FR2964179A1

FR2964179A1 - Installation de fourniture de chaleur a plusieurs circuits d'utilisation

Info

Publication number: FR2964179A1
Application number: FR1157641A
Authority: FR
Inventors: Uwe Balz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-03-02
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: AT510390A3; FR2964179B1; AT510390B1; AT510390A2; DE102010037227A1

Abstract

L'invention concerne une installation de fourniture de chaleur (10) comportant un premier circuit d'utilisation (14) et un deuxième circuit d'utilisation (15). Les deux circuits d'utilisation (14, 15) fonctionnent avec des températures de départ (TV1), (TV2) différentes dans leurs conduites de départ (16, 28) respectives. Les deux conduites de départ (16, 28) sont reliées fluidiquement à une conduite de distribution (12) d'une source de chaleur (11). Une vanne de passage (36), réalisée sous la forme d'un distributeur à 2 voies, est intercalée entre la deuxième conduite de retour (29) et la deuxième conduite de départ (28) du deuxième circuit d'utilisation. Celle-ci mélange au fluide caloporteur arrivant dans la deuxième conduite de départ (28) du fluide caloporteur plus froid, lequel revient à la source de chaleur (11), afin de réduire la deuxième température de départ (TV2) dans la deuxième conduite de départ. Le deuxième circuit d'utilisation contient plusieurs circuits de chauffage (31) avec à chaque fois une pompe à jet (26) pour régler la température de circuit de chauffage (TH) à la sortie de la pompe à jet (26) ainsi qu'un consommateur de chaleur (19). Grâce à la deuxième température de départ (TV2) réduite, le facteur de mélange de la pompe à jet (26) et donc aussi la différence de pression entre entrée de refoulement et entrée d'aspiration de la pompe à jet (26) sont faibles. Par conséquent, la puissance choisie pour la pompe (30) du deuxième circuit d'utilisation (15) chargée de générer cette différence de pression peut être faible.

Description

B11-3964FR 1 Installation de fourniture de chaleur à plusieurs circuits d'utilisation

L'invention concerne une installation de fourniture de chaleur qui sert en particulier à fournir de la chaleur à des bâtiments. L'installation de fourniture de chaleur comporte au moins un premier circuit d'utilisation et un deuxième circuit d'utilisation qui sont raccordés à une source de chaleur. La source de chaleur met à disposition le fluide caloporteur, par exemple de l'eau chaude, dans une conduite de distribution pour les circuits d'utilisation. Une telle installation de fourniture de chaleur est décrite par exemple dans le document DE 196 45 135 Al. Dans celle-ci, une conduite de départ centrale et une conduite de retour centrale sont raccordées à un générateur de chaleur. La conduite de départ centrale est en outre raccordée à une première conduite de départ d'un circuit d'utilisation pouvant fonctionner à une température de départ plus élevée et, par l'intermédiaire d'un mélangeur à une deuxième conduite de départ d'un circuit d'utilisation pouvant fonctionner à une température de départ plus basse. Un mélangeur est aussi relié à la conduite de retour du circuit d'utilisation à basse température par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation. Une pompe de circulation est disposée en aval du mélangeur. La pompe de circulation fait circuler le fluide caloporteur vers des corps de chauffe branchés en parallèle. Une vanne d'arrêt est disposée en amont de chaque corps de chauffe. La température du fluide caloporteur ne peut pas être réglée individuellement au niveau des consommateurs de chaleur. Sur la base de ce constat, un but de la présente invention est de fournir une installation de fourniture de chaleur améliorée. Ce but est atteint par une installation de fourniture de chaleur servant en particulier à fournir de la chaleur à des bâtiments, comprenant une source de chaleur qui met à disposition un fluide caloporteur, par exemple de l'eau chaude, dans une conduite de distribution, comprenant un premier circuit d'utilisation et un deuxième circuit d'utilisation raccordés fluidiquement à cette conduite de distribution. Le premier circuit d'utilisation comporte une première conduite de départ qui est reliée fluidiquement, en particulier directement, à la conduite de distribution et à laquelle est raccordé un consommateur de chaleur par l'intermédiaire d'un mélangeur comme par exemple une vanne ou une pompe à jet. Le consommateur est relié fluidiquement en aval à un raccord de retour de la source de chaleur par l'intermédiaire d'une première conduite de retour. Une deuxième conduite de départ d'un deuxième circuit d'utilisation est en outre raccordée à la conduite de distribution. Cette liaison fluidique est réalisée de préférence par l'intermédiaire d'une liaison de tuyauterie dépourvue d'éléments fluidiques affectés de pertes de pression tels que vannes, mélangeurs ou analogues.

