting and stopping of this water heater is controlled by a rocker switch 7 of the conventional type, programmed to be closed only during off-peak hours.
Un interrupteur électrique 8 est intercalé sur le circuit d'alimentation du chauffe-eau 6, cet interrupteur étant lai-même commandé électriquement par un micro-contact 9 prévu sur le moteur 3 en fin de course de celui-ci, le montage étant tel que l'interrupteur 8 ne peut être ouvert (courant coupé) que lorsque la chaudière est mise hors circuit. An electrical switch 8 is interposed on the supply circuit of the water heater 6, this switch being itself electrically controlled by a microswitch 9 provided on the motor 3 at the end of its travel, the assembly being such that switch 8 can only be opened (current cut) when the boiler is switched off.
En outre, il est prévu un certain Jeu dans l'accou- plement moteur 3-vanne 2, comme représenté plus en détail sur la figure 2, de façon à permettre le rétablissement de l'alimentation électrique du chauffe-eau avant le début de la remise en circuit de la chaudière par ouverture de la vanne et, donc, du réallumage de la chaudière. Ce jeu d'accouplement peut entre obtenu, par exemple, en montant sur ltex- trémité de 11 axe de la vanne un cylindre creux 10 pourvu d'une fente longitudinale 11 et, sur l'axe 12 du moteur 3, une ailette 13, l'axe 12 étant centré dans le cylindre 10 et engagée dedans, l'ailette 13 étant enfilée dans la fente 11. In addition, a certain clearance is provided in the 3-valve motor coupling 2, as shown in more detail in FIG. 2, so as to allow the restoration of the electrical supply to the water heater before the start of restarting the boiler by opening the valve and, therefore, re-lighting the boiler. This coupling clearance can, for example, be obtained by mounting on the end of the valve axis 11 a hollow cylinder 10 provided with a longitudinal slot 11 and, on the axis 12 of the motor 3, a fin 13, the axis 12 being centered in the cylinder 10 and engaged therein, the fin 13 being threaded into the slot 11.
La sonde t4 contrôle, en période de fonctionnement normal (hors heures creuses) le fonctionnement du brdleur 17 de la chaudière afin de maintenir l'eau chaude fournie par la chaudière à une certaine température de consigne (habituellement de l'ordre de 800C sur les chaudières modernes). The t4 probe controls, during normal operation (excluding off-peak hours), the operation of the boiler's burner 17 in order to maintain the hot water supplied by the boiler at a certain set temperature (usually around 800C on the modern boilers).
En période de fonctionnement normal,.c'est-8-dire en-dehors des heures creuses, le basculeur 7 est ouvert et le chauffage est assuré uniquement par la chaudière 1 de façon classique En bref, une partie de l'eau de retour passe dans la chaudière où elle est portée à haute température, puis est remélangée avec de l'eau de retour n'ayant pas été réchauffée dans la vanne mélangeuse 2 avant d'autre envoyée dans le circuit de distribution d'eau chaude par la pompe 4. La vanne 2 est actionnée par le moteur 3, lequel est asservi à la sonde 5. Selon la position de la vanne, on fait varier la proportion d'eau chaude mélangée à l'eau froide et on peut même couper complètement le courant d'eau chaude en mettant la chaudière hors circuit. In normal operating period, that is to say outside off-peak hours, the rocker 7 is open and heating is provided only by the boiler 1 in a conventional manner In short, part of the return water passes into the boiler where it is brought to high temperature, then is remixed with return water which has not been heated in the mixing valve 2 before other sent into the hot water distribution circuit by the pump 4. The valve 2 is actuated by the motor 3, which is controlled by the probe 5. Depending on the position of the valve, the proportion of hot water mixed with cold water is varied and the current can even be cut off completely. hot water by switching off the boiler.
