BE1026742A1 - Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération - Google Patents

Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération Download PDF

Info

Publication number
BE1026742A1
BE1026742A1 BE20185747A BE201805747A BE1026742A1 BE 1026742 A1 BE1026742 A1 BE 1026742A1 BE 20185747 A BE20185747 A BE 20185747A BE 201805747 A BE201805747 A BE 201805747A BE 1026742 A1 BE1026742 A1 BE 1026742A1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
refrigerant
fumes
heat pump
evaporator
circuit
Prior art date
Application number
BE20185747A
Other languages
English (en)
Other versions
BE1026742B1 (fr
Inventor
Robin Hock
Christophe Henriet
Original Assignee
Cogengreen Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cogengreen Sa filed Critical Cogengreen Sa
Priority to BE20185747A priority Critical patent/BE1026742B1/fr
Priority to FR1912075A priority patent/FR3087877B1/fr
Publication of BE1026742A1 publication Critical patent/BE1026742A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of BE1026742B1 publication Critical patent/BE1026742B1/fr

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/18Hot-water central heating systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02Water heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00Electric generators of small-scale CHP systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/13Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12Heat pump
    • F24D2200/123Compression type heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16Waste heat
    • F24D2200/18Flue gas recuperation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16Waste heat
    • F24D2200/26Internal combustion engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Abstract

L’invention propose un procédé de transfert d’énergie de condensation de la vapeur d’eau de fumées de cogénération (33), issues de la combustion de carburant par un cogénérateur (3), à l’eau de retour d’un circuit (4) de chauffage ou d’un circuit sanitaire, dont la température est supérieure à la température de ladite condensation, que, qui, contrairement aux systèmes existants, ne comprend aucun circuit intermédiaire de transfert de chaleur, utilisant un fluide caloporteur entre le conduit de sortie des fumées et l’évaporateur. Le procédé est mis en œuvre au moyen d’une pompe à chaleur (2) dans laquelle on réchauffe le fluide frigorigène détendu (21) dans un évaporateur (25) parcouru directement par les fumées (33) et au niveau duquel on refroidit les fumées sous la température de condensation de l’eau pour transmettre au fluide frigorigène la chaleur intrinsèque des fumées et la chaleur libérée par la condensation de l’eau qu’elles contiennent.

