BE1025410A1 - HEATING INSTALLATION - Google Patents

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BE1025410A1
BE1025410A1 BE20175517A BE201705517A BE1025410A1 BE 1025410 A1 BE1025410 A1 BE 1025410A1 BE 20175517 A BE20175517 A BE 20175517A BE 201705517 A BE201705517 A BE 201705517A BE 1025410 A1 BE1025410 A1 BE 1025410A1
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Yvon Brasseur
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Mimosa Invest Sa
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    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
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Abstract

Installation de production d'énergie thermique pour un circuit de chauffage utilisateur, comprenant un moyen de raccordement à un réseau électrique; un dispositif de cogénération d'énergie électrique et d'énergie thermique à partir d’une énergie primaire ; et une pompe à chaleur du type électrique apte à être alimentée en électricité par le dispositif de cogénération ou par le réseau électrique ; un système de stockage d’énergie thermique produite par le dispositif de cogénération et/ou ladite pompe à chaleur de sorte, ledit système de stockage d’énergie étant apte à être couplé à un circuit de chauffage utilisateur de sorte à chauffer un fluide caloporteur dudit circuit utilisateur. Une unité de commande est configurée pour opérer l’installation dans des modes de fonctionnement prédéfinis en fonction d’une information d’état du réseau lectrique.Thermal energy production plant for a user heating circuit, comprising means for connection to an electrical network; a device for cogenerating electrical energy and thermal energy from a primary energy; and a heat pump of the electric type capable of being supplied with electricity by the cogeneration device or by the electrical network; a thermal energy storage system produced by the cogeneration device and / or said heat pump so that said energy storage system is adapted to be coupled to a user heating circuit so as to heat a heat transfer fluid of said user circuit. A control unit is configured to perform the installation in predefined operating modes according to a status information of the electrical network.

Description

BE2017/5517BE2017 / 5517

Installation de chauffageHeating installation

Domaine techniqueTechnical area

La présente invention concerne généralement le domaine des installations de production d'énergie thermique (ou installation de chauffage) en particulier pour des bâtiments de taille relativement importante.The present invention generally relates to the field of thermal energy production installations (or heating installation) in particular for relatively large buildings.

Etat de la techniqueState of the art

La demande énergétique est croissante et proportionnelle à l'accroissement de la population démontrant de manière critique que la production d'énergie utilisant des matières fossiles ne peut constituer une solution durable. Dans un souci de transition énergétique, les énergies nouvelles dites vertes se développent.Energy demand is increasing and proportional to the increase in population demonstrating critically that the production of energy using fossil materials cannot constitute a sustainable solution. In the interest of energy transition, new so-called green energies are developing.

Les systèmes de production d'énergie verte sont intéressants car leur source d'énergie est durable. En revanche cette source d'énergie est difficilement contrôlable lorsqu'elle est entièrement dépendante des conditions environnementales. Par exemple, l'énergie éolienne n'est produite qu'en présence de vent variable selon les périodes de l'année. De la même façon, l'énergie photovoltaïque dépend du soleil et ne peut être produite que durant la journée.Green energy production systems are interesting because their source of energy is sustainable. However, this source of energy is difficult to control when it is entirely dependent on environmental conditions. For example, wind energy is only produced in the presence of variable wind depending on the time of year. In the same way, photovoltaic energy depends on the sun and can only be produced during the day.

Le manque de contrôle de la source d'énergie et donc de la quantité d'énergie produite provoque aussi des phases de surproduction d'énergie. Ce phénomène semble plus remarquable dans les zones qui produisent de l'énergie photovoltaïque. La production est alors telle qu'une surtension se crée sur le réseau. Cette surtension entraîne le blocage des onduleurs et donc de la production. Ce phénomène peut aussi provoquer des dégâts sur les appareils électriques situés dans des rues suréquipées et qui sont par moment alimentés à plus de 20V supérieurs à la norme.The lack of control of the energy source and therefore of the quantity of energy produced also causes phases of energy overproduction. This phenomenon seems more remarkable in the areas that produce photovoltaic energy. The production is then such that an overvoltage is created on the network. This overvoltage causes the inverters and therefore production to lock up. This phenomenon can also cause damage to electrical devices located in over-equipped streets and which are at times supplied with more than 20V higher than the standard.

Le fonctionnement de centrales électriques classiques à partir d'énergies fossiles reste donc nécessaire afin de compenser les moments de nonproduction de ces énergies vertes. Le problème des centrales classiques estThe operation of conventional power plants from fossil fuels therefore remains necessary in order to compensate for the moments of non-production of these green energies. The problem with conventional power plants is

BE2017/5517 leur rendement : en effet, seule l'énergie électrique produite est utilisée alors que l'énergie thermique produite et qui représente les deux tiers de la production est rejetée dans l'environnement.BE2017 / 5517 their efficiency: in fact, only the electrical energy produced is used while the thermal energy produced, which represents two thirds of production, is released into the environment.

Les réseaux de production d'énergie combinent dorénavant les productions classiques et vertes en même temps, de manière à optimiser la production d'électricité.Energy production networks now combine conventional and green production at the same time, so as to optimize electricity production.

Toutefois, pour une demande en électricité constante par exemple, la production correspondante est périodiquement excessive ou déficitaire. Généralement, les producteurs d'électricité appliquent des prix qui dépendent de la quantité d'énergie produite par rapport à la demande. Le prix de l'électricité est plus élevé en cas de sous-production et faible ou négatif en cas de surproduction.However, for a constant demand for electricity for example, the corresponding production is periodically excessive or loss-making. Generally, electricity producers apply prices which depend on the quantity of energy produced in relation to demand. The price of electricity is higher in the event of underproduction and low or negative in the event of overproduction.

Pour les propriétaires qui utilisent cette énergie électrique pour se chauffer, le rendement énergétique reste leur principale préoccupation. En effet, s'ils ne sont pas en mesure d'intervenir sur le prix de l'électricité, ils sont en général propriétaires de leur installation de production d'énergie thermique, ou système de chauffage, comme par exemple de leur chaudière.For homeowners who use this electrical energy for heating, energy efficiency remains their main concern. Indeed, if they are not able to intervene on the price of electricity, they are generally owners of their thermal energy production installation, or heating system, such as for example their boiler.

Les inconvénients d'un mode de production d'énergie thermique peuvent être compensés par la combinaison de plusieurs modes différents, par exemple en combinant le chauffage d’eau sanitaire ou du circuit de chauffage par énergie solaire avec la production d'énergie thermique par une chaudière au fioul, gaz naturel ou bois.The disadvantages of a mode of production of thermal energy can be offset by the combination of several different modes, for example by combining the heating of domestic water or of the heating circuit by solar energy with the production of thermal energy by a oil, natural gas or wood boiler.

Objet de l’inventionObject of the invention

L’objet de la présente invention est de proposer une installation de production d’énergie thermique combinant plusieurs sources de chaleur et permettant une meilleure régulation des problèmes de production d'énergie, notamment en minimisant les pertes dans l’environnement.The object of the present invention is to provide a thermal energy production installation combining several heat sources and allowing better regulation of energy production problems, in particular by minimizing losses in the environment.