En particulier, la température de départ dans la deuxième conduite de départ est plus basse que la température de départ dans la première conduite de départ. Le deuxième circuit d'utilisation comporte au moins un, et de préférence plusieurs circuits de chauffage. Dans chaque circuit de chauffage, au moins un consommateur de chaleur est relié fluidiquement à la deuxième conduite de départ par l'intermédiaire d'une pompe à jet. La pompe à jet ajoute du fluide caloporteur froid sortant dudit au moins un consommateur de chaleur pour régler la température de circuit de chauffage du fluide caloporteur qui est amené au consommateur de chaleur. En aval, ledit au moins un consommateur de chaleur d'un circuit de chauffage est relié au retour de la source de chaleur par l'intermédiaire d'une deuxième conduite de retour. Une conduite de mélange relie la deuxième conduite de retour à la deuxième conduite de départ dans le deuxième circuit d'utilisation. Dans cette conduite de mélange se trouve une vanne de passage qui est de préférence réalisée sous la forme d'un distributeur à 2 voies. Ce distributeur à 2 voies sert à régler la température de départ dans la deuxième conduite de départ à une deuxième température de départ souhaitée. De ce fait, la deuxième température de départ ne diffère que légèrement, au maximum de quelques degrés Celsius, de la température de circuit de chauffage que doit avoir le fluide caloporteur amené au consommateur de chaleur dans le circuit de chauffage. Par conséquent, le facteur de mélange au niveau des pompes à jet respectives dans le deuxième circuit d'utilisation est sensiblement plus faible, et une pression différentielle plus faible est nécessaire entre les entrées de refoulement et d'aspiration de chaque pompe à jet. Cela permet de réduire considérablement la hauteur de refoulement de la pompe de circulation dans le deuxième circuit d'utilisation. La vanne de passage peut être dimensionnée sensiblement plus petite qu'un distributeur à trois voies en raison de la plus petite quantité d'eau qui la traverse. Il est avantageux qu'un capteur de mesure de température soit prévu dans la première conduite de départ et/ou dans la deuxième conduite de départ. Les signaux des capteurs peuvent être amenés à une unité de commande servant à réguler la température de départ respective. Dans un mode de réalisation préféré, les deux conduites de retour des deux circuits d'utilisation sont reliées entre elles fluidiquement. Le point de liaison se trouve en aval du point de liaison entre la deuxième conduite de retour et la conduite de mélange du deuxième circuit d'utilisation. Le fluide caloporteur introduit dans la deuxième conduite d'alimentation par l'intermédiaire de la conduite de mélange présente la température de retour qui règne dans la deuxième conduite de retour.

Le mélangeur associé aux consommateurs de chaleur dans le premier circuit d'utilisation est réalisé par exemple sous la forme d'une vanne mélangeuse à trois voies avec pompe de circulation. Une pompe à jet peut aussi être utilisée à la place de la combinaison vanne mélangeuse à trois voies et pompe de circulation. Le mélangeur et/ou la pompe à jet de chaque circuit de chauffage peuvent être commandés par une unité de commande commune. Cela permet d'installer une commande ou une régulation centralisée de la température ambiante. Dans un autre mode de réalisation avantageux, la vanne de passage est réglable. La vanne peut être réglée par l'unité de commande. Des modes de réalisation avantageux de l'invention font l'objet des revendications dépendantes ainsi que de la description jointe. La description se limite aux caractéristiques essentielles de l'invention. Le dessin est à utiliser en complément. L'unique figure montre un schéma fonctionnel d'un exemple de réalisation d'une installation de fourniture de chaleur. Une installation de fourniture de chaleur 10 comporte une source de chaleur 11 qui met à disposition un fluide caloporteur, par exemple de l'eau chaude, dans une conduite de distribution 12. La source de chaleur 11 dispose en outre d'un retour central 13. L'installation de fourniture de chaleur 10 sert de préférence à fournir de la chaleur à des bâtiments. La source de chaleur peut être, par exemple, un brûleur avec un échangeur de chaleur. Une conduite de dérivation 24 avec un organe de commande 25 peut être présente entre la conduite de distribution 12 et le retour 13 pour élever, si nécessaire, la température du fluide caloporteur refroidi dans le retour 13 avant l'entrée dans la source de chaleur 11.

