EP4151911A1 - Hot water production facility for collective dwelling - Google Patents
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- EP4151911A1 EP4151911A1 EP22196189.9A EP22196189A EP4151911A1 EP 4151911 A1 EP4151911 A1 EP 4151911A1 EP 22196189 A EP22196189 A EP 22196189A EP 4151911 A1 EP4151911 A1 EP 4151911A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
- F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
- F24F7/065—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit fan combined with single duct; mounting arrangements of a fan in a duct
Definitions
- thermodynamic water heaters in which, in known manner, a water tank is coupled to a heat pump. More precisely, in the heat pump, circulates a heat transfer fluid which heats the water contained in the tank, and intended to supply domestic hot water to the accommodation that the water heater equips.
- the heat transfer fluid is itself heated by a flow of air, for example the ambient air of the dwelling, in a heat exchanger of the heat pump.
- thermodynamic water heaters have many advantages, insofar as they are more respectful of the environment and allow their owners to reduce electricity costs, their use complicates the aeraulic networks of collective dwellings, given that an air intake duct and an air exhaust duct must be provided for each water heater.
- a thermodynamic water heater is generally noisy, due to the fact that it is equipped with a dedicated fan to force the circulation of air in the heat exchanger.
- This disclosure improves the situation.
- the noise level in each dwelling is reduced, since the water heater itself is not equipped with a dedicated fan.
- the air circulation duct common to all water heaters, ensures simplification of the installation's aeraulic network.
- the a Vogellic network is arranged so that each water heater in demand has a similar pressure drop.
- the air inlet duct comprises an air inlet disposed opposite the fan.
- each thermodynamic water heater comprises a flow regulator and a damper controlled by said flow regulator.
- the installation comprises a duct, called a technical duct, the air discharge and air inlet ducts being arranged inside said technical duct.
- the installation comprises a duct, called a technical duct, forming an air inlet duct, the air exhaust duct being arranged inside said technical duct.
- the installation comprises a stale air extraction duct from each individual dwelling, one duct of which is concentric with the air discharge duct.
- the installation comprises means for pre-heating the flow of outside air.
- the fan is of the extractor type.
- the fan is at constant pressure or at adjustable pressure.
- the fan is sized so that a total airflow is N x max(Qi), where Qi is an airflow in each water heater, N is an integer equal to the product Cs x Sum (Ti)/24 rounded up, where Cs is a safety factor and Ti is the heating time of a water heater.
- each heat pump water heater comprises a constant speed or variable speed compressor.
- each water heater comprises an electronic unit for connecting the water heaters to the fan and/or the water heaters to each other, configured to regulate the extraction pressure of the fan according to an operating state of each water heater.
- the subject of the invention is an installation for producing hot water, preferably sanitary water, referenced 1 in the figures.
- the installation 1 is intended to equip a collective dwelling comprising a plurality of individual dwellings, each dwelling being provided with a thermodynamic water heater 2.
- thermodynamic water heater 2 comprises in known manner a water tank and a heat pump device.
- the heat pump device comprises in particular a compressor, a condenser, an expander and an evaporator, forming part of a thermodynamic loop.
- thermodynamic loop circulates a heat transfer fluid which is set in motion and compressed in the compressor, then undergoes condensation in the condenser before being expanded in the expander, and finally undergoes evaporation in the evaporator.
- the evaporator and the condenser are heat exchangers, in each of which the heat transfer fluid partially exchanges its thermal energy with another fluid.
- the heat transfer fluid is heated by a flow of outside air supplied by the installation 1, as will be detailed.
- the condenser it is the water contained in the reservoir which is in turn heated by the heat transfer fluid, via for example an element wound around the reservoir.
- thermodynamic water heater installed in each dwelling.
- the installation 1 comprises an aeraulic network 3 which comprises an air circulation duct, called the air exhaust duct, referenced 4.
- the air exhaust duct 4 is connected to each thermodynamic water heater 2, as it will be detailed later.
- the installation 1 comprises a single fan 5 positioned so as to circulate a flow of air outside the collective dwelling, denoted F in the figures, in the aeraulic network 3.
- the fan 5 is preferably of the extractor type. It is noted that the fan 5 is arranged outside the individual dwellings, which drastically reduces the level of noise pollution due to the production of hot water in each of the dwellings.
