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EP0080428A1 - Installation de chauffage central bi énergie - Google Patents

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Publication number
EP0080428A1
EP0080428A1 EP82440039A EP82440039A EP0080428A1 EP 0080428 A1 EP0080428 A1 EP 0080428A1 EP 82440039 A EP82440039 A EP 82440039A EP 82440039 A EP82440039 A EP 82440039A EP 0080428 A1 EP0080428 A1 EP 0080428A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiator
installation according
installation
heating element
electric heating
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.)
Granted
Application number
EP82440039A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0080428B1 (fr
Inventor
Patrick Pinal
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.)
BOOS, ROBERT
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to AT82440039T priority Critical patent/ATE23626T1/de
Publication of EP0080428A1 publication Critical patent/EP0080428A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0080428B1 publication Critical patent/EP0080428B1/fr
Expired 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
    • F24D13/00—Electric heating systems
    • F24D13/04—Electric heating systems using electric heating of heat-transfer fluid in separate units of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/002—Air heaters using electric energy supply
    • F24H3/004—Air heaters using electric energy supply with a closed circuit for a heat transfer liquid

Definitions

  • the present invention relates to central heating installations.
  • the installations of the type considered are essentially constituted by a closed circuit of a heat-transfer liquid, generally water, circulating between a centralized heat generator, often with fuel (gas, fuel, etc.) usually called a boiler, and a plurality of heating bodies, or radiators, judiciously distributed in the different rooms of the premises to be heated in order to ensure thermal comfort.
  • a heat-transfer liquid generally water
  • a boiler often with fuel (gas, fuel, etc.) usually called a boiler
  • radiators judiciously distributed in the different rooms of the premises to be heated in order to ensure thermal comfort.
  • the heat transfer fluid is brought up to temperature within the boiler, then gives up part of its calories to the medium to be heated through the radiators, before returning to the boiler, and so on during the entire desired heating period.
  • the heating device described in French patent n ° 1, 570 420 does not take into consideration the expansion of the heated liquid and isolated from the rest of the circuit by two valves mounted respectively at the inlet and at the outlet of a radiator fitted with an electric heating element fixed longitudinally in the inlet manifold at the bottom.
  • the known device is not without presenting a certain danger due to the risks of overpressure, which cannot compensate for a thermal regulation as elaborate as it is, due to a failure always. possible.
  • the electric water radiator described in French patent 991 956, provides an atmosphere expansion vessel mounted externally at the end of the upper manifold.
  • the heat transfer fluid itself which serves as a heating resistance and has, for this purpose, a composition which makes it unsuitable for being able to be used in conventional central heating installations.
  • French patent 2,351,361 takes into account the expansion of the liquid within the radiators fitted with electric heating, by means of a collective closed expansion vessel, provided on the general circuit of the heat transfer liquid.
  • the object of the present invention is to avoid the drawbacks of the aforementioned known solutions.
  • the invention relates to a dual-energy central heating installation comprising a closed circuit of a heat transfer liquid circulating between a central boiler and a plurality of radiators distributed in the premises to be heated, installation according to which , at least one radiator is internally equipped with an electric heating element placed in the collector at the lower part of the radiator, and characterized in that said radiator comprises, in its collector, at the upper part, a device for compensating for expansion having an elastically deformable wall delimiting an internal chamber immersed in the heat transfer liquid and provided with means for bringing its volume into communication with the medium external to said radiator.
  • the external medium is the ambient atmospheric medium of the room where the radiator is placed, the pneumatic chamber then being open to the atmosphere.
  • the deformable wall defining the chamber is a wall made of flexible and hard material shaped in bellow. "accordion" type flounder.
  • this wall is made of flexible plastic material in which are embedded metallic filaments.
  • the expansion compensation device also incorporates a calibrated purge for automatically venting the interior volume of the radiator.
  • the central heating radiator 1 shown comprises a lower collector la and an upper collector lb connected by a curtain of parallel tubes lc.
  • the lower collector la is equipped with an electric heating element 2 mounted at the end opposite to that of the inlet E of the heat transfer liquid.
  • the outlet manifold 1b is provided, for its part, with the expansion compensation device 3, mounted in place of the usual bleed screw, opposite the outlet pipe S of the heat transfer liquid.
  • Two solenoid valves R 1 and R 2 are placed respectively on the input E and on the output S to isolate the volume of liquid in the radiator from the rest of the circuit (not shown) when the electric heating element 2 is activated.
