FR3031575A1

FR3031575A1 - THERMAL TRANSFER MODULE WITH ASSOCIATED REGULATION FOR THERMODYNAMIC SYSTEM FOR HOT WATER PRODUCTION

Info

Publication number: FR3031575A1
Application number: FR1550212A
Authority: FR
Inventors: Xiang Zheng; Mingliang Zhou; Donatien Martin
Original assignee: LACAZE ENERGIES
Current assignee: LACAZE ENERGIES
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-07-15
Anticipated expiration: 2035-01-12
Also published as: FR3031575B1

Abstract

Le module de transfert thermique comporte : - une entrée chaude (32), - une sortie froide (34), - une entrée froide (28), et - une sortie chaude (30), Le système proposé (module de transfert et ballon associé) comporte : - une dérivation (36) réalisée en aval de la sortie chaude (30), entre le module de transfert thermique et le ballon (2), de manière à obtenir au moins deux branches (38, 40), chaque branche (38, 40) alimentant le ballon (2) en des points d'alimentation (16, 18) disposés à des hauteurs distinctes, - des moyens de régulation pour réguler un débit d'eau dans chaque branche (38, 40), - des capteurs de températures, et - des moyens de gestion et de commande sont reliés aux capteurs de température et aux moyens de régulation de débit.The thermal transfer module comprises: - a hot inlet (32), - a cold outlet (34), - a cold inlet (28), and - a hot outlet (30). The proposed system (transfer module and associated balloon) ) comprises: - a bypass (36) made downstream of the hot outlet (30), between the heat transfer module and the balloon (2), so as to obtain at least two branches (38, 40), each branch ( 38, 40) feeding the balloon (2) at feed points (16, 18) arranged at different heights; - regulating means for regulating a flow of water in each branch (38, 40); temperature sensors, and - management and control means are connected to the temperature sensors and the flow control means.

Description

1 La présente invention concerne un module de transfert thermique avec régulation associée pour système thermodynamique de production d'eau chaude sanitaire. Le domaine de la présente invention est plus particulièrement celui du chauffage d'eau dans un ballon, notamment un ballon d'eau chaude sanitaire, couramment appelé par son sigle ECS. Pour produire de l'eau chaude, il est connu d'équiper un ballon de moyens de chauffage intégrés tels par exemple une (ou plusieurs) résistance(s) électrique(s) ou bien un brûleur à gaz. Lorsque le ballon est rempli d'eau, les moyens de chauffage sont mis en marche et l'eau chauffe. Ce type d'équipement n'est pas adapté par exemple pour réaliser un chauffage à partir d'une pompe à chaleur ou d'un capteur solaire. Pour de telles sources de chaleur, il est connu d'utiliser un échangeur de chaleur. Il est alors connu de faire passer un serpentin du circuit primaire dans le ballon d'eau chaude. Il est aussi connu d'avoir un circuit primaire, par exemple au sein d'une pompe à chaleur ou avec un capteur solaire, et un circuit secondaire avec l'eau à chauffer, un module de transfert assurant le passage des calories du circuit primaire vers le circuit secondaire. Le domaine de l'invention concerne ainsi un tel module de transfert, par exemple entre une pompe à chaleur et un ballon d'eau chaude sanitaire. De manière plus générale, un tel module de transfert pourra trouver sa place entre un système de production de chaleur, de préférence à partir d'énergies renouvelables. Un tel module de transfert peut être utilisé dans divers secteurs et notamment dans le tertiaire, pour des résidences, pour des petites et moyennes industries, etc.. Il est connu, par exemple pour des logements collectifs, ou des petites ou moyennes industries, de produire directement de l'eau chaude sanitaire, à la demande. Les systèmes commercialisés comportent un circuit primaire relié directement à la production de chaleur et un circuit secondaire d'eau chaude sanitaire, le circuit primaire et le circuit secondaire étant reliés par un module de transfert. De tels systèmes ne présentent généralement pas de régulation de température sur le circuit secondaire. Il convient alors de dimensionner le système de production d'eau chaude pour faire face à un pic de 3031575 2 consommation. On arrive ainsi à un surdimensionnement du système pour répondre à des besoins très ponctuels. Un tel système conduit aussi à des déperditions thermiques importantes. Du fait du surdimensionnement, on arrive aussi à un ballon encombrant et onéreux.The present invention relates to a thermal transfer module with associated regulation for thermodynamic system for producing domestic hot water. The field of the present invention is more particularly that of heating water in a flask, in particular a hot water tank, commonly called by its acronym ECS. To produce hot water, it is known to equip a balloon with integrated heating means such as for example one (or more) electrical resistance (s) or a gas burner. When the flask is filled with water, the heating means are turned on and the water heats up. This type of equipment is not suitable for example for heating from a heat pump or a solar collector. For such heat sources, it is known to use a heat exchanger. It is then known to pass a coil of the primary circuit in the hot water tank. It is also known to have a primary circuit, for example in a heat pump or with a solar collector, and a secondary circuit with the water to be heated, a transfer module ensuring the passage of calories from the primary circuit to the secondary circuit. The field of the invention thus relates to such a transfer module, for example between a heat pump and a hot water tank. More generally, such a transfer module can find its place between a heat production system, preferably from renewable energies. Such a transfer module can be used in various sectors and especially in the tertiary sector, for residences, for small and medium industries, etc. It is known, for example for collective housing, or small or medium industries, directly produce hot water on demand. The commercialized systems comprise a primary circuit connected directly to the production of heat and a secondary hot water circuit, the primary circuit and the secondary circuit being connected by a transfer module. Such systems generally do not have temperature control on the secondary circuit. It is then necessary to size the hot water production system to cope with a peak of consumption. This leads to oversizing the system to meet very specific needs. Such a system also leads to significant heat losses. Due to oversizing, we also arrive at a bulky and expensive balloon.

5 Il est connu de réaliser une régulation sur le circuit primaire avec une vanne trois voies utilisée pour la régulation. On trouve alors un système onéreux associant au sein d'un ballon complexe un réservoir de stockage et un réservoir de production. En outre, un tel système fonctionne en mode de production instantanée (production à la demande) et présente les mêmes 10 inconvénients que ceux cités précédemment : surdimensionnement, pertes importantes, prix de revient du matériel élevé. On remarque par ailleurs que la production d'eau chaude sanitaire collective nécessite de fournir rapidement de l'eau chaude en tout point de distribution du circuit. À cet effet, un circuit de distribution bouclé est réalisé et 15 est maintenu à température. Ce maintien est énergivore et la consommation énergétique pour maintenir à température l'eau dans le circuit bouclé peut être parfois plus importante que la production d'eau chaude elle-même. La présente invention a alors pour but de fournir un système de production d'eau chaude sanitaire particulièrement bien adapté pour utiliser les 20 énergies renouvelables dont le rendement est augmenté par rapport aux systèmes connus de l'art antérieur. De préférence, le prix de revient d'un système mettant en oeuvre l'invention sera limité en utilisant notamment un ballon "simple", c'est-à-dire avec un seul réservoir et sans équipement particulier.It is known to perform regulation on the primary circuit with a three-way valve used for regulation. There is then an expensive system associating within a complex balloon a storage tank and a production tank. In addition, such a system operates in instant production mode (production on demand) and has the same disadvantages as those mentioned above: oversizing, significant losses, high cost of equipment. It should also be noted that the production of collective sanitary hot water requires the rapid supply of hot water at any point of distribution of the circuit. For this purpose, a looped distribution circuit is made and maintained at temperature. This maintenance is energy intensive and energy consumption to maintain water temperature in the looped circuit may be sometimes more important than the production of hot water itself. The object of the present invention is therefore to provide a system for producing domestic hot water that is particularly well suited to using renewable energies whose efficiency is increased compared with systems known from the prior art. Preferably, the cost price of a system embodying the invention will be limited by using in particular a "simple" balloon, that is to say with a single tank and without special equipment.