En période d'heures creuses, le basculeur 7 se ferme et va initier la mise en marche du chauffe-eau 60 Du fait de cette mise en marche, la température de l'eau va et la sonde 5 va, en réponse, commander l'actionnement (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) du moteur 3 et la fermeture de la vanne 2. Si la puissance électrique du chauffe-eau est insuffisante pour maintenir la température de consigne, la vanne se stabilisera dans la nouvelle position correspondant au besoin inférieur créé par l'apport électri- que. La chaudière sert ainsi d'appoint au chauffe-eau électrique et fonctionne exactement comme si elle était la seule source de chaleur. During off-peak hours, the rocker 7 closes and initiates the start-up of the water heater 60. As a result of this start-up, the water temperature goes and the probe 5 goes, in response, to control the actuation (anti-clockwise) of motor 3 and closing of valve 2. If the electric power of the water heater is insufficient to maintain the set temperature, the valve will stabilize in the new position corresponding to the lower need created by the electrical supply. The boiler thus serves as an auxiliary to the electric water heater and works exactly as if it were the only source of heat.
Si la puissance électrique du chauffe-eau est suffisante pour maintenir la température de consigne, la sonde 5 va commander l'actionnement du moteur 3 jusqu'à la fermeture complète de la vanne 2, c'est-à-dire la mise hors-circuit de la chaudière0 Simultanément à la fermeture de la vanne, qui correspond à la fin de la course du moteur, la fermeture du mklo-contact 9 est effectuée et va déclencher l'ouverture de l'interrupteur 8 et, donc, l'arrdt du chauffe-eau0 Après un certain temps, en l'absence totale de chauffage, la sonde 5 va réagir à la baisse de la température de l'eau et va commander l'actionnement du moteur 3 (dans le sens des aiguilles d'une montre).Ceci va provoquer l'ouverture du micro-contact et donc la fermeture de l'interrupteur 8 et la marche du chauffe-eau sans que, pourtant, la vanne 2 ne s'ouvre simultanément du fait du jeu dans l'accouplement entre le moteur et la vanne. Comme la puissance électrique du chauffe-eau est suffisante pour rétablir la température de consigne de l'eau, la vanne mélangeuse demeurera fermée et il s'établira une ré gulation par simples ouvertures et fermetures de l'interrupteur 8. If the electric power of the water heater is sufficient to maintain the set temperature, the probe 5 will command the actuation of the motor 3 until the valve 2 is completely closed, i.e. the shutdown boiler circuit0 Simultaneously with the closing of the valve, which corresponds to the end of the motor stroke, the closing of the mklo-contact 9 is carried out and will trigger the opening of the switch 8 and, therefore, the stop of the water heater 0 After a certain time, in the total absence of heating, the probe 5 will react to the drop in the water temperature and will control the actuation of the motor 3 (clockwise This will cause the opening of the micro-contact and therefore the closing of the switch 8 and the operation of the water heater without, however, the valve 2 opening simultaneously due to the play in the coupling between the motor and the valve. As the electrical power of the water heater is sufficient to restore the set water temperature, the mixing valve will remain closed and regulation will be established by simple opening and closing of switch 8.
La figure 3 illustre un autre mode de réalisation qui est utile dans le cas d'anciennes installations de chauffage central ne comportant pas de vanne mélangeuse à 3 voies. FIG. 3 illustrates another embodiment which is useful in the case of old central heating installations not comprising a 3-way mixing valve.
Dans ce mode de réalisation, le chauffe-eau 6 est monté en amont de la chaudière afin de pouvoir bénéficier du système de régulation de cette dernière, lequel est généralement formé d'une sonde 14 commandant le brûleur de la chau dière. Si cette sonde 14 n'est pas du m8me type que la sonde 5 de l'exemple précédent, il est facile de la remplacer et d'asservir un moteur 3 muni de deux micro-contacts de fin de course 15 et 16. In this embodiment, the water heater 6 is mounted upstream of the boiler in order to be able to benefit from the latter's regulation system, which is generally formed by a probe 14 controlling the burner of the boiler. If this probe 14 is not of the same type as the probe 5 of the previous example, it is easy to replace it and to control a motor 3 provided with two limit switch microswitches 15 and 16.
