Vanne d'équilibrage

Abstract

 La présente invention a pour objet une vanne d'équilibrage (1) à clapet (2) comportant une entrée (A) et une sortie (B), montée en aval d'un élément de régulation thermique (3) intégré à une branche (4) d'un réseau hydraulique (5) soumise à une pression (ΔP) sensiblement constante, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure (7) d'une grandeur caractéristique du fluide traversant la vanne d'équilibrage (1), des moyens de commande (8) du positionnement du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1), des moyens de stockage de données (11) dans laquelle sont stockés des paramètres intrinsèques et extrinsèques de la vanne d'équilibrage (1), des moyens de traitement (10) indépendants agencés pour réaliser l'équilibrage automatique, dans la branche (4) à partir des valeurs de la grandeur caractéristique du fluide mesuré par les moyens de mesure (7), des moyens de commande (8) et des données stockées dans les moyens de stockage (11) ainsi que des procédés de mise en oeuvre de ces équilibrages.

Description

[0001] La présente invention se rapporte au domaine des réseaux hydrauliques de bâtiments et a plus précisément pour objet une vanne d'équilibrage à clapet comportant une entrée et une sortie, montée en aval d'un élément de régulation thermique intégré à un réseau hydraulique soumise à une pression sensiblement constante.

[0002] Par définition, une vanne d'équilibrage a pour fonction de contrôler les charges entrantes dans les branches du réseau hydraulique comportant des éléments de régulation thermique, tel un robinet thermostatique pour radiateur dans des branches de réseaux de chauffage ou une vanne de régulation pour ventilo-convecteur dans des branches de réseaux de climatisation.

[0003] Une vanne d'équilibrage est un élément essentiel pour répondre aux normes de rationalisation de l'énergie dans les nouveaux bâtiments répondant aux exigences de Bâtiment Basse Consommation (BBC), Très Haute Performance Energétique (THPE), Très Haute Performance Energétique et Energies Renouvelables (THPE EnR) ou prochainement Bâtiment Basse Consommation Effinergie ou autres labels de performance écologique et/ou thermique.

[0004] L'équilibrage est pour les réseaux hydrauliques des bâtiments, l'acte final de la chaîne d'installation. Celui-ci a pour but de permettre la distribution des calories du fluide selon les besoins du bâtiment, ce qui sous entend d'avoir les bons débits aux bons endroits.

[0005] Dans une installation, les réseaux hydrauliques évoluent de façon dynamique, si bien que les besoins thermiques et donc les débits du fluide ne sont pas identiques selon les saisons, l'orientation des bâtiments et l'activité, cependant la plupart des systèmes installés se limitent à des vannes d'équilibrage assurant les réglages pour les périodes sollicitant le plus de besoins en calories.

[0006] Il est connu de réguler les écoulements de fluides des installations dans les bâtiments par des vannes d'équilibrage et par des vannes de régulation. Par exemple, à partir d'une unité de traitement qui détermine de façon centralisée si les paramètres des vannes de régulation doivent être modifiés. Toutes ses modifications produites par les vannes de régulation entraînent de nouveaux réglages pour les vannes d'équilibrage.

[0007] Néanmoins, ces vannes utilisent un système de traitement centralisé avec des moyens de communication à distance pour coordonner les réglages et assurer un diagnostique du réseau.

[0008] De plus, l'utilisation d'une communication à distance, notamment sans fil, entre l'ensemble des vannes de régulation et d'équilibrage et l'unité de traitement centrale réduit la fiabilité de ces vannes d'équilibrage qui ne reçoivent pas toutes de la même façon les signaux provenant de l'unité de traitement.

[0009] Le réglage des vannes d'équilibrage est fastidieux, coûteux et nécessite un logiciel dédié à ces réglages et des connaissances avancées en hydraulique. Du fait de l'interaction hydraulique entre les branches du réseau, ces réglages sont difficiles à obtenir sans méthodes et/ou outil.

[0010] Cela étant attribué au simple fait que ces vannes d'équilibrage sont situées à des distances différentes du système de traitement et que les signaux peuvent être amenés à traverser des murs ou cloisons de diverses épaisseurs réduisant considérablement l'intensité des signaux émis par le système de traitement centralisé.

[0011] La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus.

