CA1163971A - Installation de chauffage notamment pour le chauffage de locaux et pour la production d'eau chaude sanitaire - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une installation de chauffage pour la production de chaleur dans un système à diffusion de chaleur pour le chauffage de locaux et pour la production d'eau chaude sanitaire stockée dans un ballon, comprenant au moins une source de chaleur et au moins un moyen pour le stockage de chaleur pouvant être restituée ultérieurement et utilisant un fluide caloporteur mis en mouvement en circuit fermé dans le but d'effectuer les transferts de chaleur, et comprenant en outre un conduit formant une boucle dans laquelle le fluide peut circuler dans un sens, le conduit en forme de boucle présentant une première portion aux extrémités de laquelle est branché en dérivation un premier conduit permettant au fluide d'être associé thermiquement à la source de chaleur en vue de faire circuler le fluide soit dans la première portion soit dans le premier conduit de dérivation, et une seconde portion disposée dans le sens de circulation du fluide dans la boucle en aval de la première portion et aux extrémités de laquelle est branché en dérivation un second conduit permettant au fluide d'être associé thermiquement au moyen de stockage en vue de faire circuler le fluide soit dans la première portion, soit dans le premier conduit de dérivation. L'installation de chauffage selon l'invention est caractérisée par le fait que le conduit en forme de boucle comprend en outre une troisième portion située entre les première et seconde portions en aval de la seconde partie et associée thermiquement à l'eau sanitaire du ballon en vue d'échanges de chaleur entre le fluide circulant dans la troisième portion de la boucle et l'eau sanitaire du ballon quand le fluide circule dans la troisième portion, un troisième conduit permettant au fluide d'être associé thermiquement au système à diffusion de chaleur étant branché sur le conduit formant une boucle, en parallèle ou en dérivation à la troisième portion pour que le fluide puisse circuler dans la troisième portion et/ou dans le troisième conduit associé au système à diffusion de chaleur. L'installation de chauffage selon l'invention présente une structure très simple et permet des échanges de chaleur en tous les éléments formant cette installation.

Description

l l ~3~71 La présente invention concerne une installation de chauffage notamment pour le chauffage de locaux et pour la production d'eau chaude sanitaire utilisant une source de chaleur de préférence naturelle.
Différentes installations de ce type ont déjà
été proposées. Cependant, ces installations connues ont une structure compliquée et nécessitent un nombre important de conduits et de vannes si bien que leur prix reste très elevé. De plus, les transferts de chaleur possible sont limités.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et propose une installation de chauffage pré-sentant une structure très simple tout en permettant des échanges de chaleur entre tous les éléments formant cette ~ installation.
; L'installation de chauffa~3e selon la présente invention, notamment pour la production de chaleur dans un système à diffusion de chaleur, par exemple pour le chauffage de locaux, et pour la production d'eau chaude sanitaire stockée dans un ballon, comprend au moins une source de chaleur et au moins un moyen pour le stockage de chaleur ; pouvant etre restituée ultérieurement et utilise un fluide caloporteur tel que de l'eau mis en mouvement en circuit ` fermé dans le but d'effectuer les transferts de chaleur.
La source de chaleur peut etre formée par de l'eau chaude, une pompe à chaleur, un échangeur géothermique ou tout autre récupérateur de chaleur. Mais elle sera de préfé-rence formée par des capteurs solaires. Le moyen de stockage de chaleur peut etre formé par un ~allon contenant un volume relativement important d'eau. une masse de terre ou par tout ~ 1 6397 1 autre moyen capable de retenir la chaleur.
L'installation de chauffa~e selon la présente invention comprend en outre un conduit formant une boucle dans laquelle le fluide peut circuler dans un sens et toute l'installation est construite autour de cette boucle.
Selon la présente invention, ledit conduit en forme de boucle présente une première portion aux extrémités de laquelle est branché en dérivation un premier conduit per-mettant audit fluide d'être associé thermiquement à ladite source de chaleur en vue de faire circuler ledit fluide soit dans ladite première portion soit dans ledit premier conduit de dérivation, et une seconde portion disposée dans le sens de circulation du fluide dans ladite boucle en aval de ladite première portion et aux extrémités de laquelle est branché
en dérivation un second conduit permettant audit fluide d'être associé thermiquernent audit moyen de stockage en vue de faire circuler ledit fluide soit dans ladite première portion soit dans ledit premier conduit de dérivation~
Selon la présente invention, ledit conduit en forme .
de boucle comprend en outre une troisième portion située entre lesdites première et seconde portions en aval de ladite seconde portion et associée thermiquement à l'eau sanitaire dudit ballon en vue d'échanges de chaleur entre le fluide circulant dans la troisième portion de ladite boucle et l'eau sanitaire du ballon quand ledit fluide circule dans ladite troisième portion. En outre, un troisième conduit permettant audit fluide d'être associé thermiquement audit système~à diffusion de chaleur est branché sur ledit conduit formant une boucle, en parallèle ou en dérivation à ladite troisième pour que ledit fluide puisse circuler dans ladite ~ ~ .

