CA2685857A1 - Hydrodynamic systems for the energy efficiency of a building, construction methods and corresponding uses - Google Patents
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Abstract
Systèmes hydrodynamiques pour l'assistance éco énergétique d'un édifice domiciliaire, commercial et/ou industriel comportant au moins un bassin hydrodynamique proportionnel à force inertielle, un dispositif de récupération et de redirection dans ledit bassin hydrodynamique d'un liquide récupéré, un dispositif d'évacuation de la masse thermique liquide vers l'extérieur de l'édifice et/ou vers les éléments sanitaires dudit édifice; et un dispositif permettant l'échange thermique entre la masse thermique liquide présente dans l'élément de stockage dudit bassin hydrodynamique et les éléments de chauffage et/ou de réfrigération présents dans ledit édifice. Ces systèmes sont construits notamment par mise en oeuvre de techniques connues et sont utilisés pour la réduction de la consommation en eau potable et/ou comme réservoir d'eau additionnel utile notamment en cas d'incendie.Hydrodynamic systems for the energy saving assistance of a residential, commercial and / or industrial building comprising at least one hydrodynamic basin proportional to inertial force, a device for the recovery and redirection in said hydrodynamic basin of a recovered liquid, a device for evacuation of the liquid thermal mass to the outside of the building and / or to the sanitary elements of said building; and a device allowing heat exchange between the liquid thermal mass present in the storage element of said hydrodynamic basin and the heating and / or refrigeration elements present in said building. These systems are constructed in particular by implementing known techniques and are used to reduce the consumption of drinking water and / or as an additional water reservoir useful in particular in the event of a fire.
Description
SYSTEMES HYDRODYNAMIQUES POUR L'ASSISTANCE ÉCOÉNERGÉTIQUE D'UN
ÉDIFICE, PROCÉDÉS DE CONSTRUCTION ET UTILISATIONS CORRESPONDANTS
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention est relative à un système hydrodynamique permettant l'assistance éco énergétique d'un édifice domiciliaire, commercial, agricole ou industriel. Le système comporte un bassin hydrodynamique proportionnel à force inertielle.
La présente invention est aussi relative aux procédés de construction desdits systèmes hydrodynamiques et à leur implantation dans un édifice domiciliaire, commercial et/ou industriel et/ou à sa proximité. Lesdits systèmes peuvent être construits en même temps que les édifices qu'ils assistent ou ajoutés à des édifices existants.
La présente invention est également relative à l'utilisation des systèmes hydrodynamiques de l'invention pour la régulation écoénergétique de la température dans un édifice muni d'un tel système et/ou pour en réduire la consommation en eau potable dudit édifice et/ou comme réservoir d'eau en cas d'incendie.
Les édifices munis d'un système hydrodynamique de l'invention sont écoénergétiques et font aussi partie de la présente invention.
ART ANTERIEUR
Différentes documents mentionnent des dispositif destinés à emmagasiner de la chaleur dans le but de chauffer ou refroidir des bâtiments ainsi que pour réutiliser les eaux de pluie ou de ruissellement.
Ainsi par exemple, le brevet US-A-2 680 565 qui décrit un réservoir d'eau placé dans les fondations pour stocker l'énergie solaire. Malheureusement, ce dispositif ne refroidit que de l'air et utilise un système d'eau situé dans la toiture, ce qui est très complexe.
Le brevet JP 63197833, s'il a bien dans les fondations un réservoir, ne dispose pas d'une masse d'inertie thermique ni de drains canalisant l'eau vers la maison.
Le brevet DE 9404640 décrit le garage d'un édifice dont la partie sous le sol du garage est utilisable pour le stockage d'eau et elle est compartimentée, l'édifice ne dispose pas non plus de masse thermique inertielle mais utilise beaucoup de mécanismes qui le rendent très coûteux.
Le brevet US 4 552 205 utilise de l'air en complément à un chauffage solaire et un stockage solide pour l'énergie thermique ainsi recueilli.
La demande de brevet JP 2005113501 décrit un système de récupération de l'eau de pluie et son stockages è l'intérieur de piliers qui soutiennent la maison..
Il existait donc un besoin pour un système écoénergétique pour édifice dépourvu d'au moins un des inconvénients des systèmes de l'art antérieur.
Il existait également un besoin pour un système hydrodynamique possédant au moins une des avantages suivants :
- un faible investissement pour sa construction ;
- une grande efficacité énergétique pouvant aller jusqu'à L'autosuffisance pour e chauffage, la réfrigération et les besoins en eau;
- un impact environnemental réduit ;
- une réduction de la consommation en eau potable ; et - une possibilité supplémentaire comme réservoir d'eau utilisable notamment pour lutter contre les incendies in situ.