[0012] A cet effet, la présente invention a pour objet une vanne d'équilibrage à clapet comportant une entrée et une sortie, montée en aval d'un élément de régulation thermique intégré à une branche d'un réseau hydraulique soumise à une pression (ΔP) sensiblement constante, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure d'une grandeur caractéristique du fluide traversant la vanne d'équilibrage automatique, des moyens de commande du positionnement du clapet de la vanne d'équilibrage automatique, des moyens de stockage de données dans laquelle sont stockés des paramètres intrinsèques et extrinsèques de la vanne d'équilibrage, des moyens de traitement indépendants agencés pour réaliser l'équilibrage automatique dans la branche à partir des valeurs de la grandeur caractéristique du fluide mesuré par les moyens de mesure, des moyens de commande et des données stockées dans les moyens de stockage.

[0013] Cette disposition permet de disposer d'une vanne d'équilibrage fonctionnant de façon automatique indépendamment des interférences du réseau, en s'ajustant automatiquement à la condition hydraulique souhaitée et en autonomie parfaite sans nécessité de système de traitement centralisé.

[0014] L'équilibrage automatique ainsi réalisé peut être appliqué à un équilibrage de type statique et/ou dynamique et/ou communiquant.

[0015] Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement permettent un équilibrage automatique dit statique dans lequel les paramètres disponibles dans les moyens de stockages de données sont compilés avec les mesures recueillies par les moyens de mesure afin d'obtenir des valeurs de référence caractéristiques du réseau hydraulique.

[0016] Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement permettent un équilibrage automatique dit dynamique dans lequel des valeurs de référence, de préférence celles déterminées précédemment, sont exploitées pour commander les moyens de commande du positionnement du clapet de manière à conserver un différentiel de pression ou un débit suivant le cas sensiblement constant dans la branche du réseau hydraulique (ΔP) dans laquelle la vanne d'équilibrage est installée.

[0017] Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement permettent d'échanger et de modifier des données d'équilibrage à des fin d'adaptation, de diagnostique de tout le réseau hydraulique.

[0018] Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement permettent une communication des vannes avec une unité centrale afin d'ajuster et de modifier les valeurs de références et ainsi diminuer les pertes hydrauliques du réseau et quantifier les gains énergétiques de génération et de distribution.

[0019] Ce moyen de traitement permet d'avoir une vision d'ensemble de l'installation permettant son diagnostique rapide et ainsi cibler une intervention curative ou corrective ou légale.

[0020] Selon un mode de réalisation, la grandeur caractéristique mesurée du fluide traversant la vanne d'équilibrage concerne son débit. Alternativement, le débit et la température peuvent être pris en compte.

[0021] Le débit d'un fluide traversant une vanne est facilement et précisément mesurable.

[0022] Selon un mode de réalisation, les paramètres intrinsèques de la vanne d'équilibrage comprennent les caractéristiques hydraulique fourni par son fabriquant représentant le différentiel de pression (ΔP_vanne) entre l'entrée et la sortie de la vanne d'équilibrage en fonction du débit (Q) pour une position donnée du clapet de la vanne d'équilibrage.

[0023] Cette disposition permet de déterminer facilement avec une bonne approximation une position du clapet de la vanne correspondant à un différentiel de pression de la vanne supposé variable afin d'assurer un débit déterminé égal au débit d'équilibrage souhaité.

[0024] Selon un mode de réalisation, au cours de l'équilibrage statique automatique, les moyens de traitement calculent le coefficient caractéristique de référence du dimensionnement du réseau hydraulique (Z_réf) considéré en fonction de deux ou plusieurs valeurs déterminées de débit par exemple à 75% et à 50% de la pleine ouverture (Q_{Kv 75%}, Q_{Kv 50%}) pour deux positionnement (P_75%, P_50%) du clapet différents, et des valeurs correspondantes des coefficients caractéristiques du dimensionnement (Kv_75%, K_V50%) de la vanne d'équilibrage déduites des différentiels de pression (ΔP_vanne) données par les caractéristiques hydrauliques intrinsèques de la vanne.

[0025] Cette disposition permet de réaliser une auto-calibration de la vanne pour augmenter la précision des caractéristiques théoriques intrinsèques de la vanne. Elle peut également permettre de corroborer la valeur calculée du coefficient caractéristique de référence du dimensionnement du réseau hydraulique avec la valeur théorique donnée par les plans de l'architecte dans le cas d'un bâtiment neuf ou rénové.

[0026] Selon un mode de réalisation, les paramètres extrinsèques de la vanne d'équilibrage comprennent une valeur de consigne (Q_consigne) du débit de la vanne d'équilibrage correspondant à l'estimation du besoin d'un élément de régulation thermique dans une branche concernée du réseau hydraulique, tel un radiateur ou un ventilo-convecteur.