25 À cet effet, la présente invention propose un module de transfert thermique entre un premier circuit dit circuit primaire et un second circuit dit circuit secondaire, et ballon associé avec une partie basse et une partie haute disposée au-dessus de ladite partie basse, ledit module de transfert comportant : 30 - une entrée dite entrée chaude destinée à être connectée au circuit primaire, - une sortie dite sortie froide reliée au sein du module à l'entrée chaude et destinée à assurer un retour vers le circuit primaire, 3031575 3 - une entrée dite entrée froide reliée à la partie basse du ballon, et - une sortie dite sortie chaude reliée au sein du module à l'entrée froide et connectée à la partie haute du ballon. Selon la présente invention, une dérivation est réalisée en aval de la 5 sortie chaude, entre le module de transfert thermique et le ballon, de manière à obtenir au moins deux branches, chaque branche alimentant le ballon en des points d'alimentation disposés à des hauteurs distinctes ; des moyens de régulation sont prévus pour réguler un débit d'eau dans chaque branche ; des capteurs de températures sont disposés, d'une part, dans le ballon pour 10 déterminer dans le ballon à au moins deux hauteurs distinctes une température d'eau dans le ballon et, d'autre part, en amont de la dérivation, et des moyens de gestion et de commande sont reliés aux capteurs de température et aux moyens de régulation de débit. Avec un tel système, il est possible de créer un circuit secondaire avec 15 au moins deux entrées distinctes à des hauteurs différentes dans le ballon d'eau chaude. Il est donc possible d'effectuer une régulation sur l'alimentation en eau chaude du ballon en fonction, d'une part, de la température de l'eau qui alimente le ballon et de la température dans le ballon. Dans ce système, on peut prévoir que les moyens de régulation du 20 débit d'eau dans chaque branche sont à chaque fois une électrovanne. On peut prévoir une électrovanne deux voies dans chaque branche ou bien prévoir au niveau de la dérivation au moins une électrovanne trois voies en fonction du nombre de branches prévues. Pour bien connaitre la température dans le ballon sans avoir non plus 25 trop de capteurs, on prévoit de préférence que le ballon comporte un capteur de température en partie basse et un capteur de température associé à chaque point d'alimentation par les branches, sauf pour le point d'alimentation supérieur. Pour une meilleure régulation en température du système, celui-ci 30 comporte avantageusement un court-circuit permettant de faire passer de l'eau sortant par la sortie chaude vers l'entrée froide sans passer par le ballon et comportant des moyens de régulation pour contrôler le débit d'eau dans ledit court-circuit.To this end, the present invention proposes a thermal transfer module between a first circuit called primary circuit and a second circuit called secondary circuit, and balloon associated with a lower part and an upper part disposed above said lower part, said transfer module comprising: - an input called hot input intended to be connected to the primary circuit, - a so-called cold output output connected within the module to the hot input and intended to provide a return to the primary circuit, 3031575 3 - an input called cold input connected to the lower part of the balloon, and - a so-called hot output output connected within the module to the cold input and connected to the upper part of the balloon. According to the present invention, a bypass is carried out downstream of the hot outlet, between the heat transfer module and the balloon, so as to obtain at least two branches, each branch supplying the balloon at feed points arranged at different points. distinct heights; regulating means are provided for regulating a flow of water in each branch; temperature sensors are arranged, on the one hand, in the flask to determine in the flask at at least two distinct heights a water temperature in the flask and, on the other hand, upstream of the bypass, and management and control means are connected to the temperature sensors and the flow control means. With such a system, it is possible to create a secondary circuit with at least two separate inputs at different heights in the hot water tank. It is therefore possible to regulate the hot water supply of the balloon depending, on the one hand, the temperature of the water that supplies the balloon and the temperature in the balloon. In this system, it can be provided that the means for regulating the flow of water in each branch are in each case a solenoid valve. It is possible to provide a two-way solenoid valve in each branch or to provide at the level of the bypass at least one three-way solenoid valve as a function of the number of branches provided. To know the temperature in the flask without having too many sensors, it is preferably provided that the flask comprises a temperature sensor at the bottom and a temperature sensor associated with each feed point by the branches, except for the upper feeding point. For better regulation of the temperature of the system, the latter advantageously comprises a short-circuit which makes it possible to pass water leaving the hot outlet to the cold inlet without passing through the balloon and comprising control means for controlling the flow of water in said short circuit.

3031575 4 Un module de transfert thermique et ballon associé tels que décrits ci-dessus sont aussi adapté lorsqu'ils comportent en outre un circuit de distribution bouclé. Ce dernier peut alors être alimenté, d'une part, à partir de la sortie chaude, en amont de la dérivation et, d'autre part, à partir d'une sortie 5 disposée en position haute sur le ballon. La présente invention concerne également un système de production d'eau chaude, caractérisé en ce qu'il comporte un module de transfert thermique et un ballon associé tels que décrits plus haut. Dans un tel système, une pompe à chaleur peut être raccordée, d'une part, à l'entrée chaude et, 10 d'autre part, à la sortie froide du module de transfert thermique. Pour une telle application, la pompe à chaleur est de préférence une pompe à chaleur de type air/eau car elle permet d'obtenir des températures d'eau en sortie relativement élevées. Des détails et avantages de la présente invention apparaitront mieux 15 de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel : La figure 1 est une vue schématique d'un système de production d'eau chaude intégrant un module de transfert thermique et un ballon associé selon la présente invention, 20 La figure 2 est une vue semblable à la figure 1 pour une variante de réalisation préférée de l'invention, et La figure 3 est une vue correspondant à la figure 2 pour un système intégrant un circuit de distribution bouclé. Actuellement, les bâtiments représentent environ 40% des besoins 25 (consommations) énergétiques de tous secteurs confondus. La réglementation thermique en vigueur en France, appelée RT2012, prévoit un plafond de consommation moyenne de 50 kWhep/m2/an (soit 50 kilowattheure énergie primaire par mètre carré et par an). La répartition de ces besoins pour la valeur donnée de 50 kWhep/m2/an est la suivante : 30 25 kWhe p/m2/an pour eau chaude sanitaire (ECS), soit 50% du besoin global, 15 kWhep/m2/an pour chauffage, soit 30% du besoin global, 5 kWhep/m2/an pour éclairage, soit 10% du besoin global, 3031575 5 5 kWhep/m2/an pour auxiliaires, soit 10% du besoin global. Ainsi, il ressort de ces chiffres que le poste d'eau chaude sanitaire devient prépondérant. Le système décrit ci-après permet de limiter sensiblement la consommation d'énergie pour la production d'eau chaude 5 sanitaire. Des études comparatives réglementaires ont mis en évidence la nécessité de l'intégration des procédés de la production d'eau chaude (chauffage et sanitaire) par d'énergies renouvelables, telles que solaire, pompes à chaleur, etc. pour être en conformité avec les exigences de la 10 nouvelle RT 2012. La présente invention concerne un système thermodynamique destiné à la production directe de l'eau chaude sanitaire. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-après, il est prévu d'utiliser une pompe à chaleur (PAC) haute température (Température55°C). Le système décrit peut être mis en oeuvre 15 dans des secteurs tels que tertiaires, résidentiels et petites/moyennes industries, etc.. Un ballon d'ECS peut être considéré comme un réservoir d'énergie. On peut définir pour lui un rendement, appelé rendement du ballon, qui est le rapport entre le "volume utilisable" du ballon et du "volume stocké dans le 20 ballon". Autrement dit, on compare "l'énergie" stockée dans le ballon à celle qu'il stockerait s'il était entièrement rempli d'eau chaude. Ce rendement dépend essentiellement des phénomènes de la stratification d'eau chaude dans le ballon pendant la phase de la production (reconstitution) et celle du puisage (consommation).A heat transfer module and associated balloon as described above are also suitable when they further comprise a looped distribution circuit. The latter can then be fed, on the one hand, from the hot outlet, upstream of the bypass and, on the other hand, from an outlet 5 disposed in the upper position on the balloon. The present invention also relates to a system for producing hot water, characterized in that it comprises a heat transfer module and an associated balloon as described above. In such a system, a heat pump may be connected, on the one hand, to the hot inlet and, on the other hand, to the cold outlet of the heat transfer module. For such an application, the heat pump is preferably an air / water type heat pump because it makes it possible to obtain relatively high outlet water temperatures. Details and advantages of the present invention will become more apparent from the following description with reference to the accompanying diagrammatic drawing in which: FIG. 1 is a schematic view of a hot water production system incorporating a heat transfer module and an associated balloon according to the present invention, FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 for a preferred embodiment of the invention, and FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 for a system incorporating a circuit. curly distribution. Currently, buildings account for around 40% of the energy needs (consumptions) of all sectors. The thermal regulation in force in France, called RT2012, provides for an average consumption cap of 50 kWhep / m2 / year (ie 50 kilowatt hours primary energy per square meter per year). The distribution of these needs for the given value of 50 kWhpe / m2 / year is as follows: 30 25 kWhe p / m2 / year for domestic hot water (DHW), ie 50% of the overall requirement, 15 kWhpe / m2 / year for heating, ie 30% of the overall requirement, 5 kWhep / m2 / year for lighting, or 10% of the overall requirement, 3031575 5 5 kWhep / m2 / year for auxiliaries, or 10% of the overall requirement. Thus, it is clear from these figures that the domestic hot water station becomes preponderant. The system described below makes it possible to limit substantially the energy consumption for the production of sanitary hot water. Comparative regulatory studies have highlighted the need for the integration of hot water production processes (heating and sanitary) with renewable energies, such as solar, heat pumps, etc. The present invention relates to a thermodynamic system for the direct production of domestic hot water. In the embodiment described below, it is intended to use a heat pump (PAC) high temperature (temperature55 ° C). The described system can be implemented in sectors such as tertiary, residential and small / medium industries, etc. A DHW tank can be considered as a reservoir of energy. One can define for him a yield, called balloon efficiency, which is the ratio between the "usable volume" of the balloon and the "volume stored in the balloon". In other words, we compare the "energy" stored in the balloon with the one it would store if it was fully filled with hot water. This yield depends essentially on the phenomena of the stratification of hot water in the flask during the phase of production (reconstitution) and that of the drawing (consumption).