-2-~ 1 6397 1 troisième portion et/ou dans ledit troisième conduit associé
audit système à diffusion de chaleur.
Dans une première variante de réalisation préférée de l'installation de chauffage selon la présente invention, ladite troisième portion de ladite boucle forme avec un circuit ou conduit de circulation de l'eau sanitaire exté-rieur audit ballon un échangeur de chaleur en vue d'échanges de chaleur entre le fluide circulant dans ladite troisième portion et l'eau sanitaire quand ledit fluide circule dans ladite troisième portion et l'eau sanitaire dans ledit circuit ou conduit de circulation extérieur audit ballon.
L'installation de chauffage comprend, de préférence, au moins une source de chaleur auxiliaire associée thermique-ment audit conduit ou circuit d'eau sanitaire extérieur au ballon. Cette source de chaleur auxiliaire est de préfé-rence formée par une pompe à chaleur dont le condenseur est associé thermiquement à l'eau sanitaire et dont l'évaporateur est associé thermiquement audit fluide par l'intermédiaire d'un conduit branché sur ladite boucle d'une part entre ladite seconde portion du conduit formant une boucle et la jonction entre ce conauit formant une boucle et le troisième conduit associé thermiquement au système à diffusion de chaleur la plus proche et d'autre part entre l'autre jonction entre le conduit formant une boucle et le troisième conauit associé
thermiquement au système à diffusion de chaleur et ladite première portion du conduit formant une boucle.
Sur ledit conduit ou circuit d'eau sanitaire extérieur au ballon est de préférence montée une pompe pour la mise en mouvement de l'eau dans ce conduit en vue d'échan-ges de chaleur entre ledit fluide et l'eau sanitaire dans

-3-1 1 ~3g~1 ledit échangeur de chaleur.
Dans une seconde variante de réalisation préférée de l'installation selon la présente invention, ladite troisième portion est disposée à l'intérieur dudit ballon si bien que l'échangeur de la première variante est formé
dans cette variante directement par le ballon d'eau sani- ~ -taire~ De plus, un quatrième conduit de dérivation est branché aux extrémités de cette troisième portion en vue de faire circuler ledit fluide soit dans ce quatrième conduit de dérivation soit dans ladite troisième portion.
Dans cette seconde variante de réalisation préférée, également au moins une source de chaleur auxiliaire est de préférence associée thermiquement à l'eau sanitaire. Cette source de chaleur auxiliaire peut également être formée par une pompe à chaleur dont l'évaporateur est associé thermique-ment audit fluide par l'intermédiaire d'un conduit branché
sur ledit conduit formant une boucle d'un0 part entre ladite seconde portion du conduit formant une boucle et la jonction entre ce conduit formant une boucle et le troisième conduit ass~cié thermiguement au système à diffusion de chaleur la plus proche et d'autre part entre l'autre jonction entre le conduit formant une boucle et le troisième conduit associé ~`
thermiquement au système à dlffusion de chaleur et ladite ~ première portion du conduit, formant une boucle, et dont ;; le condenseur est associé thermiquement à l'eau sanitaire.
Dans cette deuxième variante de réalisation préférée de l'installation de chauffage selon la présente invention, ledit ballon d'eau sanitaire comprend de préférence une cloison intérieure délimitant deux compartiments dont l'un ' 30 comprend ladite troisième portion et dont l'autre comprend ;-' ~4~

1 3 639~1 le condenseur de la pompe à chaleur, ladite cloison permettant un mouvement réciproque de l'eau à l'intérieur dudit ballon d'un compartiment à l'autre. Il est néanmoins préférable que les deux compartiments intérieurs dudit ballon communi-quent par leur partie inférieure et par leur partie supé-rieure pour que se crée un mouvement tournant de l'eau dans le ballon.
Une vanne du type à deux directions de circulation et à trois voies est de préférence montée à l'une des jonc-tions entre ledit conduit formant une boucle et ledit conduitassocié thexmiquement à l'évaporateur de ladite pompe à
chaleur dans le but de faire circuler ledit fluide soit dans ladite troisième portion soit dans ce conduit associé
thermiquement à l'évaporateur de la pompe à chaleur.
Les branches dudit conduit associé thermiquement à l'évaporateur qui sont extérieures à cet évaporateur sont de préférence reliées par un conduit de retour direct sur lequel est montée une vanne pilotée par la température ou la pression de l'évaporateur afin de maintenir cet évapo-rateur à une température ou une pression convenable, unepompe entrainant ledit fluide étant disposée sur ledit conduit associé thermiquement à l'évaporateur de la pompe à
chaleur entre l'une des jonctions entre ce conduit et le conduit de retour direct et l'évaporateur de la pompe à
chaleur ; Ledit système à diffusion de chaleur peut être formé
par des éléments montés sur le conduit associé à ce système, un conduit de retour direct étant également branché sur ce conduit en parallèle audit système, une vanne mélangeuse étant installée a l'une des jonctions entre ledit conduit associé

'. ~

' ' ' ' ' . ' ~' .

~ ~63`~7~

audit système et ce conduit de retour direct et une pompe entraînant ledit fluide étant disposée sur ledit conduit associé audit système entre la jonction entre ledit conduit de retour direct et le conduit associé audit système et ledit système.
Une pompe entraînant ledit fluide est de préférence montée sur ledit conduit formant une boucle en un endroit de ce conduit où le fluide est continuellement en circulation lors des transferts de chaleur.
On prévoit de préférence des sondes de température pour mesurer notamment la température de la source de chaleur, la température du moyen de stocXage, la température du fluide juste en amont de ladite première portion, la température du fluide juste~en aval de ladite seconde portion, la tempé-rature à l'entrée du système à diffusion de chaleur et la température de l'eau sanitaire dans ledit ballon, en vue de commander, grâce à un dispositif électrique ou électronique automatique, les éléments de l'installation pour effectuer les transferts de chaleur désirés et possibles.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée ci-après, donnée à titre d'exem-ple non-limitatif et faite en référence aux dessins ci-joints, dans lesquels:
la figure 1 représente de fa~on schématique une ` premlère variante de réalisation préférée d'une installation de chauffage selon l'invention; et la figure 2 représente également de fa~on sché-matique une deuxième varlante de réalisation préférée d'une installation de chauffage selon l'invention.
On va tout d'abord décrire la structure et le A ~::

