Prendre le contrôle

Le composant clé de ce circuit est un interrupteur quadripolaire double direction (4PDT) à commande manuelle. En mode « normal », cet interrupteur permet au contact d'appel de chaleur isolé d'un contrôleur de zone – généralement appelé bornes (XX) – d'appeler le fonctionnement en chauffage de la pompe à chaleur. Si la source de chaleur auxiliaire doit fonctionner, un autre contact isolé normalement ouvert à l'intérieur de la pompe à chaleur se ferme pour permettre le fonctionnement de la chaudière. Le schéma de la figure 1 suppose qu'une fermeture de contact aux bornes (TT) de la chaudière permet son fonctionnement, ainsi que le fonctionnement d'un circulateur associé.

Si la pompe à chaleur est en panne pour service, le commutateur passe en mode « HP hors ligne ». Ce mode isole complètement le contact (XX) du contrôleur de zone de la pompe à chaleur. Chaque fois que le contrôleur de zone ferme son contact (XX), la chaudière est appelée à fonctionner.

Gestion des appels ECS

De nombreux systèmes dotés d’une pompe à chaleur air-eau et d’une chaudière auxiliaire sont configurés pour fournir du chauffage de l’eau domestique ainsi que du chauffage des locaux.

C’est là que les choses se compliquent en raison des variations dans la manière dont la pompe à chaleur et la chaudière fournissent normalement de la chaleur à un chauffe-eau indirect.

De nombreuses thermopompes air-eau actuellement disponibles en Amérique du Nord trouvent leur origine dans les marchés asiatiques ou européens. Ces pompes à chaleur disposent souvent d'un circulateur interne utilisé à la fois en mode chauffage des locaux et en mode chauffage de l'eau domestique. Ils utilisent également une vanne motorisée à 3 voies pour détourner l'eau chaude sortant de la pompe à chaleur vers le chauffage des locaux ou vers le serpentin d'un chauffe-eau indirect. Beaucoup de ces pompes à chaleur utilisent également un capteur de température inséré dans un puits du chauffe-eau pour déterminer quand l’eau domestique a besoin d’être chauffée. Certaines pompes à chaleur utilisent une sortie de 240 VCA pour faire fonctionner la vanne de dérivation tandis que d'autres utilisent une sortie de 24 VCA.

Si la pompe à chaleur est hors ligne pour le service, la logique permettant de faire fonctionner la vanne de dérivation motorisée à 3 voies entre les modes de chauffage des locaux et de chauffage de l'eau domestique l'est également. Une option permettant de conserver la chaudière disponible pour le chauffage des locaux et de l'eau domestique consiste à « prendre en charge » le contrôle de la vanne motorisée à 3 voies.

Le câblage nécessaire dépend de la manière dont la chaudière gère le chauffage de l'eau sanitaire. Par exemple, certaines chaudières mod/con utilisent un capteur de température inséré dans un puits du réservoir indirect pour déterminer quand un apport de chaleur au réservoir est nécessaire. D'autres attendent une entrée de fermeture de contact qui proviendrait d'un contrôleur de point de consigne externe qui surveille la température du chauffe-eau indirect. Ce contrôleur de point de consigne peut être alimenté par 120 VAC, 24 VAC ou ne nécessiter aucune alimentation externe s'il s'agit d'un aquastat électromécanique.

Le schéma de la figure 2 montre comment un seul interrupteur 4PDT – du même type que celui illustré à la figure 1 – est utilisé pour prendre en charge le fonctionnement d'une vanne de dérivation à 3 voies de 24 V CA si la pompe à chaleur ne fonctionne pas et que la chaudière est nécessaire pour le chauffage de l'eau domestique.

Graphique 2. Image fournie par John Siegenthaler

Le commutateur à commande manuelle 4PDT dispose de deux modes : « normal » et « HP hors ligne ». En mode normal, le La pompe à chaleur fournit les sorties 24 V CA nécessaires au fonctionnement de la vanne de dérivation.

En mode normal, le circuit de la sonde de température ECS de la chaudière est ouvert, cette sonde n'a donc aucune communication avec la chaudière. Si la chaudière génère un code d'erreur pour un circuit de capteur d'ECS ouvert, ou si un appel pour le fonctionnement de l'ECS de la chaudière utilise une fermeture de contact plutôt qu'un capteur, un autre moyen de désactiver le fonctionnement de l'ECS de la chaudière en mode normal et basé sur un circuit ouvert via le 4ème pôle de l'interrupteur 4PDT peut être utilisé.

Le schéma de la figure 2 suppose que l'actionneur installé sur la vanne de dérivation à 3 voies est « ouvert / fermé électriquement ». Cela signifie que 24 VCA doivent être fournis à l'actionneur de la vanne lorsque :

1. La vanne doit arrêter le débit vers le chauffage des locaux et fournir le débit au réservoir indirect.
2. La vanne doit arrêter le débit vers le réservoir indirect et permettre le débit vers le chauffage des locaux.

Lorsque le commutateur 4PDT de la figure est réglé sur le mode « HP hors ligne », 24 V CA sont envoyés à la vanne de dérivation pour la maintenir en mode de chauffage des locaux. Lorsque la chaudière fonctionne pour le chauffage de l'eau domestique, elle fournit 120 V CA au circulateur ECS, ainsi qu'à la bobine d'un relais unipolaire bidirectionnel (SPDT) (R1). Lorsque cela se produit, le contact du relais normalement ouvert se ferme pour fournir 24 V CA à la vanne de dérivation, la faisant tourner vers la position ECS.