25 Idéalement, il conviendrait d'arriver à soutirer d'un ballon d'eau chaude toute son eau à sa température nominale. On cherche à tendre vers cet idéal en augmentant autant que possible le volume d'eau que l'on peut puiser à une température supérieure à une température prédéterminée (inférieure à la température nominale) dans le ballon.Ideally, all of its water should be withdrawn from a hot water tank at its nominal temperature. It is sought to tend towards this ideal by increasing as much as possible the volume of water that can be drawn at a temperature above a predetermined temperature (below the nominal temperature) in the balloon.

30 L'idée originale à la base du système proposé ci-après et de parvenir à un meilleur rendement du ballon en optimisant la stratification d'eau chaude dans ce ballon pendant les deux phases de la production et de la distribution (consommation).The original idea underlying the system proposed below and to achieve a better performance of the balloon by optimizing the stratification of hot water in the balloon during the two phases of production and distribution (consumption).

303 15 75 6 La maîtrise de la stratification d'eau dans le ballon permet également au système thermodynamique d'obtenir un meilleur rendement énergétique lors de la phase de production (reconstitution). Le système proposé ci-après a pour but de répondre à tout moment 5 aux besoins en ECS selon le type et la nature de l'établissement auquel il est destiné, et de s'adapter à la situation géographique (conditions climatiques) tout en obtenant une meilleure efficience (performances, encombrement réduit, économie en investissement, etc.). Ainsi, il est proposé une régulation de température sur un circuit 10 secondaire associée à une injection d'eau chaude sanitaire produite par une pompe à chaleur à plusieurs niveaux (deux niveaux au minimum) dans un ballon simple type ECS. La figure 1 illustre un système thermodynamique comportant quatre éléments principaux : 15 - un ballon 2 de production et de stockage d'ECS, de préférence équipé avec des équipements d'appoint ou/et de secours (de type électrique ou réchauffeur tubulaire, etc.) répartis en partie inférieure ou/et partie supérieure du ballon, des sondes de températures et des piquages nécessaires au bon fonctionnement du système, 20 - une pompe à chaleur 4, par exemple haute température et de type Air/Eau ou Eau/Eau, permettant idéalement de produire directement de l'ECS à une température 55°C dans les conditions climatiques normales ; - un module de transfert thermique (MTT) permettant d'assurer des raccordements hydrauliques du ballon 2 et de la pompe à chaleur 4 d'une part, 25 le transfert thermique et la régulation destinés à la production d'ECS du système à l'aide notamment d'un échangeur thermique 6 d'autre part, et - une armoire électrique équipée avantageusement d'un automate de type AIP assurant le pilotage et la régulation du fonctionnement du système thermodynamique. Avec diverses options retenues, elle doit permettre 30 avantageusement d'établir le bilan énergétique du système. Le ballon 2 est, à quelques détails près, du même type qu'un ballon d'eau chaude sanitaire "classique". Il présente un seul réservoir destiné à contenir de l'eau. Le ballon 2 présente une partie basse et une partie haute qui 3031575 7 sont définies par la disposition du ballon selon un axe vertical. Une arrivée d'eau 8, par exemple à partir d'un réseau de distribution d'eau potable, alimente le ballon dans la partie basse de celui-ci. Un point de puisage 10 se trouve de préférence au point le plus haut du ballon 2. De manière classique, 5 on alimente alors le ballon 2 en eau à chauffer par l'arrivée d'eau 8 et une fois chauffée, l'eau est prélevée chaude au point de puisage 10. De manière classique, le ballon 2 présente, de préférence en son point le plus bas, une vidange 12. Ici l'orientation haut/bas est donnée par rapport à la gravité. En effet, 10 pour l'homme du métier, il est classique de prendre une telle orientation car dans un ballon d'ECS, du fait de la gravité, l'eau froide se trouvera plutôt en partie basse du ballon et l'eau chaude en partie haute. Comme évoqué plus haut, le ballon 2 est équipé ici de deux équipements d'appoint 14, classiquement composés essentiellement d'une 15 résistance électrique et d'un dispositif de régulation, disposés à des hauteurs distinctes. Ces équipements d'appoint 14 sont par exemple disposés sensiblement à 1/3 et à 2/3 de la hauteur du ballon 2. Le ballon 2 comporte aussi une première entrée haute 16, une seconde entrée haute 18 et une sortie basse 22. La première entrée haute 16 20 est disposée au-dessus de la seconde entrée haute 18, ou tout du moins à une hauteur supérieure sur le ballon que la première entrée haute 16. La sortie basse 22 est réalisée dans la partie basse du ballon 2. Elle peut, comme illustré sur la figure 1, être sensiblement à la même hauteur que l'arrivée d'eau 8, par exemple en position diamétralement opposée à cette arrivée d'eau 8.303 15 75 6 The control of the stratification of water in the flask also allows the thermodynamic system to obtain a better energy efficiency during the production phase (reconstitution). The purpose of the system proposed below is to respond at any time to the need for DHW according to the type and nature of the establishment for which it is intended, and to adapt to the geographical situation (weather conditions) while obtaining better efficiency (performance, reduced size, savings in investment, etc.). Thus, it is proposed a temperature control on a secondary circuit 10 associated with an injection of domestic hot water produced by a multi-level heat pump (two levels minimum) in a single cylinder type ECS. FIG. 1 illustrates a thermodynamic system comprising four main elements: a tank 2 for producing and storing DHW, preferably equipped with auxiliary and / or emergency equipment (electrical type or tubular heater, etc.); ) distributed in the lower part or / and upper part of the flask, temperature probes and taps necessary for the proper functioning of the system, - a heat pump 4, for example high temperature and of the Air / Water or Water / Water type, ideally to directly produce ECS at 55 ° C under normal climatic conditions; a thermal transfer module (MTT) for ensuring hydraulic connections of the tank 2 and the heat pump 4 on the one hand, the heat transfer and the regulation intended for the production of DHW from the system to the notably using a heat exchanger 6 on the other hand, and an electrical cabinet advantageously equipped with an AIP type automaton for controlling and regulating the operation of the thermodynamic system. With various options selected, it must advantageously make it possible to establish the energy balance of the system. The balloon 2 is, with a few details, the same type as a hot water tank "classic". It has a single tank designed to hold water. The balloon 2 has a lower part and an upper part which are defined by the arrangement of the balloon along a vertical axis. A water inlet 8, for example from a drinking water distribution network, feeds the balloon in the lower part thereof. A tapping point 10 is preferably located at the highest point of the balloon 2. In a conventional manner, the balloon 2 is then fed with water to be heated by the water inlet 8 and once heated, the water is The balloon 2 preferably has a drain 12 at its lowest point. In this manner, the up / down orientation is given with respect to the gravity. Indeed, for those skilled in the art, it is conventional to take such an orientation because in a DHW flask, because of the gravity, the cold water will be rather in the lower part of the balloon and the hot water in the upper part. As mentioned above, the balloon 2 is equipped here with two auxiliary equipment 14, conventionally composed essentially of an electrical resistance and a regulating device, arranged at different heights. These auxiliary equipment 14 are for example disposed substantially at 1/3 and 2/3 of the height of the balloon 2. The balloon 2 also has a first high input 16, a second high input 18 and a low output 22. The first high input 16 20 is disposed above the second high input 18, or at least at a higher height on the balloon than the first high input 16. The low output 22 is formed in the lower part of the balloon 2. It can, as illustrated in Figure 1, be substantially at the same height as the water inlet 8, for example in diametrically opposite position to this water inlet 8.