1 ~ 639~ ~

fonctionnement de l'installation de chauffage représenté sur la figure 1.
L'installation de chauffage représentée sur la figure 1 est destinée à la production de chaleur dans un système à diffusion de la chaleur repéré d'une manière géné-rale par la référence 1 et formé par exemple par des panneaux de sol 2 prévus pour le chauffage de locaux et pour la pro-duction d'eau chaude sanitaire stockée dans un ballon repére par la référence 3. Le système à diffusion de la chaleur pourrait également être formé par des radiateurs ou autres éléments de chauffage.
L'installation du chauffage comprend une source de chaleur formée par des capteurs solaires repérés dans leur ensemble par la référence 4 et un moyen pour le stockage de chaleur qui peut être restituée ultérieurement. Ce moyen de stockage est repéré d'une manière générale par la référence 5 et peut être formé d'une manière classique, par un ballon rempli d'Pau ou par un volume de terre traversé par des canalisations ou une combinaison de ces deux moyens.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le fluide caloporteur utilisé pour le transfert de la chaleur est formé par de l'eau.
L'installation de chauffage représenté sur la figure 1 comprend une première vanne repérée d'une manière générale par la référence 6 et une seconde vanne repérée d'une manière générale par la référence 7. Ces vannes 6 et 7 sont du type à trois voies et comprennent deux entrées respectivement 6a, 6b et 7a, 7b, et une sortie, respecti-vement 6c et 7c. La sortie 7c de la vanne 7 est reliée à l'entrée 6a de la vanne 6 par un conduit formant une pre-mière branché repérée d'une manière générale par la référence , ~ 1 8397~

8. La sortie 6c de la vanne 6 est reliée à l'entrée 7a de la vanne 7 par un conduit formant une deuxième branché re-pérée d'une manière générale par la référence 9. Les branches 8 et 9 permettent, avec les vannes 6 et 7, de former une boucle.
La branche 8 comprend une partie 8a adjacente à
la vanne 6 et formant une première portion de la boucle formée par les branches 8 et 9 aux extrémités de laquelle est branché en dérivation un conduit 10 qui permet à 1'eau de transfert de chaleur d'être associée thermiquement au capteur solaire 4. Ce conduit 10 est branché dlune part sur la branche 8 à l'extrémité de sa partie 8a et d'autre part sur l~entrée 6b de la vanne 6. Ce conduit 10 peut être formé en plusieurs parties selon le montage des capteurs solaires 4.
La branche 9 comprend une partie 9a adjacente à la vanne 7 et formant une seconde portion de la boucle formée par les branches 8 et 9 aux extrémités de laquelle est branché en dérivation un conduit ll qui permet à l'eau ; 20 de transfert de chaleur d'être associée thermiquement au moyen de stockage 5. Ce conduit 9a est branché d'une part sur la branche 9 à l~extrémité de sa partie 9a et d~autre part sur l'entrée 7_ de la vanne 7 et peut être formé de plusieurs parties selon la structure du moyen de stockage 5.
La branche 8 comprend une partie 8b située entre la vanne 7 et la partie 8a et formant une troisième portion de la boucle formée par les hranches 8 et 9. Cette partie ~ ;
8b peut être associée thermiquement à l'eau sanitaire stockée , dans le ballon 3 grâce à un conduit 12 extérieur au ballon 3 de manière à former un échangeur de chaleur 13. La partie .

~" '' ~ 3 6397 1 8_ peut avantageusement se présenter sous la forme d'un serpentin.
Un conduit 14 branché sur la branche 8 en parallèle à sa partie 8b en des points de jonction 34 et 35 permet à
l'eau de transfert de chaleur d'être thermiquement associée au système à diffusion de la chaleur 1, ce conduit 14 étant teL qu'il permet le montage convenable des panneaux de sol 2.
La branche 8 comprend alors deux parties 8c, 8_ reliant le point de jonction 35 et la portion 8a et deux parties 8e et 8f reliant le point de jonction 34 à la vanne 19.
; La branche 9 comprend deux parties 9b, 9c qui relient la partie 9a à la sortie 6c de la vanne 6.
L'installation de chauffage représentée sur la figure 1 comprend en outre une source de chaleur auxiliaire formée par une pompe à chaleur repérée d'une manière géné-rale par la référence 15 et thermiquement associée au conduit cle retour 12a de l'eau sanitaire allant de l'échangeur 13 au ballon 3.
Le condenseur 16 de la pompe à chaleur 15 est thermiquement associé au conduit de retour 12a. L'évapo- :
rateur 17 de la pompe à chaleur 15 est thermiquement associé
~ ~ à un conduit 18 relié à l'évaporateur 17 et branché d'une : ~: part sur la branche 8 entre ses parties 8c et 8d et d'autre ~ part à la sortie l9b d'une vanne à trois voies 19 du même ~ : `
: type que les vannes 6 et 7, cette vanne 19 étant par ailleurs montée sur la branche 8 entre la vanne 7 et sa partie 8b et :~ : plus précisément entre les parties 8f et 8e de telle sorte que son entrée 19c reliée à la partie 8f soit du côté de la sortie 7c de la vanne:7 et son autre sortie l9a reliée à la partie 8e soit du côté de la partie 8b de la branche 8. -_9_ - , ~, , .'.:
", ' ~' 1 1 639~ 1 :