BE2017/5517BE2017 / 5517

Description générale de l’inventionGeneral description of the invention

Avec cet objectif en tête, la présente invention propose une installation de production d'énergie thermique pour un circuit de chauffage utilisateur, comprenant :With this objective in mind, the present invention proposes an installation for producing thermal energy for a user heating circuit, comprising:

un moyen de raccordement à un réseau électrique ;means for connection to an electrical network;

un dispositif de cogénération d'énergie électrique et d'énergie thermique à partir d’une énergie primaire ; et une pompe à chaleur du type électrique apte à être alimentée en électricité par le dispositif de cogénération ou par le réseau électrique ;a device for cogeneration of electrical energy and thermal energy from primary energy; and an electric type heat pump capable of being supplied with electricity by the cogeneration device or by the electrical network;

un système de stockage d’énergie thermique produite par le dispositif de cogénération et/ou ladite pompe à chaleur de sorte, ledit système de stockage d’énergie étant apte à être couplé à un circuit de chauffage utilisateur de sorte à chauffer un fluide caloporteur dudit circuit utilisateur.a thermal energy storage system produced by the cogeneration device and / or said heat pump so, said energy storage system being able to be coupled to a user heating circuit so as to heat a heat transfer fluid of said user circuit.

une unité de commande est configurée pour opérer l’installation dans des modes de fonctionnement prédéfinis en fonction d’une information d’état du réseau électrique, parmi lesquels :a control unit is configured to operate the installation in predefined operating modes according to information on the state of the electrical network, including:

- un premier mode, activé lorsque l'information d’état indique que l’état du réseau est nominal, dans lequel le dispositif de cogénération et ladite pompe à chaleur sont en production, ladite pompe à chaleur étant alimentée par l’électricité produite par le dispositif de cogénération ;a first mode, activated when the state information indicates that the state of the network is nominal, in which the cogeneration device and said heat pump are in production, said heat pump being supplied by the electricity produced by the cogeneration system;

- un deuxième mode, activé lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique est en surproduction, dans lequel ladite pompe à chaleur est alimentée en électricité à partir du réseau électrique ; et- a second mode, activated when the state information indicates that the electrical network is in overproduction, in which said heat pump is supplied with electricity from the electrical network; and

- un troisième mode, activé lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique est en sous-production, dans lequel ledit dispositif de cogénération est en production, (au moins une partie de) l’énergie électrique produite par ce dernier étant transférée vers le réseau électrique.- a third mode, activated when the status information indicates that the electrical network is under-producing, in which said cogeneration device is in production, (at least part of) the electrical energy produced by the latter being transferred to the power grid.

L’invention propose donc une installation de production d'énergie thermique, ou plus simplement « installation de chauffage », exploitant un système de stockage d’énergie couplé à deux moyens d’apport de chaleur, c.-à-d. leThe invention therefore provides an installation for producing thermal energy, or more simply "heating installation", operating an energy storage system coupled with two means of supplying heat, that is to say. the

BE2017/5517 dispositif de cogénération et la pompe à chaleur, qui vont être sollicités individuellement ou en combinaison.BE2017 / 5517 cogeneration device and heat pump, which will be used individually or in combination.

Un aspect remarquable de la présente installation est que son mode opératoire est dépendant de l’état du réseau électrique local (un réseau public ou privé). Le premier mode de fonctionnement est opéré lorsque le réseau électrique est dans un état nominal ou normal : la production électrique du cogénérateur permet l’alimentation électrique nécessaire au fonctionnement de la pompe à chaleur. Dans ce premier mode, l’installation est donc autonome pour ses besoins en électricité.A remarkable aspect of the present installation is that its operating mode is dependent on the state of the local electrical network (a public or private network). The first operating mode is operated when the electrical network is in a nominal or normal state: the electrical production of the cogenerator provides the electrical supply necessary for the operation of the heat pump. In this first mode, the installation is therefore autonomous for its electricity needs.

Le deuxième mode tire avantage des conditions de surcapacité du réseau électrique. Le coût d’achat de l’électricité sera très faible, voire négatif. Il est ainsi possible de faire fonctionner l’installation en mettant uniquement en production la pompe à chaleur, pour un coût d’exploitation très faible, voire même un gain.The second mode takes advantage of the overcapacity conditions of the electrical network. The cost of purchasing electricity will be very low, if not negative. It is thus possible to operate the installation by putting only the heat pump into production, for a very low operating cost, or even a gain.

Dans le troisième mode, on opère l’installation en chauffant le système de stockage au moyen du dispositif de cogénération. L’électricité produite par le cogénérateur est injectée dans le réseau électrique qui est en sous-capacité, permettant à l’exploitant de l’installation un rendement financier tout en chauffant son bâtiment.In the third mode, the installation is carried out by heating the storage system by means of the cogeneration device. The electricity produced by the cogenerator is injected into the electrical network, which is in undercapacity, allowing the operator of the installation a financial return while heating his building.

Le système de stockage d’énergie thermique permet d’accumuler la chaleur produite par les sources de chaleur, et de les restituer vers le réseau utilisateur. Toute technologie de stockage d’énergie thermique peut être employée dans le cadre de l’invention, mais aura un lien avec l’efficacité de l’installation.The thermal energy storage system allows the heat produced by the heat sources to be accumulated and returned to the user network. Any thermal energy storage technology can be used in the context of the invention, but will have to do with the efficiency of the installation.

Avantageusement, l’énergie est stockée dans un matériau en mettant à profit ses changements de phase ou d'état, c'est-à-dire ses transitions entre les états gazeux, liquide et solide.Advantageously, energy is stored in a material by taking advantage of its phase or state changes, that is to say its transitions between the gaseous, liquid and solid states.

Comme on le sait, le principe physique utilisé dans ce cas est le transfert thermique par Chaleur Latente. Le matériau stocke ou cède de l'énergie par simple changement d'état, tout en conservant une température constante, celle du changement d'état.As we know, the physical principle used in this case is heat transfer by Latent Heat. The material stores or transfers energy by simple change of state, while maintaining a constant temperature, that of the change of state.

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Pour des raisons de mise en œuvre industrielle, on préférera les MCP à changement d’état solide/liquide. Dans le cas du stockage dans un tel MCP, c’est l’enthalpie de changement d’état solide/liquide qui est valorisée. Cette énergie, qui est absorbée lors de la fusion et libérée lors de la solidification, résulte de l’établissement, ou de la rupture, de liaisons interatomiques ou intermoléculaires. Ce changement d’état s’accompagne d’une variation de volume. Pour un corps pur, il se fait à température constante.For industrial implementation reasons, MCPs with a solid / liquid state change will be preferred. In the case of storage in such a MCP, it is the enthalpy of change of solid / liquid state which is valued. This energy, which is absorbed during fusion and released during solidification, results from the establishment, or rupture, of interatomic or intermolecular bonds. This change of state is accompanied by a change in volume. For a pure body, it is done at constant temperature.

La grandeur utilisée pour quantifier la Chaleur Latente échangée par un matériau est la Chaleur Latente de Changement de Phase usuellement notée Lf pour un changement de phase Liquide/Solide, et exprimée en J/kg. Le potentiel de stockage d'énergie par Chaleur Latente est sensiblement plus élevé que par Chaleur Sensible (stockage par changement de température, caractérisé par la chaleur massique usuellement notée Cp et exprimée en J/(kg.K)).The quantity used to quantify the Latent Heat exchanged by a material is the Latent Heat of Phase Change usually noted Lf for a Liquid / Solid phase change, and expressed in J / kg. The potential for energy storage by Latent Heat is significantly higher than by Sensible Heat (storage by temperature change, characterized by the specific heat usually denoted Cp and expressed in J / (kg.K)).

Pratiquement, la charge du système de stockage va s’accompagner de la fusion du MCP, tandis que la décharge est réalisée par la solidification dudit MCP. Le matériau est choisi en fonction de la température cible du système de stockage, afin que sa température de fusion soit dans la plage de température d’utilisation désirée.In practice, the charge of the storage system will be accompanied by the fusion of the MCP, while the discharge is carried out by the solidification of the said MCP. The material is chosen according to the target temperature of the storage system, so that its melting temperature is within the desired temperature range of use.