Ils ne sont pas tous pareils

La figure 3 montre un exemple de commutateur 4PDT de qualité industrielle.

Image gracieuseté de Cricklewood Electronics.

Ce commutateur dispose de 12 bornes. Certains commutateurs comme celui-ci ont des numéros pour chaque borne moulés dans le corps du commutateur. Vous devrez peut-être plisser les yeux pour les voir. Pour les commutateurs qui n'ont pas de numéros, vous pouvez attribuer vos propres numéros et les placer sur le symbole schématique du commutateur, comme le montrent les figures 1 et 2.

Il existe des variantes de commutateurs 4PDT : certains ont une position « centrée ». Certains ont un ressort qui ramène toujours le levier en position centrale chaque fois qu'un doigt est relâché de l'interrupteur. Ces derniers sont appelés interrupteurs à « contact momentané ». Pour cette application, vous ne souhaitez aucune de ces variantes. Vous voulez un simple interrupteur à 2 positions sans arrêt central ni réglage momentané. Assurez-vous de vérifier les spécifications du commutateur avant de le commander.

Si vous n'êtes pas sûr de savoir quels sont les contacts normalement ouverts et normalement fermés, réglez simplement un multimètre en mode « continuité », placez un fil du compteur sur l'une des bornes centrales et l'autre sur l'une des bornes extérieures adjacentes à cette borne centrale. La borne normalement fermée sera celle qui fera biper le multimètre pour indiquer la continuité.

J'ai trouvé que le mieux était de connecter le câblage à un commutateur 4PDT, de faire 12 « queues de cochon » d'environ 10 pouces de long, de sertir une cosse à une extrémité de chaque queue de cochon et de les attacher toutes au commutateur. Faites glisser une courte longueur de gaine thermorétractable sur toutes les bornes de l'interrupteur une fois les tresses fixées. Appliquez de la chaleur pour rétrécir la gaine thermorétractable. Placez une étiquette numérotée près de l'autre extrémité de chaque tresse qui correspond aux numéros de borne sur le corps du commutateur et sur votre schéma. Faites tout cela avant de monter le commutateur dans tout type d'armoire ou de plaque frontale. Enfin, montez l'interrupteur et connectez les tresses au câblage restant à l'aide de serre-fils ou de connecteurs à sertir.

Plusieurs combinaisons possibles

Il existe plusieurs variantes de câblage en fonction des spécificités de la pompe à chaleur et de la chaudière d'appoint. Il existe également des variantes dans les actionneurs utilisés pour faire fonctionner une vanne de dérivation à 3 voies. Certains sont ouverts/fermés sous tension. Certains sont à ouverture électrique/fermeture à ressort.

Pour déterminer le câblage correct, rappelez-vous que l'actionneur de la vanne doit être contrôlé par la pompe à chaleur ou la chaudière auxiliaire, mais un seul à la fois. Cela implique que le câblage de l'actionneur de vanne sera connecté aux bornes « communes » de l'interrupteur à double direction. Configurez également votre câblage de manière à ce qu'il n'y ait aucune possibilité de « communication croisée » par inadvertance entre les circuits de la pompe à chaleur et ceux de la chaudière.

insérer une photo

Si vous utilisez les circuits décrits ci-dessus, assurez-vous de laisser des schémas ainsi qu'une explication des circuits avec le système afin qu'un futur technicien puisse comprendre le but des circuits. Assurez-vous également d'expliquer au propriétaire comment les interrupteurs doivent être utilisés, quand les déplacer des paramètres normaux aux paramètres hors ligne de la pompe à chaleur et quand les réinitialiser à la normale.

Instructions de congé

Les commutateurs 4PDT ne sont pas très courants dans la plupart des câblages de site associés aux systèmes CVC. Un futur technicien de service n'aura peut-être aucune idée de l'utilité d'un tel interrupteur. Si vous les utilisez comme décrit ci-dessus, assurez-vous de :

1. Créez un schéma comme celui présenté dans les figures 1 et 2, comprenant les numéros sur les bornes du commutateur et les étiquettes numériques correspondantes sur tout le câblage attaché au commutateur.
2. Créez une description détaillée de l’utilité du commutateur et de la manière dont il doit être utilisé.
3. Laissez le schéma et la description avec les autres manuels de produits du système, ou plastifiez le schéma et la description et affichez-les à côté du commutateur.
4. Expliquer le fonctionnement du commutateur au propriétaire de l'immeuble.
5. Dites au propriétaire de couper l’alimentation électrique de la pompe à chaleur si l’interrupteur doit être réglé sur le mode « HP fail ».
6. Dites au propriétaire que l'interrupteur doit être remis au réglage « normal » une fois la pompe à chaleur remise en ligne après l'entretien.

Raisonnable et prudent

Lorsqu'elles sont correctement adaptées aux charges et à l'équilibre du matériel du système, les pompes à chaleur air-eau sont aussi fiables que les autres équipements de source CVC. Comme d’autres équipements CVC de pointe et de nombreux autres appareils électroménagers majeurs, ces pompes à chaleur disposent de nombreux capteurs et commandes basées sur un microprocesseur. Il est raisonnable et prudent de s'attendre à ce qu'un certain entretien soit nécessaire au cours de leur durée de vie utile. Lorsqu'une chaudière est présente dans le système, il est également raisonnable et prudent de s'attendre à ce qu'elle puisse être facilement sélectionnée comme seule source de chaleur pour le système lorsque la pompe à chaleur est en panne. L'agencement de commutation simple décrit ci-dessus rend cela possible avec un coût ou une complexité supplémentaire minime.