Il existait également un besoin pour des procédés de construction des systèmes de l'invention. Lesdits procédés étant efficaces et faciles à mettre en oeuvre.
Par ailleurs, il existait un besoin pour une utilisation des systèmes hydrodynamiques de l'invention amenant un degrés important d'autonomie éco énergétique aux édifices dans lesquels ces systèmes sont installés et des avantages additionnels tels que la réduction de la consommation en au potable et une capacité significative pour la lutte anti-incendie.
Finalement, il existait un besoin pour de nouveaux édifices quasi-autonomes du point de vue énergétique et avec un impact environnemental minimisé. HYDRODYNAMIC SYSTEMS FOR ELECTRONIC ENERGY ASSISTANCE
BUILDING, CONSTRUCTION METHODS AND CORRESPONDING USES
FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrodynamic system allowing eco assistance of a residential, commercial, agricultural or industrial building. The system comprises a proportional hydrodynamic basin with inertial force.
The present invention also relates to methods of constructing said systems hydrodynamics and their location in a residential building, commercial and / or industrial and / or near. Said systems can be built in same time as buildings that they attend or add to existing buildings.
The present invention also relates to the use of the systems hydrodynamics of the invention for the energy-efficient regulation of temperature in a building equipped with such system and / or to reduce the drinking water consumption of that building and / or as water tank in case of fire.
Buildings equipped with a hydrodynamic system of the invention are energy efficient and make also part of the present invention.
PRIOR ART
Various documents mention devices intended to store heat in the purpose of heating or cooling buildings as well as reusing rainwater or runoff.
For example, US-A-2,680,565 which describes a water reservoir placed in the foundations for storing solar energy. Unfortunately, this device does not cool than air and uses a water system located in the roof, which is very complex.
The patent JP 63197833, if it has in the foundations a reservoir, does not does not have a mass of thermal inertia and drains channeling water to the house.
Patent DE 9404640 describes the garage of a building whose part under the ground from the garage is can be used for water storage and is compartmentalized, the building does not have either inertial thermal mass but uses many mechanisms that make very expensive.
US Patent 4,552,205 uses air in addition to solar heating and storage solid for the thermal energy thus collected.
Patent Application JP 2005113501 describes a water recovery system rain and its storage inside pillars that support the house ..
There was a need for an energy-efficient building system devoid of least one of the disadvantages of the systems of the prior art.
There was also a need for a hydrodynamic system with less one of the following advantages:
- a low investment for its construction;
- high energy efficiency up to self-sufficiency for heating, refrigeration and water requirements;
- a reduced environmental impact;
- a reduction in drinking water consumption; and - an additional possibility as a water reservoir for use in particular to fight against fires in situ.
There was also a need for systems construction processes of the invention. Said methods being effective and easy to implement.
In addition, there was a need for the use of hydrodynamics of the invention bringing a significant degree of eco-energy autonomy to buildings in which these systems are installed and additional benefits such as reduction from consumption to drinking and a significant capacity for the fight anti-fire.
Finally, there was a need for new quasi-autonomous buildings point from an energy perspective and with a minimized environmental impact.
2 La Figure I : représente une maison domestique équipée d'un système hydrodynamique selon un mode particulier de réalisation de la présente invention.
20 La Figure il : représente le diagramme d'écoulement de la salle mécanique du système hydrodynamique représenté dans la Figure I.
DÉFINITION GENERALE DE L'INVENTION
Définitions préliminaires :
bassin hydrodynamique : bassin non statique rempli d'un liquide calloporteur.
Bassin hydrodynamique proportionnel à force inertielle : tout bassin rempli par un fluide et ayant une force inertielle du point de vue thermique et dont les dimensions et/ou capacités sont proportionnelles à l'importance des besoins énergétiques et en fluide de l'édifice que ce bassin assiste énergétiquement et/ou pour ses besoins en fluide.
Système hydronique : chauffage ou réfrigération basés sur l'utilisation des qualités caloporteuses d'un liquide pour chauffer ou refroidir. 2 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figure I: represents a domestic house equipped with a system hydrodynamic according to a particular embodiment of the present invention.
Figure 11: shows the flow diagram of the mechanical room of the system hydrodynamic shown in Figure I.
GENERAL DEFINITION OF THE INVENTION
Preliminary definitions:
hydrodynamic basin: non-static basin filled with a liquid calliper.
Proportional hydrodynamic basin with inertial force: any basin filled by a fluid and having thermal inertial force and whose dimensions and / or abilities are proportional to the importance of the energy needs and fluid of the building that this Basin assists energetically and / or for its fluid needs.
Hydronic system: heating or refrigeration based on the use of qualities coolants of a liquid for heating or cooling.