Tous types de MCP appropriés (notamment au regard des températures de fusion, conductivité thermique, facilité de mise en œuvre), ou combinaisons de MCP, peuvent être utilisés dans le système de stockage. Ce dernier peut d’ailleurs prendre toute forme souhaitée. En général, le système de stockage pourra comprendre un récipient fermé contenant le MCP (ou mélange de MCP) et traversé par des conduites ou serpentins transportant des fluides caloporteurs, formant ainsi un échangeur de chaleur. Typiquement, le récipient accueille un serpentin associé à chaque source de chaleur, et un serpentin le circuit de chauffage associé au circuit de chauffage utilisateur.All types of suitable MCP (in particular with regard to melting temperatures, thermal conductivity, ease of implementation), or combinations of MCP, can be used in the storage system. The latter can also take any desired form. In general, the storage system may include a closed container containing the MCP (or mixture of MCP) and crossed by pipes or coils transporting heat transfer fluids, thus forming a heat exchanger. Typically, the container accommodates a coil associated with each heat source, and a coil the heating circuit associated with the user heating circuit.

L’usage de MCP permet de décaler sensiblement dans le temps la disponibilité de la chaleur. On peut produire la chaleur à un temps t et la restituer plusieurs heures après.The use of MCP makes it possible to significantly shift the availability of heat over time. We can produce heat at a time t and restore it several hours later.

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Selon les modes de réalisation, l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :According to the embodiments, the invention can include one or more of the following characteristics:

- le matériau à changement de phase présente une transition liquide/solide située entre 50° et 80°C, de préférence entre 55 et 65°C,the phase change material has a liquid / solid transition located between 50 ° and 80 ° C, preferably between 55 and 65 ° C,

- le système de stockage comporte un ballon comprenant trois serpentins baignant dans le PCM : un premier serpentin est raccordé à un circuit caloporteur associé au cogénérateur ; un deuxième serpentin est raccordé à un circuit caloporteur associé à la pompe à chaleur ; et un troisième serpentin raccordé au circuit de chauffage utilisateur,- the storage system includes a tank comprising three coils bathing in the PCM: a first coil is connected to a heat transfer circuit associated with the cogenerator; a second coil is connected to a heat transfer circuit associated with the heat pump; and a third coil connected to the user heating circuit,

- une chaudière d'appoint pour apporter de la chaleur sur le circuit de chauffage utilisateur.- an auxiliary boiler to supply heat to the user heating circuit.

Selon les modes de réalisation, dans le deuxième mode de fonctionnement le dispositif de cogénération est arrêté, et/ou dans le troisième mode de fonctionnement la pompe à chaleur est arrêtée.According to the embodiments, in the second operating mode the cogeneration device is stopped, and / or in the third operating mode the heat pump is stopped.

L’invention concerne aussi un système comprenant une installation de chauffage telle que décrite dans la présente, et un réseau électrique connecté au moyen de raccordement de l’installation, dans lequel le réseau électrique comprend des unités de production d'électricité photovoltaïque ou éolienne.The invention also relates to a system comprising a heating installation as described herein, and an electrical network connected to the connection means of the installation, in which the electrical network comprises photovoltaic or wind power generation units.

Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fonctionnement d’une installation de production d'énergie thermique pour un circuit de chauffage utilisateur, ladite installation étant raccordée à un réseau électrique et comprenant un dispositif de cogénération d'énergie électrique et d'énergie thermique à partir d’une énergie primaire ; une pompe à chaleur du type électrique ; et un système de stockage d’énergie thermique produite par le dispositif de cogénération et/ou ladite pompe à chaleur, ledit système de stockage d’énergie étant couplé à un circuit de chauffage utilisateur de sorte à chauffer un fluide caloporteur dudit circuit utilisateur ; dans lequel procédé on opère l’installation selon l’un des modes de fonctionnement suivants, en fonction d’une information d’état du réseau électrique :According to another aspect, the invention relates to a method of operating a thermal energy production installation for a user heating circuit, said installation being connected to an electrical network and comprising a device for cogeneration of electrical energy and d thermal energy from primary energy; an electric type heat pump; and a thermal energy storage system produced by the cogeneration device and / or said heat pump, said energy storage system being coupled to a user heating circuit so as to heat a heat transfer fluid from said user circuit; in which method the installation is operated according to one of the following operating modes, as a function of information on the state of the electrical network:

un premier mode, lorsque l'information d’état indique que l’état du réseau électrique est nominal, dans lequel le dispositif de cogénération et ladite pompea first mode, when the state information indicates that the state of the electrical network is nominal, in which the cogeneration device and said pump

BE2017/5517 à chaleur sont en production, ladite pompe à chaleur étant alimentée par l’électricité produite par le dispositif de cogénération ;BE2017 / 5517 heat are in production, said heat pump being supplied by the electricity produced by the cogeneration device;

un deuxième mode, lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique est en surproduction, dans lequel ladite pompe à chaleur est alimentée en électricité à partir du réseau électrique ; et un troisième mode, activé lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique est en sous-production, dans lequel ledit dispositif de cogénération est en production, et on transfère (au moins une partie de) l’énergie électrique produite par ledit dispositif de cogénération vers le réseau électrique.a second mode, when the state information indicates that the electrical network is in overproduction, in which said heat pump is supplied with electricity from the electrical network; and a third mode, activated when the state information indicates that the electrical network is in under production, in which said cogeneration device is in production, and the electrical energy produced by said cogeneration device to the electrical network.

Description détaillée à l’aide des figuresDetailed description using the figures

D’autres particularités et caractéristiques de l’invention ressortiront de la description détaillée d'au moins un mode de réalisation avantageux présenté cidessous, à titre d’illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent :Other features and characteristics of the invention will emerge from the detailed description of at least one advantageous embodiment presented below, by way of illustration, with reference to the accompanying drawings. These show:

Figure 1 : un schéma de principe d'une installation de production d'énergie thermique selon un mode de réalisation de l'invention dans son environnement ; etFigure 1: a block diagram of an installation for producing thermal energy according to an embodiment of the invention in its environment; and

Figure 2 : un schéma en perspective d'un mode de réalisation du système de stockage de l'installation de la figure 1.Figure 2: a perspective diagram of an embodiment of the storage system of the installation of Figure 1.

Comme montré à la Figure 1, une variante de la présente installation de production d'énergie thermique 10 est associée à un bâtiment 12 à chauffer.As shown in Figure 1, a variant of the present thermal energy production installation 10 is associated with a building 12 to be heated.

Le signe de référence 14 désigne un réseau électrique apte à fournir un courant électrique à l'installation 10 pour son fonctionnement. Il s’agit d’un réseau électrique qui peut être public ou privé ; il assure typiquement la distribution d’électricité également au niveau du bâtiment 12 et des bâtiments environnants. L’électricité distribuée par le réseau 14 peut être produite dans des centrales à énergie fossile ou nucléaire, proches ou éloignées, et/ou dans des installations de production d'énergie dite verte. Dans ce contexte, s’agissant de la partie d’un réseau électrique qui assure la distribution à des abonnés, on parle généralement de réseau de distribution électrique.The reference sign 14 designates an electrical network capable of supplying an electrical current to the installation 10 for its operation. It is an electrical network that can be public or private; it typically ensures the distribution of electricity also at building 12 and the surrounding buildings. The electricity distributed by network 14 can be produced in fossil or nuclear power plants, near or far, and / or in so-called green energy production facilities. In this context, being the part of an electrical network that provides distribution to subscribers, we generally speak of an electrical distribution network.

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A la Figure 1, le réseau électrique 14 constitue donc un réseau de distribution d’électricité produite à distance (acheminée par des lignes hautes-tensions) mais également produite localement, par exemple dans une unité de production d'énergie photovoltaïque symbolisée par des panneaux solaires 16, et dans une installation de production d'énergie éolienne symbolisée par une éolienne 18. Comme il a été décrit plus haut, ces installations vertes ont une production d'électricité qui dépend des conditions environnementales. En temps normal, la production d'électricité suffit à répondre aux besoins des bâtiments connectés au réseau. Mais, il arrive régulièrement que la production soit excédentaire ou déficitaire par rapport au besoin instantané des bâtiments qui sont connectés au réseau électrique 14.In Figure 1, the electrical network 14 therefore constitutes a distribution network of electricity produced remotely (routed by high-voltage lines) but also produced locally, for example in a photovoltaic energy production unit symbolized by panels solar 16, and in a wind energy production system symbolized by a wind turbine 18. As described above, these green installations have a production of electricity which depends on environmental conditions. In normal times, electricity production is sufficient to meet the needs of buildings connected to the network. However, it regularly happens that production is in surplus or deficit compared to the instantaneous need of buildings which are connected to the electricity network 14.