[0027] Cette disposition permet d'adapter spécifiquement une vanne d'équilibrage à la branche du réseau hydraulique dans laquelle elle est installée. Cette estimation du débit est quantifiable par le besoin énergétique requis par les conditions de températures de fonctionnement des éléments de chauffage et/ou de climatisation.

[0028] Selon le même mode de réalisation, la valeur de consigne (Q_consigne) du débit est programmable dans les moyens de stockage de données de la vanne d'équilibrage automatique.

[0029] Cette disposition permet de modifier automatiquement la valeur de consigne en fonction du temps et donc des conditions environnementales externes et internes.

[0030] Selon un mode de réalisation, au cours de l'équilibrage automatique statique, les moyens de traitement calculent une valeur réactualisée (Kv_{réactualisée}) pour le coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv) de la vanne en fonction du débit déterminé (Q_mesuré) à la position du clapet correspondant à la valeur de consigne (Q_consigne) et de son coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv_consigne) de la vanne d'équilibrage correspondant, et du coefficient caractéristique de référence du dimensionnement du réseau hydraulique (Z_réf).

[0031] Cette disposition permet de compenser les effets du réseau perceptibles au travers de la différence entre la valeur du débit de consigne (Q_consigne) et la valeur réellement déterminée (Q_mesuré).

[0032] Selon un mode de réalisation, au cours de l'équilibrage automatique statique, les moyens de traitement calculent un différentiel de pression de référence (ΔP_réf) de la branche du réseau hydraulique avec un coefficient caractéristique du dimensionnement de la vanne réactualisé (KV_{réactualisée}) à partir de la formule :

[0033] Cette disposition permet d'acquérir des valeurs de référence pouvant être exploitées pour une utilisation de contrôle d'installation ou toute autre intervention sur le réseau.

[0034] Selon un mode de réalisation, au cours de l'équilibrage automatique dynamique, les moyens de traitement agissent sur les moyens de commande du positionnement du clapet à l'aide d'un actionneur pour conserver un différentiel de pression de référence (ΔP_réf) sensiblement constante dans la branche du réseau quelque soit le besoin du réseau hydraulique.

[0035] Cette disposition permet de conserver un différentiel de pression quasi constant dans la branche dans laquelle se trouve la vanne d'équilibrage et l'élément de régulation thermique quelque soit le besoin du réseau hydraulique.

[0036] La présente invention a également pour objet un procédé d'équilibrage automatique dit statique des conditions hydrauliques d'un ou plusieurs éléments de régulation thermique intégrés à une branche d'un réseau hydraulique soumise à un différentiel de pression (ΔP) sensiblement constant comportant une vanne d'équilibrage telle que décrite précédemment caractérisé en ce qu'il comprend dans cet ordre les étapes consistant à :

• extraire des moyens de stockage de données une valeur de consigne de débit (Q_consigne),
• calibrer la vanne d'équilibrage en déterminant les débits pour deux ou plusieurs positions connues du clapet de la vanne d'équilibrage correspondant respectivement aux coefficients caractéristiques de la vanne d'équilibrage automatique, par exemple à 75% et 50% de l'ouverture maximale de la vanne,
• calculer le coefficient caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (Z _réf) et le coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv_consigne) de la vanne d'équilibrage correspondant,
• positionner le clapet de la vanne sur sa position correspondant à la valeur calculée,
• déterminer le débit (Qmesuré),

si

• Le débit déterminé (Q_mesuré) est compris dans une plage de valeur déterminé par exemple à plus ou moins 5% de la valeur du débit de consigne (Q_consigne), alors :
• la valeur du débit de consigne (Q_consigne) est remplacée par la valeur du débit déterminé (Q_mesuré),
• le coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv_consigne) de la vanne d'équilibrage correspondant au coefficient caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (Z_réf) devient le coefficient caractéristique du dimensionnement de référence (Kv_réf), et
• le différentiel de pression de référence (ΔP_réf) d'une branche (4) du réseau hydraulique (5) est calculé à partir du coefficient caractéristique du dimensionnement de référence (Kv_réf) et du débit déterminé (Q_mesuré), sinon :
• revenir à l'étape de calcul du coefficient caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (Z _réf) et du coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv_consigne) de la vanne d'équilibrage correspondant.