3 Liquide thermique : liquide utilisé pour transférer des thermie ou des frigories d'un endroit à un autre.
Dalle structurale ou composant structural de l'édifice : dalle la plus basse dans un édifice et qui contribue à faire la coupure entre les espaces habitables et le ou les bassins hydodynamique(s) tout en contribuant à la stabilité globale de l'édifice.
La présente invention est relative à un bassin hydrodynamique intégré aux éléments de structure des bâtiments permettant d'économiser sur leurs coûts de chauffage et de climatisation et de réduire leur consommation d'eau provenant du réseau public. L'invention telle que décrite ci-après permet de minimiser l'impact des bâtiments sur l'environnement par l'économie d'énergie et par la récupération d'eau sans négliger la sécurité le confort.
L'invention contribue ainsi à rendre le bâtiment complètement autonome d'un point de vue énergétique.
L'invention s'applique tant aux constructions existantes qu'aux nouvelles.
Toutefois, pour les nouvelles constructions, le dispositif est lié aux éléments de structure du bâtiment. Le bassin est lié aux éléments de structure, ce qui permet d'en diminuer les coûts.
L'invention sera mieux comprise par la description de ses différentes étapes de réalisation a) Analyse et calcul du besoin énergétique du bâtiment, existant ou futur;
b) Analyse de l'emplacement du bâtiment : type de sol, orientation,...;
c) Calcul de la dimension du bassin (volume d'eau);
d) Choix des appareils : pompe, circulateur, chauffage;
e) Excavation;
f) Construction traditionnelle, selon les règles de l'art;
g) Isolation adéquate de la fondation du bassin (mur et plancher) en fonction de sa température interne;
h) Coulage de la dalle de béton radiante pour le fond du bassin;
i) Insertion et raccordement du système de drainage (drain de contour, puisard et pompe si nécessaire) pour récupérer et canaliser l'eau à l'intérieur du bassin;
j) Remplissage de l'intérieur du bassin par des pierres de la région d'une grosseur comprise entre 20 et 60 mm sans poussières; ces pierres serviront d'une part d'élément structural pour le soutènement du plancher et du sous-sol et d'autre part de 3 Thermal fluid: liquid used to transfer thermals or frigories from place to place other.
Structural slab or structural component of the building: lowest slab in a building and which contributes to making the break between the habitable spaces and the basins hydodynamic (s) while contributing to the overall stability of the building.
The present invention relates to a hydrodynamic basin integrated with elements of building structure that saves on heating costs and of air conditioning and reduce their water consumption from the network public. The invention as described below minimizes the impact of buildings on the environment by saving energy and by recovering water without neglecting the safety the comfort.
The invention thus contributes to making the building completely autonomous of a point of view Energy.
The invention applies to both existing and new constructions.
However, for new constructions, the device is linked to structural elements of the building. The basin is linked to the structural elements, which makes it possible to reduce costs.
The invention will be better understood by the description of its different steps realization a) Analysis and calculation of the energy requirement of the building, existing or future;
b) Analysis of the location of the building: type of soil, orientation, ...;
(c) Calculation of basin size (volume of water);
d) Choice of appliances: pump, circulator, heating;
e) Excavation;
f) Traditional construction, according to the rules of the art;
g) Proper insulation of the basin foundation (wall and floor) in function of his internal temperature;
h) Pouring of the radiant concrete slab for the bottom of the basin;
i) Insertion and connection of the drainage system (contour drain, sump and pump if necessary) to recover and channel the water inside the basin;
(j) Filling the interior of the basin with stones from the region of size between 20 and 60 mm without dust; these stones will serve on the one hand structural element for the support of the floor and the basement and other part of
4 charge pour augmenter l'inertie thermique du bassin, une fois mélangée avec l'eau recueillie;
k) Insérer le puisard intérieur pour favoriser l'alimentation en eau et les échanges thermiques avec le système de chauffage;
I) Isolation de la dalle de béton au sous-sol (ou au niveau nécessaire dans le cas de bâtiments sans sous-sol);
m) Couler la dalle par dessus avec la force de béton appropriée à la structure (maison, industrie, ... ); et n) Implantation de la salle mécanique qui va faire fonctionner le système de transfert thermique te de distribution d'eau. Si la température de l'eau est trop faible, on renvoie de la chaleur recueillie par des panneaux solaires ou par géothermie.
Fonctionnement :
Lors des intempéries, les drains de contour récupèrent l'eau de pluie dans le sol. Cette eau est pompée ou dirigée par gravité dans le bassin (ou dans le puisard, si la nature du sol fait qu'il ne retienne pas l'eau).
Le bassin se remplit et doit idéalement se maintenir à pleine capacité en tout temps. S'il le bassin se trouve être trop rempli, le surplus d'eau s'écoule par le trop plein. Si le bassin n'est plus assez rempli, le réseau d'eau potable comble le manque d'eau jusqu'au niveau minimum.