25 Enfin, on remarque sur le ballon 2 la présence de deux sondes de températures, appelées T1 et T2. Comme illustré, la sonde T1 se trouve sensiblement à la hauteur de la sortie basse 22 tandis que la sonde T2 se trouve de préférence sensiblement à la hauteur de la seconde entrée haute 18. Le module de transfert thermique comporte comme élément principal 30 l'échangeur thermique 6 qui se présente ici comme un échangeur à contre- courant entre deux circuits hydrauliques : un premier circuit ou circuit primaire 24 qui apporte les calories produites par la pompe à chaleur 4 et un second circuit dit circuit secondaire 26 qui fournit les calories reçues dans le module de 3031575 8 transfert thermique à l'eau contenue dans le ballon 2. L'échangeur thermique 6 se présente par exemple sous la forme d'un échangeur à plaques. Du côté du ballon 2, le module comporte une entrée froide 28 reliée via l'échangeur à une sortie chaude 30. Du côté de la pompe à chaleur 4, le 5 module de transfert thermique présente une entrée chaude 32 reliée à une sortie froide 34. Au niveau du circuit primaire 24, l'entrée chaude 32 du module de transfert thermique est reliée à la sortie de la pompe à chaleur 4 fournissant un fluide caloporteur, de l'eau ou de l'eau glycolée par exemple, à relativement 10 haute température (de préférence supérieure à 55°C) et la sortie froide 34 est reliée à une entrée de la pompe à chaleur 4. L'homme du métier connaissant le fonctionnement d'une pompe à chaleur, la pompe à chaleur 4 n'est pas décrite en détail ici. On précise uniquement qu'il s'agit d'une pompe à chaleur permettant de fournir un fluide à 15 haute température et qui est de préférence de type air/eau. Toutefois, d'autres types de pompes à chaleur, par exemple eau/eau, pourraient également convenir. Le circuit primaire 24 comporte des éléments que l'on trouve habituellement sur un circuit hydraulique et qui ne sont pas décrits ici 20 (soupape, purgeur, vase d'expansion, vanne de remplissage, vanne de vidange, ...). Une pompe P2 assure la circulation du fluide dans le circuit primaire 24. Le circuit secondaire 26 présente une première partie appelée partie haute et une seconde partie appelée partie basse.Finally, we note on the balloon 2 the presence of two temperature probes, called T1 and T2. As illustrated, the probe T1 is substantially at the height of the low output 22 while the probe T2 is preferably substantially at the height of the second high input 18. The heat transfer module comprises as main element 30 the exchanger thermal 6 which is here as a countercurrent exchanger between two hydraulic circuits: a first circuit or primary circuit 24 which supplies the calories produced by the heat pump 4 and a second circuit called secondary circuit 26 which provides the calories received in the thermal transfer module 3031575 8 to the water contained in the flask 2. The heat exchanger 6 is for example in the form of a plate heat exchanger. On the side of the tank 2, the module has a cold inlet 28 connected via the exchanger to a hot outlet 30. On the heat pump 4 side, the heat transfer module has a hot inlet 32 connected to a cold outlet 34 At the primary circuit 24, the hot inlet 32 of the heat transfer module is connected to the outlet of the heat pump 4 supplying a coolant, for example, water or brine, to a relatively high temperature. high temperature (preferably greater than 55 ° C) and the cold outlet 34 is connected to an inlet of the heat pump 4. Those skilled in the art knowing the operation of a heat pump, the heat pump 4 n ' is not described in detail here. It is only specified that it is a heat pump for supplying a fluid at high temperature and which is preferably of the air / water type. However, other types of heat pumps, for example water / water, could also be suitable. The primary circuit 24 comprises elements that are usually found on a hydraulic circuit and which are not described here (valve, purger, expansion tank, filling valve, drain valve, ...). A pump P2 ensures the circulation of the fluid in the primary circuit 24. The secondary circuit 26 has a first part called upper part and a second part called lower part.