- the aeraulic network 3 also comprises another duct, called the air inlet duct, 6, connected to each thermodynamic water heater 2, and positioned so that the flow of outside air F circulates in the said inlet duct d air 6, then in each thermodynamic water heater 2, and finally in the air exhaust duct 4.
- each thermodynamic water heater 2 comprises an air inlet 7, also called air intake 7, and an air outlet 8, also called air discharge 8.
- the air inlet duct 6 comprises a sheath 9 provided with an air inlet 10 forming the inlet of the air flow F into the network 3.
- the sheath 9 also comprises tappings 11 for connecting each suction of air 7 from water heaters 2 to pipe 6.
- the air exhaust duct 4 comprises a sheath 12 provided with an air outlet 13 forming the outlet of the air flow F out of the network 3.
- the sheath 12 also comprises connections 14 for connecting each air discharge 8 from water heaters 2 to pipe 4.
- the fan 5 is arranged close to the outlet 13, so as to penetrate and circulate the air flow F in the network 3.
- the air flow F enters the network 3 by the air inlet 10, passes through the duct 6 before being distributed in each air intake 7 where the flow F makes it possible to heat the heat transfer fluid of the heat pump device in the evaporator of the water heater , as already explained.
- the air F cooled, leaves the water heater 2 through the air discharge 8 and recombines in the duct 4 before leaving the network 3 through the outlet 13.
- the air inlet 10 of the network 3 is arranged opposite the outlet 13, and the fan, so that a pressure drop between said air inlet and the fan is similar for each heater. - thermodynamic water, which ensures optimized operation of the installation 1.
- the extractor fan 5 is arranged at the bottom of the collective dwelling (basement, technical room, garage) while the air is drawn from the upper part (roof, attic).
- the extractor fan 5 is placed on the roof while the air is drawn from the basement of the collective dwelling. In either case, the path of the air between the inlet 10 and the outlet 13 is similar for each water heater 2.
- the architecture of the aeraulic network in reverse circuit with the air inlet opposite the fan allows each thermodynamic water heater to see a similar pressure drop; thus no water heater is disadvantaged by its positioning in the aeraulic network.
- This architecture also avoids any complex sizing of the aeraulic network in order to guarantee equity between the water heaters 2.
- the installation 1 comprises a duct 15, called the technical duct, the ducts 9 and 12 of the air discharge and air inlet ducts 4 and 6 being arranged inside the technical duct 15.
- This variant is particularly well balanced, which ensures optimum operation of the installation 1.
- the technical duct 15 forms the air inlet duct 6, that is to say that, according to this variant, the duct 6 is not provided with a sheath.
- Sheath 12 of the air exhaust duct 4 is arranged inside the technical duct 15. This arrangement is simple and economical and makes it possible to limit the size of the technical duct.
- the installation 1 comprises a network 16 for extracting stale air from each individual dwelling, in particular via controlled mechanical ventilation (VMC) air vents.
- the network 16 comprises a conduit 17 for extracting stale air, a duct 18 of which is provided with connections 19 to each dwelling.
- the network 16 also includes a fan 20.
- the duct 12 of the air exhaust duct 4 and the duct 18 of the stale air extraction duct 17 are concentric and arranged in the technical duct 15, which saves space.
- the aeraulic network 3 is distinct and independent of the stale air extraction network.
- each thermodynamic water heater is provided with a flow regulator making it possible to maintain a constant flow rate during its operation and with a damper controlled by said flow regulator.
- the damper makes it possible to block the passage of air in the evaporator when the heat pump device is not operating.
- the flow regulator is advantageously positioned in the air intake 7 or in the air discharge 8 of the water heater 2.
- the installation 1 comprises a means of pre-heating the flow of outside air, located near the inlet 10 of the network 3. It may be for example photovoltaic panels, or an air-air exchanger .
- each water heater 2 is of the constant or variable compressor speed type.
- the installation 1 comprises a branch pipe 50, illustrated on the figure 1 And 2 , allowing a leakage rate in the event that no thermodynamic water heater is in demand and thus allowing satisfactory operation of the fan.
- the fan 5 is of the constant pressure type and is configured to ensure a constant flow rate in each water heater 2, the flow rate being equal to the sum of the operating flow rates of all the water heaters 2 connected.
