FR2522793A1 - Electric storage heating system with dual regulation - uses temp. sensors controlling three way valves to divert flow between storage and space heating outlets - Google Patents

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Abstract

The electric storage heater comprises a storage tank for the working fluid, with its heat source and its thermal regulator. A re-heater heats the working fluid during off-peak tariff periods and releases the stored heat as required at any time. A control valve directs fluid derived from the heater to either storage or space heating circuits under control of a regulator responding to the ambient temperature prevailing in the space to be heated. A second control valve similarly directs the working fluid under control of a regulator responding to the temperature of the working fluid, the two valves combining to block the circulation in the storage tank when the temperature exceeds a set maximum.

Description

DESCRIPTION
L'objet-de l'invention concerne une chaudière électrique à accumulationdestinée au remplacement des chaudières à mazout ou autres combustibles ou à l'équipement des villas ou logements dans l'ancien ou le neuf.DESCRIPTION
The object of the invention relates to an electric storage boiler intended for the replacement of oil or other fuel boilers or to the equipment of villas or dwellings in old or new.

L'avantage d'une telle chaudière consiste dans le fait qu'elle accumule de l'énergie durant les périodes à bas tarif et la restitue durant les périodes à tarif élevé. The advantage of such a boiler consists in the fact that it accumulates energy during the low tariff periods and returns it during the high tariff periods.

De telles chaudières sont déjà connues dans l'état de l'art antérieur mais, différemment à celle objet de l'invention, leur conception entraine un processus de fonctionnement tel qu'il génère au moins trois inconvénients importants. Such boilers are already known in the state of the prior art but, unlike that which is the subject of the invention, their design leads to an operating process such that it generates at least three significant drawbacks.

En effet, les chaudières objet de l'état de l'art antérieur sont en général constituées d'un ensemble monobloc comprenant, outre les moyens de
régulation de la température du fluide caloporteur, une cuve de stockage dudit fluide munie d'une ou plusieurs résistances chauffantes de puissances variables noyées dans la masse du fluide caloporteur ou extérieures.In fact, the boilers which are the subject of the state of the prior art generally consist of a monobloc assembly comprising, in addition to the means for
regulation of the temperature of the heat transfer fluid, a storage tank of said fluid provided with one or more heating resistors of variable powers embedded in the mass of the heat transfer fluid or external.

Le principe de fonctionnement pour une chaudière d'une telle conception est extrêment simple, il suffit en effet de porter le fluide caloporteur à une température prédéterminée, 950C par exemple, au tarif heurescreus et de restituer les calories ainsi emmagasinées durant la période heure pleine. The operating principle for a boiler of such a design is extremely simple, it suffices to bring the heat transfer fluid to a predetermined temperature, 950C for example, at the off-peak tariff and to restore the calories thus stored during the full hour period.

Ce principe de fonctionnement très simple présente, comme déjà indiqué précédemment, au moins trois inconvénients importants. This very simple operating principle has, as already indicated above, at least three significant drawbacks.

Tout d'abord, le fait de n'avoir qu'une réserve de liquide calorporteur dans laquelle se trouve incorporée l'ensemble des moyens de chauffe nécessite durant la période d'accumulation, de continuer à chauffer les locaux et ceci au détriment de la quantité de calories accumulées. En effet, la valeur accumulée est égale à la valeur absorbée diminuée des déperditions des bâtiments ce qui, en cas de froids importants, réduit d'autant la quantité d'énergie accumulée. First of all, the fact of having only a reserve of heat transfer liquid in which is incorporated all of the heating means requires, during the accumulation period, to continue heating the premises and this to the detriment of the amount of calories accumulated. In fact, the accumulated value is equal to the absorbed value minus the loss of buildings which, in the event of severe cold, reduces the amount of accumulated energy accordingly.