  • This comprises an internal part of the collector 1a, composed of a heating resistor 6 placed above a temperature probe 7, and an external part comprising the thermal regulation protected by a cover 46, from which a connecting cord comes out.
  • electric L an internal part of the collector 1a, composed of a heating resistor 6 placed above a temperature probe 7, and an external part comprising the thermal regulation protected by a cover 46, from which a connecting cord comes out.
  • the resistor and the probe are fixed to a support 27 which internally carries the thermal regulation and on which the cover 46 fits.
  • This support constitutes a threaded plug at its end 4 in order to be able to screw tightly into the emptying hole of the manifold la.
  • the expansion compensation device 3 comprises a deformable rigid wall 32 defining an internal pneumatic chamber 48 immersed in the heat transfer liquid of the upper collector lb.
  • This wall is held by the threaded end 49 of a sleeve 50 which is screwed into the bleed orifice of the upper manifold.
  • the sleeve 50 internally contains a venting valve of which only the bleed screw 36 is visible in the figure.
  • the electric heating element 2 is presented in a compact block which it suffices to connect to the electric network by the cord L to obtain a rise in temperature of the liquid contained in the radiator to the desired value. and to regulate it by the thermostat.
  • the expansion compensation device 3 comprises a pneumatic chamber 48 immersed in the liquid and which, by variation in volume following a deformation of its wall 32 as a function of the pressure inside the radiator, ensures a constant volume heat transfer liquid.
  • variable chamber makes it possible to avoid noises during the convection of the liquid in the event of excess air.
  • the heating element and the di compensation device latation are both provided, as already said, with a standardized threaded plug so that they can be installed on an existing radiator, for example.
  • thermostatically controlled heating block 2 is mounted in place of the drain plug and the device 3 in place of the drain plug.
  • the operation is carried out by rotation of the graduated control button 5. ( Figure 2 or 5) to the position corresponding to the value of the desired temperature for the heat transfer liquid (approximately 30 to 90 ° C).
  • the heating resistor 6 enters into service and raises the temperature of the radiator until the thermostat set by the button 5 is triggered, which takes place when the set value is reached.
  • FIGS 2 and 5 show two different variants of the thermostat of the heating element, mechanical and electronic respectively.
  • the latter is secured at its end to an internal rod 8 with a diameter of 2.5 mm in material having a coefficient of expansion substantially lower than the tube of the probe 7.
  • the support 9 acts on an insulating material stop 10 by means of the rocker 11, which itself actuates a rocking contact 12.
  • the tensile force exerted by the rod 8 reaches the rocking value of the rocking contact support 12, it changes state and interrupts the passage of the heating current Ir (fig. 4).
  • the liquid from the radiator cools by heat exchange with the ambient medium.
  • the regulation on AT 2 is thus carried out over time, and the diagram of FIG. 4 shows the states of passage of the current Ir in correspondence with the regulation curve of FIG. 3.
  • thermose tat The reference for obtaining an adequate range AT 1 of the thermose tat is by the value of the thread pitch of the control button 5 and by the adjustment of the height positioning of the needle 16 which presses on the support 9 of the rocker spring 11.
  • the positioning at reference zero is obtained by a small stop spring 17 which cooperates with a rotary cam 18 fixed to the needle 16 for the angular adjustment of the control 5.
  • a helical spring 19, working in compression, ensures the return of the support 9 for operation of the rocker spring 9 to a value of approximately 4 kgf, for example.
  • the heating of the probe 7 ′ is transmitted by contact to a thermistor 20 embedded in the end of the latter.
  • the decrease in the value of the CTN value (coeff.temp.neg.) Modifies the current and the voltage of the bridge formed by the resistors 21 and 22, causing, via the integrated circuit 23 of type MFC 8070, the change order status for a triac 24.
  • the electrical connections inside the cover 46, covering the plastic plug 27, are made by standardized plug-in lugs 28 and plugs 47.
  • the tightness of the shielded resistor 6 and of the thermal probe 7 is ensured by two O-rings 29 and 29 'compressed by a support core 30 of elastomer force-fitted.
  • this device 3 essentially comprises a resistant but deformable wall 32, shaped as an "accordion" type bellows and internally defining a pneumatic chamber 48.
  • This wall is held in a body 50 serving as a plug thanks to its threaded front surface 41 which is screwed into the bleed orifice of the upper manifold of the radiator (not shown in Figure 7).
  • the tightness of the assembly is ensured by crushing the end of the wall 32 by means of a core 42 inserted by force which is pierced longitudinally by a channel 33 putting the chamber 48 in communication with the external atmosphere.