- the fan 5 is of the adjustable pressure type and is configured to adapt to the total pressure drop of the installation 1, which depends in particular the arrangement of the conduits 4, 6, and the opening of the registers of each water heater.
- the installation 1 comprises an electronic unit for connecting the water heaters to the fan, configured to regulate the extraction pressure of the fan according to an operating state of each water heater.
- This variant makes it possible to sequence the operation of the water heaters 2, so as to use the expansion, reduce the dimensioning of the fan, and optimize the energy consumption of the installation.
- thermodynamic water heaters 2 of variable capacities Vi.
- the heating time of the water heater i is Ti, and an air flow noted as Qi.
- the number N ensures that a minimum of water heaters operate simultaneously and that all of the 24 hours of a day are used for the production of hot water.
- the fan 5 must also ensure a pressure greater than a regulation pressure of the flow regulators of the thermodynamic water heaters 2.
- This arrangement makes it possible to enhance the expansion in the installation and the accumulation capacity of the water reservoirs to allow a minimum dimensioning of the installation, in order to limit the investment costs and guarantee robust operation.
- the water heaters 2 are connected, provision is made, according to a method for using the installation 1, for an application to optimize the operation of the installation 1 according to the number of water heaters in operation request, their state of charge, and/or future needs and integrating the preferential ranges of the users by self-learning in particular. If connectivity is lost, the method provides for switching to the variant described in the previous paragraph.
- the present invention can be applied to any heating and domestic hot water production system positioned inside the dwellings collectives drawing their calories from the outside air, and not just from the field of thermodynamic water heaters.
- the installation according to the present invention is deliberately dissociated from a so-called VMC network, that is to say controlled mechanical ventilation, unlike the prior art. Indeed, to avoid aeraulic complexity, it has been proposed to connect each water heater to the VMC extraction network with a centralized remote extraction fan, which offers the advantages of simplifying the aeraulic network, minimizing the number of fans and recovering the calories from the extracted air.
Abstract
L'invention a pour objet une installation de production d'eau chaude, notamment sanitaire, pour une habitation collective comprenant une pluralité de logements individuels, l'installation (1) comprenant une pluralité de chauffe-eau thermodynamiques, chacun desdits chauffe-eau thermodynamiques (2) étant destiné à alimenter en eau chaude l'un respectif de la pluralité de logements individuels. L'installation comprend :- un réseau aéraulique (3) comportant un conduit de circulation d'air, dit conduit de rejet d'air, connecté à chaque chauffe-eau thermodynamique (2), et- un unique ventilateur (5) positionné de sorte à faire circuler un flux d'air extérieur à l'habitation collective (F) dans ledit conduit de circulation d'air (4),caractérisée en ce que le réseau aéraulique (3) comprend un autre conduit (6), dit conduit d'entrée d'air, connecté à chaque chauffe-eau thermodynamique (2), et positionné de sorte que le flux d'air extérieur (F) circule dans ledit conduit d'entrée d'air (6), puis dans chaque chauffe-eau thermodynamique (2), puis dans le conduit de rejet d'air.The subject of the invention is an installation for the production of hot water, in particular sanitary water, for a collective dwelling comprising a plurality of individual dwellings, the installation (1) comprising a plurality of thermodynamic water heaters, each of said thermodynamic water heaters (2) being intended to supply hot water to a respective one of the plurality of individual dwellings. The installation comprises:- an aeraulic network (3) comprising an air circulation duct, called an air discharge duct, connected to each thermodynamic water heater (2), and- a single fan (5) positioned so as to cause a flow of air outside the collective dwelling (F) to circulate in said air circulation duct (4), characterized in that the aeraulic network (3) comprises another duct (6), said duct air inlet, connected to each thermodynamic water heater (2), and positioned so that the flow of outside air (F) circulates in said air inlet duct (6), then in each heater - thermodynamic water (2), then into the air exhaust duct.
Description
De nos jours, les logements d'une habitation collective sont souvent pourvus de chauffe-eau thermodynamiques dans lesquels, de façon connue, un réservoir d'eau est couplé à une pompe à chaleur. Plus précisément, dans la pompe à chaleur, circule un fluide caloporteur qui réchauffe l'eau contenue dans le réservoir, et destinée à alimenter en eau chaude sanitaire le logement que le chauffe-eau équipe. Le fluide caloporteur est lui-même réchauffé par un flux d'air, par exemple l'air ambiant du logement, dans un échangeur de chaleur de la pompe à chaleur.Nowadays, the dwellings of a collective dwelling are often provided with thermodynamic water heaters in which, in known manner, a water tank is coupled to a heat pump. More precisely, in the heat pump, circulates a heat transfer fluid which heats the water contained in the tank, and intended to supply domestic hot water to the accommodation that the water heater equips. The heat transfer fluid is itself heated by a flow of air, for example the ambient air of the dwelling, in a heat exchanger of the heat pump.