[0037] La présente invention a également pour objet un procédé d'équilibrage automatique dit dynamique de la pression d'entrée d'un ou plusieurs éléments de régulation thermique intégrés à une branche d'un réseau hydraulique soumise à un différentiel de pression (ΔP) sensiblement constant comportant une vanne d'équilibrage telle que décrite précédemment caractérisé en ce qu'il comprend dans cet ordre les étapes consistant à :

• effectuer en premier lieu les étapes de caractérisation décrites dans le procédé d'équilibrage automatique dit statique afin de déterminer les conditions hydraulique de la branche
• attendre après un premier temps déterminé la stabilisation de l'écoulement du fluide au travers de la vanne d'équilibrage (1), ce temps étant paramétrable et de préférence égal à 30 minutes,
• déterminer le débit (Q), en déduire le différentiel de pression (ΔP),
• si le différentiel de pression (ΔP) est compris dans une plage de valeur déterminé par exemple à plus ou moins 5% de la valeur du différentiel de pression de référence (ΔP_réf) :
• revenir à la première étape consistant à attendre après un premier temps déterminé,

sinon :

• calculer le coefficient caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (Z) et le coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv) de la vanne d'équilibrage automatique correspondant,
• positionner le clapet de la vanne d'équilibrage sur sa position correspondant au coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv) de la vanne d'équilibrage automatique,
• attendre après un deuxième temps déterminé puis revenir au début de cette étape, ce temps étant paramétrable et de préférence égal à cinq minutes.

[0038] De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, le principe de fonctionnement d'une vanne d'équilibrage selon l'invention.

La figure 1 montre le schéma de principe d'un réseau hydraulique de distribution équipé de vannes équilibrantes selon l'invention.

La figure 2 montre un exemple d'abaque fourni par le constructeur d'une vanne d'équilibrage.

La figure 3 explique l'adaptabilité en vectoriel de la vanne d'équilibrage selon l'invention.

La figure 4 explique l'adaptabilité sur l'abaque du fabricant de la vanne d'équilibrage selon l'invention.

La figure 5 illustre les différentes étapes de la mise en oeuvre d'une vanne d'équilibrage selon l'invention.

La figure 6 représente un schéma de la vanne d'équilibrage.

[0039] Comme illustrée à la figure 1, une vanne d'équilibrage (1) à clapet (2) comporte une entrée A et une sortie B, et est montée en aval d'un élément de régulation thermique (3) intégré à une branche (4) d'un réseau hydraulique (5) soumise à un différentiel de pression (ΔP) sensiblement constant de la part d'une pompe (6).

[0040] En partant de l'hypothèse selon laquelle le réseau hydraulique (5) est soumis à un différentiel de pression sensiblement constant de la part de la pompe (6), il est possible d'écrire l'équation:

[0041] Dans laquelle, de manière connue en soi : ΔP_{élémentsurleréseau} = Q² Z , avec Zsymbolisant le coefficient caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5), d'une branche (4) ou d'un organe de réglage comme la vanne d'équilibrage (1), et ΔP_vanne = (Q/Kv)², avec K_v symbolisant le coefficient caractéristique du dimensionnement de la vanne 1.

[0042] Ce coefficient K_v caractéristique du dimensionnement de la vanne 1 est représentatif de la pente des droites correspondant aux diverses positions du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1) des abaques illustrés aux figures 2 et 4.

[0043] L'adaptabilité de l'ouverture de la vanne d'équilibrage (1) s'opère en deux phases : une première phase d'équilibrage automatique dite statique ayant pour but d'identifier les différents paramètres caractérisant le réseau hydraulique (5) et la vanne d'équilibrage (1) considérée, et une deuxième phase d'équilibrage automatique dite dynamique ayant pour but d'adapter la pression entrant dans un élément de régulation thermique (3) en fonction du besoin estimé de cet élément (3), cette estimation pouvant varier au cours du temps de manière prédéterminée.

[0044] La première phase d'équilibrage automatique dite statique permet tout d'abord de faire une auto calibration, à partir des débits Q passant au travers de la vanne d'équilibrage (1), pour deux ou plusieurs positions d'ouverture du clapet (2) de vanne (1) connues.

[0045] Ces mesures sont effectuées par des moyens de mesure (7) disposés dans la vanne d'équilibrage (1) ou sur la branche (4) sur laquelle est installée la vanne 1.

[0046] En outre, la vanne d'équilibrage (1) comprend également des moyens de commande (8) du positionnement du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1), ainsi que des moyens de stockage de données (11) dans laquelle sont stockés divers paramètres intrinsèques propres à la vanne d'équilibrage (1) et divers paramètres extrinsèques dépendant de l'utilisation et du fonctionnement de la vanne d'équilibrage (1).

[0047] La figure 6 schématise la vanned'équilibrage (1).