En deuxième lieu et en examinant le fonctionnement d'une telle chaudière durant la période heures pleines et pendant une période de froid, il apparait qu'il est nécessaire de maintenir dans la cuve de stockage, une température élevée puisque celle-ci est directement reliée et en série avec les moyens de chauffage du bâtiment qui doivent eux aussi être à température élevée. De ce fait, la cuve de stockage ne pouvant descendre en température, n'épuisera qu'une faible partie de la réserve de calories emmaganisées. En conséquence, il ne sera possible de stocker à nouveau qu'une faible quantité de calories au cours de la période d'accumulation suivante, au tarif heures creuses. Secondly and by examining the operation of such a boiler during the peak hours period and during a cold period, it appears that it is necessary to maintain in the storage tank, a high temperature since it is directly connected and in series with the building heating means which must also be at high temperature. As a result, the storage tank not being able to drop in temperature, will only exhaust a small part of the reserve of stored calories. As a result, it will only be possible to re-store a small amount of calories during the next accumulation period, at the off-peak rate.

Enfin, un troisième inconvénient d'un tel système consiste dans le fait qu'il est nécessaire d'entretenir à température élevée d'ensemble de la cuve de stockage du fluide caloporteur en période de faible froid alors que le besoin de chauffage est limité. Finally, a third drawback of such a system consists in the fact that it is necessary to maintain the overall temperature of the storage tank of the heat-transfer fluid at high temperatures during periods of low cold when the need for heating is limited.

La chaudière électrique à accumulation objet de la présente invention permet de par sa conception de supprimer l'ensemble de ces inconvénients. The electric storage boiler object of the present invention allows by design to eliminate all of these drawbacks.

Afin de pouvoir atteindre cet objectif, ladite chaudière électrique à accumulation comporte deux moyens de chauffage distincts, qui peuvent être à titre indicatif des résistances électriques blindées et qui agissent l'un sur la cuve de stockage du fluide caloporteur et l'autre sur un petit réchauffeur d'appoint. Ladite chaudière électrique à accumulation comporte également un système de mitigeage des fluides caloporteurs issus du retour des moyens de chauffage des locaux d'une part et du réchauffeur d'autre part. In order to be able to achieve this objective, said electric storage boiler comprises two separate heating means, which may be indicative of shielded electrical resistances and which act one on the storage tank of the heat transfer fluid and the other on a small auxiliary heater. Said electric storage boiler also includes a system for mixing heat transfer fluids from the return of space heating means on the one hand and the heater on the other hand.

Ladite chaudière électrique à accumulation comporte également un système de pilotage du fluide caloporteur en retour des moyens de chauffage des locaux vers la cuve de stockage du fluide caloporteur d'une part et vers le réchauffeur d'autre part. Par ailleurs, et selon la conception de la chaudière selon l'invention, le dispositif de mitigeage est contrôlé par un système réagissant en fonction de la température ambiante des locaux à chauffer et le dispositif de pilotage est piloté par un système réagissant en fonction de la température du fluide caloporteur en retour des moyens de chauffage des bâtiments.Said electric storage boiler also includes a system for controlling the heat transfer fluid in return for the space heating means towards the storage tank for the heat transfer fluid on the one hand and towards the heater on the other hand. Furthermore, and according to the design of the boiler according to the invention, the mixing device is controlled by a system reacting as a function of the ambient temperature of the premises to be heated and the control device is controlled by a system reacting as a function of the temperature of the heat transfer fluid in return for the heating means of buildings.

Uye représentation à titre indicatif d'un des modes de réalisation de la chau dière électrique à accumulation objet de l'invention est indiquée sur la figure unique ou : (1) représente la cuve de stockage du fluide caloporteur munie de son dispositif du chauffage (5) (2) représente le réchauffeur muni de son dispositif de chauffage (3) représente le dispositif de mitigeage du fluide caloporteur constitué par une vanne motorisée, lui-même contrôlé par un dispositif (13) agissant en fonction de la température ambiante des locaux à chauffer, ledit dispositif étant constitué par un thermostat d'ambiance ou, en fonction de la température extérieure ou par une régulation différertielle extérieure ou ambiante. A representation for illustrative purposes of one of the embodiments of the electric storage boiler object of the invention is indicated in the single figure or: (1) represents the storage tank for the heat transfer fluid provided with its heating device ( 5) (2) represents the heater provided with its heating device (3) represents the device for mixing the heat transfer fluid constituted by a motorized valve, itself controlled by a device (13) acting as a function of the ambient temperature of the premises to be heated, said device being constituted by a room thermostat or, depending on the outside temperature or by an outside or room differential regulation.