L'eau ainsi recueillie par le bassin peut être distribuée dans la maison pour toute application non potable, soit pour environ 90% des besoins.
L'eau recueillie se maintient naturellement dans le bassin entre 3 C et 10 C
en toute saison.
En hiver, la chaleur du sol qui monte dans le puisard fait fondre la neige et la transforme en eau. Cette plage de températures n'est pas propice ni à l'apparition ni à la prolifération de bactéries (ou d'autres micro-organismes) dans l'eau stockée.
Grâce aux pierres immergées dans l'eau du bassin, la quantité de chaleur emmagasinée va être de 5 à 7 fois plus grande qu'avec l'eau seule.
Avec un circulateur géothermique (qui ne fait pas partie de l'invention) ou un appareil équivalent, on puise l'énergie à l'intérieur du bassin pour chauffer (ou refroidir) le bâtiment et produire l'eau nécessaire aux besoins domestiques.
L'exemple suivant est donné à titre illustratif seulement et ne serait en aucun cas être interprété comme constituant une quelconque limitation de l'objet de la présente invention. 4 charge to increase the thermal inertia of the pool, once mixed with the water collected;
(k) Insert the inner sump to promote water supply and trades thermal with the heating system;
I) Insulation of the concrete slab in the basement (or at the level necessary in the case of buildings without basement);
m) Pour the slab over with the concrete force appropriate to the structure (House, industry, ...); and n) Implantation of the mechanical room which will operate the system of transfer thermal te of water distribution. If the water temperature is too high weak, one returns heat collected by solar panels or geothermal energy.
Operation:
During inclement weather, contour drains recover rainwater in the ground. This water is pumped or gravity-directed into the basin (or into the sump, if nature of soil makes it do not hold water).
The pool fills up and must ideally be maintained at full capacity time. If he basin happens to be overfilled, the excess water flows through too much full. If the basin is not more filled, the drinking water network fills the lack of water until minimum level.
The water thus collected by the basin can be distributed in the house for any application not drinkable, or about 90% of the needs.
The collected water is naturally maintained in the basin between 3 C and 10 C
in every season.
In winter, the warmth of the soil rising in the sump melts the snow and transforms it into water. This temperature range is not conducive to the appearance or proliferation of bacteria (or other microorganisms) in the stored water.
Thanks to the stones immersed in the basin water, the amount of heat stored is going to be 5 to 7 times greater than with water alone.
With a geothermal circulator (which is not part of the invention) or a apparatus equivalent, energy is drawn into the pool to heat (or cool) building and produce the water needed for domestic needs.
The following example is for illustrative purposes only and would not be no case be interpreted as constituting any limitation of the purpose of the present invention.
5 Exemple : maison écoénergétique de la Figure I
Les éléments importants de la maison en rapport avec l'installation d'un système hydrodynamique de l'invention sont repérés sur la Figure I par les numéros 1 à
14 et correspondent aux dispositifs et équipements suivants :
1- le bâtiment avec mur et toitures haute performance et fenestration orientée le plus possible au sud;
2- le bassin hydrodynamique à inertie thermique contenant des pierres de 5/4 de pouces à
21/2 de pouces et dans lequel le niveau d'eau est égal au trop plein, à une température située entre 35 et 65 degrés Fahrenheit;
3- la salle mécanique contenant, une pompe à eau, un circulateur, un compresseur de réfrigération, un réservoir échangeur, une ventilation centrale haute vélocité
et un échangeur d'air, le tout préfabriqué;
4- le puisard d'accès intérieur de la salle mécanique pour un échange hydrodynamique et pour l'alimentation en eau non potable;
5- le puisard extérieur pour y accueillir l'eau de surface et l'eau de la nappe si nécessaire en fonction du type de sol; 5 Example: energy efficient house in Figure I
The important elements of the house in connection with the installation of a system hydrodynamics of the invention are identified in FIG.
14 and correspond to the following devices and equipment:
1- the building with wall and high performance roofs and fenestration oriented most possible to the south;
2- the hydrodynamic basin with thermal inertia containing stones of 5/4 from inches to 21/2 inches and in which the water level is equal to the overflow, to a temperature between 35 and 65 degrees Fahrenheit;
3- the mechanical room containing, a water pump, a circulator, a compressor of refrigeration, exchanger tank, high velocity central ventilation and one air exchanger, all prefabricated;
4- the access sump inside the mechanical room for an exchange hydrodynamics and for non-potable water supply;
5- the external sump to accommodate surface water and water from the tablecloth if necessary depending on the type of soil;
6- le trop plein d'évacuation; 6- the overflow of evacuation;
7- la dalle thermique au sous-sol et aux étages pour la distribution du chauffage hydronique ou pour transfert thermique accumulé; 7- the thermal slab in the basement and on the floors for the distribution of the heater hydronic or for accumulated heat transfer;
8- la dalle thermique au fond du bassin pour appoint au système de réfrigération.