  • the threaded surface 41 also has a channel for placing the interior enclosure of the radiator in communication with the exterior at its upper end.
  • This channel 51 extends into the body 50 and opens into an internal cavity 52 comprising an orifice 35 with the outside, normally closed by a bleed screw 36.
  • the orifice 35 After opening thereof, the orifice 35 has the conventional role of evacuating the air occasionally present in the radiator.
  • the expansion chamber 48 during the rise in temperature compresses under the pressure of the liquid and the excess air is evacuated through the passage 33.
  • the consistency and shape of the wall 32 are defined to allow. a modification of the volume of the chamber 48 in order to compensate for the effects of the expansion of the liquid and thus maintain a constant volume of liquid in the radiator by avoiding overpressures.
  • the wall 32 may be made of flexible plastic material in which are embedded metallic filaments 34 which give it the desirable mechanical strength.
  • the wall can be made of stainless steel, therefore resistant to corrosion.
  • the initial volume of the chamber 48 which is about twenty cm 3 under the nominal pressure of the circuit (2 - 3 bars approximately) can decrease by a few cm 3 when, under the effect of the rise in temperature , the pressure of the liquid rises to around fifteen bars.
  • the inlet valves R l and the outlet valve R 2 can be manual or electrically controlled, subject to the commissioning of the heating block 2, when the button 5 is operated.
  • valves are not strictly essential for the implementation of the invention. Their presence is however an important advantage, since they allow, by cutting the liquid mass of the radiator from the rest of the circuit, to avoid heat loss by convection within the circuit, outside the place that is desired specifically heat.
  • the heating block 2 like the device 3, are perfectly adaptable to all types of radiator. If necessary for a larger diameter of the radiator orifices, a threaded sleeve inside and outside will ensure adaptation.
  • the heating resistor 6 ' is shaped as a "U" between the branches of which the probe 7' is placed to reduce the overall width.
  • the resistor and the probe are held at their ends in a plastic washer 53 and the resistance is held by a spacer 54 placed between its two branches.
  • This also serves as an introduction guide, avoiding, by virtue of two lateral protuberances 55, the coming into contact of the resistance tube with the internal wall of the manifold la.
  • This sub-assembly is placed in the threaded anterior surface 4 ′ of the body 27 ′, hollowed out for this purpose and having an oblong opening 56 for the passage of the resistance and the soda.
  • the assembly is carried out by tightening the support washer 53 on an O-ring seal 57 using a tubular core 58 screwed into the threaded front part 4 'and providing a central passage for the electrical connection wires 59 resistance and 60 of the probe.
  • the assembly is finally attached by screwing onto the radiator by means of a threaded sleeve 61 welded into the receiving opening of the manifold a.
  • the invention is perfectly suited to the field of energy savings, in particular as an extension of those which consist in reinforcing the insulation of buildings.
  • the place of the system according to the invention makes it possible to choose the heating mode (electric or based on the old fuel), in all seasons and as needed, either as an adjunct to one or more radiators, or, as an addition general thermal for the entire central heating installation.

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Abstract

Installation de chauffage central bi-énergie comportant un circuit fermé d'un liquide caloporteur circulant entre une chaudière centrale et une pluralité de radiateurs répartis dans les différents locaux à chauffer, installation selon laquelle au moins un radiateur est équipé d'un élément électrique chauffant (2) placé dans le collecteur inférieur (1 a) du radiateur et caractérisé en ce que ledit radiateur comporte, dans son collecteur supérieur (1 b) un dispositif à compensation de dilatation (3) comprenant une paroi déformable (32) délimitant une chambre intérieure (48) à volume variable, immergée dans le liquide caloporteur et pourvue de moyens (33) pour sa mise en communication avec le milieu extérieur audit radiateur.
L'invention s'applique tant aux installations de chauffage nouvelles, qu'existantes et permet de moduler sélectivement le chauffage aux besoins de façon à pouvoir réaliser des économies d'énergie sans pénaliser le confort thermique des locaux à chauffer.

Description

  • La présente invention se rapporte aux installations de chauffage central.
  • Les installations du type considéré sont essentiellement constituées par un circuit fermé d'un liquide caloporteur, généralement de l'eau, circulant entre un générateur de chaleur centralisé, souvent à combustible (gaz, fuel, etc...) habituellement appelée chaudière, et une pluralité de corps de chauffe, ou radiateurs, judicieusement répartis dans les différentes pièces des locaux à chauffer afin d'en assurer le confort thermique.