Description

Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération
La présente demande concerne le domaine de l'augmentation du rendement de systèmes de cogénération.
Le chauffage résidentiel collectif, notamment dans les immeubles d'habitation, et, éventuellement, la distribution d'eau chaude collective depuis un circuit sanitaire (eau de ville) sont généralement assurés par des chaudières à gaz ou au fuel. De telles chaudières sont généralement éteintes en été, lorsqu'il n'y a pas de demande en chauffage.
L'installation des chaudières peut être complétée par un cogénérateur, c'est-à-dire une installation fonctionnant généralement à l'énergie fossile et fournissant de l'énergie thermique et de l'énergie électrique, dans un rapport généralement 2 pour 1 kW. L'énergie électrique est injectée dans le circuit électrique du bâtiment, l'énergie thermique peut être valorisée pour chauffer l'eau du circuit de chauffage. Un cogénérateur peut néanmoins fonctionner à partir d'autres combustibles ou carburants comme des bio-carburants de type huile végétale, bioéthanol, biodiesel, etc...
Lors du fonctionnement du cogénérateur, une partie de 1'énergie thermique n'est cependant pas récupérée, ce qui en réduit le rendement global. Par exemple, l'énergie comprise dans les fumées, sous forme sensible (chaleur intrinsèque) ou latente (vapeur d'eau), est dissipée dans l'atmosphère.
La demanderesse a donc jugée nécessaire de proposer un procédé et un système permettant de récupérer efficacement l'énergie perdue ou, autrement dit, de réduire les pertes fatales.
BE2018/5747
Solution de 1'invention
La présente invention propose, à cet effet, un procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération, issues de la combustion de carburant par un cogénérateur, à l'eau de retour d'un circuit de chauffage ou d'un circuit sanitaire, dont la température est supérieure à la température de ladite condensation, au moyen d'une pompe à chaleur comprenant un circuit fermé parcouru par un fluide frigorigène et sur lequel sont disposés un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, procédé selon lequel :
(A) on comprime le fluide frigorigène dans le compresseur, pour le chauffer ;
(B) on transmet de la chaleur du fluide frigorigène comprimé à l'eau de retour du circuit de chauffage ou du circuit sanitaire dans le condenseur ;
(C) on détend le fluide frigorigène comprimé pour en baisser la température sous la température de condensation dans le détendeur (D) on réchauffe le fluide frigorigène détendu dans 1' évaporateur parcouru directement par les fumées et au niveau duquel on refroidit les fumées sous la température de condensation de
l'eau pour transmettre au fluide frigorigène la chaleur
intrinsèque des fumées et la chaleur libérée par la
condensation de 1'eau qu' elles contiennent.
On connaît l'association d'un cogénérateur avec une pompe à chaleur pour récupérer l'énergie thermique des fumées, sous forme sensible (chaleur intrinsèque) ou latente (vapeur d'eau). Cependant, les systèmes connus utilisent des pompes à chaleur comprenant un évaporateur, non pas à fumées, mais à fluide caloporteur, tel que l'eau et/ou le glycol, comme par exemple celui du document FR 2 979 97 4, illustré sur la figure 4. Ce document décrit un thermocondenseur 5' refroidissant les fumées 34' de cogénération issue d'un cogénérateur 3' et relié à 1'évaporateur 25' d'une pompe à chaleur (PAC) 2' au moyen d'un circuit intermédiaire 5',52' dans 3 BE2018/5747 lequel circule le fluide caloporteur. L'énergie initialement récupérée dans le circuit intermédiaire 5',52' parcourant le thermocondenseur 5' et la PAC 2 est retransmise à l'eau de retour du circuit de chauffage 4' . Le circuit intermédiaire 52', ici pourvu d'une source additionnelle de chaleur à faible potentiel 51' , a une fonction de régulation de la température de la source chaude de la PAC, qui, sinon, ne serait pas favorable au fonctionnement de la PAC, notamment lors de son démarrage.
La demanderesse a néanmoins non seulement vaincu cet obstacle en proposant une PAC fonctionnant avec un nouveau type d'évaporateur « à fumées », c'est-à-dire ayant une interface d'échange calorifique direct entre les fumées et le fluide frigorigène de la PAC, mais doc et également considérablement simplifié la combinaison d'un cogénérateur et d'une pompe à chaleur.
Par « directement » ou « direct », il faut donc entendre ici que, contrairement aux systèmes existants, aucun circuit intermédiaire de transfert de chaleur, utilisant un fluide caloporteur, n'est prévu entre le conduit de sortie des fumées et 1'évaporateur.