Chauffage solaire ou autre énergie gratuite récupérée; 8- the thermal slab at the bottom of the basin to add to the system of refrigeration.
Solar heating or other free energy recovered;
9- la fondation en coffrage isolant préfabriqué haute performance pour un contrôle de température interne; 9- the foundation in prefabricated high performance formwork for a control of internal temperature;
10. la pompe submersible pour contrôle de niveau d'eau pluviale minimum intérieur du bassin; 10. the submersible pump for minimum rainwater level control inside the basin;
11. le soi remanié sur tout le pourtour du bâtiment perméable; 11. the self reworked around the perimeter of the permeable building;
12. le sol non remanié lors de l'excavation; 12. undisturbed soil during excavation;
13. le panneau solaire thermique en lien avec l'échangeur de chaleur à eau chaude et dalle thermique fond bassin; et 13. the solar thermal panel in connection with the water heat exchanger hot and thermal slab bottom basin; and
14. la dalle extérieure de captation eau pluviale pour maximiser en tout temps le niveau d'eau accumulé.
Les éléments importants de la salle mécanique 3 en rapport avec l'installation d'un système hydrodynamique de l'invention sont repérés sur la Figure Il par les numéros 15 à 30 et correspondent aux dispositifs et équipements suivants : 14. the outdoor stormwater catchment to maximize at all times level of accumulated water.
Important elements of the mechanical room 3 related to the installation of a system hydrodynamics of the invention are identified in FIG.
at 30 and correspond to the following devices and equipment:
15. unité de réfrigération avec refroidisseur et condenseur à l'eau; 15. refrigeration unit with cooler and water condenser;
16. pompe circulateur pour l'alimentation en eau du bassin et pour échange thermique; 16. pump circulator for the water supply of the basin and for exchange thermal;
17. réservoir échangeur haute température pour eau chaude domestique; 17. high temperature exchanger tank for domestic hot water;
18. réservoir échangeur moyenne température pour chauffage hydronique des planchers radiants et unité de ventilation 18. Medium temperature exchanger tank for hydronic heating of floors radiant and ventilation unit
19. ventilation haute vélocité avec serpentin de chauffage basse température et serpentin de climatisation haute température; 19. high velocity ventilation with low temperature heating coil and serpentine high temperature air conditioning;
20. échangeur d'air - récupérateur de chaleur pour entrée d'air frais avec option préchauffage et déshumidification; 20. air exchanger - heat recovery unit for fresh air intake with option preheating and dehumidification;
21. encadrement en pointillé montrant une variant de l'invention dans laquelle les échangeurs thermiques sont placés dans le bassin hydrodynamique haute température enfouie (selon besoin en chauffage et en consommation); 21. dotted box showing a variant of the invention in which the heat exchangers are placed in the upper hydrodynamic basin temperature buried (according to need in heating and consumption);
22. alimentation d'eau récupérée pour le bâtiment; 22. water supply recovered for the building;
23. retour d'air recyclé avec entrée d'air frais; 23. recirculated air return with fresh air inlet;
24. alimentation d'air chauffé ou climatisé; 24. heated or conditioned air supply;
25. entrée d'air frais au VRC (Ventilateur- Récupérateur de Chaleur); 25. fresh air inlet to the HRV (Fan-Heat Recovery Unit);
26. sortie d'air vicié vers l'extérieur; 26. Exhaust air exhausted to the outside;
27. entrée d'eau potable; 27. entry of drinking water;
28. sortie pour l'alimentation en eau chaude potable; 28. outlet for the supply of potable hot water;
29. alimentation pour chauffage du plancher radiant; et 29. heating supply for radiant floor heating; and
30. retour de l'eau en provenance l'entrant-sortant du plancher chauffant.
Dans le cas du présent exemple, la maison décrite est installée au Québec, à
Sainte-Césaire, JOL 1TO, a un volume habitable de 493 m3, construite selon la norme 95 d'isolation thermique du code du bâtiment du Canada et elle est munie d'un système solaire complémentaire constitué de 6 panneaux solaires de type Stieble Eltron, chaque panneau ayant une capacité
comprise entre 6 000 et 9 000 Btu, soit entre 1 800 à 2 700 Watts. Sur une année de fonctionnement, il a été constaté une économie en électricité de 45 à 50 % de la consommation habituelle d'une telle maison et une économie en eau potable de 95 %. Le pourcentage d'économie électrique attribuable au système hydrodynamique est évalué à 60-70%.