  • Le fluide caloporteur est porté en température au sein de la chaudière, puis vient céder une partie de ses calories au milieu à chauffer au travers des radiateurs, avant de retourner à la chaudière, et ainsi de suite durant toute la période souhaitée de chauffage.
  • Il est connu d'élargir les possibilités d'utilisation de ce type d'installation en complètant la source de chaleur unique et centralisée (chaudière) par une ou plusieurs sources thermiques secondaires, décentralisées auprès des radiateurs eux-mêmes.
  • On parvient ainsi à transformer une installation initialement conçue pour une marche "mono-énergie" en un système "bi-énergie", simplement en incorporant à un ou plusieurs radiateurs un élément chauffant électrique autonome directement relié à la source de puissance électrique disponible à proximité dans le local à chauffer.
  • Une telle modification de l'installation procure de nombreux avantages qui ont déjà été largement mentionnés, notamment dans les brevets français n° 1 570 420, 991 956 ou 2 351 361, de sorte que la reprise de leur description détaillée serait tout à fait superflue ici.
  • On soulignera simplement que la plus grande souplesse d'utilisation ainsi obtenue permet de moduler sélectivement et adapter avec précision le chauffage aux besoins que l'on en a de façon à réaliser des économies d'énergie appréciables sans pénaliser le confort thermique des locaux chauffés.
  • Toutefois, les installations décrites dans les documents précités ne sont pas dénués d'inconvénients, liés essentiellement à l'absence de prise en compte ou à une prise en compte imparfaite des phénomènes de dilatation du volume de liquide caloporteur confiné et chauffé "in situ" dans le ou les radiateurs équipés d'un élément chauffant électrique.
  • En effet, le dispositif de chauffage décrit dans le brevet français n° 1, 570 420 ne prend pas en considération l'expansion du liquide chauffé et isolé du reste du circuit par deux vannes montées respectivement à l'entrée et à la sortie d'un radiateur équipé d'un élément électrique chauffant fixé longitudinalement dans le collecteur d'arrivée à la partie inférieure.
  • Or, dans une installation de chauffage central, le liquide occupe tout le volume offert au sein de chaque radiateur et on peut constater que la pression habituelle de 2 - 3 bars en régime normal (pression du circuit) monte rapidement avec la température au-delà de 10, voir de 15 bars, lorsque le volume chauffé est isolé du reste du circuit.
  • On comprend, donc, que le dispositif connu n'est pas sans présenter un certain danger dû aux risques de surpression, auquel ne peut pallier une régulation thermique aussi élaborée soit-elle, en raison d'une défaillance toujours. possible.
  • Le radiateur électrique à eau décrit dans le brevet français 991 956, prévoit un vase d'expansion à l'atmosphère monté extérieurement à l'extrémité du collecteur supérieur.
  • Un tel dispositif semble bien adapté en tant qu'appareil de chauffe individuel, mais des inconvénients sérieux apparaissent lorsqu'il s'agit de l'incorporer dans une installation de chauffage central.
  • En effet, en raison de la présence du vase d'expansion ouvert à l'extérieur, il ne peut être placé qu'au niveau extrême supérieur de l'installation de chauffage central.
  • De plus, c'est le fluide caloporteur lui-même qui sert de résistance chauffante et présente, à cet effet, une composition qui le rend inapte à pouvoir être utilisé dans les installations habituelles de chauffage central.
  • Par ailleurs, le brevet français 2 351 361 prend en compte la dilatation du liquide au sein des radiateurs équipés d'un chauffage électrique, au moyen d'un vase d'expansion fermé collectif, prévu sur le circuit général du liquide caloporteur.
  • Il en résulte qu'une disposition de ce type doit être prévue de conception dans des installations neuves spécialement adaptées à cet effet et ne peut s'appliquer,avec un coût raisonnable, aux installations de chauffage central existantes.
  • De plus, le volume de fluide au sein du radiateur chauffant étant nécessairement relié au reste du circuit pour permettre la dilatation, le bénéfice d'un apport calorifique sélectif est perdu puisqu'il est impossible de rendre le chauffage de chaque radiateur indépendant.
  • La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients des solutions connues prémentionnées.
  • Elle vise notamment à pouvoir rendre totalement indépendant au sein d'une installation de chauffage central, le chauffage propre de chaque radiateur équipé d'un élément chauffant électrique, et ceci dans des conditons optimales de fonctionnement de l'installation et de confort et de sécurité pour l'usager.