Comme on le comprendra mieux ci-après, la présente installation de production d'énergie thermique 10, ou plus simplement installation de chauffage 10, est raccordée au réseau électrique 14 pour, selon les modes de fonctionnement, consommer de l’électricité du réseau électrique 14, ou bien injecter de l’électricité vers celui-ci.As will be better understood below, the present thermal energy production installation 10, or more simply heating installation 10, is connected to the electrical network 14 in order, according to the operating modes, to consume electricity from the electrical network. 14, or inject electricity to it.

L'installation 10 comporte un dispositif de cogénération 20, que l'on appellera aussi cogénérateur 20, qui produit de l'énergie électrique et thermique à partir d’une énergie primaire, par exemple du gaz naturel ou du fioul; et une pompe à chaleur 22 électrique (PAC). Ces deux sources de chaleur sont prévues pour apporter de la chaleur à un système de stockage 24 d'énergie thermique couplé à un circuit de chauffage utilisateur 26 du bâtiment 14. Une unité de commande 28 gère le fonctionnement de l’installation. Le signe de référence 29 désigne un boîtier électrique par lequel l’installation 10 est raccordée au réseau électrique 14, via une ou plusieurs lignes électriques 19 (ou tout moyen approprié).The installation 10 comprises a cogeneration device 20, which will also be called cogenerator 20, which produces electrical and thermal energy from a primary energy, for example natural gas or fuel oil; and an electric heat pump 22 (PAC). These two heat sources are provided to provide heat to a thermal energy storage system 24 coupled to a user heating circuit 26 of the building 14. A control unit 28 manages the operation of the installation. The reference sign 29 designates an electrical box by which the installation 10 is connected to the electrical network 14, via one or more electrical lines 19 (or any suitable means).

Dans la variante, le cogénérateur 20 comporte classiquement un moteur à gaz couplée à un récupérateur de chaleur alimenté par les gaz d'échappement du moteur. Tout type de cogénérateur 20 approprié peut être employé.In the variant, the cogenerator 20 conventionally comprises a gas engine coupled to a heat recuperator supplied by the exhaust gases from the engine. Any suitable type of cogenerator can be used.

La pompe à chaleur 22 est apte à être alimentée, pour son fonctionnement, en électricité par le dispositif de cogénération 20 ou le réseau électrique 14. La PAC 22 est préférablement du type aérothermique air/eau et comprend unThe heat pump 22 is able to be supplied, for its operation, with electricity by the cogeneration device 20 or the electrical network 14. The heat pump 22 is preferably of the air / water aerothermal type and comprises a

BE2017/5517 compresseur (pour le fluide caloporteur de la pompe à chaleur) électrique. Tout type approprié de PAC peut être utilisé.BE2017 / 5517 electric compressor (for the heat transfer fluid of the heat pump). Any suitable type of PAC can be used.

Le système de stockage thermique 24 est avantageusement conçu comme un accumulateur à matériau à changement de phase (MCP). Prenant ici la forme d’un ballon, le système de stockage 24 est conçu pour stocker l'énergie thermique produite alternativement ou simultanément par le cogénérateur 20 et par la PAC 22. Le ballon 24 contient un ou plusieurs MCP, de préférence à transition solide/liquide.The thermal storage system 24 is advantageously designed as a phase change material (MCP) accumulator. Here taking the form of a balloon, the storage system 24 is designed to store the thermal energy produced alternately or simultaneously by the cogenerator 20 and by the heat pump 22. The balloon 24 contains one or more MCPs, preferably with solid transition /liquid.

L'unité de commande 28 est configurée pour opérer l'installation 10 dans des modes de fonctionnement prédéfinis. La sélection du mode de fonctionnement se fait au niveau de l'unité de commande 28 en fonction d’une information d’état du réseau électrique 14. On a ici trois modes de fonctionnement prédéfinis.The control unit 28 is configured to operate the installation 10 in predefined operating modes. The selection of the operating mode is done at the level of the control unit 28 as a function of state information of the electrical network 14. Here there are three predefined operating modes.

Dans un premier mode de fonctionnement, le cogénérateur 20 et la PAC 22 sont en production. Ce premier mode de fonctionnement est activé lorsque l'information d’état indique que l’état du réseau est nominal. Le générateur produit d’une part de la chaleur qui est apportée vers le ballon 24 via un premier circuit thermique 30 à fluide caloporteur, et d’autre part de l’électricité. L’électricité produite par le cogénérateur 20 est transférée à la PAC 22 via un premier circuit électrique 32, ce qui permet la production de chaleur par la PAC. La chaleur produite par la PAC 22 est apportée au ballon 24 via un second circuit thermique 34.In a first mode of operation, the cogenerator 20 and the heat pump 22 are in production. This first operating mode is activated when the status information indicates that the network status is nominal. The generator produces on the one hand heat which is supplied to the balloon 24 via a first thermal circuit 30 with heat transfer fluid, and on the other hand electricity. The electricity produced by the cogenerator 20 is transferred to the heat pump 22 via a first electrical circuit 32, which allows the production of heat by the heat pump. The heat produced by the heat pump 22 is supplied to the tank 24 via a second thermal circuit 34.

Un deuxième mode est activé lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique 14 est en surproduction d'électricité. Dans le deuxième mode, la pompe à chaleur 22 est alimentée en électricité à partir du réseau électrique 14 via un deuxième circuit électrique 35 et produit de la chaleur qui est transmise au ballon 24 via le deuxième circuit thermique 34 à fluide caloporteur. Le cogénérateur 20 n’est normalement pas utilisé.A second mode is activated when the state information indicates that the electrical network 14 is over-producing electricity. In the second mode, the heat pump 22 is supplied with electricity from the electrical network 14 via a second electrical circuit 35 and produces heat which is transmitted to the balloon 24 via the second thermal circuit 34 with heat transfer fluid. Cogenerator 20 is not normally used.

Un troisième mode est activé lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique 14 est en sous-production. Dans ce troisième mode de fonctionnement, le dispositif de cogénération 20 est en production : la chaleur produite est apportée au ballon 24 via le premier circuit 30 et au moins uneA third mode is activated when the state information indicates that the electrical network 14 is under-producing. In this third operating mode, the cogeneration device 20 is in production: the heat produced is supplied to the balloon 24 via the first circuit 30 and at least one

BE2017/5517 partie de l’énergie électrique produite est transférée vers le réseau électrique 14 via un troisième circuit électrique 36.BE2017 / 5517 part of the electrical energy produced is transferred to the electrical network 14 via a third electrical circuit 36.

Les premier, deuxième et troisième circuits électriques ne seront pas détaillés ici. L'homme du métier comprendra que tout circuit électrique adapté peut être utilisé.The first, second and third electrical circuits will not be detailed here. Those skilled in the art will understand that any suitable electrical circuit can be used.

Par état nominal, on entend un état de fonctionnement normal du réseau, apte à fournir l’énergie demandée, par opposition à un état de sous-production (lié à une forte demande ou un déficit de production des installations vertes) ou à un état de surproduction (lié à un excès de production, notamment au niveau des installations vertes du réseau électrique). Ces états dits ‘nominal’, ‘surproduction’ ou ‘sous-production’ sont déterminés par l’opérateur du réseau électrique 14 et sont mis à disposition par celui-ci.By nominal state, we mean a normal operating state of the network, capable of supplying the requested energy, as opposed to a state of underproduction (linked to a high demand or a production deficit of green installations) or to a state overproduction (linked to an excess of production, especially in the green installations of the electricity network). These so-called "nominal", "overproduction" or "underproduction" states are determined by the operator of the electrical network 14 and are made available by the latter.