Conclusions :
L'invention telle que décrite ci-après permet de minimiser l'impact des bâtiments sur l'environnement par l'économie d'énergie et par la récupération d'eau sans négliger la sécurité
le confort. L'invention contribue ainsi à rendre le bâtiment complètement autonome d'un point de vue énergétique. L'invention s'applique tant aux constructions existantes qu'aux nouvelles.
Toutefois, pour les nouvelles constructions, le dispositif est lié aux éléments de structure du bâtiment ce qui permet d'en diminuer sensiblement les coûts de fabrication.
Parmi les nombreux autres avantages des systèmes écoénergétiques de l'invention il est à mentionner:
- une grande stabilité de fonctionnement;
- un entretien minimum (par exemple avec de l'eau de javel 2 fois par an en utilisant des pastilles de chlore pour piscine);
- le silence en fonctionnement;
- l'absence de charge environnementale;
- le caractère durable de l'installation; et - le confort d'utilisation;
Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en oeuvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente invention vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description qui deviendra connue ou conventionnelle dans le champ d'activité dans lequel se retrouve la présente invention, et qui peut s'appliquer aux éléments essentiels mentionnés ci-haut, en accord avec la portée des revendications suivantes. 30. return of water coming in from the heated floor.
In the case of this example, the described home is located in Quebec, at Saint-Césaire, JOL 1TO, has a living space of 493 m3, built according to standard 95 thermal insulation of the Canada Building Code and has a solar system complementary consisting of 6 Stieble Eltron type solar panels, each panel having a capacity between 6,000 and 9,000 Btu, or between 1,800 to 2,700 Watts. On a year of operation, an electricity saving of 45% to 50% has been recorded.
the habitual consumption of such a house and a saving in drinking water from 95%. The percentage of electrical savings attributable to the hydrodynamic system is evaluated at 60-70%.
Conclusions:
The invention as described below makes it possible to minimize the impact of buildings on the environment by saving energy and recovering water without neglect security comfort. The invention thus contributes to making the building completely autonomous one point energy perspective. The invention applies both to existing constructions than news.
However, for new constructions, the device is linked to structural elements of the building, which significantly reduces manufacturing costs.
Among the many other benefits of energy-efficient systems the invention to mention:
- a great stability of operation;
- minimum maintenance (for example with bleach twice a year in using pool chlorine tablets);
- the silence in operation;
- the absence of environmental burden;
- the lasting nature of the installation; and - the comfort of use;
Although the present invention has been described using implementations specific, he It is understood that many variations and modifications can be added to say put the present invention aims to cover such modifications, uses or adaptations of the present invention in general, the principles of the invention and including any variation of this description that will become known or Convention in the field of activity in which this invention, and which can be applied to the essential elements mentioned above, in agreement with the scope of the following claims.
Claims (39)
- au moins un bassin hydrodynamique proportionnel à force inertielle intégré à
la structure de l'édifice, ledit bassin hydrodynamique qui est isolé
thermiquement contient dans son volume intérieur une masse thermique solide et le volume intérieur du bassin hydrodynamique, non rempli par la masse thermique solide, est au moins partiellement, et de préférence, complètement rempli par une masse thermique liquide au contact de la masse thermique solide;
- au moins un dispositif de récupération et de redirection dans ledit bassin hydrodynamique d'un liquide thermique récupéré à partir du ciel et/ou du sol par écoulement et/ou précipitations naturelles et/ou par infiltration du sol et/ou en abondance, de préférence, sur le site ou à proximité de l'édifice, ledit liquide thermique constituant au moins partiellement la masse thermique liquide;
- au moins un dispositif d'évacuation de la masse thermique liquide vers l'extérieur de l'édifice et/ou vers les éléments sanitaires dudit édifice; et - au moins un dispositif permettant l'échange thermique entre la masse thermique liquide présente dans le bassin hydrodynamique et les éléments de chauffage et/ou de réfrigération présents dans ledit édifice, ledit système ayant des dimensions et/ou une capacité hydrodynamique proportionnelles à
l'importance des besoins énergétiques à satisfaire pour refroidir et/ou pour chauffer ladite habitation et/ou pour constituer une réserve de liquide utilisable e cas d'incendie. 1. Hydrodynamic system for eco-energy assistance of a building residential, commercial and/or industrial and/or agricultural comprising:
- at least one proportional hydrodynamic basin with inertial force integrated into there structure of the building, said hydrodynamic basin which is isolated thermally contains in its interior volume a solid thermal mass and the interior volume of the basin hydrodynamic, not filled by the solid thermal mass, is at least partially, and preferably, completely filled with thermal mass liquid in contact with the solid thermal mass;
- at least one recovery and redirection device in said basin hydrodynamics of a thermal liquid recovered from the sky and/or the ground by flow and/or natural precipitation and/or by infiltration of the soil and/or in abundance, preferably on the site or near the building, said thermal liquid constituting at least partially the liquid thermal mass;
- at least one device for evacuating the liquid thermal mass towards the exterior of the building and/or towards the sanitary elements of said building; And - at least one device allowing heat exchange between the mass thermal liquid present in the hydrodynamic basin and the heating elements and/or refrigeration present in said building, said system having dimensions and/or hydrodynamic capacity proportional to the importance of the energy needs to be satisfied for cooling and/or for heat said home and/or to constitute a reserve of usable liquid in the event fire.