De préférence, il n'y a pas non plus de circuit intermédiaire entre le retour du circuit de chauffage et le condenseur de la pompe à chaleur, comme c'est le cas dans le système de FR 2 979 974 où un échangeur liquide/liquide est en outre prévu entre le condenseur de la PAC et le circuit de retour d'eau chaude sanitaire. On transmet de la chaleur du fluide frigorigène comprimé directement à 1'eau de retour du circuit de chauffage dans le condenseur.
L'invention propose également une pompe à chaleur agencée pour transférer de l'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées, issues de la combustion de carburant, à de l'eau d'un circuit, dont la température est supérieure à la température de ladite condensation, comprenant un circuit fermé parcouru par un fluide frigorigène et sur lequel sont disposés un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, caractérisé par le fait * BE2018/5747 que 1'évaporateur comprend une interface de transfert calorifique entre le fluide frigorigène et des fumées de combustion.
L'interface de transfert s'entend comme une interface directe, c'est-à-dire que les fumées et le fluide frigorigène passent respectivement des deux côtés d'une paroi les séparant. Aucun fluide intermédiaire n'est utilisé.
Il existe à l'évidence une relation technique entre la pompe à chaleur et la méthode revendiquée qui est que 1'évaporateur comprend une interface entre le fluide frigorigène de la pompe à chaleur et les fumées de cogénération. Les deux inventions respectent donc l'exigence d'unité d'invention.
L'invention propose enfin un ensemble d'une pompe à chaleur et d'un cogénérateur, l'ensemble étant agencé pour transférer de l'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées, issues de la combustion de carburant dans le cogénérateur, à de l'eau d'un circuit, dont la température est supérieure à la température de ladite condensation, la pompe à chaleur comprenant un circuit fermé parcouru par un fluide frigorigène et sur lequel sont disposés un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, caractérisé par le fait que 1'évaporateur comprend une interface de transfert calorifique entre le fluide frigorigène et les fumées de combustion du cogénérateur.
Avantageusement, la pompe à chaleur est alimentée électriquement par le cogénérateur.
L'invention permet un agencement particulièrement compact de l'ensemble formé par le cogénérateur et la pompe à chaleur, évitant d'avoir à installer des circuits intermédiaires parcouru par des fluides caloporteurs nécessitant une maintenance supplémentaire. Le procédé permet également d'éviter toute perte d'énergie engendrée par de tels circuits intermédiaires et permet d'améliorer le rendement de l'ensemble.
3 BE2018/5747
Un fluide frigorigène est un fluide qui permet la mise en œuvre d'un cycle frigorifique. Il peut être pur ou être un mélange de fluides purs présents en phase liquide, gazeuse ou les deux à la fois en fonction de la température et de la pression de celui-ci. Les fluides frigorigènes sont couramment utilisés dans les systèmes de production de chaleur par pompes à chaleur et sont bien connus de l'homme du métier. Il ne s'agit donc pas ici d'eau ou de glycol. Par exemple, un fréon, l'ammoniac, le propane ou le butane peuvent être utilisés comme fluide frigorigène.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs mises en œuvre de 1' invention, en référence au dessin en annexe, sur lequel :
-la figure 1 est un schéma de 1'ensemble de 1'invention ;
-la figure 2 est une illustration schématique du procédé de l'invention ;
La figure 3 illustre un bilan énergétique de 1'ensemble de l'invention selon la figure 1 et du procédé selon la figure 2 et La figure 4 illustre l'art antérieur.
En référence à la figure 1, un ensemble 1 comprend une pompe à chaleur 2 et un cogénérateur 3. Le cogénérateur 3 produit, via la combustion de carburant, de l'énergie électrique 31, de l'énergie thermique 32 et des fumées 33. Les fumées 33 sont évacuées par un conduit 34 d'évacuation. La source d'énergie électrique 31 est reliée à la pompe à chaleur 2 et à un réseau électrique 35. La source d'énergie thermique est à proximité de l'eau d'un circuit 4 de chauffage alimentant ici un radiateur 41. Le sens de circulation de l'eau dans le circuit 4 est illustré par les flèches dessinées sur le circuit 4.
La pompe à chaleur 2 comprend un circuit 21 de fluide frigorigène. Le sens de circulation du fluide frigorigène dans le circuit 21 est illustré par les flèches dessinées sur le circuit 21.