L’unité de commande 28 reçoit cette information d’état du réseau par tout moyen approprié : elle peut être transmise par le réseau électrique lui-même, par des réseaux d’information (internet ou autre) ou déterminée par une caractéristique du réseau (mesure de tension ou autre).The control unit 28 receives this status information from the network by any suitable means: it can be transmitted by the electrical network itself, by information networks (internet or other) or determined by a characteristic of the network ( voltage measurement or other).

Comme montré à la figure 1, les différents éléments de l’installation, c.-à-d. le cogénérateur 20, le système de stockage 24 d'énergie thermique, et la pompe à chaleur 22 peuvent être installés dans une salle commune ou placés dans conteneur de manière à former un module 37 de chauffage (symbolisé par le rectangle en pointillés).As shown in Figure 1, the different elements of the installation, i.e. the cogenerator 20, the thermal energy storage system 24, and the heat pump 22 can be installed in a common room or placed in a container so as to form a heating module 37 (symbolized by the dotted rectangle).

L'unité de commande 28 est ici montée dans le module 37 de chauffage et raccordée par connexion filaire ou sans fil (non montrée) à chacun des éléments pour leur commande, notamment pour mettre en œuvre le cogénérateur 20 et/ou la pompe à chaleur 22 selon le mode de fonctionnement actif. L’unité 28, préférablement du type à microprocesseur, comprend est raccordée à internet, notamment pour recevoir les informations sur l’état du réseau électrique 14 et éventuellement pour prendre la main à distance. L’unité 28 comprend de préférence un module GSM qui permet la communication à distance lorsque la connexion internet par défaut est défaillante.The control unit 28 is here mounted in the heating module 37 and connected by wired or wireless connection (not shown) to each of the elements for their control, in particular for implementing the cogenerator 20 and / or the heat pump. 22 depending on the active operating mode. The unit 28, preferably of the microprocessor type, comprises is connected to the internet, in particular to receive information on the state of the electrical network 14 and possibly to take control remotely. The unit 28 preferably includes a GSM module which allows remote communication when the default internet connection is down.

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Alternativement, l'unité 28 peut être placée à l’extérieur du module 37, et éventuellement associée à un relais (non montré) situé dans le module 37, avec lequel elle communique par connexion type modbus ou GSM.Alternatively, the unit 28 can be placed outside the module 37, and possibly associated with a relay (not shown) located in the module 37, with which it communicates by modbus or GSM type connection.

Concernant les premier et deuxième circuits thermiques 30, 34, ils comprennent typiquement chacun un vase d’expansion, une pompe de circulation et des vannes de régulation (non montrés). Le fluide caloporteur peut être de l’eau ou tout autre fluide adapté.Regarding the first and second thermal circuits 30, 34, they typically each include an expansion tank, a circulation pump and control valves (not shown). The heat transfer fluid may be water or any other suitable fluid.

Le système de stockage 24 comprend typiquement une boucle 38 de circuit ouverte, sur lequel on vient brancher le circuit de chauffage utilisateur 26, ici du bâtiment 12. Le point de raccord entre les circuits 26 et 38 est indiqué par le trait 33 sur la figure. Dans le système de stockage 24, la chaleur stockée est cédée au fluide caloporteur circulant dans la boucle 38.The storage system 24 typically comprises an open circuit loop 38, to which the user heating circuit 26, here of the building 12, is connected. The connection point between the circuits 26 and 38 is indicated by the line 33 in the figure . In the storage system 24, the stored heat is transferred to the heat transfer fluid circulating in the loop 38.

La régulation de la température du système de stockage est réalisée par le l’unité de commande 28 qui va mettre en production les sources de chaleur 20 ou 22 conformément aux modes de fonctionnement. Un ou plusieurs capteurs de température (non montrés) sont placés dans le système de stockage et connectés à l’unité de commande 28.The regulation of the temperature of the storage system is carried out by the control unit 28 which will put into production the heat sources 20 or 22 in accordance with the operating modes. One or more temperature sensors (not shown) are placed in the storage system and connected to the control unit 28.

Le cogénérateur 20 et la PAC 22 sont typiquement dimensionnés de manière à pouvoir délivrer une puissance thermique prédéfinie. Un module 37 est donc conçu pour une puissance de chauffage donnée. Pour varier la puissance de chauffage on peut modifier la capacité du cogénérateur 20 ou de la PAC 22, ou multiplier ceux-ci. Alternativement, on pourra augmenter la puissance de chauffe en combinant plusieurs modules.The cogenerator 20 and the heat pump 22 are typically dimensioned so as to be able to deliver a predefined thermal power. A module 37 is therefore designed for a given heating power. To vary the heating power, it is possible to modify the capacity of the cogenerator 20 or of the heat pump 22, or to multiply these. Alternatively, the heating power can be increased by combining several modules.

On notera par contre que dans un même module, le cogénérateur est avantageusement dimensionné pour produire (au moins) l’énergie électrique requise pour le fonctionnement de la PAC. Ainsi le cogénérateur 20 et PAC 22 peuvent fonctionner de manière autonome pour produire l'énergie thermique nécessaire au chauffage du bâtiment. De plus, l’ensemble cogénérateur 20 et PAC 22 ne dépend alors pas du réseau électrique 14.However, it should be noted that in the same module, the cogenerator is advantageously sized to produce (at least) the electrical energy required for the operation of the heat pump. Thus the cogenerator 20 and PAC 22 can operate autonomously to produce the thermal energy necessary for heating the building. In addition, the cogenerator assembly 20 and PAC 22 does not then depend on the electrical network 14.

Le dimensionnement du module 37 se fait, par exemple, en deux versions selon le type de bâtiment ou le besoin en énergie thermique : un petit module, et unThe dimensioning of module 37 is done, for example, in two versions depending on the type of building or the need for thermal energy: a small module, and a

BE2017/5517 grand module. Le petit module comprenant des éléments de plus faible puissance que le grand module. En revanche, de manière à simplifier la méthode d'installation et de fabrication, les dimensions extérieures des modules sont identiques, avec par exemple un encombrement au sol d'environ 4,5m sur 2m.BE2017 / 5517 large module. The small module comprising elements of lower power than the large module. On the other hand, in order to simplify the installation and manufacturing method, the external dimensions of the modules are identical, with for example a footprint of approximately 4.5m by 2m.

Par exemple, le petit module comporte un cogénérateur avec une puissance de 9 kWh électrique et 20 kWh thermique associé avec une pompe à chaleur de 24 kWh thermique, alors que le grand module comporte un cogénérateur avec une puissance de 20 kWh électrique et 44 kWh thermique associé avec une pompe à chaleur de 48 kWh thermique.For example, the small module includes a cogenerator with a power of 9 kWh electric and 20 kWh thermal associated with a heat pump of 24 kWh thermal, while the large module comprises a cogenerator with a power of 20 kWh electric and 44 kWh thermal associated with a 48 kWh heat pump.

Comme indiqué ci-avant, plusieurs modules peuvent être utilisés sur un même site.As indicated above, several modules can be used on the same site.

Avantageusement, on peut prévoir une chaudière d’appoint 40 à énergie primaire, par ex. gaz, fuel ou bois. La chaudière d’appoint 40 est mise en production en cas de manque de puissance thermique du module 37, dans des conditions de grand froid. Le circuit de la chaudière 42 est branché en parallèle sur la boucle de circuit 38 en sortie du ballon. La chaudière 40 chauffe donc directement une partie du fluide caloporteur du circuit utilisateur 26. Le circuit de chaudière 42 comprend un vase d’expansion, une pompe de circulation et des vannes d’arrêt (non montrées) pour couper la circulation lorsque la chaudière 40 n’est pas en production.Advantageously, provision can be made for an auxiliary boiler 40 with primary energy, for example. gas, fuel or wood. The backup boiler 40 is put into production in the event of a lack of thermal power from the module 37, in very cold conditions. The circuit of the boiler 42 is connected in parallel to the circuit loop 38 at the outlet of the tank. The boiler 40 therefore directly heats part of the heat transfer fluid of the user circuit 26. The boiler circuit 42 includes an expansion tank, a circulation pump and shut-off valves (not shown) to cut circulation when the boiler 40 is not in production.