  • Avec ses objectifs en vue, l'invention a pour objet une installation de chauffage central bi-énergie comportant un circuit fermé d''un liquide caloporteur circulant entre une chaudière centrale et une pluralité de radiateurs répartis dans les locaux à chauffer, installation selon laquelle, au moins un radiateur est équipé intérieurement d'un élément électrique chauffant placé dans le collecteur à la partie inférieure du radiateur, et caractérisé en ce que ledit radiateur comporte, dans son collecteur, à la partie supérieure, un dispositif à compensation de dilatation ayant une paroi élastiquement déformable délimitant une chambre interne immergée dans le liquide caloporteur et pourvue de moyens de mise en communication de son volume avec le milieu extérieur audit radiateur.
  • Dans une forme de réalisation, le milieu extérieur est le milieu atmosphérique ambiant du local où est placé le radiateur, la chambre pneumatique étant alors ouverte à l'atmosphère.
  • Selon une autre variante, la paroi déformable définissant la chambre est une paroi en matière souple et dure conformée en souf- . flet de type "accordéon".
  • Conformément à une réalisation préférée, cette paroi est en matière plastique souple dans laquelle sont noyés des filaments métalliques.
  • Conformément à une autre réalisation préférée le dispositif à compensation de dilatation incorpore également une purge tarée de mise automatique à l'atmosphère du volume intérieur du radiateur.
  • L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages ressortiront plus clairement au vu de la description qui suit donnée en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles:
    • - la figure 1 représente, vu de face et en coupe partielle, un radiateur d'une installation de chauffage central équipé des moyens selon l'invention,
    • - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'élément chauffant électrique équipé d'un thermostat mécanique,
    • - les figures 3 et 4 sont des schémas montrant respectivement l'élévation de température dans le temps et le courant de chauffe utilisé pendant la même période,
    • - la figure 5 est une coupe longitudinale de l'élément chauffant électrique dans une variante à thermostat électronique,
    • - la figure 6 est le schéma électrique associé à l'élément représenté sur la figure 5,
    • - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale du dispositif à paroi déformable selon l'invention.
    • - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale de l'élément chauffant électrique dans une autre variante de réalisation destinée aux radiateurs plats ou extra plats.
  • Sur toutes les figures, les mêmes éléments sont désignés par des références identiques.
  • Comme on le voit sur la figure 1, le radiateur 1 de chauffage central représenté, comprend un collecteur inférieur la et un collecteur supérieur lb reliés par un rideau de tubes parallèles lc.
  • Le collecteur inférieur la est équipé d'un élément électrique chauffant 2 monté à l'extrémité opposée à celle de l'entrée E du liquide caloporteur.
  • Le collecteur de sortie lb est pourvu, quant à lui, du dispositif 3 dé compensation de dilatation, monté à la place de la vis de purge habituelle, à l'opposé de la conduite de sortie S du liquide caloporteur.
  • Deux électrovannes R1 et R2 sont placées respectivement sur l'entrée E et sur la sortie S pour isoler le volume de liquide dans le radiateur du reste du circuit (non représenté) lorsque l'élément électrique chauffant 2 est activé.
  • Celui-ci comprend une partie interne au collecteur la, composée d'une résistance chauffante 6 placée au-dessus d'une sonde de température 7, et une partie extérieure comprenant la régulation thermique protégée par un capot 46, duquel sort un cordon de liaison électrique L.
  • La résistance et la sonde sont fixées à un support 27 qui porte intérieurement la régulation thermique et sur lequel vient s'emboîter le capot 46.
  • Ce support constitue un bouchon fileté à son extrémité 4 pour pouvoir se visser de façon étanche dans le trou de vidance du collecteur la.
  • Le dispositif 3 à compensation de dilatation comprend une paroi rigide déformable 32 définissant une chambre pneumatique interne 48 immergée dans le liquide caloporteur du collecteur supérieur lb.
  • Cette paroi est maintenue par l'extrémité filetée 49 d'une douille 50 qui vient se visser dans l'orifice de purge du collecteur supérieur.
  • La douille 50 contient intérieurement une soupape de mise à l'atmosphère dont seule la vis de purge 36 est visible sur la figure.
  • Ainsi qu'on l'aura compris, l'élément électrique chauffant 2 se présente en un bloc compact qu'il suffit de raccorder au réseau électrique par le cordon L pour obtenir une élévation de température du liquide contenu dans le radiateur à la valeur désirée et d'assurer la régulation de celle-ci par le thermostat.
  • Par ailleurs, le dispositif à compensation de dilatation 3 comporte une chambre pneumatique 48 immergée dans le liquide et qui, par variation de volume consécutive à une déformation de sa paroi 32 en fonction de la pression à l'intérieur du radiateur, assure un volume constant du liquide caloporteur.