25 La partie haute du circuit secondaire 26 relie la sortie chaude 30 (du module de transfert thermique) à la première entrée haute 16 et à la seconde entrée haute 18 du ballon 2. Cette partie haute présente une dérivation 36 en aval de laquelle on trouve une première branche 38 reliée à la première entrée haute 16 et une seconde branche 40 reliée à la seconde entrée haute 18. La 30 première branche 38 comporte une électrovanne EVa tandis que la seconde branche 40 comporte une électrovanne EV1. La partie basse du circuit secondaire 26 présente du côté du ballon 2 tout d'abord un vase d'expansion 44 en aval duquel se trouve un clapet anti- 3 0 3 1 5 7 5 9 retour 46, puis un régulateur de débit 48 et une pompe P1. Entre la partie basse et la partie haute du circuit secondaire 26 se trouve un court-circuit 50 comportant une électrovanne EV2. Lorsque cette dernière est ouverte, du liquide, de l'eau, peut passer directement vers l'entrée 5 froide 28 sans être passée dans le ballon 2. Ce court-circuit 50 est par exemple connecté à la partie haute du circuit secondaire au niveau de la dérivation 36 et rejoint la partie basse du circuit secondaire 26 en aval du clapet anti-retour 46. Pour assurer la régulation du système, il est prévu de disposer plusieurs capteurs de température. On dispose ainsi : 10 - un capteur de température Tef pour mesurer la température de l'eau à l'arrivée d'eau 8, - un capteur de température T3 pour mesurer la température de l'ECS à l'entrée froide 28, - un capteur de température T4 pour mesurer la température de l'ECS 15 à la sortie chaude 30, et - des capteurs de température T5, T6, T7 et T8 pour le contrôle de la température au sein de la pompe à chaleur 4. Tous les capteurs de températures, toutes les vannes de régulation, ainsi que d'autres composants sont reliés à un dispositif de contrôle et de 20 gestion qui se trouve de préférence dans une armoire électrique (non représentée au dessin). Ce dispositif de commande se présente par exemple sous la forme d'un automate de type AIP (sigle pour Automate Industriel Programmable). La forme de réalisation de la figure 2 diffère principalement de la forme 25 de réalisation de la figure 1 en ce que la partie haute du circuit secondaire comporte trois branches. Pour la description de cette figure 2 et de la figure 3, on utilise les références déjà utilisées dans la description de la figure 1 pour désigner des éléments similaires. Ainsi sur la figure 2 on trouve, en plus des éléments illustrés sur la 30 figure 1, une troisième branche 42 dans la partie supérieure du circuit secondaire 26. Cette branche "supplémentaire" vient alimenter une troisième entrée haute 20 réalisée dans le ballon 2 en dessous de la deuxième entrée haute 18 mais toujours dans la partie supérieure du ballon 2 (par exemple dans 3 0 3 1 5 7 5 10 la moitié supérieure du ballon 2). Cette troisième branche 42 présente une électrovanne EVb pour la régulation de l'eau circulant dans la troisième branche 42. À la troisième entrée haute 20, on associe aussi un capteur de 5 température T2a destiné à mesurer la température de l'ECS se trouvant dans le ballon 2 à la hauteur de cette troisième entrée haute 20. On trouve en outre dans la forme de réalisation de la figure 2 deux compteurs d'eau pour mesurer le débit d'eau : un compteur d'eau Dl mesure la quantité d'eau entrant dans le ballon 2 par l'arrivée d'eau 8 et un compteur 10 d'eau D2 mesure la quantité d'eau sortant par la sortie chaude 30. La figure 3 donne un exemple de circuit de distribution alimenté par le système de la figure 2 (qui est repris sur cette figure 3). Le circuit de distribution comporte des points de distribution symbolisés par des robinets 52. Une boucle 54 de réchauffage est prévue. Cette boucle 54 comporte des 15 moyens de réchauffage, par exemple une résistance électrique 56 disposée dans la boucle. Cette boucle est naturellement alimentée en eau chaude à partir du point de puisage 10 du ballon 2. Pour chauffer l'eau dans la boucle 54 à partir de la production de chaleur de la pompe à chaleur 4, il est aussi prévu de relier la boucle 54 au 20 système de la figure 2 à partir directement de la sortie chaude 30, ou entre cette dernière et la dérivation 36. La liaison entre la sortie chaude 30 et la boucle 54 est munie d'une électrovanne EVrc2. Elle injecte de l'eau chaude de préférence juste en amont de la résistance électrique 56. Un retour de la boucle 54 vers le circuit secondaire 26 est également prévu. Ce retour est 25 réalisé juste en amont dans la boucle 54 de l'arrivée d'eau chaude du circuit secondaire 26. Pour éviter que de l'eau chaude ne retourne directement dans le circuit secondaire 26, un clapet anti-retour 46' est prévu entre les deux liaisons de la boucle 54 avec le circuit secondaire 26. La liaison de retour de la boucle 54 vers le circuit secondaire 26 présente également une électrovanne 30 EVrc1 ainsi qu'éventuellement un régulateur de débit 58. Les systèmes décrits ci-dessus permettent de réaliser une régulation de température du circuit secondaire 26 afin d'obtenir des performances du système thermodynamique meilleures que celles de systèmes comparables de 3 0 3 1 5 7 5 11 l'art antérieur. En se référant par exemple au système illustré sur la figure-2, il est possible de réaliser les opérations suivantes : Mode de production dite "instantanée" 5 Lorsqu'un seuil prédéfini mesuré par le compteur d'eau D1 (qui peut être par exemple muni d'un émetteur d'impulsion pour communiquer avec l'automate de gestion) est dépassé (ce qui correspond à de forts volumes de puisage), la régulation se fait selon le principe suivant : quand la température de l'eau chaude mesurée par la sonde de température T4 est égale ou 10 légèrement supérieure à une température de consigne de production, les électrovannes EVb, EV1 et EV2 seront fermées et EVa ouverte. Ainsi de l'eau chaude est envoyée, via la première branche 38 (la branche la plus haute), dans le ballon 2. Sinon l'eau chaude repasse, via le court-circuit 50 (c'est-à-dire avec les électrovannes EVa, EVb et EV1 fermées, et l'électrovanne EV2 15 ouverte) dans l'échangeur thermique 6 du module de transfert thermique pour être réchauffée jusqu'à ce que sa température soit égale ou légèrement supérieure à la température de consigne de production et alors être introduite dans le ballon 2. Cette régulation assure alors un mode de production "instantanée", 20 permettant de produire directement de l'eau à la température de production (distribution) au moment de grands puisages (consommation) et de rajouter ainsi un certain volume supplémentaire (le volume produit dépend de la puissance de la pompe à chaleur 4 et des conditions climatiques) au volume tampon du stockage dans le ballon 2.The upper part of the secondary circuit 26 connects the hot outlet 30 (of the heat transfer module) to the first upper inlet 16 and the second upper inlet 18 of the tank 2. This upper part has a bypass 36 downstream of which there is a first branch 38 connected to the first high input 16 and a second branch 40 connected to the second high input 18. The first branch 38 comprises a solenoid valve EVa while the second branch 40 comprises a solenoid valve EV1. The lower part of the secondary circuit 26 has on the side of the balloon 2 first of all an expansion tank 44 downstream of which there is an anti-return valve 46, then a flow regulator 48 and a pump P1. Between the lower part and the upper part of the secondary circuit 26 is a short circuit 50 comprising a solenoid valve EV2. When the latter is open, liquid, water, can pass directly to the cold inlet 28 without being passed through the balloon 2. This short circuit 50 is for example connected to the upper part of the secondary circuit at the of the branch 36 and joins the lower part of the secondary circuit 26 downstream of the check valve 46. To ensure the regulation of the system, it is expected to have several temperature sensors. There is thus: a temperature sensor Tef for measuring the temperature of the water at the water inlet 8; a temperature sensor T3 for measuring the temperature of the hot water at the cold inlet; a temperature sensor T4 for measuring the temperature of the DHW 15 at the hot outlet 30, and - temperature sensors T5, T6, T7 and T8 for controlling the temperature within the heat pump 4. All Temperature sensors, all control valves, as well as other components are connected to a control and management device which is preferably located in an electrical cabinet (not shown in the drawing). This control device is for example in the form of a PLC type PLC (acronym for Programmable Industrial Automation). The embodiment of FIG. 2 differs mainly from the embodiment of FIG. 1 in that the upper part of the secondary circuit has three branches. For the description of this FIG. 2 and of FIG. 3, the references already used in the description of FIG. 1 are used to designate similar elements. Thus, in FIG. 2, in addition to the elements illustrated in FIG. 1, there is a third branch 42 in the upper part of the secondary circuit 26. This "extra" branch supplies a third high input 20 made in the balloon 2. below the second high input 18 but still in the upper part of the balloon 2 (for example in the upper half of the balloon 2). This third branch 42 has a solenoid valve EVb for regulating the water circulating in the third branch 42. At the third upper inlet 20, there is also associated a temperature sensor T2a intended to measure the temperature of the ECS located in the balloon 2 at the height of this third high input 20. In the embodiment of FIG. 2, there are also two water meters for measuring the flow of water: a water meter D1 measures the quantity of water. water entering the flask 2 by the water inlet 8 and a water meter D2 measures the amount of water exiting through the hot outlet 30. FIG. 3 gives an example of a distribution circuit supplied by the heating system. Figure 2 (which is shown in this figure 3). The distribution circuit has distribution points symbolized by valves 52. A heating loop 54 is provided. This loop 54 comprises heating means, for example an electrical resistor 56 arranged in the loop. This loop is naturally supplied with hot water from the point of drawing of the balloon 2. To heat the water in the loop 54 from the heat production of the heat pump 4, it is also planned to connect the loop 54 to the system of Figure 2 directly from the hot outlet 30, or between the latter and the bypass 36. The connection between the hot outlet 30 and the loop 54 is provided with a solenoid valve EVrc2. It injects hot water preferably just upstream of the electrical resistance 56. A return of the loop 54 to the secondary circuit 26 is also provided. This return is made just upstream in the loop 54 of the hot water inlet of the secondary circuit 26. To prevent hot water from returning directly to the secondary circuit 26, a non-return valve 46 'is provided between the two links of the loop 54 with the secondary circuit 26. The return link of the loop 54 to the secondary circuit 26 also has a solenoid valve 30 EVrc1 and possibly a flow regulator 58. The systems described above allow temperature control of the secondary circuit 26 to achieve better performance of the thermodynamic system than comparable systems of the prior art. By referring, for example, to the system illustrated in FIG. 2, it is possible to carry out the following operations: "Instantaneous" production mode 5 When a predefined threshold measured by the water meter D1 (which may be for example equipped with a pulse transmitter to communicate with the management PLC) is exceeded (which corresponds to high volumes of draw), the regulation is done according to the following principle: when the temperature of the hot water measured by the temperature sensor T4 is equal to or slightly greater than a production set point temperature, the solenoid valves EVb, EV1 and EV2 will be closed and EVa open. Thus hot water is sent via the first branch 38 (the highest branch) into the balloon 2. Otherwise the hot water returns via the short circuit 50 (that is to say with the solenoid valves EVa, EVb and EV1 closed, and the solenoid valve EV2 open) in the heat exchanger 6 of the heat transfer module to be reheated until its temperature is equal to or slightly greater than the production temperature setpoint and This regulation then ensures an "instantaneous" production mode, making it possible to directly produce water at the production temperature (distribution) at the time of large drawdowns (consumption) and thus to add a certain additional volume (the volume produced depends on the power of the heat pump 4 and the climatic conditions) to the buffer volume of the storage in the tank 2.