Afin de maximiser le rendement de la pompe à
chaleur 15, on prévoit en dérivation sur la portion du conduit 18 qui est extérieure à l'évaporateur 17 un conduit de retour direct 20 relié à la portion 18a branchée entre la sortie l9b et l'évaporateur 17. Le conduit 20 comprend une vanne 21 qui est pilotée par la température de l'évapo-rateur afin de maintenir cette température à une valeur convenable.
Comme on peut le voir sur la figure 1, on relie les deux branches du conduit 14 par un conduit 22 monté en parallèle du système à diffusion de chaleur 2. Une vanne mélangeuse 23 à trois voies est installée à l'une des connexions entre le conduit 14 et le conduit 22. Ainsi, on peut faire recirculer une partie de l'eau traversant les radiateurs afin de ne consommer que la quantité de chaleur nécessaire.
Afin de faire circuler l'eau dans les différents conduits, on a prévu une pompe 24 sur la branche 9 entre la vanne 6 et sa partie 9a, et plus précisément entre les parties 9c et 9b une pompe 25 sur le conduit 12 entre le ballon 3 et l'échangeur 13, une pompe 26 sur le conduit 14 entre la vanne mélangeuse 23 et le système à diffusion de chaleur 1 et une pompe 27 sur le conduit 18a entre le branchement du conduit 20 et l'évaporateur 17.

On va maintenant décrire les principaux modes de circulation de l'eau de transfert de chaleur et les ~échanges de chaleur possibles à partir de ces modes de circulation dans l'exemple représenté sur la figure 1.
Un premier mode de circulation consiste à faire circuler l'eau dans le conduit 10 et les capteurs solaires

4 associés et dans la boucle formée par les branches 8 et 9 : ' 1 ~ 6397 1 en évitant la partie 8a de la branche 8. Pour cela, la vanne 6 est passante entre son entrée 6b et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante entre son entrée 7a et sa sortie 7c, la vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie l9a et la vanne 23 est non passante.
Un deuxième mode de circulation consiste à faire circuler l'eau dans le conduit 11 et le moyen de stockage

5 qui lui est associé et dans la boucle formée par les branches 8 et 9 en évitant la partie 9a de la branche 9.
Pour cela, la vanne 6 est passante entre son entrée 6a et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante entre son entrée 7b et sa sortie 7c et la vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie l9a et la vanne 23 est non passante.
Un troisiè~e mode de circulation consiste à faire circuler l'eau dans le conduit 10 et les capteurs solaires 4 qui lui sont associés, dans le condu:it 11 et le moyen de stoc-ka~e 5 qui lui est associé et dans la boucle formée par les branches 8 et 9 en évitant la partie 8a de la branche 8 et la partie 9a de la branche 9. Pour cela, la vanne 6 est passante entre son entree 6b et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante en-tre son entrée 7_ et sa sortie 7c, la vanne 19 est passante en-tre son entrée l9c et sa sortie l9a et la vanne 23 est non -- -- :
passante.
Dans ces trois cas, la pompe 24 permet l'entraîne-ment de l'eau.
Le troisième mode de circulation indiqué ci-dessus convient pour le transfert direct de chaleur du capteur solaire 4 au moyen de stocka~e 5. On notera que, dans ce cas, la partie ~b de la branche 8 sert uniquement de conduit-A partir de l'un de ces trois premiers modes decirculation, il est possible de chauffer l'eau du ballon 3 .

11 ~ S3971 et d'utiliser le système à diffusion de la chaleur 1, séparément ou conjointement. On notera que dans le troi-sième mode de circulation on peut en même temps chauffer le moyen de stockage ou prendre sa chaleur en fonction des échanges possibles et désirés.
En effet, pour réchauffer l'eau du ballon 3, on actionne la pompe 25 qui fait circuler l'eau contenue dans le ballon 3 dans l'échangeur 13, le conduit 12a traversant le condenseur 16 de la pompe à chaleur 15 servant unique-ment de conduit et non d'échangeur.
Pour la production de chaleur grâce au systèmeà diffusion de chaleur 1, on actionne la pompe 26 et la vanne 23 mélangeuse permet une circulation convenable de l'eau de transfert de chaleur dans le s~stème à diffusion de la chaleur 1 avec retour direct possible par le conduit 22.
Un quatrième mode de circulation consiste à faire circuler l'eau de transfert de chaleur dans les capteurs 4 et dans l'évaporateur 17. Pour cela, la vanne 16 est passante entre son entrée 6b et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante entre son entrée 7a et sa sortie 7c et la vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie l9b. L'eau circule alors dans le conduit 10 et les capteurs 4 qui lui sont associés dans le conduit 1~ associé
à l'évaporateur 17 de la pompe à chaleur 15 et dans la boucle formée par les branches 8 et 9 en évitant sa partie 8a et sa partie 8b.
Un cinquième mode de circulation consiste à
faire circuler l'eau de transfert de chaleur dans le moyen de stoc~age 5 et dans l'évaporateur 17 de la pompe à
chaleur 15. Pour cela, la vanne 6 est passante entre son entrée 6a et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante .

~ ~ ~3~7 ~

entre son entrée 7_ et sa sortie 7c et la vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie l9b. L'eau circule alors dans le conduit 11 et le moyen de stockage 5 qui lui est associé, dans le conduit 18 associé à l'éva-porateur 17 et dans la boucla formée par les branches 8 et 9 en évitant la partie 9a de la branche 9 et la partie 8b de la branchè 8.
Un sixième mode de circulation consiste à faire circuler l'eau de transfert de chaleur dans les capteurs de chaleur 4, le moyen de stockage 5 et l'évaporateur 17 de la pompe à chaleur 15. Pour cela, la vanne 6 est passante entre son entrée ~_ et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante entre son entrée 7_ et sa sortie 7c et la vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie 19_. L'eau circule alors dans le conduit 10 et les cap-teurs solaires 4 qui lui sont associés, dans le conduit 11 et le moyen de stockage 5 qui lui est associé, dans le conduit 18 associé à l'évaporateur 17 de la pompe à chaleur 15 et dans la boucle formée par les branches 8 et 9 en évitant les parties 8a et 8b de la branche 8 et la partie 9a de la branche 9.
Dans ces trois derniers modes de circulation, l'eau de transfert de chaleur est entraînée par la pompe 24 et peut en outre être entraînée par la pompe 27 qui crée : -; alors une circulation de retour direct à l'évaporateur dans le conduit 20. A partir de ces quatrième, cinquième et sixième modes de circulation, il est possible d'échauffer la température de l'eau sanitaire contenue dans le ballon 3 ou d'utiliser le système à diffusion de chaleur 1 ou les deux à la fois, en faisant fonctionner la pompe à chaleur 15.
En effet, pour échauffer l'eau contenue dans le ballon 3, il suffit d'actionner la pompe 25 qui fait alors ~ ~3971 circuler l'eau dans le condenseur 16 par le conduit 12, l'echangeur 13 n'ayant dans ce cas aucune fonction de transfert de chaleur mais servant uniquement de conduit.
Pour la production de chaleur dans le système à diffusion de chaleur 1, il suffit d'actionner la pompe 26, ainsi que la vanne mélangeuse 23. L'eau circule alors dans la boucle formée par le conduit 14 et la partie 8b ~ ~' de la branche 8. En faisant fonctionner la pompe 25, on peut obtenir un échange de chaleur entre le condenseur 16 de la pompe à chaleur 15 et le système à diffusion de chaleur 1 par l'intermédiaire de l'échangeur 13 dans lequel un échange de chaleur se produit entre l'eau sanitaire contenue dans le ballon 3 et circulant-dans le conduit 12 ~ ;
et l'eau circulant dans la partie 8b de la branche ~3 associée dans ce cas au système à diffusion de chaleur 1.
On peut noter en outre que le sixième mode de circulation tel que décrit ci-dessus permet non seulement, comme on l'a vu, d'échauffer l'eau sanitaire du ballon 3, d'utiliser le système à diffusion de chaleur ou les deux à la fois mais également et en même temps de chauffer le moyen de stockage 5 si cela est possible ou de récupérer sa chaleur.
Compte tenu de la structure de l'installation de chauffage décrite ci-dessus, les modes de circulation et les échanges de chaleur possibles qui viennent dlêtre indiqués ne peuvent être considérés comme limitatifs.
~ D'autres modes de circulation et d'autres échanges de ; chaleur sont envisageables, notamment en combinant les modes de circulation et les échanges de chaleur ci-dessus.
Afin de mettre en oeuvre l~installation de chauffage qui vient d'être décrite, on prévoiera de préférence un dispositif électrlque ou électronique pour ;' 1 3 6397 ~

la commande convenable des vannes 6, 7, 19, 21, 23, des pompes 24, 25, 26 et 27 et de la pompe à chaleur 15, en fonction des modes de circulation des fluides désirés.
Ce dispositif électrique ou électronique de commande de l'installation pourra être automatisé et on pourra choisir le mode de circulation des fluides en fonction de la tem-pérature des différents éléments de l'installation et/ou en fonction de différences de température existant entre ces éléments en w e des transferts de chaleur possibles et souhaités. -Dans ce but, on peut prévoir une sonde de température 28 installée sur le ballon 3, cette sonde de température 28 permettant de commander l'installation dans le but d'élever la température de l'eau continue dans le ~allon 3 entre deux seuils relativement espacés.
On peut é~alement prévoir une sonde de température 29 dans le moyen de stockage 5 et une sonde de température 30 dans la source de chaleur formée ici par des capteurs ~ -solaires 4 et de mesurer la différence de température entre le moyen de stockage 5 et les capteurs solaires 4 pour ~ ~
~avoir si un transfert de chaleur des capteurs solaires 4 ~ ;
en direction du moyen de stockage 5 est possible.
On peut également prévoir une sonde de température 31 montée sur la branche 8 en amont de sa partie 8a et de ~-- .
mesurer la différence entre la température fournie par cette sonde 31 et la température ~ournie par la sonde 30 afin de savoir si les capteurs solaires 4 peuvent fournir ; de la chaleur à l'installation.
- ~, On peut en outre prévoir une sonde de te~pérature 32 disposée sur la branche 8 à la sortie 7c de la vanne 7 et une sonde de température 33 disposée sur le conduit i ~,;