Un premier circuit d'utilisation 14 et un deuxième circuit d'utilisation 15 sont raccordés à la source de chaleur 11. Le premier circuit d'utilisation 14 comporte une première conduite de départ 16 reliée fluidiquement directement à la conduite de distribution 12. La première conduite de départ 16 est reliée en aval à un mélangeur à 3 voies 17. Une première entrée du mélangeur 17 est raccordée à la première conduite de départ 16. Côté sortie, le mélangeur 17 est relié fluidiquement par l'intermédiaire d'une conduite d'arrivée 18 à un consommateur de chaleur 19, par exemple un corps de chauffe, du premier circuit d'utilisation 14. Une conduite de sortie 20, qui est reliée fluidiquement à une première conduite de retour 21, est prévue en aval du consommateur de chaleur 19. Une première pompe 22, qui sert à la circulation du fluide caloporteur (pompe de circulation), est implantée sur la conduite d'arrivée 18. La conduite de sortie 20 est en outre reliée fluidiquement à une deuxième entrée du mélangeur 17. En fonction du besoin de dégagement de chaleur au consommateur de chaleur 19, une part souhaitée de fluide caloporteur déjà refroidi de la conduite de sortie 20 peut être mélangée au fluide caloporteur arrivant de la première conduite de départ 16 et transmise au consommateur de chaleur 19 par l'intermédiaire de la conduite d'arrivée 18. Dans l'exemple de réalisation préféré, un premier capteur de température 23 servant à mesurer la première température de départ TV1 est présent dans la première conduite de départ 16. Selon une variante à l'exemple de réalisation représenté, il pourrait aussi être prévu plus d'un consommateur de chaleur 19 dans le premier circuit d'utilisation 14. Un mélangeur 17 séparé avec pompe de circulation 22 est associé en particulier à chaque consommateur de chaleur 19. À la place du mélangeur 17 avec pompe de circulation 22 associée, il est possible aussi d'utiliser une pompe à jet, même si, par souci de généralisation, le symbole d'une vanne mélangeuse soit représenté sur le dessin. Le deuxième circuit d'utilisation 15 comporte une deuxième conduite de départ 28 qui est reliée fluidiquement directement à la conduite de distribution 12, sans intercalation de moyens de commande de fluide affectés de pertes de pression. Une deuxième conduite de retour 29, reliée par l'intermédiaire d'une deuxième pompe 30 au retour 13 de la source de chaleur 11, est prévue dans le deuxième circuit d'utilisation 15 pour le retour du fluide caloporteur. Plusieurs circuits de chauffage 31, par exemple de construction identique avec à chaque fois un consommateur de chaleur 19, sont branchés fluidiquement en parallèle entre la deuxième conduite de départ 28 et la deuxième conduite de retour 29. Le consommateur de chaleur 19 est implanté entre une conduite d'arrivée 18 et une conduite de sortie 20. Les conduites de sortie 20 des circuits de chauffage 31 sont reliées fluidiquement à la deuxième conduite de retour 29. Les circuits de chauffage 31 ne comportent pas de pompes de circulation. Les conduites d'arrivée 18 sont à chaque fois reliées fluidiquement en amont à la sortie d'une pompe à jet 26. L'entrée d'aspiration de la pompe à jet 26 est reliée fluidiquement à la conduite de sortie 20, et l'entrée de refoulement de la pompe à jet 26 l'est à la deuxième conduite de départ 28. Dans un exemple de réalisation préféré, six circuits de chauffage 31 sont branchés en parallèle. Les pompes à jet 26 sont réglables à l'aide d'un moteur électrique. Le moteur M respectif de la pompe à jet 26 est commandé par une unité de commande 32. Dans l'exemple de réalisation, une unité de commande 32 commune est associée à toutes les pompes à jet 26. Pour faciliter la distinction, les lignes électriques de commande sont représentées en trait discontinu et les conduites de fluide en trait continu. Un deuxième capteur de température 33 est disposé dans la deuxième conduite de départ 28 et mesure la deuxième température de départ TV2. Dans l'exemple de réalisation, les signaux des capteurs de température 23, 33 sont amenés à l'unité de commande aux fins de régulation de la deuxième température de départ TV2. L'unité de commande 32 peut aussi, en option, commander la source de chaleur 11 pour influer sur la première température de départ TV1. La deuxième température de départ TV2 est influencée par l'intermédiaire d'une vanne de passage 36 qui est disposée dans une conduite de mélange 37. La conduite de mélange 37 relie fluidiquement la deuxième conduite de retour 29 à la deuxième conduite de départ 28. L'installation de fourniture de chaleur 10 fonctionne comme décrit ci-après. La source de chaleur 11 met à disposition, dans la conduite de distribution 12, un fluide caloporteur dont la température correspond à la première température de départ TV1, par exemple environ 90 °C. Dans la première conduite de retour 21 après le consommateur de chaleur 19 du premier circuit d'utilisation 14, la première température de retour TRI est inférieure d'environ 20 °C à la première température de départ TV1 et s'élève donc, dans l'exemple de réalisation, à environ 70 °C. Le deuxième circuit d'utilisation 15 fonctionne avec une température de départ inférieure à celle du premier circuit d'utilisation 14. Dans l'exemple de réalisation, le deuxième circuit d'utilisation 15 sert de chauffage par le sol, de sorte que ses consommateurs de chaleur 19 représentent, par exemple, des serpentins de chauffage d'un plancher chauffant. La valeur de consigne de la deuxième température de départ TV2 est inférieure d'environ 20 à 40 °C à la valeur de consigne de la première température de départ TV1. Pour y parvenir, la vanne de passage 36, qui est de préférence réalisée sous la forme d'un distributeur à 2 voies, est réglée de façon que la température souhaitée soit obtenue dans la deuxième conduite de départ 28 par le mélange du fluide caloporteur venant de la deuxième conduite de retour 29 et de la conduite de distribution 12. La deuxième température de départ TV2 s'élève par exemple à environ 50 °C. La température du fluide caloporteur en aval du consommateur de chaleur 19 du deuxième circuit d'utilisation 15 est inférieure d'environ 20 °C à la deuxième température de départ TV2. Dans l'exemple de réalisation, il en résulte par conséquent une deuxième température de retour TR2 d'environ 30 °C dans la deuxième conduite de retour 29. Environ la moitié du débit volumique qui s'écoule dans la deuxième conduite de départ 28 est donc fournie, par l'intermédiaire de la vanne de passage 36, par le fluide caloporteur revenant dans la deuxième conduite de retour 29. L'autre moitié du débit volumique dans la deuxième conduite de départ 28 provient de la conduite de distribution 12 de la source de chaleur 11. Si la deuxième température de départ TV2 s'écarte de la valeur de consigne prédéfinie, dans l'exemple de réalisation préféré, l'unité de commande 32 peut régler en conséquence la vanne de passage 36. La différence de température entre la deuxième température de départ TV2 et la température de circuit de chauffage TH du fluide caloporteur amené au consommateur de chaleur 19 dans le circuit de chauffage 31 est très petite, par exemple de l'ordre de 0 °C à 3 °C. Il en résulte un faible facteur de mélange aux pompes à jet 26 et donc un faible besoin de pression différentielle entre entrées de refoulement et d'aspiration. Cette pression différentielle doit être fournie par la deuxième pompe 30. En raison du petit facteur de mélange, une puissance de pompe plus faible de la deuxième pompe 30 est suffisante. Il est néanmoins possible de régler séparément la température dans tous les circuits de chauffage 31 au moyen des pompes à jet 26.