25 Par rapport aux systèmes existants, le système proposé ici permet de réduire le volume tampon de stockage du ballon utilisé. Mode de production "sem i-instantanée" ou "semi-accumulation" Lorsque le seuil prédéfini selon le compteur d'eau D1 n'est pas 30 dépassé (faibles volumes de puisage), la régulation se fait selon le principe suivant : la température de l'eau chaude mesurée par le capteur de température T4 est systématiquement comparée aux températures d'eau dans le ballon mesurées par les capteurs de température T2 et T2a et à la consigne 3031575 12 de production. Selon la valeur mesurée par le capteur de température T4, les orientations de l'eau chaude sont ainsi régulées : Si la valeur mesurée par le capteur de température T4 est égale ou légèrement supérieure à la consigne de production, de l'eau chaude est 5 directement envoyée dans la partie supérieure du ballon via la première branche 38 (les électrovannes EV1, EV2 et EVb seront fermées et EVa ouverte). Si la valeur mesurée par le capteur de température T4 est égale ou légèrement supérieure à celle mesurée par le capteur de température T2 dans 10 le ballon 2, les électrovannes EV2, EVa et EVb seront fermées et EV1 ouverte. De l'eau chaude est envoyée à travers de l'électrovanne EV1 dans le ballon 2 via la deuxième branche 40. Si la valeur mesurée par le capteur de température T4 est inférieure à celle mesurée par le capteur de température T2, mais égale ou supérieure à 15 celle mesurée par le capteur de température T2a dans le ballon 2, les électrovannes EV1, EV2 et EVa seront fermées et EVb ouverte. De l'eau chaude est ainsi envoyée, à travers l'électrovanne EVb, dans le ballon (troisième branche 42). Si la valeur mesurée par le capteur de température T4 est inférieure à 20 celle mesurée par le capteur de température T2a dans le ballon 2, les électrovannes EV1, EVa et EVb seront fermées et EV2 ouverte. De l'eau chaude est renvoyée, via le court-circuit 50, vers l'échangeur thermique 6 du module de transfert thermique pour être réchauffée jusqu'à ce que sa température atteigne au moins la valeur de T2a afin d'être introduite dans le 25 ballon 2 via la troisième branche 42 ou la deuxième branche 40. Par rapport aux systèmes existants, ce mode de régulation, correspondant au mode de production "semi-instantané" ou "semiaccumulation", permet de maîtriser parfaitement les phénomènes de stratification d'eau dans le ballon, d'une part, et de réduire le volume tampon 30 du stockage aux conditions identiques, d'autre part. Plus l'installation est importante (en termes de volume et de puissance), plus ce mode de régulation est performant en termes des gains (économies en investissement et consommation énergétique).Compared with existing systems, the system proposed here makes it possible to reduce the storage buffer volume of the balloon used. Production mode "semi-instantaneous" or "semi-accumulation" When the preset threshold according to the water meter D1 is not exceeded (low draw-off volumes), the regulation is done according to the following principle: the temperature the hot water measured by the temperature sensor T4 is systematically compared with the water temperatures in the flask measured by the temperature sensors T2 and T2a and with the production instruction 3031575 12. Depending on the value measured by the temperature sensor T4, the hot water orientations are thus regulated: If the value measured by the temperature sensor T4 is equal to or slightly greater than the production setpoint, hot water is 5 directly sent to the upper part of the balloon via the first branch 38 (solenoid valves EV1, EV2 and EVb will be closed and EVa open). If the value measured by the temperature sensor T4 is equal to or slightly greater than that measured by the temperature sensor T2 in the balloon 2, the solenoid valves EV2, EVa and EVb will be closed and EV1 open. Hot water is sent through the solenoid valve EV1 into the tank 2 via the second branch 40. If the value measured by the temperature sensor T4 is lower than that measured by the temperature sensor T2, but equal to or greater to that measured by the temperature sensor T2a in the balloon 2, the solenoid valves EV1, EV2 and EVa will be closed and EVb open. Hot water is thus sent through the solenoid valve EVb into the balloon (third branch 42). If the value measured by the temperature sensor T4 is less than that measured by the temperature sensor T2a in the tank 2, the solenoid valves EV1, EVa and EVb will be closed and EV2 open. Hot water is returned via the short-circuit 50 to the heat exchanger 6 of the heat transfer module to be reheated until its temperature reaches at least the value of T2a in order to be introduced into the 25 balloon 2 via the third branch 42 or the second branch 40. Compared to existing systems, this mode of regulation, corresponding to the mode of production "semi-instantaneous" or "semiaccumulation", allows to control perfectly the phenomena of stratification of water in the flask, on the one hand, and reduce the storage buffer volume 30 under identical conditions, on the other hand. The more important the installation (in terms of volume and power), the more efficient this mode of regulation is in terms of gains (savings in investment and energy consumption).

3031575 13 Ce mode de régulation est également applicable pour la gestion des réseaux de chauffage ayant des régimes de température différents, mais avec une production centralisée.3031575 13 This control mode is also applicable for the management of heating networks with different temperature regimes, but with centralized production.

5 Mode de production dite "accumulation" Ici, le profil de la consommation en ECS et le rapport du "volume de ballon/puissance de PAC" sont adaptés. Les dispositifs décrits plus haut peuvent s'adapter facilement à ce mode de production "accumulation" dont le but est de contrôler et d'enregistrer la quantité d'ECS consommée pendant la 10 période de consommation (par exemple dans la journée) et de reconstituer dans le ballon celle-ci dans les conditions favorables (par exemple dans la nuit). Les adaptations se réalisent par exemple comme suit : Cas 1 simple -> Consommation journalière régulière : La régulation est simple pour ce cas. Avec une quantité d'ECS 15 suffisante et préalablement stockée dans le ballon, le puisage dans le ballon 2 (consommation) se fait pendant la période de consommation (par exemple dans la journée) et le contenu du ballon 2 n'est reconstitué que pendant la période sans consommation (par exemple dans la nuit). La configuration du système thermodynamique illustrée sur la figure 1 20 avec deux niveaux d'injection d'eau chaude dans le ballon 2 et deux sondes de température T1 et T2 mais sans compteur d'eau D2 est suffisante et bien adaptée. La gestion de la production d'ECS se réalise ainsi : la température mesurée par la sonde de température T4 est comparée aux valeurs de la 25 consigne de production et de la mesure effectuée par le capteur de température T2 : Si la valeur mesurée par le capteur de température T4 est égale ou légèrement supérieure à la consigne de production, de l'eau chaude est directement envoyée dans la partie supérieure du ballon via la première 30 branche 38 (les électrovannes EV1 et EV2 seront fermées et EVa ouverte) ; Si la valeur mesurée par le capteur de température T4 est inférieure à la consigne de production, mais égale ou légèrement supérieure à la valeur mesurée par le capteur de température T2, de l'eau chaude est envoyée dans 3031575 14 le ballon via la seconde branche 40 (les électrovannes EV2 et EVa seront fermées et EV1 ouverte) ; Si la valeur mesurée par le capteur de température T4 est inférieure à la valeur mesurée par le capteur de température T2, de l'eau tiède est 5 envoyée, via le court-circuit 50 (les électrovannes EV1 et EVa seront fermées et EV2 ouverte), vers l'échangeur thermique 6 du module de transfert thermique pour être réchauffée jusqu'à ce que sa température atteigne la valeur mesurée par la sonde de température T2.5 Production mode called "accumulation" Here, the profile of the consumption of DHW and the ratio of the "volume of the tank / power of heat pump" are adapted. The devices described above can easily be adapted to this production mode "accumulation" whose purpose is to control and record the amount of DHW consumed during the period of consumption (for example during the day) and to reconstitute in the balloon it under favorable conditions (for example in the night). Adaptations are realized for example as follows: Case 1 simple -> Regular daily consumption: The regulation is simple for this case. With a sufficient amount of DHW and previously stored in the flask, the drawing into the flask 2 (consumption) is done during the consumption period (for example during the day) and the contents of flask 2 are reconstituted only during the period without consumption (for example at night). The configuration of the thermodynamic system illustrated in FIG. 1 with two levels of injection of hot water into the tank 2 and two temperature probes T1 and T2 but without a water meter D2 is sufficient and well adapted. The management of the DHW production is carried out as follows: the temperature measured by the temperature sensor T4 is compared with the values of the production setpoint and the measurement made by the temperature sensor T2: If the value measured by the sensor temperature T4 is equal to or slightly greater than the production setpoint, hot water is directly sent to the upper part of the flask via the first branch 38 (solenoid valves EV1 and EV2 will be closed and EVa open); If the value measured by the temperature sensor T4 is lower than the production setpoint, but equal to or slightly greater than the value measured by the temperature sensor T2, hot water is sent into the balloon via the second branch. 40 (solenoid valves EV2 and EVa will be closed and EV1 open); If the value measured by the temperature sensor T4 is lower than the value measured by the temperature sensor T2, lukewarm water is sent via the short-circuit 50 (the solenoid valves EV1 and EVa will be closed and EV2 open). to the heat exchanger 6 of the heat transfer module to be reheated until its temperature reaches the value measured by the temperature sensor T2.