(4) représente le dispositif de pilotage du fluide caloporteur en retour des moyens de chauffage des locaux constitué par une vanne motorisée, lui-même contrôlé par un dispositif (15) agissant en fonction de la température de retour du fluide caloporteur et constitué par un thermostat (6) représente le thermostat de règlage et de sécurité de la partie accumulation (8) représente la soupape de sécurité (11) représente le contacteur à impulsions et la commande à heures creuses ferme la circulation dans le ballon pendant la période heures creuses7ceci est commandé par le contacteur relais EDF à impulsions ou horloge (12) représente les bouteilles de purge (14) représente le thermostat de règlage de la température d'appoint du fluide caloporteur (16) représente le thermostat de la régulation contrôlant la température de sortie du fluide caloporteur en sortie de (3) (13) thermostat 2 étages, fait fonctionner la vanne (3) en priorité avec le ter étage ; avec le 2eme étage demande le fonctionnement de l!appoint. (4) represents the device for controlling the heat transfer fluid in return to the space heating means constituted by a motorized valve, itself controlled by a device (15) acting as a function of the return temperature of the heat transfer fluid and constituted by a thermostat (6) represents the regulation and safety thermostat of the accumulation part (8) represents the safety valve (11) represents the impulse contactor and the off-peak control closes the circulation in the tank during the off-peak period controlled by the EDF impulse or clock relay contactor (12) represents the purge bottles (14) represents the thermostat for regulating the additional temperature of the heat transfer fluid (16) represents the thermostat for the regulation controlling the outlet temperature of the heat transfer fluid at the outlet of (3) (13) 2-stage thermostat, operates the valve (3) in priority with the ter stage; with the 2nd floor requires the operation of the backup!

Selon l'un des modes de fonctionnement non limitatif de la chaudière électrique à accumulation objet de l'invention, le cycle se déroule comme décrit ci-après.According to one of the non-limiting modes of operation of the electric storage boiler object of the invention, the cycle takes place as described below.

Après avoir accumulée durant la période heures creuses le maximum de calories dans la cuve de stockage (1) ce qui est rendu possible par l'interdiction de circulation du fluide caloporteur contenu dans la cuve de stockage vers les moyens de chauffage des bâtiments en fermant la vanne motorisée (4) et en assurant le chauffage desdits bâtiments par le deuxième circuit comportant le réchauffeur (2), la vanne (3), les moyens de chauffage des bâtiments et la vanne (4) ; il est possible de récupérer les calories stockées en ouvrant la vanne motorisée (4), ce qui permet au fluide caloporteur de circuler à nouveau dans la cuve de stockage (1). Selon l'action du thermostat (15) agissant lui-même en fonction de la température de retour du fluide caloporteur, ladite vanne motorisée (4) s'ouvrira de manière plus ou moins importante. After having accumulated during the off-peak period the maximum of calories in the storage tank (1) which is made possible by the prohibition of circulation of the heat-transfer fluid contained in the storage tank towards the heating means of the buildings by closing the motorized valve (4) and by heating said buildings by the second circuit comprising the heater (2), the valve (3), the building heating means and the valve (4); it is possible to recover the stored calories by opening the motorized valve (4), which allows the heat transfer fluid to circulate again in the storage tank (1). Depending on the action of the thermostat (15) itself acting as a function of the return temperature of the heat transfer fluid, said motorized valve (4) will open to a greater or lesser extent.

De même la vanne motorisée (3) pourra effectuer une action de mitigeage en fonction de l'action du thermostat d'ambiance ou de la régulation différentielle extérieure ou ambiante (13), ladite opération de mitigeage intéressant les fluides en provenance du réchauffeur (2) d'une part et des moyens de chauffage des locaux d'autre part. Similarly, the motorized valve (3) can perform a mixing action as a function of the action of the room thermostat or of the external or ambient differential regulation (13), said mixing operation involving the fluids coming from the heater (2 ) on the one hand and space heating means on the other.