Le long du circuit 21 sont disposés un compresseur 22, un condenseur 23, un détendeur 24 et un évaporateur 25. Le condenseur ° BE2018/5747 est parcouru par l'eau du circuit 4 de chauffage et 1'évaporateur 25 est parcouru par le conduit 34 d'évacuation des fumées 33 de combustion du cogénérateur 3.
Les cogénérateurs sont bien connus de l'homme du métier et peuvent être utilisés indifféremment pour la mise en œuvre de l'invention. Le carburant peut être du gaz naturel, du bio-gaz, du mazout, de l'huile végétale comme de l'huile de colza par exemple, ou du bioéthanol. Le cogénérateur peut même être flexible et fonctionner avec plusieurs types de carburants.
La figure 2 reprend une partie de la figure 1, en en conservant la numérotation, pour illustrer la mise en œuvre du procédé de 1'invention.
Le cogénérateur 3 brûle un carburant et génère des fumées qui sont évacuées par le conduit 34 d'évacuation qui traverse 1'évaporateur 25 de la pompe à chaleur 2. Les fumées 34 entrent ici dans l'évaporateur à une température de 85 °C. L'eau de retour du circuit 4 de chauffage arrive au niveau du condenseur à 60 °C, température est supérieure à la température qui serait nécessaire pour la condensation d'eau des fumées par échange direct entre l'eau du circuit 4 et le conduit 34 d'évacuation des fumées. La pompe à chaleur 2 est donc insérée entre ces deux éléments. Dans une étape A, le fluide frigorigène 21 est comprimé dans le compresseur 22, la pression augmente, la réaction est exothermique et le liquide frigorigène chauffe. Le compresseur 22 peut être alimenté en électricité par le cogénérateur 3.
Le compresseur est ici par exemple un compresseur classique de pompe à chaleur au fréon.
Dans l'étape B, en sortie du compresseur 22, le fluide frigorigène parcourt le condenseur 23. Le condenseur est agencé pour qu'il y ait une grande surface d'échange thermique entre le fluide frigorigène et l'eau de retour du circuit 4. La pression du fluide frigorigène est constante dans le condenseur et ce fluide va subir ' BE2018/5747 plusieurs phases. Dans un premier temps, sa température diminue alors que sa chaleur sensible est transférée à l'eau du circuit 4.
Dans un deuxième temps, le fluide frigorigène se condense, sa température restant alors constante et son énergie de condensation étant transférée à l'eau du circuit 4. Dans un dernier temps, la température diminue à nouveau, alors que sa chaleur sensible est transférée à l'eau du circuit 4. Durant l'étape B, on transmet donc de la chaleur du fluide frigorigène comprimé à 1'eau de retour du circuit de chauffage, qui passe ici de 60 °C à 65 °C, le fluide frigorigène passe à l'état liquide.
Le condenseur est un condenseur classique de pompe à chaleur, qui doit toutefois pouvoir résister à des pressions de l'ordre de plusieurs dizaines de bar, par exemple entre 20 et 30 bars.
Dans l'étape C, le fluide frigorigène est détendu au niveau du détendeur 24. La chute de pression entraine l'évaporation et l'abaissement de la température du fluide frigorigène sous la température de condensation de l'eau à pression atmosphérique, ou température de rosée.
Dans l'étape D, le fluide frigorigène s'expanse en parcourant l'évaporateur 25 qui est agencé pour qu'il y ait une grande surface d'échange thermique/calorifique entre le fluide frigorigène et les fumées 34 de combustion du cogénérateur 2. L'expansion étant endotherm!que, les fumées y sont ainsi refroidies sous la température de condensation de l'eau en transmettant au fluide frigorigène la chaleur sensible/intrinsèque des fumées et la chaleur latente libérée par la condensation de l'eau contenues dans les fumées. Les fumées ressortent de l'évaporateur à 35 °C.
Les températures du circuit d'eau de chauffage et des fumées indiquées ici sont purement illustratives d'un ordre de grandeur et ne sont pas des valeurs absolues.
ö BE2018/5747
La pompe à chaleur 2 est donc ici une pompe à chaleur air/eau c'est-à-dire permettant le transfert de l'énergie thermique d'un milieu gazeux à l'eau de retour du circuit 4. Elle présente néanmoins la particularité d'être agencée spécifiquement pour que le milieu gazeux soit des fumées chaudes.
En particulier, 1'évaporateur est agencé pour permettre l'échange calorifique direct entre les fumées et le fluide frigorigène. Cela implique notamment que l'échangeur puisse supporter d'un côté des fumées entre 80 et 90 °C et d'un autre coté un fluide frigorigène très froid. L'évaporateur doit donc supporter des différences de températures élevées, bien plus élevées que dans une pompe à chaleur utilisée classiquement en aérothermie par exemple. La partie de l'évaporateur dans laquelle passent les fumées doit également être chimiquement résistantes aux fumées, qui peuvent être acides, encrasser les parois.