10 Cas 2 -> Consommations journalières relativement variables dans la semaine (mois) : Évidemment, le système (volume du ballon 2 et puissance de la pompe à chaleur 4) doit être dimensionné pour répondre à la consommation journalière maximale.10 Case 2 -> Daily consumptions relatively variable in the week (month): Obviously, the system (volume of the tank 2 and power of the heat pump 4) must be sized to meet the maximum daily consumption.

15 Les quantités nécessaires, correspondant par exemple aux consommations journalières de la semaine (ou du mois) d'un ERP (sigle pour "Établissement recevant du public"), et la période de reconstitution souhaitée sont préalablement enregistrées dans le régulateur (automate AIP) ; Avec l'aide du compteur d'eau D1 sur l'arrivée d'eau 8, la 20 consommation en ECS lors du puisage est enregistrée, calculée en cumul et contrôlée dans le régulateur ; La valeur cumulée à la fin de la période de consommation se compare à la valeur de la consommation journalière du lendemain préalablement enregistrée. Les résultats de cette comparaison déterminent le volume d'eau 25 chaude à reconstituer pour le lendemain : Si la valeur cumulée est inférieure à celle du lendemain (majorée éventuellement par un coefficient de sécurité ou pour un événement exceptionnel, possibilité importante pour les ERP), c'est la consommation (besoin) en ECS du lendemain qui sera le volume à reconstituer pendant la 30 période sans consommation. Dans tout le cas, la production au niveau de la pompe à chaleur 4 s'arrête lorsque la température mesurée au niveau du capteur de température T1 atteint la valeur de consigne, correspondant au niveau maximal du volume utile du ballon.The necessary quantities, corresponding, for example, to the daily consumptions of the week (or month) of an ERP (acronym for "establishment receiving the public"), and the desired reconstitution period are previously recorded in the regulator (PLC AIP) ; With the aid of the water meter D1 on the water supply 8, the consumption of DHW during the drawing is recorded, calculated in total and controlled in the regulator; The cumulative value at the end of the consumption period is compared to the value of the daily consumption of the day before recorded. The results of this comparison determine the volume of hot water to be reconstituted for the following day: If the cumulative value is lower than that of the following day (possibly increased by a factor of safety or for an exceptional event, an important possibility for the LES), it is the consumption (need) of the next day's ECS which will be the volume to be reconstituted during the period without consumption. In any case, the production at the level of the heat pump 4 stops when the temperature measured at the temperature sensor T1 reaches the set point, corresponding to the maximum level of the useful volume of the balloon.

3031575 15 Dans le cas contraire, c'est-à-dire si la valeur cumulée est supérieure à celle du lendemain (majorée éventuellement par un coefficient de sécurité ou pour un événement exceptionnel), c'est encore la consommation (besoin) en ECS du lendemain qui sera le volume à reconstituer pendant la période sans 5 consommation. Cette solution permet de garantir le volume nécessaire en ECS pour les besoins du lendemain, d'évaluer les comportements des usagers en ECS si besoin est et en même temps de limiter au maximum les pertes statiques inutiles du stockage. Avec l'aide du compteur d'eau D2, la régulation est relativement 10 simple : La gestion de la production d'ECS pendant la période sans consommation suit le même principe décrit ci-dessus en référence à la figure 1. La différence est toutefois que tout le (petit) volume d'eau ayant une température égale ou légèrement supérieure à la température de consigne de 15 production (température de consigne au niveau du capteur de température T4) est enregistré et comptabilisé. Une fois que le volume comptabilisé en cumul est égal ou légèrement supérieur au volume du lendemain à produire, le régulateur arrête le fonctionnement de la pompe à chaleur 4.3031575 15 Otherwise, that is to say, if the accumulated value is greater than that of the following day (increased possibly by a factor of safety or for an exceptional event), it is still the consumption (need) in ECS the next day which will be the volume to be reconstituted during the period without consumption. This solution makes it possible to guarantee the necessary volume in ECS for the needs of the next day, to evaluate the behaviors of the users in ECS if necessary and at the same time to limit as much as possible the unnecessary static losses of the storage. With the help of the water meter D2, the regulation is relatively simple: The management of the production of DHW during the non-consumption period follows the same principle described above with reference to FIG. that all the (small) volume of water having a temperature equal to or slightly higher than the production set point temperature (temperature set point at the temperature sensor T4) is recorded and counted. Once the cumulated volume is equal to or slightly greater than the volume of the next day to be produced, the controller stops the operation of the heat pump 4.

20 Avec la présence des compteurs d'eau D1 ou/et D2, associés à des sondes de température Tef et T4 (ou sonde de température Tec placée au niveau du point de puisage 10, suivant la configuration de l'installation), il est facile d'établir le bilan énergétique du système destiné à la production d'ECS.With the presence of the water meters D1 or / and D2, associated with temperature probes Tef and T4 (or temperature probe Tec placed at the point of drawing 10, depending on the configuration of the installation), it is easy to establish the energy balance of the system intended for the production of DHW.

25 Pour la forme de réalisation de la figure 3, concernant plus particulièrement des installations collectives de production et de distribution d'ECS, dans lesquelles le circuit de distribution d'ECS est généralement bouclé avec un maintien de la température à une valeur généralement supérieure à 50°C (selon les réglementations en vigueur) afin de garantir la disponibilité à 30 tout moment d'eau chaude et aussi la qualité sanitaire (prévention contre les légionnelles). Ce maintien en température de l'eau consomme une quantité d'énergie considérable. La plupart des installations d'ECS collectives fonctionnent en mode 3031575 16 "semi-instantané" ou "semi-accumulation". Selon les profils de la consommation d'ECS dans les secteurs tertiaires et des logements collectifs, il y a généralement au moins deux périodes relativement longues sans consommation et dans lesquelles la pompe à chaleur est en arrêt.For the embodiment of FIG. 3, more particularly concerning collective installations for the production and distribution of DHW, in which the DHW distribution circuit is generally completed with a maintenance of the temperature at a value generally greater than 50 ° C (according to the regulations in force) in order to guarantee the availability at any time of hot water and also the sanitary quality (prevention against Legionellae). This maintenance of water temperature consumes a considerable amount of energy. Most collective DHW installations operate in 3031575 16 "semi-instantaneous" or "semi-accumulation" mode. According to the profiles of the consumption of DHW in the tertiary and collective housing sectors, there are generally at least two relatively long periods without consumption and in which the heat pump is off.

5 Avec un système tel que décrit ci-dessus, la pompe à chaleur 4 sera utilisée pour participer au maintien de la température du bouclage afin de réduire la consommation d'énergie électrique grâce au coefficient de performance de la pompe à chaleur 4 qui est le plus souvent bien supérieur à 1.With a system as described above, the heat pump 4 will be used to help maintain the loopback temperature in order to reduce the electric power consumption by virtue of the heat pump's coefficient of performance 4 which is the more often than 1.