  • En outre, cette chambre variable permet d'éviter les bruits lors de la convection du liquide en cas d'excédent d'air.
  • L'élément chauffant et le dispositif à compensation de dilatation sont munis tous deux, comme déjà dit, d'un bouchon fileté normalisé pour pouvoir être installés sur un radiateur existant, par--exemple.
  • Pour cela, après fermeture des vannes d'arrivée Rl et de sortie R2, on démonte le bouchon de vidange du collecteur inférieur la ainsi que le bouchon de purge sur le collecteur supérieur 1b.
  • Après vidange complète du radiateur, on procède au montage du bloc chauffant thermostaté 2 à la place du bouchon de vidange et le dispositif 3 à la place du bouchon de purge.
  • Après réouverture des vannes R1 et R2 pour le remplissage du radiateur, celui-ci ainsi équipé est à nouveau en état de fonctionnement normal au sein de l'installation de chauffage central. On procède au raccordement électrique à la prise de tension la plus proche à l'aide de la fiche à cordon normalisée L.
  • Pour réaliser la mise en service du système selon l'invention, on procède avantageusement à l'isolation du volume de liquide du radiateur par fermeture des.vannes R1 et R2.
  • La mise en fonctionnement s'effectue par rotation du bouton de commande gradué 5. (figure 2 ou 5) jusqu'à la position correspondant-à la valeur de la température souhaitée pour le liquide caloporteur (environ de 30 à 90° C).
  • La résistance chauffante 6 entre en service et élève la température du radiateur jusqu'au déclanchement du thermostat réglé par le bouton 5 qui s'effectue lorsque la valeur de consigne est atteinte.
  • Les figures 2 et 5 montrent deux variantes différentes du thermostat de l'élément chauffant, respectivement mécanique et élèc- tronique.
  • Dans le cas de la variante à thermostat mécanique (figure 2) l'échauffement du liquide provoque un allongement de la sonde 7 constituée par un tube en acier inoxydable de 4 mm de diamètre.
  • Celui-ci est solidarisé à son extrémité à une tige interne 8 de 2,5 mm de diamètre en matière ayant un coefficient de dilatation sensiblement plus faible que le tube de la sonde 7.
  • La dilatation en longueur de celle-ci provoque ainsi un entraînement de la tige 8 qui à son tour entraîne par son autre extrémité un mouvement de traction du support 9 d'un ressort basculeur 11.
  • Le support 9 agit sur une butée en matière isolante 10 par l'intermédiaire du basculeur 11, qui elle-même actionne un contact basculant 12. Lorsque l'effort de traction exercée par la tige 8 atteint la valeur de basculement du support de contact basculant 12, celui-ci change d'état et interrompt le passage du courant de chauffe Ir (fig. 4).
  • La résistance 6 n'étant plus en service, le liquide du radiateur se refroidit par échange thermique avec le milieu ambiant.
  • Lorsque la température du liquide atteint une valeur d'écart AT2 (figure 3), de 5 à 10°C, par exemple, inférieure à la valeur de consigne désignée en 13, la remontée de la tige 8 provoque une inversion du mouvement du support de contact 12 qui rétablit alors le passage du courant par l'intermédiaire du contact supérieure 14.
  • La régulation sur AT2 s'effectue ainsi au cours du temps, et le diagramme de la figure 4 montre les états de passage du courant Ir en correspondance avec la courbe de régulation de la figure 3.
  • La référence pour obtenir une plage adéquate AT1 du thermose tat se fait par la valeur du pas de filetage du bouton de commande 5 et par le règlage du positionnement en hauteur du pointeau 16 qui appuie sur le support 9 du ressort basculeur 11.
  • Le positionnement au zéro de référence est obtenu par un petit ressort d'arrêt 17 qui coopère avec une came rotative 18 fixée au pointeau 16 pour le réglage angulaire de la commande 5.
  • Un ressort hélicoidal 19, travaillant en compression, assure le rappel du support 9 pour un fonctionnement du ressort basculeur 9 à une valeur de 4 kgf environ, par exemple.
  • La fixation de différentes pièces est assurée par des rivets, dont un seul a été représenté en 31 pour ne pas surcharger inutilement la figure.
  • Dans le cas de la variante à thermostat électronique représentée sur les figures 5 et 6, l'échauffement de la sonde 7' se transmet par contact à une thermistance 20 noyée dans l'extrémité de celle-ci..