- la taille de l'édifice;
- la nature du sol, - le type de climat; et - la vocation de l'édifice. 2. Hydrodynamic system according to claim 1, the dimensions of which are functions at least one of the following parameters:
- the size of the building;
- the nature of the soil, - the type of climate; And - the purpose of the building.
en ce que la masse thermique solide présente dans le bassin hydrodynamique est constituée d'un solide ayant une capacité thermique qui représente de 4 à 7 fois, de préférence environ 5 fois la capacité thermique de l'eau. 9. Hydrodynamic system according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the solid thermal mass present in the hydrodynamic basin is made up of a solid having a thermal capacity which represents 4 to 7 times, of preferably about 5 times the heat capacity of water.
%, plus préférentiellement encore il est sensiblement équivalent à celui de l'eau. 10. Hydrodynamic system, according to claim 9, in which the coefficient effusivity of the solid thermal mass represents 80 to 120%, preferably from 90 to %, more preferably still it is substantially equivalent to that of the water.
- les chistes, de préférence les chistes calcéreux;
- les granites;
- les ardoises;
- les basaltes; et - les rhyolite. 12. Hydrodynamic system according to claim 10 or 11, in which the mass solid thermal is made up of stones, preferably local, chosen advantageously in the group consisting of:
- shales, preferably calcareous shales;
- granites;
- slates;
- basalts; And - rhyolites.
17, dans lequel que la masse thermique liquide est essentiellement constituée d'eau qui provient de préférences des intempéries. 18. Proportional hydrodynamic system according to any one of claims 1 to 17, in which the liquid thermal mass is essentially constituted of water which comes from weather preferences.
18, dans lequel que la masse thermique liquide représente en volume de 70 à 55 %, de préférence environ 60 % du volume du bassin. 19. Proportional hydrodynamic system according to any one of claims 1 to 18, in which the liquid thermal mass represents in volume from 70 to 55 %, of preferably around 60% of the pool volume.
en tenant compte des variations de hauteur de la nappe phréatique. 24. Hydrodynamic system according to any one of claims 1 to 23, characterized in that the positioning of the hydrodynamic basin is carried out taking takes into account variations in the height of the water table.
- l'excavation;
- le drainage;
- la construction d'un bassin;
- le perçage d'orifice;
- l'installation d'une pompe à refoulement;
- le remplissage d'un bassin par des matériaux solides; et - le coffrage. 27. Method for constructing a hydrodynamic system according to claim 26, characterized in that it implements at least one of the following techniques:
- excavation;
- the draining;
- the construction of a pond;
- hole drilling;
- the installation of a discharge pump;
- filling a pool with solid materials; And - the formwork.
- l'analyse et le calcul du besoin énergétique du bâtiment, existant ou futur;
- l'analyse de l'emplacement du bâtiment : type de sol, orientation,...;
- le calcul de la dimension du bassin hydrodynamique (volume d'eau);
- le choix des appareils : pompe, circulateur, chauffage;
- l'excavation;
- la construction traditionnelle, selon les règles de l'art;
- l'isolation adéquate de la fondation du bassin (mur et plancher) en fonction de sa température interne pour minimiser les pertes thermiques accumulées;
- le coulage d'une dalle de béton radiante pour le fond du bassin;
- l'insertion et le raccordement d'un système de drainage (drain de contour, puisard et pompe si nécessaire) pour récupérer et canaliser l'eau à
l'intérieur du bassin;
- le remplissage de l'intérieur du bassin hydrodynamique par des pierres, de préférence de la région, d'une grosseur et d'une taille comprise entre 20 et 70 mm sans poussières; ces pierres serviront d'une part d'élément structural pour le soutènement du plancher et du sous-sol et d'autre part de charge pour augmenter la capacité thermique du bassin, une fois mélangée avec l'eau recueillie;
- l'insertion d'une pompe ou d'un circulateur dans le puisard intérieur pour favoriser l'alimentation en eau et les échanges thermiques avec le système de chauffage;
- l'isolation de la dalle de béton au sous-sol (ou au niveau nécessaire dans le cas de bâtiments sans sous-sol);
- le coulage d'une dalle par dessus l'isolant avec la force de béton appropriée à la structure (maison, industrie, ... );
- l'implantation d'une salle mécanique qui va gère le fonctionnement du système de transfert thermique et de distribution d'eau; et - l'implantation sur l'édifice et/ou à proximité de l'édifice d'au moins un système complémentaire solaire et/ou géothermique et/ou éolien d'appoint; ledit système d'appoint pouvant si la température de l'eau dans le bassin hydrodynamique est trop faible, envoyer en appoint la chaleur recueilliepar ledit au moins un système complémentaire 28. Method for constructing a hydrodynamic system according to claim 27, characterized that it implements at least one of the following steps:
- analysis and calculation of the energy needs of the building, existing or future;
- analysis of the location of the building: soil type, orientation, etc.;
- calculation of the size of the hydrodynamic basin (water volume);
- the choice of devices: pump, circulator, heating;
- excavation;
- traditional construction, according to the rules of the art;
- adequate insulation of the basin foundation (wall and floor) in function of its internal temperature to minimize thermal losses accumulated;
- the pouring of a radiant concrete slab for the bottom of the pool;
- the insertion and connection of a drainage system (contour drain, sump and pump if necessary) to recover and channel the water to the interior of the basin;
- filling the interior of the hydrodynamic basin with stones, preferably from the region, of a size and size between 20 and 70 mm without dust; these stones will serve on the one hand as an element structural for the support of the floor and the basement and on the other hand load to increase the thermal capacity of the pool, once mixed with the collected water;
- inserting a pump or circulator into the interior sump to promote water supply and heat exchanges with the heating system;
- insulation of the concrete slab in the basement (or at the necessary level in the case of buildings without basement);
- pouring a slab over the insulation with the strength of concrete appropriate to the structure (house, industry, etc.);
- the installation of a mechanical room which will manage the operation of the heat transfer and water distribution system; And - the installation on the building and/or near the building of at least one complementary solar and/or geothermal and/or wind system extra; said booster system being able if the temperature of the water in the hydrodynamic basin is too weak, send additional heat collected by said at least one complementary system
28, pour la régulation éco énergétique de la température dans un édifice muni dudit système et/ou pour la réduction de la consommation d'eau potable dans un édifice et/ou comme réservoir d'eau additionnel utile notamment en cas d'incendie. 29. Use of a hydrodynamic system as defined in one any of claims 1 to 25 or as obtained by any one of claims 26 to 28, for energy-efficient temperature regulation in a building equipped with said system and/or for the reduction of drinking water consumption in a building and/or as an additional water tank, particularly useful in the event of a fire.
- le remplissage du bassin hydrodynamique par un liquide, de préférence par de l'eau, en provenance des intempéries et/ou de la nappe phréatique et/ou de ruissellements et/ou d'un excédent sur le site;
- le remplissage du bassin hydrodynamique par l'eau potable en cas d'insuffisance en eau en provenance des intempéries et/ou de la nappe phréatique et/ou de ruissèlements et/ou pour nettoyer le bassin hydrodynamique, de préférence à l'aide d'une solution chlorée;
- élimination du trop plein du bassin hydrodynamique; et - le transfert thermique de la masse liquide présente dans le bassin hydrothermique avec les fluides à réchauffer et ou à refroidir dans ledit édifice. 30. Use of a hydrodynamic system according to claim 29, characterized in that that it includes at least the following steps:
- filling the hydrodynamic basin with a liquid, preferably by water, coming from bad weather and/or the tablecloth phreatic and/or runoff and/or a surplus on the site;
- filling the hydrodynamic basin with drinking water in the event of insufficient water from bad weather and/or the water table phreatic and/or runoff and/or to clean the basin hydrodynamic, preferably using a chlorine solution;
- elimination of overflow from the hydrodynamic basin; And - the heat transfer of the liquid mass present in the basin hydrothermal with the fluids to be heated and/or cooled in said building.
et 15°Celsius. 35. Use of a hydrodynamic system according to claim 34, in which the temperature range in the hydrodynamic basin is naturally maintained between 3°
and 15°Celsius.
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|---|---|
| CA2685857A1 true CA2685857A1 (en) | 2011-05-18 |
Family
ID=44063340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2685857A Abandoned CA2685857A1 (en) | 2009-11-18 | 2009-11-18 | Hydrodynamic systems for the energy efficiency of a building, construction methods and corresponding uses |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2685857A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108120337A (en) * | 2018-01-16 | 2018-06-05 | 烟台明辉热泵节能科技有限公司 | A kind of heat-exchange system and heat change method |
-
2009
- 2009-11-18 CA CA2685857A patent/CA2685857A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108120337A (en) * | 2018-01-16 | 2018-06-05 | 烟台明辉热泵节能科技有限公司 | A kind of heat-exchange system and heat change method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Dead |
Effective date: 20121119 |