La surface d'échange entre le fluide frigorigène et les fumées est calculée de façon connue par l'homme du métier, notamment en fonction des températures de sortie de fumée, du fluide frigorigène ainsi que des débits des fumées et du fluide frigorigène.
Aucun évaporateur spécifiquement conçu pour un échange fumées chaudes/fluide frigorigène n'étant disponible sur le marché, la demanderesse a détourné des échangeurs eau/fréon en remplaçant l'eau par les fumées de cogénération.
Par exemple, 1'évaporateur est un échangeur à plaque en acier, comme le Compact36 de la société Airec AB, permettant une grande résistance mécanique, bien qu'il induise de fortes pertes de charges du côté des fumées. On peut également envisager un évaporateur à tubes, par exemple avec deux tubes de cuivre coaxiaux enroulés en spirale, qui bien que moins résistant mécaniquement, induit moins de pertes de charge et de contre pression coté fumées.
En référence à la figure 3, un cogénérateur 3 est alimenté avec 97 kW de carburant, par exemple du mazout. La combustion du mazout permet de générer 33 kW d'énergie électrique (kWe), transmise pour 3 BE2018/5747 une part, 3 kWe à la pompe à chaleur 2 et pour le reste, 30 kWe au circuit électrique 35, ce qui correspond à un rendement de 34%. La combustion du mazout permet également de produire 63 kW d'énergie thermique (kWt), ce qui correspond à un rendement de 65%, transmise au circuit d'eau chaude de chauffage 4, pour atteindre une température de 75 °C. Le cogénérateur a donc un rendement de 99%.
La combinaison au cogénérateur de la pompe à chaleur permet ici de transférer 13 kWt des fumées à l'eau de chauffage 4 en lui apportant 3 kWe des 33 kWe produits par le cogénérateur. Il en résulte qu'à partir de 97 kW de carburant, l'ensemble cogénérateurpompe à chaleur produit 30 kWe et 76 kwt (63 kWt du cogénérateur + 13 kWt récupéré par la pompe à chaleur), soit un rendement de 109%.
Le bilan de la combinaison directe du cogénérateur et de la pompe à chaleur, spécialement agencée pour récupérer directement 1'énergie sensible et latente des fumées, est nettement supérieur au bilan d'un cogénérateur seul.
Les chiffres indiqués ici sont purement illustratifs et dépendent évidemment de la taille de l'installation et de sa configuration particulière ainsi que des réglages. Par exemple, la consigne du circuit de chauffage peut ne pas être fixée à 75 °C mais à une autre température plus ou moins élevée, selon la configuration particulière de l'installation de l'immeuble. Les paramètres peuvent aussi être différents si le carburant est du mazout, de l'huile de colza ou du bioéthanol.
Un cogénérateur libère également généralement de la chaleur dans le local ou il se trouve. Ce local doit être aéré, ventilé pour y maintenir une température correcte. Une pompe à chaleur peut également être adaptée pour récupérer l'énergie thermique dissipée dans l'air environnant le cogénérateur. Cette pompe à chaleur peut être la pompe à chaleur déjà utilisée pour les fumées ou une autre pompe à chaleur installée par exemple en série de la première sur le circuit de retour d'eau de chauffage. Par exemple, le circuit de ventilation peut être adapté pour faire circuler l'air chaud du local dans 1'évaporateur de la pompe à chaleur, pour en transférer la chaleur sensible au fluide frigorigène.
BE2018/5747
Il peut être envisagé que le conduit d'évacuation des fumées du cogénérateur soit dévié vers la pompe à chaleur qui serait installée juste à côté. La pompe à chaleur pourrait également être installée directement sur le conduit d'évacuation des fumées sans modifier celui-ci. Toute disposition judicieuse dans l'espace du cogénérateur et de la pompe à chaleur permettant aux fumées du cogénérateur de traverser l'évaporateur de la pompe à chaleur est possible. Il est néanmoins préférable de limiter la distance entre les deux entités de l'ensemble.
Le circuit 4 ici illustré est un circuit d'eau de chauffage. Il pourrait néanmoins s'agir d'un autre type de circuit dans lequel le retour d'eau est à une température plus élevée que la condensation de l'eau dans les fumées, par exemple dans une installation industrielle particulière ou simplement un circuit d'eau de ville ou circuit sanitaire.