  • La diminution de la valeur de la valeur CTN(coeff.temp.nég.) modifie le courant et la tension du pont constitué par les résistances 21 et 22, entraînant,par l'intermédiaire du circuit intégré 23 de type MFC 8070, le changement d'état de la commande d'un triac 24.
  • Celui-ci, comme on le voit sur la figure 5, est fixé par une vis 43 sur une'plaquette de refroidissement à ailettes 44 et le maintien en température est assuré par circulation d'air au travers des orifices 45 ménagés sur le capot 46.
  • Lorsque la valeur de la consigne 13 (voir figure 3) réglée par le potentiomètre 25 (figure 5 et 6) est atteinte, la régulation de la résistance chauffante 6 s'enclanche et peut être visualisée par un voyant lumineux 26.
  • Les connexions électriques à l'intérieur du capot 46, recouvrant le bouchon 27 en matière plastique, se font par cosses à enfichage normalisées 28 et fiches 47.
  • L'étanchéité de la résistance blindée 6 et de la sonde thermique 7'est assurée par deux joints toriques 29 et 29' comprimés par un noyau de support 30 en élastomère introduit en force.
  • On va maintenant décrire, en référence à la figure 7, une réalisation du dispositif à compression de dilatation selon l'invention.
  • Comme déjà dit, ce dispositif 3 comprend essentiellement une paroi résistante mais déformable 32, conformée en soufflet type "accordéon" et définissant intérieurement une chambre pneumatique 48. Cette paroi est maintenue dans un corps 50 servant de bouchon grâce à sa portée antérieure filetée 41 qui vient se visser dans l'orifice de purge du-collecteur supérieur du radiateur (non représenté sur la figure 7).
  • L'étanchéité de l'assemblage est assurée par écrasement de l'extrémité de la paroi 32 au moyen d'un noyau 42 introduit à force lequel est percé longitudinalement par un canal 33 mettant la chambre 48 en communication avec l'atmosphère extérieure.
  • Avantageusement, la portée filetée 41 présente également un canal pour mettre l'enceinte intérieure du radiateur en communication avec l'extérieur à son extrémité supérieure.
  • Ce canal 51 se prolonge dans le corps 50 et débouche dans une cavité interne 52 comportant un orifice 35 avec l'extérieur, normalement obturé par une vis de purge 36.
  • Après ouverture de celle-ci, l'orifice 35 a le rôle classique d'évacuation de l'air occasionnellement présent dans le radiateur.
  • Au centre de la vis 36 se trouve une bille 37 comprimée par un ressort 38 taré par une vis creuse 40 et qui joue le rôle de sécurité de surpression. L'étanchéité est assurée par le joint torique 41.
  • Parallèlement au fonctionnement du bloc chauffant thermos- tate 2 vu précédemment, la chambre de dilatation 48 lors de la montée en température, se comprime sous la pression du liquide et l'air excédentaire est évacué par le passage 33.
  • La consistance et la forme de la paroi 32 sont définies pour permettre. une modification du volume de la chambre 48 afin de compenser les effets de la dilatation du liquide et conserver ainsi un volume de liquide constant dans le radiateur en évitant les surpressions.
  • A cet effet, la paroi 32 peut être en matière plastique souple dans laquelle se trouvent noyés des filaments métalliques 34 qui lui confèrent la résistance mécanique souhaitable.
  • Dans une autre forme de réalisation la paroi peut être en acier inoxydable, donc résistant à la corrosion.
  • Ainsi, le volume initial de la chambre 48, qui est d'une vingtaine de cm3 sous la pression nominale du circuit (2 - 3 bars environ) peut diminuer de quelques cm3 lorsque, sous l'effet de l'élévation de température, la pression du liquide monte jusqu'à une quinzaine de bars.
  • Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents dans la mesure où sont respectées les caractéristiques énoncées dans les revendications jointes.
  • Ainsi, les vannes d'entrée Rl et de sortie R2 peuvent être manuelles ou à commande électrique asservie à la mise en service du bloc chauffant 2, lors de la manoeuvre du bouton 5.
  • En outre, il doit être compris que ces vannes ne sont pas strictement indispensables à la mise en oeuvre de l'invention. Leurs présences constituent cependant un avantage important,puisqu'elles permettent, en coupant la masse liquide du radiateur du reste du circuit, d'éviter des perditions de chaleur par convection au sein du circuit,en dehors de l'endroit que l'on désire spécifiquement chauffer.