La Figure 2 illustre un mode de réalisation du ballon 24 de stockage d’énergie thermique, qui forme un échangeur de chaleur. Le ballon 24 comprend un support 44 pour son installation et son maintien en position dans le module 37 et un récipient fermé cylindrique 46 en métal, appelé coque. Le volume du ballon 24 est défini par rapport au besoin de stockage thermique. Pour les petit et grand modules mentionnés ci-dessus, le ballon peut avoir un volume 1000 à 1200 L, par exemple de 1140 L.Figure 2 illustrates an embodiment of the thermal energy storage tank 24, which forms a heat exchanger. The balloon 24 includes a support 44 for its installation and its maintenance in position in the module 37 and a closed cylindrical container 46 of metal, called a shell. The volume of the balloon 24 is defined in relation to the need for thermal storage. For the small and large modules mentioned above, the tank can have a volume of 1000 to 1200 L, for example 1140 L.

A l'intérieur de la coque 46, le ballon 24 comporte trois enroulements de tuyaux en serpentin 48, 50 et 52 qui communiquent chacun avec un circuit thermiqueInside the shell 46, the balloon 24 comprises three windings of serpentine pipes 48, 50 and 52 which each communicate with a thermal circuit

BE2017/5517 respectif, et constituent donc des portions de ces circuits évoluant dans le ballon 24.BE2017 / 5517 respective, and therefore constitute portions of these circuits evolving in the balloon 24.

Ces trois enroulements en serpentins forment des cylindres concentriques sensiblement sur toute la hauteur de la coque 46 du ballon 24 et baignent dans le MCP. Les serpentins sont parcourus par le liquide caloporteur des circuits de transfert d'énergie thermique respectifs. En particulier, le premier circuit 30 est raccordé au serpentin 48 externe, dit de cogénérateur, présentant l'enroulement de plus grand diamètre dans le ballon 24. Le serpentin de cogénérateur 48 reçoit à son entrée le fluide caloporteur chauffé par le cogénérateur 20, lequel cède de la chaleur au MCP, et renvoie depuis sa sortie le fluide caloporteur refroidi vers le cogénérateur 20.These three serpentine windings form concentric cylinders substantially over the entire height of the shell 46 of the balloon 24 and are immersed in the MCP. The coils are traversed by the heat transfer liquid of the respective thermal energy transfer circuits. In particular, the first circuit 30 is connected to the external coil 48, called a cogenerator, having the largest diameter winding in the balloon 24. The co-generator coil 48 receives at its input the heat transfer fluid heated by the cogenerator 20, which transfers heat to the MCP, and sends the cooled heat transfer fluid back to the cogenerator 20.

Le serpentin de chauffage 50 est connecté au circuit de chauffage. Le serpentin de chauffage 50 reçoit à son entrée le liquide refroidi provenant du bâtiment 12 et renvoie depuis sa sortie le liquide chauffé vers le bâtiment 12.The heating coil 50 is connected to the heating circuit. The heating coil 50 receives at its inlet the cooled liquid coming from the building 12 and returns from its outlet the heated liquid to the building 12.

L’enroulement en serpentin 52 central est raccordé au deuxième circuit de 34. Il reçoit à son entrée fluide caloporteur chauffé par la pompe à chaleur 22, lequel cède de la chaleur au MCP, et renvoie depuis sa sortie le fluide caloporteur refroidi vers la pompe à chaleur 22.The central coil winding 52 is connected to the second circuit 34. It receives at its inlet heat transfer fluid heated by the heat pump 22, which transfers heat to the MCP, and returns from its outlet the cooled heat transfer fluid to the pump heat 22.

Le serpentin de chauffage 50 intermédiaire est raccordé au circuit de chauffage 26. Il reçoit à son entrée le fluide caloporteur refroidi provenant du bâtiment 12, lequel reçoit de la chaleur du MCP, et renvoie depuis sa sortie le fluide caloporteur chauffé vers le bâtiment 12.The intermediate heating coil 50 is connected to the heating circuit 26. It receives at its inlet the cooled heat transfer fluid coming from the building 12, which receives heat from the MCP, and returns from its outlet the heated heat transfer fluid to the building 12.

Le sens de circulation du liquide caloporteur dans les enroulements est indiqué par des flèches à la figure 2. On remarque que le liquide dans les enroulements de cogénérateur 48 et de pompe à chaleur 52 circule du haut vers le bas de la coque 46, alors que le liquide dans l'enroulement de chauffage 50 circule en sens inverse, c'est-à-dire du haut vers le bas de la coque 46.The direction of circulation of the heat-transfer liquid in the windings is indicated by arrows in FIG. 2. It is noted that the liquid in the co-generator 48 and heat pump 52 windings circulates from the top to the bottom of the shell 46, while the liquid in the heating winding 50 circulates in the opposite direction, that is to say from the top to the bottom of the shell 46.

Pour un meilleur échange thermique entre le MCP et les fluides circulant dans les serpentins, ces derniers peuvent être pourvus sur leur face extérieure d’ailettes ou de mousses métalliques, afin d’augmenter la surface d’échange.For better heat exchange between the MCP and the fluids circulating in the coils, the latter can be provided on their outer face with metallic fins or foams, in order to increase the exchange surface.

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A l'intérieur de la coque 46, les serpentins sont intégralement baignés dans le MCP. Le MCP est un matériau capable de changer d'état physique dans une plage de température restreinte. En passant d'une phase solide à une phase liquide, le matériau emmagasine une grande quantité d'énergie. Lorsque le matériau passe de sa phase liquide à sa phase solide, il restitue l'énergie qu'il avait emmagasinée, sous forme de chaleur.Inside the shell 46, the coils are fully bathed in the MCP. MCP is a material capable of changing physical state within a limited temperature range. Passing from a solid phase to a liquid phase, the material stores a large amount of energy. When the material passes from its liquid phase to its solid phase, it restores the energy it had stored, in the form of heat.

La coque 46 présente aussi des ouvertures de maintenance 54 pour introduire ou retirer le MCP de la coque 46.The shell 46 also has maintenance openings 54 for introducing or removing the MCP from the shell 46.

Lorsque le MCP change de phase son volume varie. La coque 46 est de préférence remplie de MCP à 80 - 85% du volume disponible de manière à anticiper un changement de volume du MCP.When the MCP changes phase its volume varies. The shell 46 is preferably filled with MCP at 80-85% of the available volume so as to anticipate a change in volume of the MCP.

La température de changement de phase du MCP est choisie pour correspondre à la température désirée de sortie du liquide vers le circuit de chauffage 26. Ainsi lorsque le ballon 24 est alimenté en chaleur, le MCP se liquéfie et emmagasine de la chaleur. Lorsque le ballon 24 n'est plus alimenté en chaleur et que le liquide qui traverse le serpentin de chauffage 50 refroidit, le MCP en refroidissant sous sa température de fusion restitue de la chaleur et chauffe le liquide du serpentin de chauffage 50.The phase change temperature of the MCP is chosen to correspond to the desired temperature of exit of the liquid to the heating circuit 26. Thus when the flask 24 is supplied with heat, the MCP liquefies and stores heat. When the flask 24 is no longer supplied with heat and the liquid which passes through the heating coil 50 cools, the MCP, while cooling below its melting temperature, returns heat and heats the liquid of the heating coil 50.

Dans le cadre de l’invention, on pourra notamment employer comme MCP le PCM-60 qui a une température de fusion de 60°C.In the context of the invention, it is possible in particular to use PCM-60 as MCP which has a melting temperature of 60 ° C.