~ -15- ~

~ :~ 63971 14 à l'entrée du système à diffusion de chaleur 1, la ~' différence entre les températures mesurées par ces sondes 32 et 33 permettant de commander, si besoin est, la pompe à chaleur 15 et la pompe 27.
Le dispositif de commande peut être soumis à
d'autres températures telles que par exemple la température extérieure.
On va maintenant décrire l'installation de chauffage représentée sur la figure 2.
Cette installation de chauffage présente une grande partie de sa structure semblable à l'installation de chauffage représentée sur la figure 1. -C'est pourquoi, on a conservé les mêmes références pour les éléments et parties communes à ces deux installations.
On voit en effet que l'installation représentée sur la figure 2 comprend une boucle formée par les branches 8 et 9. Cette boucle comprend une portion 8a aux extrémités de laquelle est branché en dérivation un conduit 10 associé
thermiquement aux capteur~s solaires 4, une portion 9a en aval de ladite portion 8a aux extrémités de laquelle est branché en dérivation un conduit 11 associé thermiquement au moyen de stockage 5, une portion 8b disposée entre les portions 8a et 9a en aval de la portion 9a et un conduit 14 assoclé thermiquement au système à diffusion de chaleur 1 et branché en parallèle à la portion 8b sur la branche 8 de la boucle en des points référencés 34 et 35 de telle .
sorte que le point 35 soit du côté de la portion 8a.
De la même manière que précédemment, sont prévus une vanne à trois voies 6 à l'une des extrémités de la portion 8a, une vanne à trois voies 7 à l'une des extrémités , ~ ~ 639~1 de la portion 9a, un conduit de retour direct 22 monté en parallèle au système à diffusion de chaleur 1 et une vanne mélangeuse 23 à l'une des extrémités de ce conduit 22, ainsi qu'une pompe 24 montée sur la branche 9 entre la vanne 6 et la portion 9a et une pompe 26 montée sur le conduit 14 entre la vanne 23 et le système à diffusion de chaleur 1.
L'installation de chauffage représentée sur la figure 2 comprend en outre un ballon d'eau sanitaire 36 comprenant à sa partie inférieure un conduit 37 d'alimen- .
tation en eau sanitaire et à sa partie supérieure un conduit 38 d'évacuation de l'eau sanitaire.
Le ballon 36 comprend une cloison intérieure 39 disposée verticalement et délimitant dans ce ballon 36 deux compartiments 40 et 41. Dans l'exemple représenté, les compartiments 40 et 41 peuvent communiquer à leur partie inférieure par un passage 42 et à leur partie supérieure ' par un passage 43.
La portion 8b de ladite boucle se présente sous la ~orme d'un serpentin qui est disposé à l'intérieur du compartiment 40 du ballon 36 pour que l'eau de transfert de chaleur de la portion 8b soit associée thermiquement à l'eau sanitaire contenue dans le ballon 36. Un conduit de déri-vation 44 est branché sur la partie 8 de ladite boucle en parallèle à la portion 8b en des points de jonction 45 et 46, le point de jonction 45 étant entre le point de jonction ::
34 et la portion 8b de la boucle tandis que le point de jonction 46 est entre le~point de jonction 35 et la portion ~ , 8b. Au point de jonction 46 est montée une vanne à trois voies 47 qui permet de faire circuler l~eau de transfert :~

':

17- ~ ~

.

~ 3 639'~ :

de chaleur soit dans la portion 8b soit dans le conduit de dérivation 44, les points de jonction 34 et 45 pouvant alors se confondre.
De la meme manière que dans ]'exemple précédent ;
mais montée en partie différemment, l'installation de chauffage représentée sur la figure 2 comprend également une pompe à chaleur repérée d'une manière générale par la référence 48.
La pompe à chaleur 48 comprend un évaporateur 49 qui est thermiquement associé, de la même manière que dans l'exemple représenté sur la figure 1, à un conduit 18, 18a, le conduit 18 étant branché sur la branche 8 entre le point de jonction 35 et la portion 8a tandis que le conduit 18a est branché sur la branche 8 entre le point de jonction 34 et la portion 9a. Il est également prévu un conduit de retour direct 20 sur lequel est monté
une vanne 21 qui peut être pivotée par la température de l'évaporateur afin de maintenir cette température à une valeur convenable et une pompe 27 permettant la circuIation ~
de l'eau dans le conduit 18, 18a et dans le conduit 20. ~ ;-; ~ Une vanne à trois voies 19 est également prévue à la jonction entre;~le conduit l8a et la branche 8 de la boucle.
La pompe à chaleur 48 comprend également un condenseur 50 se présentant sous la forme d'un serpentin qui est disposé dans le com~artiment 41 du ballon 36 pour ;
être associé thermiquement à l'eau sanitai~re contenue dans le ballon. `
Afin de ne pas se répéter, on va décrire ci-après :
~ le fonctionnement de l'installation de chauffage représentée sur la figure 2 en se référant aux modes de clrculation :

1 1 6397 t de l'eau de transfert de chaleur et aux échanges de chaleur possibles à partir de ces modes de circulation décrits à
propos de l'installation de chauffage représentée sur la figure 1 et non limitatifs et on notera que la vanne 47 et le conduit de dérivation 44 de l'installation représentée sur la figure 2 remplissent les fonctions que remplissaient le conduit 12 et la pompe 25 de l'installation de chauffage représentée sur la figure 1.
Pour obtenir le premier, le deuxième et le troi-sième modes de circulation de l'exemple précédent, il suffit de régler les vannes 6, 7 et 19 comme précédemment et de ré-gler la vanne 47 de telle sorte que l'eau de transfert de chaleur circu-le dans le conduit de ~érivation 44 et noN dans la portion.8b.
De la même manière que précédemment, le troisième mode de circulation convient pour le transfert direct de chaleur du capteur solaire 4 au moyen de stockage 5 en act.ionnant la pompe 24.
A partir de l'un de ces trois premiers modes de ::
circulation, il est possible co~ne précédemment de chauffer I'eau du ballon 36 et d'utiliser le système à diffusion de la chaleur 1, séparément ou conjointement.
En effet, pour chauffer l'eau du ballon 36, il suffit d'actionner la vanne 47 pour que, grâce à la pompe .
24, l'eau de transfert de chaleur circule dans la portion ~:
8b disposée dans le compartiment 40 du ballon 36 et non dans le conduit de dérivation 44 et pour la production de chaleur grâce au système à diffusion de chaleur 1, on actionne, comme précédemment, la pompe 26 et la vanne mélangeuse 23.
Les quatrième,~cinquième et sixième modes de '~
~:

-19- ~ `
' .. ~ .