[0048] Le corps (9) de la vanne d'équilibrage (1) supporte tous les éléments. Le clapet (2) est mis en mouvement par le moyen de commande (8), tel un actionneur. Les moyens de mesure (7) envoient les informations hydrauliques réelles aux moyens de traitement (10) qui traitent les informations et transmettent au moyen de commande (8) la position du clapet (2). Les moyens de traitement (10) assurent la communication avec les moyens de stockage (11) des informations nécessaires et transmet les informations vers un système collecteur(12).

[0049] Les moyens de mesure (7), les moyens de commande (8) du positionnement du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1), ainsi que les moyens de stockage de données (11) sont tous reliés aux moyens de traitement (10) indépendants disposés dans la vanne d'équilibrage (1) et compilant, au cours de l'équilibrage automatique dit statique, les paramètres disponibles dans les moyens de stockage de données (11) avec les mesures recueillies par les moyens de mesure (7) pour commander, au cours de l'équilibrage automatique dit dynamique, les moyens de commande (8) du positionnement du clapet (2) afin de conserver un différentiel de pression constant dans la branche (4) du réseau hydraulique (5) dans laquelle la vanne d'équilibrage (1) est installée.

[0050] Les deux ou plusieurs positions d'ouverture de vanne connues sont choisies arbitrairement et correspondent par exemple à 75% et 50% de l'ouverture maximale de la vanne d'équilibrage (1).

[0051] Ce processus calculatoire permet d'apprécier le coefficient Z caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5).

[0052] Par là même, il permet de corroborer les plans d'architecte avec le réseau hydraulique (5) réellement installé.

[0053] Avec une vanne d'équilibrage 1 ouverte à 75%, on obtient l'équation :

[0054] Avec une vanne d'équilibrage 1 ouverte à 50%, on obtient l'équation :

[0055] Or, il a été admis comme hypothèse que la pompe (6) travail à ΔP constant donc ΔP'_pump=ΔP_pump, donc :

et donc :

[0056] Ce calcul est effectué par les moyens de traitements (10) et la valeur calculée de ce coefficient Z_réf caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5) est stockée dans les moyens de stockage de données (11).

[0057] Une valeur prédéterminée de débit Q_consigne, correspondant à l'estimation du besoin dans la branche (4) concernée, est extraite des moyens de stockage de données (11) dans laquelle elle est stockée.

[0058] Le débit de consigne Q_consigne est facilement estimable dans le neuf mais aussi dans la rénovation.

[0059] Dans le neuf, il correspond aux calculs architecte.

[0060] Dans la rénovation, les plans et la documentation architecte se font plus rares. Cependant, une estimation du débit est quantifiable par le besoin énergétique requis par les conditions de températures de fonctionnement des éléments de régulation thermique (3), tels un chauffage et une climatisation.

[0061] Toujours en partant de l'hypothèse selon laquelle le réseau hydraulique (5) est soumis à une pression sensiblement constante de la part de la pompe (6), il est possible d'écrire l'équation:

d'où :

[0062] La vanne d'équilibrage (1) prend alors en considération la valeur du coefficient caractéristique du dimensionnement de la vanne de consigne K_v consigne.

[0063] Néanmoins, il existe un décalage entre le débit de consigne renseignée Q_consigne et la valeur du débit effectivement mesuré Q_mesuré.

[0064] Ce décalage, dont il convient de s'affranchir, est essentiellement dû aux effets du réseau hydraulique (5).

[0065] Durant un laps de temps de stabilisation, les vannes d'équilibrage (1) restent en réglage suivant un interval de tolérance borné par Q_consigne, cet interval de tolérance est paramétrable par exemple à ±5%.

[0066] Cette compensation se fait en reprenant la précédente formule où Qconsigne devient Q_mesuré et Q_Kv75% devient Q_consigne, ce qui donne :

[0067] A la stabilisation, le coefficient K_v caractéristique du dimensionnement de la vanne d'équilibrage (1) et le le coefficient Z caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5) « dit de référence » sont calculés ou recalculés.

[0068] Ces coefficients Z, K_v serviront pour une utilisation de contrôle d'installation ou tout autre intervention sur le réseau hydraulique (5).

[0069] A cet instant, le système calcule également le différentiel de pression de référence ΔP_ref du circuit. Ce ΔP_ref servira dans la phase dite dynamique, détaillée ci-dessous dans le texte.

[0070] Dans cette deuxième phase d'équilibrage automatique dite dynamique, l'hypothèse selon laquelle le réseau hydraulique (5) est soumis à un différentiel de pression sensiblement constant de la part de la pompe (6) est toujours considérée.

[0071] Les concepteurs de vanne d'équilibrage (1) fournissent les diagrammes de réponse ou abaque liés à la vanne d'équilibrage (1) telle que celui représenté à la figure 2.