Le fonctionnement de l'installation va maintenant être explique plus en détails.The operation of the installation will now be explained in more detail.

Les différents modes de fonctionnement de l'installation sont déclenchés par une information d’état du réseau électrique 14 reçue par l'unité de commande 28. Cette information est fournie par le gestionnaire du réseau qui a connaissance de l'installation et qui participe à son fonctionnement en tant que partenaire. La génération de l'information d’état ne fait pas partie du cadre de l'invention.The different operating modes of the installation are triggered by information on the status of the electrical network 14 received by the control unit 28. This information is provided by the network manager who is aware of the installation and who participates in its functioning as a partner. The generation of state information is not part of the scope of the invention.

Comme expliqué plus haut, il y a trois modes de fonctionnement prédéfinis qui correspondent à trois situations de production en électricité du réseau.As explained above, there are three predefined operating modes which correspond to three situations of production of electricity from the network.

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Ces trois modes de fonctionnement sont des modes de gestion des sources d'énergie à l'intérieur de l'installation 10. Le mode de fonctionnement étant sélectionné, l’unité de commande mettra en œuvre les sources d’énergie correspondantes selon la demande du circuit utilisateur, respectivement du système de stockage 24. Le cas échéant, l’unité de commande peut comprendre un module de régulation de chauffage dans le bâtiment utilisateur.These three operating modes are modes for managing the energy sources inside the installation 10. The operating mode being selected, the control unit will implement the corresponding energy sources according to the request of the user circuit, respectively of the storage system 24. Where appropriate, the control unit may include a heating regulation module in the user building.

Dans le premier mode de fonctionnement, le cogénérateur 20 et la pompe à chaleur 22 fonctionnent indépendamment du réseau 14. Le cogénérateur 20 produit de l'électricité qui alimente la pompe à chaleur 22 via un premier circuit électrique 32, et de l'énergie thermique qui est transférée vers le ballon 24 via le premier circuit thermique 30. Cette énergie thermique peut ensuite être transférée vers le circuit de chauffage 26 par un échange de chaleur entre l'enroulement de chauffage 50 et l'enroulement de cogénérateur 48.In the first mode of operation, the cogenerator 20 and the heat pump 22 operate independently of the network 14. The cogenerator 20 produces electricity which supplies the heat pump 22 via a first electrical circuit 32, and thermal energy which is transferred to the balloon 24 via the first thermal circuit 30. This thermal energy can then be transferred to the heating circuit 26 by a heat exchange between the heating winding 50 and the cogenerator winding 48.

Dans le premier mode de fonctionnement de l'installation 10, la pompe à chaleur 20 est aussi en production d'énergie thermique transférée vers le ballon 24 via le second circuit thermique 34. De manière analogue au fonctionnement du cogénérateur 20, l'énergie thermique de la pompe à chaleur 22 peut être transférée vers le circuit de chauffage 26 par un échange entre l'enroulement de chauffage 50 et l'enroulement de pompe à chaleur 52.In the first operating mode of the installation 10, the heat pump 20 is also producing thermal energy transferred to the tank 24 via the second thermal circuit 34. In a similar manner to the operation of the cogenerator 20, the thermal energy from the heat pump 22 can be transferred to the heating circuit 26 by an exchange between the heating winding 50 and the heat pump winding 52.

Le transfert de chaleur vers le circuit de chauffage 26 n'a lieu que si le bâtiment 12 est en demande de chaleur. Si le bâtiment 12 n'a pas besoin d'être chauffé, ou si son besoin est inférieur à la capacité de transfert du ballon 24, l'énergie thermique produite en surplus est emmagasinée dans le MCP comme expliqué plus haut.The heat transfer to the heating circuit 26 takes place only if the building 12 is in demand for heat. If the building 12 does not need to be heated, or if its need is less than the transfer capacity of the tank 24, the thermal energy produced in surplus is stored in the MCP as explained above.

Dans le premier mode de fonctionnement, l'installation 10 n'est pas considérée comme étant connectée au réseau 14.In the first operating mode, the installation 10 is not considered to be connected to the network 14.

Dans le deuxième mode de fonctionnement de l'installation 10, le cogénérateur 20 est de préférence arrêté. La pompe à chaleur 22 est alimentée en électricité par le réseau 14 via le deuxième circuit électrique. L'installation est alors connectée au réseau et participe à la consommation électrique sur celui-ci. La surtension dans le réseau est réduite par l'ajout d'un nouvel appareil connecté.In the second operating mode of the installation 10, the cogenerator 20 is preferably stopped. The heat pump 22 is supplied with electricity by the network 14 via the second electrical circuit. The installation is then connected to the network and contributes to the electrical consumption thereon. The overvoltage in the network is reduced by adding a new connected device.

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Dans ce mode, le ballon 24 n'est alimenté en énergie thermique que par la pompe à chaleur 22, ce qui est suffisant pour assurer le chauffage du bâtimentIn this mode, the tank 24 is supplied with thermal energy only by the heat pump 22, which is sufficient to ensure the heating of the building.

12.12.

Dans le deuxième mode, l'installation 10 est connectée au réseau en tant que client. Dans le cadre du partenariat entre l'installation 10 et le réseau 14, l'installation achète le surplus d'électricité produite par le réseau. Ce surplus est en général vendu avec un prix négatif et permet à l'installation de réduire le prix global de l'énergie thermique qu'elle fournit au bâtiment 12.In the second mode, the installation 10 is connected to the network as a client. As part of the partnership between installation 10 and network 14, the installation purchases the surplus electricity produced by the network. This surplus is generally sold at a negative price and allows the installation to reduce the overall price of the thermal energy it supplies to the building 12.

Dans le troisième mode de fonctionnement, la pompe à chaleur 22 est arrêtée et le cogénérateur 20 est mis en production. Le cogénérateur 20 génère de l'électricité qui est transférée vers le réseau via le troisième circuit électrique 36, et de l'énergie thermique transférée vers le ballon 24 via le premier circuit thermique 30.In the third operating mode, the heat pump 22 is stopped and the cogenerator 20 is put into production. The cogenerator 20 generates electricity which is transferred to the network via the third electrical circuit 36, and thermal energy transferred to the tank 24 via the first thermal circuit 30.

Dans le troisième mode le ballon 24 n'est alimenté en énergie thermique que par le cogénérateur 20 qui comme décrit plus haut est dimensionné de façon à pouvoir répondre au besoin en chauffage du bâtiment 12.In the third mode, the tank 24 is supplied with thermal energy only by the cogenerator 20 which, as described above, is dimensioned so as to be able to meet the heating requirement of the building 12.

Dans ce mode de fonctionnement, l'installation 10 est connectée au réseau 14 en tant que fournisseur d'énergie. L'installation 10 fourni de l'énergie électrique au réseau 14 de manière à réduire la sous-tension sur le réseau. Dans le cadre du partenariat entre l'installation et le réseau, l'installation vend son électricité au réseau de manière à de nouveau réduire le prix global de l'énergie thermique qu'elle fournit au bâtiment 12.In this operating mode, the installation 10 is connected to the network 14 as an energy supplier. The installation 10 supplies electrical energy to the network 14 so as to reduce the undervoltage on the network. As part of the partnership between the installation and the network, the installation sells its electricity to the network so as to further reduce the overall price of the thermal energy it supplies to the building 12.

On notera que l’unité de commande est typiquement configurée pour gérer les différents circuits électriques du module et opérer le boîtier électrique 29, notamment lorsqu’il s’agit d’injecter le courant produit par l’installation 10 vers le réseau électrique 14.It will be noted that the control unit is typically configured to manage the various electrical circuits of the module and operate the electrical box 29, in particular when it comes to injecting the current produced by the installation 10 towards the electrical network 14.