Claims (13)

  1. Revendications
    1. Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération (33), issues de la combustion de carburant par un cogénérateur (3), à l'eau de retour d'un circuit (4) de chauffage ou d'un circuit sanitaire, dont la température est supérieure à la température de ladite condensation, au moyen d'une pompe à chaleur (2) comprenant un circuit fermé parcouru par un fluide frigorigène (21) et sur lequel sont disposés un compresseur (22), un condenseur (23), un détendeur (24) et un évaporateur (25), procédé selon lequel :
    (A) on comprime le fluide frigorigène (21) dans le compresseur (22) pour le chauffer;
    (B) on transmet de la chaleur du fluide frigorigène (21) comprimé à l'eau de retour du circuit (4) de chauffage ou du circuit sanitaire dans le condenseur (23);
    (C) on détend le fluide frigorigène comprimé (21) pour en baisser la température sous la température de condensation dans le détendeur (24), et (D) on réchauffe le fluide frigorigène détendu (21) dans 1'évaporateur (25) parcouru directement par les fumées (33) et au niveau duquel on refroidit les fumées sous la température de condensation de l'eau pour transmettre au fluide frigorigène la chaleur intrinsèque des fumées et la chaleur libérée par la condensation de l'eau qu'elles contiennent.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on transmet de la chaleur du fluide frigorigène (21) comprimé directement à l'eau de retour du circuit (4) de chauffage dans le condenseur (23).
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le cogénérateur (3) alimente électriquement la pompe à chaleur (2).
    ΒΕ2018/5747
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, selon lequel on récupère l'énergie dissipée par le cogénérateur (3) dans l'air 1'environnant.
  5. 5. Pompe à chaleur (2) agencée pour transférer de l'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées (33), issues de la combustion de carburant, à de l'eau d'un circuit (4), dont la température est supérieure à la température de ladite condensation, comprenant un circuit fermé parcouru par un fluide frigorigène (21) et sur lequel sont disposés un compresseur (22), un condenseur (23), un détendeur (24) et un évaporateur (25), caractérisé par le fait que 1'évaporateur (25) comprend une interface de transfert calorifique direct entre le fluide frigorigène (21) et des fumées (33) de combustion.
  6. 6. Pompe à chaleur selon la revendication 4, dans lequel le fluide frigorigène (21) est du fréon.
  7. 7. Pompe à chaleur selon l'une des revendications 5 et 6, dans laquelle 1'évaporateur (25) est un échangeur à plaques.
  8. 8. Pompe à chaleur selon l'une des revendications 5 et 6, dans laquelle 1'évaporateur (25) est un échangeur à tubes.
  9. 9. Ensemble (1) d'une pompe à chaleur (2) et d'un cogénérateur (3), l'ensemble étant agencé pour transférer de l'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées (33), issues de la combustion de carburant dans le cogénérateur (3), à de l'eau d'un circuit (4), dont la température est supérieure à la température de ladite condensation, la pompe à chaleur (2) comprenant un circuit fermé parcouru par un fluide frigorigène (21) et sur lequel sont disposés un compresseur (22), un condenseur (23), un détendeur (24) et un évaporateur (25), caractérisé par le fait que 1'évaporateur (25) comprend une interface de transfert calorifique direct entre le fluide frigorigène (21) et les fumées (33)de combustion du cogénérateur (3).
    BE2018/5747
  10. 10. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel la pompe à chaleur (2) est alimentée électriquement par le cogénérateur (3).
  11. 11. Ensemble selon l'une des revendications 9 et 10, dans lequel le fluide frigorigène (21) est du fréon.
  12. 12. Ensemble selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel 1'évaporateur (25) est un échangeur à plaques ou à tubes.
  13. 13. Ensemble selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel une pompe à chaleur est agencée pour récupérer l'énergie thermique dissipée par le cogénérateur dans l'air l'environnant.
BE20185747A 2018-10-29 2018-10-29 Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération BE1026742B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20185747A BE1026742B1 (fr) 2018-10-29 2018-10-29 Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération
FR1912075A FR3087877B1 (fr) 2018-10-29 2019-10-28 Procede de transfert d’energie de condensation de la vapeur d’eau de fumees de cogeneration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20185747A BE1026742B1 (fr) 2018-10-29 2018-10-29 Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1026742A1 true BE1026742A1 (fr) 2020-05-28
BE1026742B1 BE1026742B1 (fr) 2020-06-04