Le moteur en butée à gauche (sens contraire des aiguilles d'une montre) ferme le micro-contact 15 et commande la mise en route du brûleur. En butée à droite (sens des aiguilles d'une montre) il ferme le micro-contact 16 et déclenche l'ouverture de l'interrupteur 8 et, donc, l'arrdt du chauffe-eau. The motor on the left stop (anti-clockwise) closes the microswitch 15 and controls the start-up of the burner. At the right stop (clockwise) it closes the micro-contact 16 and triggers the opening of the switch 8 and, therefore, the shutdown of the water heater.
Ainsi, en heures pleines (chauffe-eau électrique non alimenté), une température de l'eau de la chaudière,inférieure à la température de consigne, commande l'actionnement du moteur 3 en butée gauche et l'enclenchement du brt- leur. Lorsque la température de consigne est atteinte, la sonde 14 commande l'actionnement du moteur dans le sens des aiguilles d'une montre et l'ouverture du micro-contact 15, donc l'arrêt du brûleur. La régulation s'effectue donc par simples fermetures et ouvertures du mictro-contact 15. Thus, in full hours (electric water heater not supplied), a temperature of the boiler water, lower than the set temperature, controls the actuation of the motor 3 in the left stop and the ignition of the burner. When the set temperature is reached, the probe 14 controls the actuation of the motor in a clockwise direction and the opening of the microswitch 15, therefore stopping the burner. Regulation is therefore carried out by simple closings and openings of the micro-contact 15.
En heures creuses, nous sommes ramenés au mEme principe que celui traité dans l'exemple 1. In off-peak hours, we are brought back to the same principle as that treated in Example 1.
Si la puissance électrique du chauffe-eau est insuffisante pour maintenir la température de consigne, le micro-contact 16 restera ouvert en permanence.et, donc, l'interrupteur 8 fermé. La chaudière apportera l'appoint et la régulation se fera par fermetures et ouvertures simultanées du contact 15. If the electrical power of the water heater is insufficient to maintain the set temperature, the microswitch 16 will remain permanently open, and therefore the switch 8 closed. The boiler will add heat and regulation will be done by simultaneous closings and openings of contact 15.
Si la puissance électrique du chauffe-eau est supérieure à celle nécessaire pour maintenir la température de consigne, la sonde va commander l'actionnement du moteur 3 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à l'amener en butée, ce qui entraîne la fermeture du contact 16, donc l'ou- verture de l'interrupteur 8 et la coupure du chauffage électrique. Après un certain temps , en l'absence totale de chauffage, la sonde 14 va réagir à la baisse ae la température de l'eau et va commander l'actionnement d moteur 3 ans le sens contraire des aiguilles d'une montre) Ceci va provoquer l'ouverture du contact 16, donc la fermeture de l'interrup- teur 8 et la marche du chauffe-eau, tout en laissant la chau- dière à l'arrêt. Il s'établira une régulation par simples ouvertures et fermetures de l'interrupteur 8. If the electric power of the water heater is greater than that necessary to maintain the set temperature, the probe will control the actuation of motor 3 clockwise until it comes to a stop, which causes the contact 16 to close, thus opening the switch 8 and cutting off the electric heating. After a certain time, in the total absence of heating, the probe 14 will react to the drop in water temperature and will control the actuation of the motor 3 years anticlockwise) This will cause contact 16 to open, therefore switch 8 to close and the water heater to run, while leaving the boiler at a standstill. A regulation will be established by simple openings and closings of the switch 8.
Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. It goes without saying that the embodiments described are only examples and that it would be possible to modify them, in particular by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of the invention.
Il est à noter que la plupart des chaudières sont actuellement équipées d'un système intégré de production d'eau chaude sanitaire. L'adjonction d'un dispositif de chauffage électrique conformément i l'invention n'affecte en rien ltutîlisation de e systèmes It should be noted that most boilers are currently equipped with an integrated domestic hot water production system. The addition of an electric heating device in accordance with the invention in no way affects the use of these systems.
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