[0072] Ceux-ci expriment le différentiel de pression ΔP entre la sortie B et l'entrée A de la vanne 1 en fonction du débit Q de fluide la traversant. Sur la figure 2, cet abaque correspond au modèle de vanne DN32 de la société COMAP^®.

[0073] Les traits diagonaux représentent les différentes positions de réglage que peut offrir la vanne (1). Ces positions sont référencées sur la manette de commande de la vanne (1). Leur pente est caractéristique du coefficient K_v caractéristique du dimensionnement de la vanne d'équilibrage (1).

[0074] Cette abaque ne demande que peu de connaissances pour être interprétable. En effet, à partir du débit nominal requis et du différentiel de pression ΔP_vanne, du fluide traversant la vanne d'équilibrage (1) situé dans une branche (4) du réseau hydraulique (5), nous pouvons régler la vanne d'équilibrage (1) à la position requise.

[0075] Par exemple, pour un différentiel de pression ΔP_vanne = 0,1 bar dans la branche (4) et pour un débit nominal requis égal à 900l/h, la position de réglage de la vanne 1 doit être amenée à la position numéro 16.

[0076] Il convient donc d'adapter l'ouverture du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1) au débit nominal requis par exemple lors de l'ouverture ou la fermeture d'un élément de régulation thermique 3, tel un radiateur, et maintenant tant que possible un différentiel de pression constant dans la branche (4) dans laquelle se trouve la vanne d'équilibrage (1).

[0077] La figure 3 illustre vectoriellement une telle adaptabilité selon des conditions de fonctionnement d'un radiateur (3).

[0078] A la fermeture du radiateur (3), le débit Q diminue dans la vanne d'équilibrage (1), ce qui provoque une augmentation de l'impédance du réseau hydraulique (5) et donc une augmentation du différentiel de pression ΔP de la branche (4) du réseau hydraulique (5).

[0079] Or, la vanne d'équilibrage (1) à l'instant t est à la position ouverte, comme si le radiateur 3 était en position ouverte. L'adaptabilité provoque une compensation du différentiel de pression ΔP par une diminution du différentiel de pression ΔP_vanne entre la sortie B et l'entrée A de la vanne d'équilibrage (1) à l'instant t1.

[0080] Sur la figure 3, il apparaît clairement qu'une vanne d'équilibrage (1) selon la présente invention veille à contrôler que le différentiel de pression de référence ΔP_réf de la branche (4), calculé à la fin de la phase automatique dite statique, tend à rester constant quelque soit le besoin du réseau hydraulique (5).

[0081] De même, si le radiateur (3) vient à s'ouvrir la vanne d'équilibrage (1) selon la présente invention veillera à adapter l'ouverture de la vanne d'équilibrage (1) en ajustant la position de son clapet (2), en l'occurrence en s'ouvrant davantage.

[0082] La figure 4 illustre la fermeture d'un radiateur (3) sur l'abaque de la figure 2.

[0083] Dans ce cas précis, le débit Q dans la branche (4) vient à diminuer donc la vanne d'équilibrage (1) tend à se fermer.

[0084] Sur cette même figure 4, la position de la vanne avant la prise de mesure était la position P16.

[0085] A la prise de mesure, l'utilisateur ferme le radiateur (3), ce qui revient à une chute de débit Q dans la branche (4). Dans ce cas, le débit Q passe de 900l/h à 270l/h. Donc, sur l'abaque il apparaît une modification du différentiel de pression ΔP_vanne de la vanne d'équilibrage (1) au vu de la formule :

[0086] La présente invention vient comparer ΔP_réf et ΔP à l'instant de mesure, puis rectifie la position de réglage de la vanne d'équilibrage (1), dans ce cas la vanne d'équilibrage (1) passe de la position P16 à la position P8. Ainsi la vanne d'équilibrage (1) est réglée au débit Q correspondant au besoin.

[0087] Par le même processus de calcul, la vanne d'équilibrage (1) peut prendre une position supérieure dans le cas où le débit augmente consécutivement à l'ouverture du radiateur (3).

[0088] Ainsi, la vanne d'équilibrage (1) est flexible, autonome et s'adapte à chaque instant aux besoins du réseau hydraulique (5).

[0089] De plus, cette dernière fonctionne avec une seule donnée d'entrée, le débit de consigne Q_consigne qui est soit estimé dans le neuf par les données architecte, soit dans la rénovation correspondant à des données estimatives des anciennes maintenances ou obtenu par estimation d'un logiciel simple délivrable par la société COMAP^®.