L'invention concerne une installation de fourniture de chaleur 10 comportant un premier circuit d'utilisation 14 et un deuxième circuit d'utilisation 15. Les deux circuits d'utilisation 14, 15 fonctionnent avec des températures de départ TV1, TV2 différentes dans leurs conduites de départ 16, 28 respectives. Les deux conduites de départ 16, 28 sont reliées fluidiquement directement à une conduite de distribution 12 d'une source de chaleur 11. Une vanne de passage 36, réalisée sous la forme d'un distributeur à 2 voies, est intercalée entre la deuxième conduite de retour 29 et la deuxième conduite de départ 28 du deuxième circuit d'utilisation. Celle-ci mélange au fluide caloporteur arrivant dans la deuxième conduite de départ 28 du fluide caloporteur plus froid, lequel revient à la source de chaleur 11, afin de réduire la deuxième température de départ TV2 dans la deuxième conduite de départ 28. Le deuxième circuit d'utilisation contient plusieurs circuits de chauffage 31 avec à chaque fois une pompe à jet 26 et un consommateur de chaleur 19. La température de circuit de chauffage TH à la sortie de la pompe à jet 26 peut être réglée séparément dans chaque circuit de chauffage 31. Grâce à la deuxième température de départ TV2 réduite, le facteur de mélange de la pompe à jet 26 et donc aussi la différence de pression entre entrée de refoulement et entrée d'aspiration de la pompe à jet sont faibles. Par conséquent, la puissance choisie pour la pompe (30) du deuxième circuit d'utilisation (15) chargée de générer cette différence de pression peut être faible.