10 Le principe de la participation de la pompe à chaleur 4 au maintien de la température de l'eau dans la boucle 54 est illustré sur la figure 3.La gestion du maintien de la température du bouclage par la pompe à chaleur 4 s'effectue par exemple comme suit : La production d'ECS par le système thermodynamique est toujours 15 prioritaire. L'emploi de la pompe à chaleur 4 se fait à condition que la consigne de la production dans le ballon 2 soit atteinte ou bien le volume à reconstituer dans le ballon 2 soit réalisé. Avant de démarrer l'opération du maintien en température de l'eau dans la boucle 54, les électrovannes (EV1, EV2, EVa et EVb) sont en position 20 fermée. En fonction du débit (vitesse) du bouclage et la puissance de la pompe à chaleur 4, le débit est réglé à l'aide de l'électrovanne EVrc1 de réglage, destinée à envoyer de l'eau de la boucle vers la pompe à chaleur 4. Le réglage du débit se fait à une valeur pour que la température de l'eau réchauffée par la 25 pompe à chaleur 4 soit proche de la température de distribution prévue. L'opération du maintien se réalise par exemple ainsi : Après l'ouverture des deux électrovannes EVrc1 et EVcr2, le régulateur redémarre la pompe à chaleur 4 et le circulateur P1 afin d'envoyer de l'eau de la boucle 54 vers l'échangeur thermique 6 du module de transfert thermique 30 pour être réchauffée. Comme la puissance réelle de la pompe à chaleur 4 varie en fonction des conditions climatiques, il est souhaitable que de l'eau réchauffée soit renvoyée vers le réchauffeur de boucle avant de l'introduire directement dans le circuit de la distribution.The principle of the participation of the heat pump 4 in maintaining the temperature of the water in the loop 54 is illustrated in FIG. 3. The management of the maintenance of the temperature of the loopback by the heat pump 4 is carried out for example as follows: The production of DHW by the thermodynamic system is always a priority. The use of the heat pump 4 is done provided that the production instruction in the tank 2 is reached or the volume to be reconstituted in the tank 2 is achieved. Before starting the operation of maintaining the temperature of the water in the loop 54, the solenoid valves (EV1, EV2, EVa and EVb) are in the closed position. Depending on the flow rate (speed) of the loopback and the power of the heat pump 4, the flow rate is adjusted using the solenoid valve EVrc1 adjustment, intended to send water from the loop to the heat pump 4. The flow rate setting is set so that the temperature of the water heated by the heat pump 4 is close to the intended dispensing temperature. The holding operation is carried out for example as follows: After the opening of the two solenoid valves EVrc1 and EVcr2, the controller restarts the heat pump 4 and the circulator P1 in order to send water from the loop 54 to the exchanger thermal 6 of the heat transfer module 30 to be reheated. Since the actual power of the heat pump 4 varies according to the climatic conditions, it is desirable that heated water be returned to the loop heater before introducing it directly into the distribution circuit.

3031575 17 Cette opération s'arrêtera dès qu'il y a un puisage d'ECS (besoin), détectable par la présence du compteur d'eau Dl ou un autre instrument sur le circuit du départ d'ECS. La production d'ECS redémarre selon les principes définis ci-dessus après la fermeture des deux électrovannes EVrc1 et EVcr2.3031575 17 This operation will stop as soon as there is a DHW draw (need), detectable by the presence of the water meter Dl or another instrument on the DHW start circuit. The production of DHW is restarted according to the principles defined above after the closing of the two solenoid valves EVrc1 and EVcr2.

5 Comme il ressort de la description qui précède, l'invention fournit un système qui à l'aide d'électrovannes à deux voies (ou électrovannes à trois voies, voire quatre voies) et avec la régulation de la température d'ECS produite par la pompe à chaleur, la température de l'ECS introduite dans le 10 ballon aura au moins une température égale à celle de l'eau à l'endroit (niveau) où est introduite de l'ECS produite par la pompe à chaleur. De ce fait, la stratification d'eau chaude dans le ballon est maintenue. Suivant le profil de la consommation d'ECS et la configuration de l'installation (volume du ballon et la puissance de pompe à chaleur), le système 15 peut s'adapter, grâce à la régulation, à trois modes de la production d'eau chaude sanitaire, selon besoin, soit : Accumulation Semi-instantané ou semi-accumulation Instantané 20 Comme le sait l'homme du métier, le coefficient de performance (COP) d'une pompe à chaleur est souvent très largement supérieur à 1 sauf dans certains cas particuliers (par exemple lors d'une phase de dégivrage). Avec les systèmes décrits plus haut, l'emploi de la pompe à chaleur peut être optimisé afin de réduire également la consommation électrique pour un circuit de 25 distribution bouclé. Par exemple, pour un COP de 3, on peut produire 3 kWh en chaleur pour 1 kWh consommé, soit une économie de 2 kWh d'énergie électrique consommée par rapport à une solution en réchauffeur électrique seul. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux modes de 30 réalisation préférés décrits ci-dessus et aux variantes évoquées mais elle concerne toutes les variantes de réalisation dans le cadre des revendications ci-après.As can be seen from the foregoing description, the invention provides a system which by means of two-way solenoid valves (or three-way or four-way solenoid valves) and with the regulation of the DHW temperature produced by the heat pump, the temperature of the DHW introduced into the flask will have at least a temperature equal to that of the water at the place (level) where is introduced the ECS produced by the heat pump. As a result, the stratification of hot water in the flask is maintained. According to the profile of the DHW consumption and the configuration of the installation (volume of the flask and the power of the heat pump), the system 15 can adapt, thanks to the regulation, to three modes of the production of domestic hot water, as required, either: Semi-instantaneous accumulation or semi-accumulation Instantaneous As is known to those skilled in the art, the coefficient of performance (COP) of a heat pump is often very much greater than 1 except in certain special cases (for example during a defrosting phase). With the systems described above, the use of the heat pump can be optimized to also reduce power consumption for a looped distribution circuit. For example, for a COP of 3, one can produce 3 kWh in heat for 1 kWh consumed, a saving of 2 kWh of electrical energy consumed compared to a solution in electric heater alone. Of course, the present invention is not limited to the preferred embodiments described above and the variants mentioned but it relates to all the variants within the scope of the claims below.

Claims

REVENDICATIONS1. Thermal transfer module between a first circuit called primary circuit (24) and a second circuit called secondary circuit (26), and balloon (2) associated with a lower part and an upper part disposed above said lower part, said thermal transfer module comprising: - an input called hot input (32) intended to be connected to the primary circuit (24), - a so-called cold output output (34) connected within the module to the hot input (32) and intended to ensure a return to the primary circuit (24), - an input called cold input (28) connected to the lower part of the balloon (2), and - a so-called hot output output (30) connected within the module to the cold inlet (28) and connected to the upper part of the tank (2), characterized in that a bypass (36) is produced downstream of the hot outlet (30), between the heat transfer module and the balloon (2), so as to obtain at least two branches (38, 40), each branch (38, 40) feeds the balloon (2) at feed points (16, 18) arranged at different heights, in that regulating means are provided for regulating a flow of water in each branch (38, 40), that temperature sensors are arranged, on the one hand, in the flask (2) to determine therein at at least two distinct heights a water temperature in the flask and, on the other hand, upstream of the bypass, and in that management and control means are connected to the temperature sensors and the flow control means.

2. Heat transfer module and associated balloon according to claim 1, characterized in that each leg (38, 40) is provided with a solenoid valve.

3. Thermal transfer module and associated balloon according to one of claims 1 or 2, characterized in that the balloon (2) comprises a temperature sensor at the bottom and a temperature sensor associated with each point 3031575 (16, 18) by the branches (38, 40), except for the upper feed point.

4. Thermal transfer module and associated balloon according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a short circuit (50) for passing water out of the hot outlet (30) to the cold inlet (28) without passing through the tank (2) and having regulating means for controlling the flow of water in said short circuit (50).

5. Thermal transfer module and associated balloon according to one of claims 1 to 4, characterized in that it further comprises a looped distribution circuit (54), and in that this looped distribution circuit (54) is fed, on the one hand, from the hot outlet (30), upstream of the bypass (36) and, on the other hand, from an outlet (10) disposed in a high position on the balloon (2). ).

6. Hot water production system, characterized in that it comprises a heat transfer module and a balloon (2) associated according to one of claims 1 to 5.

Hot water production system according to claim 6, characterized in that it comprises a heat pump (4) connected, on the one hand, to the hot inlet (32) and, on the other hand, at the cold outlet (34) of the heat transfer module.