[0090] Cette vanne d'équilibrage (1) est simple d'utilisation, à la portée de tous et fait gagner du temps lors de son installation et de l'argent tout au long de son cycle de vie.

[0091] Au-delà, de sa fonction d'équilibrage une telle vanne d'équilibrage (1) permettra de faire du contrôle ou maintenance d'installation de réseau hydraulique (5).

[0092] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation et de mise en oeuvre, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.

Revendications

1. Vanne d'équilibrage (1) à clapet (2) comportant une entrée (A) et une sortie (B), montée en aval d'un élément de régulation thermique (3) intégré à une branche (4) d'un réseau hydraulique (5) soumise à une pression (ΔP) sensiblement constante, caractérisée en ce qu'elle comporte :

- des moyens de mesure (7) d'une grandeur caractéristique du fluide traversant la vanne d'équilibrage (1),

- des moyens de commande (8) du positionnement du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1),

- des moyens de stockage de données (11) dans laquelle sont stockés des paramètres intrinsèques et extrinsèques de la vanne d'équilibrage (1),

- des moyens de traitement (10) indépendants agencés pour réaliser l'équilibrage automatique, dans la branche (4) à partir des valeurs de la grandeur caractéristique du fluide mesuré par les moyens de mesure (7), des moyens de commande (8) et des données stockées dans les moyens de stockage (11).

2. Vanne d'équilibrage (1) selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de traitement (10) permettent un équilibrage dit statique dans lequel les paramètres disponibles dans les moyens de stockage de données (11) sont compilés avec les mesures recueillies par les moyens de mesure (7) afin d'obtenir des valeurs de référence caractéristiques du réseau hydraulique (5).

3. Vanne d'équilibrage (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle les moyens de traitement (10) permettent un équilibrage dit dynamique dans lequel des valeurs de référence, de préférence celles déterminées à la revendication 2, sont exploitées pour commander les moyens de commande (8) du positionnement du clapet (2) de manière à conserver un différentiel de pression ou un débit suivant le cas sensiblement constant dans la branche du réseau hydraulique (ΔP) dans laquelle la vanne d'équilibrage (1) est installée.

4. Vanne d'équilibrage (1) selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle les moyens de traitement (10) permettent d'échanger et de modifier des données d'équilibrage à des fin d'adaptation, de diagnostique de tout le réseau hydraulique (5).

5. Vanne d'équilibrage (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la grandeur caractéristique mesurée du fluide traversant la vanne d'équilibrage (1) concerne son débit (Q).

6. Vanne d'équilibrage (1) selon la revendication 5, dans laquelle les paramètres intrinsèques de la vanne d'équilibrage (1) fournis par son fabriquant représentent la variation de pression (ΔP_vanne) entre l'entrée et la sortie de la vanne d'équilibrage (1) en fonction du débit (Q) pour une position donnée du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1).

7. Vanne d'équilibrage (1) selon la revendication 6, dans laquelle au cours de l'équilibrage statique, les moyens de traitement (10) calculent le coefficient caractéristique de référence (Z_réf) du dimensionnement du réseau hydraulique (5) considéré en fonction :

- de deux ou plusieurs valeurs de débit (Q_{Kv 75%}, Q_{Kv 50%}) déterminées pour deux ou plusieurs positionnements (P_75%, P_50%) du clapet (2) différents, et

- des valeurs correspondantes des coefficients caractéristiques du dimensionnement (Kv_75%, Kv_50%) de la vanne d'équilibrage (1) déduites des différentiels de pression (ΔP_vanne) données par les paramètres intrinsèques de la vanne d'équilibrage (1).

8. Vanne d'équilibrage (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les paramètres extrinsèques de la vanne d'équilibrage (1) comprennent une valeur de consigne (Q_consigne) du débit de la vanne d'équilibrage (1) correspondant à l'estimation du besoin d'un élément de régulation thermique (3) dans une branche (4) concernée du réseau hydraulique (5), tel un radiateur (3) ou un ventilo-convecteur.

9. Vanne d'équilibrage (1) selon la revendication 8, dans laquelle la valeur de consigne (Q_consigne) du débit est programmable dans les moyens de stockage de données (11) de la vanne d'équilibrage (1).

10. Vanne d'équilibrage (1) selon l'une des revendications 8 à 9, pourvu que la revendication 6 soit dépendante de la revendication 5, dans laquelle au cours de l'équilibrage statique, les moyens de traitement (10) calculent une valeur réactualisée (Kv_{réactualisée}) pour le coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv) de la vanne en fonction :

- du débit mesuré (Q_mesuré) à la position du clapet correspondant à la valeur de consigne (Q_consigne) du débit donné par les caractéristiques hydrauliques intrinsèques de la vanne,

- du débit de consigne (Q_consigne) et de son coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv_consigne) de la vanne d'équilibrage (1) correspondant, et

- du coefficient caractéristique de référence du dimensionnement du réseau hydraulique (Z_réf).