Liste des références

10 Installation de fourniture de chaleur 11 Source de chaleur 12 Conduite de distribution 13 Retour 14 Premier circuit d'utilisation 15 Deuxième circuit d'utilisation 16 Première conduite de départ 17 Vanne mélangeuse 18 Conduite d'arrivée 19 Consommateur de chaleur 20 Conduite de sortie 21 Première conduite de retour 22 Première pompe 23 Premier capteur de température 24 Conduite de dérivation 25 Organe de commande 26 Pompe à jet 28 Deuxième conduite de départ 29 Deuxième conduite de retour 30 Deuxième pompe 31 Circuit de chauffage 32 Unité de commande 33 Deuxième capteur de température 36 Vanne de passage 37 Conduite de mélange M Moteur TH Première température de circuit de chauffage TV 1 Première température de départ N

Claims

REVENDICATIONS1. Installation de fourniture de chaleur, servant en particulier à fournir de la chaleur à des bâtiments, comprenant une source de chaleur (11) qui met à disposition le fluide caloporteur dans une conduite de distribution (12), comprenant un premier circuit d'utilisation (14) qui comporte au moins un consommateur de chaleur (19) qui est raccordé en amont par l'intermédiaire d'un mélangeur (17) à une première conduite de départ (16) reliée fluidiquement à la conduite de distribution (12) et qui est raccordé en aval à une première conduite de retour (21), comprenant un deuxième circuit d'utilisation (15) qui comporte au moins un circuit de chauffage (31) avec une pompe à jet (26) et un consommateur de chaleur (19), le circuit de chauffage (31) étant raccordé en amont à une deuxième conduite de départ (28) reliée fluidiquement directement à la conduite de distribution (12) et étant raccordé en aval à une deuxième conduite de retour (29), et comprenant une vanne de passage (36) qui est implantée sur une conduite de mélange (37) qui relie fluidiquement la deuxième conduite de retour (29) à la deuxième conduite de départ (28).
2. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première température de départ (TV1) dans la première conduite de départ (16) est supérieure à la deuxième température de départ (TV2) dans la deuxième conduite de départ (28).
3. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première température de départ (TV1) dans la première conduite de départ (16) et/ou la deuxième température de départ (TV2) dans la deuxième conduite de départ (28) sont mesurées par un capteur respectif (23, 33), et les signaux des capteurs transmis à une unité de commande (32).
4. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux conduites de retour (21, 29) sont reliées entre elles fluidiquement.
5. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 4, caractérisée en ce que le point de liaison entre la conduite de mélange (37) et la deuxième conduite de retour (29) se trouve en amont du point de liaison des deux conduites de retour (21, 29).
6. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mélangeur (17) est réalisé sous la forme d'une vanne mélangeuse à 3 voies avec pompe de circulation (22) associée.
7. Installation de fourniture de chaleur selon la 15 revendication 1, caractérisée en ce que le premier circuit d'utilisation est réalisé sans pompe et le mélangeur (17) sous la forme d'une pompe à jet.
8. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mélangeur(17) et/ou la 20 pompe à jet (26) sont commandés par une unité de commande (32).
9. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne de passage (36) est réglable.
10. Installation de fourniture de chaleur selon la 25 revendication 9, caractérisée en ce que la vanne de passage (36) est commandée par une unité de commande (32).
11. Installation de fourniture de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne de passage (36) est réalisée sous la forme d'un distributeur à 2 voies. 10