Claims (9)

1. Installation (10) de production d'énergie thermique pour un circuit de chauffage utilisateur (26), comprenant :1. Installation (10) for producing thermal energy for a user heating circuit (26), comprising: un moyen de raccordement (29) à un réseau électrique (14) ;means for connection (29) to an electrical network (14); un dispositif de cogénération (20) d'énergie électrique et d'énergie thermique à partir d’une énergie primaire ;a cogeneration device (20) of electrical energy and thermal energy from primary energy; une pompe à chaleur (22) du type électrique apte à être alimentée en électricité par le dispositif de cogénération (20) ou par le réseau électrique (14);an electric type heat pump (22) capable of being supplied with electricity by the cogeneration device (20) or by the electric network (14); un système de stockage (24) d’énergie thermique produite par le dispositif de cogénération (20) et/ou ladite pompe à chaleur (22), ledit système de stockage (24) d’énergie étant apte à être couplé à un circuit de chauffage utilisateur (26) de sorte à chauffer un fluide caloporteur dudit circuit utilisateur (26) ; et une unité de commande (28) configurée pour opérer l’installation (10) dans des modes de fonctionnement prédéfinis selon une information d’état du réseau électrique (14), parmi lesquels :a storage system (24) of thermal energy produced by the cogeneration device (20) and / or said heat pump (22), said energy storage system (24) being capable of being coupled to a circuit for user heating (26) so as to heat a heat transfer fluid from said user circuit (26); and a control unit (28) configured to operate the installation (10) in predefined operating modes according to status information of the electrical network (14), among which: un premier mode, activé lorsque l'information d’état indique que l’état du réseau électrique (14) est nominal, dans lequel le dispositif de cogénération (20) et ladite pompe à chaleur (22) sont en production, ladite pompe à chaleur (22) étant alimentée par l’électricité produite par le dispositif de cogénération (20) ;a first mode, activated when the state information indicates that the state of the electrical network (14) is nominal, in which the cogeneration device (20) and said heat pump (22) are in production, said pump heat (22) being supplied by the electricity produced by the cogeneration device (20); un deuxième mode, activé lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique (14) est en surproduction, dans lequel ladite pompe à chaleur (22) est alimentée en électricité à partir du réseau électrique (20) ; et un troisième mode, activé lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique (14) est en sous-production, dans lequel ledit dispositif de cogénération (20) est en production, de l’énergie électrique produite par ce dernier étant transférée vers le réseau électrique (14).a second mode, activated when the state information indicates that the electrical network (14) is in overproduction, in which said heat pump (22) is supplied with electricity from the electrical network (20); and a third mode, activated when the state information indicates that the electrical network (14) is in under production, in which said cogeneration device (20) is in production, the electrical energy produced by the latter being transferred to the electrical network (14). 2. Installation (10) selon la revendication 1, dans laquelle le système de stockage (24) comporte un matériau à changement de phase, en particulier à transition liquide/solide.2. Installation (10) according to claim 1, wherein the storage system (24) comprises a phase change material, in particular with liquid / solid transition. BE2017/5517BE2017 / 5517 3. Installation (10) selon la revendication 2, dans laquelle le matériau à changement de phase présente une transition liquide/solide située entre 50° et 80°C, de préférence entre 55 et 65°C.3. Installation (10) according to claim 2, wherein the phase change material has a liquid / solid transition located between 50 ° and 80 ° C, preferably between 55 and 65 ° C. 4. Installation (10) selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans laquelle le système de stockage (24) comporte un ballon comprenant trois serpentins (48, 50, 52) baignant dans le PCM :4. Installation (10) according to claim 2 or claim 3, wherein the storage system (24) comprises a balloon comprising three coils (48, 50, 52) immersed in the PCM: - un premier serpentin (48) est raccordé à un circuit caloporteur (30) associé au cogénérateur (20) ;- A first coil (48) is connected to a heat transfer circuit (30) associated with the cogenerator (20); - un deuxième serpentin (50) est raccordé à un circuit caloporteur (34) associé à la pompe à chaleur (22) ;- a second coil (50) is connected to a heat transfer circuit (34) associated with the heat pump (22); - un troisième serpentin (52) raccordé au circuit de chauffage utilisateur (26).- a third coil (52) connected to the user heating circuit (26). 5. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour laquelle dans le deuxième mode de fonctionnement le dispositif de cogénération (20) est arrêté.5. Installation (10) according to any one of the preceding claims, for which in the second operating mode the cogeneration device (20) is stopped. 6. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour laquelle dans le troisième mode de fonctionnement la pompe à chaleur (22) est arrêtée.6. Installation (10) according to any one of the preceding claims, for which in the third operating mode the heat pump (22) is stopped. 7. Installation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une chaudière (40) d'appoint pour apporter de la chaleur sur le circuit de chauffage utilisateur (26).7. Installation (10) according to any one of the preceding claims, further comprising an auxiliary boiler (40) for supplying heat to the user heating circuit (26). 8. Système comprenant une installation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un réseau électrique (14) connecté audit moyen de raccordement, dans lequel le réseau électrique (14) comprend des unités de production d'électricité photovoltaïque (16) ou éolienne (18).8. System comprising an installation (10) according to any one of the preceding claims and an electrical network (14) connected to said connection means, in which the electrical network (14) comprises photovoltaic electricity production units (16) or wind turbine (18). 9. Procédé de fonctionnement d’une installation (10) de production d'énergie thermique pour un circuit de chauffage utilisateur (26), ladite installation étant raccordée à un réseau électrique (14) et comprenant un dispositif de cogénération (20) d'énergie électrique et d'énergie thermique à partir d’une énergie primaire ; une pompe à chaleur (22) du type électrique ; et un système de stockage (24) d’énergie thermique produite par le dispositif de cogénération (20) et/ou ladite pompe à chaleur (22) ledit système de9. Method of operating an installation (10) for producing thermal energy for a user heating circuit (26), said installation being connected to an electrical network (14) and comprising a cogeneration device (20) of electrical energy and thermal energy from primary energy; an electric type heat pump (22); and a storage system (24) of thermal energy produced by the cogeneration device (20) and / or said heat pump (22) said BE2017/5517 stockage (24) d’énergie étant couplé à un circuit de chauffage utilisateur (26) de sorte à chauffer un fluide caloporteur dudit circuit utilisateur (26) ; dans lequel procédé on opère l’installation selon l’un des modes de fonctionnement suivants, en fonction d’une information d’état du réseau 5 électrique (14) :BE2017 / 5517 energy storage (24) being coupled to a user heating circuit (26) so as to heat a heat transfer fluid from said user circuit (26); in which method the installation is operated according to one of the following operating modes, as a function of information on the state of the electrical network (14): un premier mode, lorsque l'information d’état indique que l’état du réseau électrique (14) est nominal, dans lequel le dispositif de cogénération (20) et ladite pompe à chaleur (22) sont en production, ladite pompe à chaleur (22) étant alimentée par l’électricité produite par le dispositif de cogénération 10 (20);a first mode, when the state information indicates that the state of the electrical network (14) is nominal, in which the cogeneration device (20) and said heat pump (22) are in production, said heat pump (22) being supplied with electricity produced by the cogeneration device 10 (20); un deuxième mode, lorsque l'information d’état indique que le réseau électrique (14) est en surproduction, dans lequel ladite pompe à chaleur (22) est alimentée en électricité à partir du réseau électrique (14) ; et un troisième mode, activé lorsque l'information d’état indique que le réseau 15 électrique (14) est en sous-production, dans lequel ledit dispositif de cogénération (20) est en production, et on transfère de l’énergie électrique produite par ledit dispositif de cogénération (20) vers le réseau électrique (14).a second mode, when the state information indicates that the electrical network (14) is in overproduction, in which said heat pump (22) is supplied with electricity from the electrical network (14); and a third mode, activated when the status information indicates that the electrical network (14) is in under production, in which said cogeneration device (20) is in production, and the electrical energy produced is transferred by said cogeneration device (20) to the electrical network (14).
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