  • Par ailleurs, le bloc chauffant 2, comme le dispositif 3, sont parfaitement adaptables à tous types de radiateur. Au besoin pour un diamètre supérieur des orifices du radiateur, un manchon fileté à l'intérieur et à l'extérieur assurera l'adaptation.
  • Dans le cas des radiateurs modernes extra plats, il est possible que le collecteur inférieur ne puisse recevoir, pour des raisons de disponibilité de place, une résistance chauffante linéaire, très allongée et s'étendant selon une grande partie du collecteur, telle que représentée sur les figures précédentes.
  • Pour assurer une puissance de chauffe égale, on peut alors modifier la forme de la résistance et opter conjointement pour l'option à thermostat électronique, conformément à une autre variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 8.
  • Selon cette variante, la résistance-chauffante 6' est conformée en "U" entre les branches de laquelle est placée la sonde 7' pour réduire l'encombrement en largeur.
  • La résistance et la sonde sont maintenues à leurs extrémités dans une rondelle en matière plastique 53 et la tenue de la résistance est assurée par une entretoise 54 placée entre ses deux branches.
  • Celle-ci sert également de de guide d'introduction, évitant, grâce à deux excroissances latérales 55, la venue en contact du tube de la résistance avec la paroi intérieure du collecteur la.
  • Ce sous-ensemble est placé dans la portée antérieure filetée 4' du corps 27', évidée à cet effet et présentant une ouverture oblongue 56 pour le passage de la résistance et de la soude.
  • L'assemblage est réalisé par serrage de la rondelle support 53 sur un joint torique d'étanchéité 57 à l'aide d'un noyau tubulaire 58 vissé dans la partie antérieure filetée 4' et offrant un passage central pour les fils de liaison électriques 59 de la résistance et 60 de la sonde.
  • L'ensemble est finalement rapporté par vissage sur le radiateur par l'intermédiaire d'une douille taraudée 61 soudée dans l'ouverture de réception du collecteur l'a.
  • Comme on l'aura sans doute déjà compris, l'invention s'inscrit parfaitement dans le domaine des économies d'énergie, notamment dans le prolongement de celles qui consistent à renforcer l'isolation des bâtiments.
  • En effet, après avoir améliorer l'isolation thermique d'une maison individuelle par exemple, de façon que celle-ci réponde aux conditions préconisées pour le chauffage électrique intégré, la mise en place du système selon l'invention rend possible le choix du mode de chauffage (électrique ou à base de l'ancien combustible), en toutes saisons et selon les besoins, soit comme appoint auprès d'un ou plusieurs radiateurs, soit, comme apport thermique généralisé pour l'ensemble de l'installation de chauffage central.

Claims (10)

1) Installation de chauffage central bi-énergie présentant un circuit fermé d'un liquide caloporteur circulant entre une chaudière centrale et une pluralité de radiateurs répartis dans les différents locaux à chauffer, installation selon laquelle au moins un radiateur est équipé d'un élément électrique chauffant (2) placé dans le collecteur inférieur du radiateur, installation caractérisée en ce que ledit radiateur comporte, dans son collecteur supérieur (lb) un dispositif à compensation de dilatation (3) comprenant une paroi déformable (32) délimitant une chambre interne (48) immergée dans le liquide caloporteur et pourvue de moyens (33) de mise en communication de son volume avec le milieu extérieur audit radiateur.
2) Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dispositif à compensation de dilatation (3) incorpore des moyens de purge (35, 36, 51) mettant en communication le collecteur supérieur (lb) avec le milieu ambiant extérieur.
3) Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la paroi déformable (32) est conformée en soufflet type "accordéon".
4) Installation selon les revendications 1 ou 3 caractérisée en ce que la paroi déformable (32) est en matière plastique chargée de filaments métalliques (34).
5) Installation selon les revendications 1 ou 3 caractérisée en ce que la paroi déformable (32) est en acier inoxydable.
6) Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit radiateur présente, à l'entrée (E) et à la sortie (S) du liquide caloporteur, une vanne (R1 et R2) assurant l'isolement du volume de liquide contenu dans le radiateur du reste du circuit de chauffage.
7) Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que les vannes R1 et R2 sont des électrovannes à commande asservie à la mise en service de l'élément chauffant électrique (2).
8) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'élément électrique chauffant (2) comprend une sonde de température (7) thermostatée mécaniquement.
9) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'élément électrique chauffant comprend une sonde de température (7') thermostatée électroniquement.
10) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'élément électrique chauffant comprend une résistance de chauffe (6') conformée en "U", entre les branches de laquelle est placée la sonde de température (7').
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