~ ~ 6397 1 circulation de l'exemple précédent peuvent s'appliquer directement à l'installation de chauffage représentée sur la figure 2 en réglant les vannes 6, 9 et 19 comme précé-demment et en actionnant la pompe 24. On notera cependant que dans ces modes de circulation, on évite à la fois la portion 8b de la branche 8 et le conduit de dérivation 44.
Ces quatrième, cinquième et sixième modes de circulation peuvent servir, comme précédemment, à échauffer la température de l'eau sanitaire contenue dans le ballon 36 ou permettent d'utiliser le système à diffusion de chaleur 1 ou les deux à la fois, en faisant fonctionner la pompe à
chaleur 48. En effet, on peut chauffer l'eau sanitaire contenue dans le ballon 36 simplement en actionnant la pompe à chaleur 48 compte tenu du fait que son évaporateur 50 est placé dans le compartiment 41 du ballon 36.
Pour la production de chaleur dans le système à diffusion de chaleur 1, il suffit, dans cet exemple, de regler la vanne 47 de telle sorte que l'eau de transfert de chaleur puisse circuler dans la portion 8b et non dans le conduit de dérivation 44 et d'actionner la pompe 26 et la vanne mélangeuse 23 ainsi que la pompe à chaleur 48, l'eau de transfert de chaleur circulant alors dans un : deuxième circuit traversant le système à diffusion de cha-leur 1 et la poriton 8b. En effet, l'échange de chaleur . entre le condenseur 50 de la pompe à chaleur 48 et la portion 8b peut s'effectuer par l'intermédiaire de l'eau sanitaire contenue dans le ballon 36, cette eau étant mise en mouvement à l'intérieur du ballon 36 simplement par thermosyphon en s'écoulant d'un compartiment à l'autre par le passage inférieur 42 et le passage supérieur 43.

.~, .
!

`~ ~ 63971 On peut noter, de la même manière que dans l'exemple précédent représenté sur la figure 1, que l'on peut soit chauffer le moyen de stockage 5 si cela est possible soit récupérer sa chaleur.
Comme dans l'exemple précédent, les modes de circulation et les échanges de chaleur possibles qui viennent d'être décrits en référence à la figure 2 ne peuvent être considérés comme limitatifs, d'autres modes de circulation et d'autres échanges de chaleur pouvant être envisagés en combinant les modes de circulation et les échanges de chaleur ci-dessus.
Pour la mise en oeuvre de l'installation de chauffage représentée sur la figure 2, on prévoit de pré-férence un dispositif électrique ou électronique pour la commande convenable des vannes 6, 7, 19, 21, 23 et 47, des pompes 24, 26 et 27 et de la pompe à chaleur 48, en fonction des modes de circulation de l'eau de transfert de chaleur désirés et possibles. Ce dispositif électrique ou élec-tronique de commande de l'installation de chauffage pourra `
être automatisé et choisir le mode ~e circulation de l'eaude transfert de chaleur en fonction de la température des ; différents éléments de l'installation et/ou en fonction des différences de température existant entre ces éléments en vue des transferts de chaleur possibles et souhaités.`
Dans ce but, on a prévu dans l'installation de cnauffage représentée sur la figure 2, comme dans l'ins- -tallation de chauffage représentée sur la figure 1, une sonde de température 28 dans le ballon d'eau sanitaire 36, une sonde de température 29 dans le moyen de stockage 5, 3Q une sonde de température 30 dans la source de chaleur 4, : ~ .

. . ~

i ~ 6397 1 une sonde de température 31 indiquant la température de l'eau de transfert de chaleur dans la partie 8c juste en amont de la portion 8a de la boucle et une sonde de tem-pérature 33 située sur le conduit 14 à l'entrée du système à diffusion de chaleur l. Le dispositif de commande élec-trique ou électronique pourrait être également soumis à
d'autres températures 9i cela s'avérait nécessaire.
La présente invention ne se limite évidemment pas aux deux exemples décrits ci-dessus. On peut en effet modifier leur structure par exemple en changeant la posi tion des différentes vannes ou la position des pompes sans pour autant rnodifier leur fonctionnement. On peut également prévoir, dans l'exem~le représenté sur la figure 2, un ballon d'eau sanitaire présentant une structure nette-ment différente tout en permettant ~m échange de chaleur entre l'évaporateur 50 de la pompe a chaleur 48 et la portion 8b traversée par l'eau de transfert de chaleur. On peut en outre remplacer les pompes à chaleur lS et 48 par, par exemple, une chaudière ou un élément chauffant d'un type classique. Bien d'autres variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention.

:

~ -22-

Claims (17)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme suit:

1. Installation de chauffage pour la production de chaleur dans un système à diffusion de chaleur pour le chauffage des locaux et pour la production d'eau chaude sanitaire stockée dans un ballon, comprenant au moins une source de chaleur et au moins un moyen pour le stockage de chaleur pouvant être restituée ultérieurement et utilisant un fluide caloporteur mis en mouvement en circuit fermé dans le but d'effectuer les transferts de chaleur, et comprenant en outre un conduit formant une boucle dans laquelle le fluide peut circuler dans un sens, ledit conduit en forme de boucle présentant une première portion aux extrémités de laquelle est branché en déri-vation un premier conduit permettant audit fluide d'être associé thermiquement à ladite source de chaleur en vue de faire circuler ledit fluide soit dans ladite première portion soit dans ledit premier conduit de dérivation, et une seconde portion disposée dans le sens de circu-lation du fluide dans ladite boucle en aval de ladite première portion et aux extrémités de laquelle est branché
en dérivation un second conduit permettant audit fluide d'être associé thermiquement audit moyen de stockage en vue de faire circuler ledit fluide soit dans ladite première portion soit dans ledit premier conduit de dérivation, caractérisée par le fait que ledit conduit en forme de boucle comprend en outre une troisième portion située entre lesdites première et seconde portions en aval de ladite seconde portion et associée thermiquement à l'eau sanitaire dudit ballon en vue d'échanges de chaleur entre le fluide circulant dans la troisième portion de ladite boucle et l'eau sanitaire du ballon quand ledit fluide circule dans ladite troisième portion, un troisième conduit per-mettant audit fluide d'être associé thermiquement audit système à diffusion de chaleur étant-branché sur ledit con-duit formant une boucle, en parallèle ou en dérivation à ladite troisième portion pour que ledit fluide puisse circuler dans ladite troisième portion et/ou dans ledit troisième conduit associé audit système à diffusion de chaleur.