Le jeu de positionnement des vannes motorisées (3) et (4) permet d'extraire le maximum des calories emmagasinées dans la cuve de stockage et permet ainsi une possibilité maximum d'accumulation lors de la période d'heure creuse se présentant ultérieurement. The positioning game of the motorized valves (3) and (4) makes it possible to extract the maximum of the calories stored in the storage tank and thus allows a maximum possibility of accumulation during the off-peak period occurring subsequently.

De même, si la température du ballon se trouve pontée à une valeur inférieure à celle nécessaire dans les moyens de chauffage des bâtiments pour maintenir la température désirée à l'intérieur de ceuxci, seule la partie du fluide circulant sera portée à une température supérieure par passage dans le réchauffeur (2) et non la partie contenue par la cuve de stockage (1) ce qui aurait pour conséquence, comme dans le cas des matériels faisant partie de l'état de l'art antérieur, de gréver fortement la capacité d'accumulation ultérieure.  Likewise, if the temperature of the tank is bridged to a value lower than that necessary in the heating means of buildings to maintain the desired temperature inside them, only the part of the circulating fluid will be brought to a higher temperature by passage through the heater (2) and not the part contained by the storage tank (1) which would have the consequence, as in the case of materials forming part of the state of the prior art, of severely straining the capacity d 'subsequent accumulation.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1) Chaudière électrique à accumulation comportant une cuve de stockage (1) d'un fluide caloporteur, son moyen de chauffage (5) et son moyen de régulation thermique (6) correspondant caractérisée en ce qu'elle comprend un réchauffeur (2) du fluide caloporteur permettant d'apporter les calories nécessaires à la chauffe des bâtiments durant la période d'accumulation et l'appoint de calories durant la période de réutilisation des calories accumulées dans la dite cuve de stockage. 1) Electric storage boiler comprising a storage tank (1) of a heat transfer fluid, its heating means (5) and its corresponding thermal regulation means (6) characterized in that it comprises a heater (2) of the heat transfer fluid making it possible to supply the calories necessary for heating buildings during the accumulation period and the addition of calories during the reuse period of the calories accumulated in said storage tank. 2) Chaudière électrique à accumulation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte un système de mitigeage (3) des fluides issus du retour des moyens de chauffage à approvisionner en calories d'une part et du réchauffeur d'autre part, ledit système de mitigeage étant lui-même commandé par un dispositif (13) agissant en fonction de la température ambiante règnant dans les locaux ou autres volumes à chauffer.  2) electric storage boiler according to claim 1 characterized in that it comprises a mixing system (3) of fluids from the return of the heating means to supply calories on the one hand and the heater on the other hand, said mixing system being itself controlled by a device (13) acting as a function of the ambient temperature prevailing in the premises or other volumes to be heated. 3) Chaudière électrique à accumulation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte un système de pilotage (4) des fluides issus du retour des moyens de chauffage à approvisionner en calories vers la cuve de stockage du fluide caloporteur d'une part et vers le réchauffeur d'autre part, ledit système de pilotage étant lui-même commandé par un dispositif (15) agissant en fonction de la température de retour des fluides issus desdits moyens de chauffage à approvisionner en calories, l'action conjuguée des dispositifs (4) et (15) permettant de bloquer la circulation dans la cuve de stockage des calories lorsque la température du retour devient trop élevée. 3) Electric storage boiler according to claim 1 characterized in that it comprises a control system (4) of fluids from the return of the heating means to supply calories to the storage tank of the heat transfer fluid on the one hand and towards the heater on the other hand, said control system being itself controlled by a device (15) acting as a function of the return temperature of the fluids from said heating means to be supplied with calories, the combined action of the devices ( 4) and (15) making it possible to block the circulation in the calorie storage tank when the return temperature becomes too high. Le contacteur (11) bloque impérativement la circulation du fluide caloporteur dans le ballon d'accumulation durant la période de chauffage heures creuses, supprimant de ce fait la sortie d'énergie tarif réduit avant la fin de cette même période. The contactor (11) imperatively blocks the circulation of the heat transfer fluid in the storage tank during the off-peak heating period, thereby eliminating the reduced rate energy output before the end of this same period.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1951487A1 (en) * 1969-10-13 1971-06-09 Alfred Eckerfeld Central heating system with electric water heater
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