Family

ID=64453253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE20185747A BE1026742B1 (fr) 2018-10-29 2018-10-29 Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération

Country Status (2)

Country Link
BE (1) BE1026742B1 (fr)
FR (1) FR3087877B1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3130016B1 (fr) * 2021-12-03 2023-12-08 Electricite De France Installation de production d’eau chaude sanitaire comprenant au moins une chaudière et une pompe à chaleur

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2979974A3 (fr) 2011-09-14 2013-03-15 Heloro S R O Procede et systeme de traitement de gaz de combustion d'une source de chaleur

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1020944C2 (nl) * 2002-06-26 2003-12-30 Gastec Technology B V Verwarmingsinrichting en werkwijze voor ruimteverwarming en/of sanitairwaterverwarming.
EP2336652B1 (fr) * 2009-12-17 2016-11-23 Vaillant GmbH Appareil de chauffage
DE102011103628A1 (de) * 2010-09-06 2012-03-08 Christian Grahle Verfahren zur optimalen Ausbeute von Brennstoffen mit einem Blockheizkraftwerk und einer Wärmepumpe
ITBO20120650A1 (it) * 2012-11-30 2014-05-31 Gas Point S R L Apparecchiatura di riscaldamento comprendente una caldaia a condensazione ed una pompa di calore

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2979974A3 (fr) 2011-09-14 2013-03-15 Heloro S R O Procede et systeme de traitement de gaz de combustion d'une source de chaleur

Also Published As

Publication number Publication date
FR3087877B1 (fr) 2022-07-08
BE1026742B1 (fr) 2020-06-04
FR3087877A1 (fr) 2020-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2379848B1 (fr) Dispositif de production d'électricité avec plusieurs pompes à chaleur en série
EP2326801B1 (fr) Dispositif de cogénération
KR101660923B1 (ko) 증기 터빈 플랜트
JP6133508B2 (ja) 地熱源を地域熱供給網へ熱技術的に接続する方法
WO2011148102A2 (fr) Systeme de chauffage avec pompe a chaleur monobloc exterieure a capteur evaporateur
EP1947394B1 (fr) Installation de chauffage domestique et/ou de production d'eau chaude sanitaire
FR3042857B1 (fr) Chaudiere thermodynamique a compresseur thermique
FR2938900A1 (fr) Dispositif de conditionnement d'air comportant un puit canadien et un echangeur de chaleur secondaire
BE1026742B1 (fr) Procédé de transfert d'énergie de condensation de la vapeur d'eau de fumées de cogénération
EP3172504B1 (fr) Dispositif de pompe à chaleur à absorption gaz comportant une évacuation des fumées de combustion vers un evaporateur
FR2991756A1 (fr) Dispositif de chauffage hybride a recuperation d'energie
FR2896306A1 (fr) Installation de chauffage domestique et/ou de production d'eau chaude sanitaire
FR2922001A1 (fr) Installation de chauffage pour la production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage,et dispositif utilise dans une telle installation de chauffage.
FR3072767A1 (fr) Machine thermodynamique pourvue d'un echangeur de degivrage
FR3011917A1 (fr) Procede et installation de recuperation de chaleur sur des fumees humides
FR3055154A3 (fr) Installation de chauffage a conduits radiants
EP2461108B1 (fr) Dispositif de chaudière murale, équipement de chauffage d'un fluide, installation de chauffage d'un local et procédé d'adaptation d'un dispositif de chaudière murale
FR3130016A1 (fr) Installation de production d’eau chaude sanitaire comprenant au moins une chaudière et une pompe à chaleur
CH640629A5 (fr) Pompe a chaleur.
FR2921717A1 (fr) Dispositif de recuperation de calories des gaz chauds dans une installation de chauffage avec une chaudiere
KR20230012743A (ko) 하이브리드 히트펌프 시스템
FR3130015A1 (fr) Installation de chauffage d’un fluide comprenant au moins une chaudière et une pompe à chaleur
EP0075570A1 (fr) Ensemble thermique a trois fluides associant une unite de recuperation et de transfert de calories a un organe de chauffe
FR3091341A1 (fr) Système de stockage/libération thermochimique d’énergie à air humide à température thermodynamique de déshydratation abaissée par un dispositif de deshumidification
FR2893119A1 (fr) Dispositif de chauffage comportant un foyer de combustion du bois et des moyens electriques de chauffage

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20200604