2. Installation selon la revendication 1, carac-térisée par le fait que ladite troisième portion de ladite boucle forme avec un conduit de circulation de l'eau sani-taire extérieur audit ballon un échangeur de chaleur en vue d'échanges de chaleur entre le fluide circulant dans ladite troisième portion et l'eau sanitaire quand ledit fluide circule dans ladite troisième portion et l'eau sanitaire dans ledit conduit de circulation extérieur audit ballon.

3. Installation de chauffage selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'au moins une source de chaleur auxiliaire est associée thermiquement à l'eau sanitaire.

4. Installation de chauffage selon la revendica-tion 3, caractérisée par le fait que ladite source de chaleur auxiliaire est formée par une pompe à chaleur dont le condenseur est associé thermiquement à l'eau sanitaire et dont l'évaporateur est associé thermiquement audit fluide par l'intermédiaire d'un conduit branché sur ledit conduit formant une boucle d'une part entre ladite seconde portion du conduit formant une boucle et la jonction entre ce conduit formant une boucle et ledit troisième conduit associé thermiquement au système à diffusion de chaleur la plus proche et d'autre part entre l'autre jonction entre le conduit formant une boucle et ledit troisième conduit associé thermiquement au système à diffusion de chaleur et ladite première portion du conduit formant une boucle.

5. Installation de chauffage selon la revendication 4, caractérisée par le fait que sur ledit conduit d'eau sanitaire extérieur au ballon est montée une pompe pour la mise en mouvement de l'eau sanitaire dans ledit échangeur de chaleur.

6. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite troisième portion est disposée à l'intérieur dudit ballon en vue d'échanges de chaleur entre l'eau et ledit fluide et qu'un quatrième conduit de dérivation est branché aux extrémités de cette troisième portion en vue de faire circuler ledit fluide soit dans ledit quatrième conduit de dérivation soit dans ladite troisième portion.

7. Installation de chauffage selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'au moins une source de chaleur auxiliaire est associée thermiquement à l'eau sanitaire.

8. Installation de chauffage selon la revendication 7, caractérisée par le fait que ladite source de chaleur auxiliaire est formée par unepompe à chaleur dont le conden-seur est associé thermiquement à l'eau sanitaire et dont l'évaporateur est associé thermiquement audit fluide par l'in-termédiaire d'un conduit branché sur ledit conduit formant une boucle d'une part entre la seconde portion du conduit formant une boucle et la jonction entre ce conduit for-mant une boucle et ledit troisième conduit associé thermi-quement au système à diffusion de chaleur la plus proche et d'autre part entre l'autre jonction entre le conduit formant une boucle et ledit troisième conduit associé ther-miquement au système à diffusion de chaleur et ladite première portion du conduit formant une boucle.

9. Installation de chauffage selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ledit ballon comprend une cloison intérieure délimitant deux compartiments dont l'un comprend ledit condenseur et dont l'autre comprend ladite troisième portion, ladite cloison permettant un mouvement réciproque de l'eau d'un compartiment à l'autre à l'inté-rieur dudit ballon.

10. Installation de chauffage selon la revendication 9, caractérisée par le fait que lesdits compartiments intérieurs dudit ballon communiquent à leur partie infé-rieure et à leur partie supérieure.

11. Installation de chauffage selon les revendica-tions 4 ou 8, caractérisée par le fait qu'une vanne du type à deux directions de circulation et à trois voies est montée à l'une des jonctions entre ledit conduit formant une boucle et ledit conduit associé thermiquement à l'éva-porateur de ladite pompe à chaleur dans le but de faire circuler ledit fluide soit dans ladite troisième portion soit dans ledit conduit associé thermiquement à l'éva-porateur de la pompe à chaleur.

12. Installation de chauffage selon les revendica-tions 4 ou 8, caractérisée par le fait que les branches dudit conduit associé thermiquement à l'évaporateur qui sont extérieures audit évaporateur sont reliées par un con-duit de retour direct sur lequel est montée une vanne pilotée par la température de l'évaporateur afin de main-tenir cette température à une valeur convenable, une pompe entraînant ledit fluide étant disposée sur ledit conduit associé thermiquement à l'évaporateur de la pompe à
chaleur entre l'une des jonctions entre ce conduit et le-dit conduit de retour direct et l'évaporateur de la pompe à chaleur.

13. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'une pompe entraînant ledit fluide est disposée sur ledit troisième conduit associé
audit système à diffusion de chaleur.

14. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'une pompe entraînant ledit fluide est montée sur ledit conduit formant une boucle en un endroit de ce conduit où le fluide est continuellement en circulation lors des transferts de chaleur.

15. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend des sondes de température pour mesurer la température de la source de chaleur, la température du moyen de stockage, la tempéra-ture du fluide juste en amont de ladite première portion, la température à l'entrée du système à diffusion de chaleur et la température de l'eau sanitaire dans ledit ballon, en vue de commander, grâce à un dispositif électrique ou électronique automatique, les éléments de l'installation de chauffage pour effectuer les transferts de chaleur désirés et possibles.

16. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite source de chaleur est formée par des capteurs solaires.

17. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit fluide caloporteur est constitué par de l'eau.