11. Vanne d'équilibrage (1) selon la revendication 10, dans laquelle au cours de l'équilibrage statique, les moyens de traitement (10) calculent un différentiel de pression de référence (ΔP_réf) de la branche (4) du réseau hydraulique (5) avec un coefficient caractéristique du dimensionnement de la vanne réactualisé (Kv_{réactualisée}) à partir de la formule :

12. Vanne d'équilibrage (1) selon la revendication 11, dans laquelle au cours de l'équilibrage dynamique, les moyens de traitement (10) agissent sur les moyens de commande (8) du positionnement du clapet (2) à l'aide d'un actionneur pour conserver une variation de pression de référence (ΔP_réf) sensiblement constante dans la branche (4) du réseau (5) quelque soit le besoin du réseau hydraulique (5).

13. Procédé d'équilibrage automatique dit statique des conditions hydrauliques d'un ou plusieurs éléments de régulation thermique (3) intégrés à une branche (4) d'un réseau hydraulique (5) soumise à un différentiel de pression (ΔP) sensiblement constante comportant une vanne d'équilibrage (1) selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comprend dans cet ordre les étapes consistant à :

- extraire des moyens de stockage de données (11) une valeur de consigne de débit (Q_consigne),

- calibrer la vanne d'équilibrage (1) en déterminant les débits pour deux ou plusieurs positions connues du clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1) correspondant respectivement à deux coefficients caractéristiques de la vanne (1), par exemple à 75% et 50% de l'ouverture maximale de la vanne (1),

- calculer le coefficient (Z_réf) caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5) et le coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv_consigne) de la vanne d'équilibrage (1) correspondant,

- positionner le clapet (2) de la vanne (1) sur sa position correspondant à la valeur calculée,

- déterminer le débit (Q_mesuré),

- si le débit déterminé (Q_mesuré) est compris dans une plage de valeur déterminée par exemple à plus ou moins 5% de la valeur du débit de consigne (Q_consigne), alors :

- la valeur du débit de consigne (Q_consigne) est remplacée par la valeur du débit déterminée (Q_mesuré),

- le coefficient caractéristique du dimensionnement (Kv_consigne) de la vanne d'équilibrage (1) correspondant au coefficient (Z_réf) caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5) devient le coefficient (Kv_réf) caractéristique du dimensionnement de référence, et

- le différentiel de pression de référence (ΔP_réf) d'une branche (4) du réseau hydraulique (5) est calculé à partir du coefficient caractéristique du dimensionnement de référence (Kv_réf) et du débit déterminé (Q_mesuré), sinon :

- revenir à l'étape de calcul du coefficient (Z _réf) caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5) et du coefficient (Kv_consigne) caractéristique du dimensionnement de la vanne d'équilibrageéquilibrage (1) correspondant.

14. Procédé d'équilibrage automatique dit dynamique de la pression d'entrée d'un ou plusieurs éléments de régulation thermique (3) intégrés à une branche (4) d'un réseau hydraulique (5) soumise à un différentiel de pression (ΔP) sensiblement constante comportant une vanne d'équilibrage (1) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend dans cet ordre les étapes consistant à :

- attendre après un premier temps déterminé (t1) la stabilisation de l'écoulement du fluide au travers de la vanne d'équilibrage (1), ce temps étant paramétrable et de préférence égal à 30 minutes,

- déterminer le débit (Q), en déduire le différentiel de pression (ΔP),

- si le différentiel de pression (ΔP) est compris dans une plage de valeur déterminée par exemple à plus ou moins 5% de la valeur du différentiel de pression de référence (ΔP_réf) :

- revenir à la première étape consistant à attendre après un premier temps déterminé (t1),

sinon :

- calculer le coefficient (Z) caractéristique du dimensionnement du réseau hydraulique (5) et le coefficient (Kv) caractéristique du dimensionnement de la vanne d'équilibrage (1 ) correspondant,

- positionner le clapet (2) de la vanne d'équilibrage (1) sur sa position correspondant au coefficient (Kv) caractéristique du dimensionnement de la vanne d'équilibrage (1),

- attendre après un deuxième temps déterminé puis revenir au début de cette étape, ce temps étant paramétrable par exemple égal à cinq minutes.

Dessins