Si les chauffe-eau thermodynamiques présentent de nombreux avantages, dans la mesure où ils sont plus respectueux de l'environnement et permettent à leurs propriétaires de réduire les coûts d'électricité, leur usage complexifie les réseaux aérauliques des habitations collectives, étant donné qu'il faut prévoir un conduit d'aspiration d'air et un conduit de rejet d'air pour chaque chauffe-eau. De plus, un chauffe-eau thermodynamique est généralement bruyant, du fait qu'il est équipé d'un ventilateur dédié pour forcer la circulation d'air dans l'échangeur de chaleur.Although thermodynamic water heaters have many advantages, insofar as they are more respectful of the environment and allow their owners to reduce electricity costs, their use complicates the aeraulic networks of collective dwellings, given that an air intake duct and an air exhaust duct must be provided for each water heater. In addition, a thermodynamic water heater is generally noisy, due to the fact that it is equipped with a dedicated fan to force the circulation of air in the heat exchanger.
La présente divulgation vient améliorer la situation.This disclosure improves the situation.
Il est proposé une installation de production d'eau chaude, notamment sanitaire, pour une habitation collective comprenant une pluralité de logements individuels, l'installation comprenant une pluralité de chauffe-eau thermodynamiques, chacun desdits chauffe-eau thermodynamiques étant destiné à alimenter en eau chaude l'un respectif de la pluralité de logements individuels. L'installation comprend :
- un réseau aéraulique comportant un conduit de circulation d'air, dit conduit de rejet d'air, connecté à chaque chauffe-eau thermodynamique, et
- un unique ventilateur positionné de sorte à faire circuler un flux d'air extérieur à l'habitation collective dans ledit conduit de circulation d'air,
- an aeraulic network comprising an air circulation duct, called an air exhaust duct, connected to each thermodynamic water heater, and
- a single fan positioned so as to circulate a flow of air outside the collective dwelling in said air circulation duct,
Ainsi, grâce à l'installation selon la présente invention, le niveau sonore dans chaque logement est réduit, puisque le chauffe-eau lui-même n'est pas équipé d'un ventilateur dédié. De plus, le conduit de circulation d'air, commun à tous les chauffe-eau, assure une simplification du réseau aéraulique de l'installation.Thus, thanks to the installation according to the present invention, the noise level in each dwelling is reduced, since the water heater itself is not equipped with a dedicated fan. In addition, the air circulation duct, common to all water heaters, ensures simplification of the installation's aeraulic network.
Selon un autre aspect, le réseau aéraulique est agencé de sorte que chaque chauffe-eau en demande présente une perte de charge similaire.According to another aspect, the aeraulic network is arranged so that each water heater in demand has a similar pressure drop.
Selon un autre aspect, le conduit d'entrée d'air comprend une entrée d'air disposée à l'opposé du ventilateur.According to another aspect, the air inlet duct comprises an air inlet disposed opposite the fan.
Selon un autre aspect, chaque chauffe-eau thermodynamique comprend un régulateur de débit et un registre piloté par ledit régulateur de débit.According to another aspect, each thermodynamic water heater comprises a flow regulator and a damper controlled by said flow regulator.
Selon un autre aspect, l'installation comprend un conduit, dit conduit technique, les conduits de rejet d'air et d'entrée d'air étant disposés à l'intérieur dudit conduit technique.According to another aspect, the installation comprises a duct, called a technical duct, the air discharge and air inlet ducts being arranged inside said technical duct.
Selon un autre aspect, l'installation comprend un conduit, dit conduit technique, formant conduit d'entrée d'air, le conduit de rejet d'air étant disposé à l'intérieur dudit conduit technique.According to another aspect, the installation comprises a duct, called a technical duct, forming an air inlet duct, the air exhaust duct being arranged inside said technical duct.
Selon un autre aspect, l'installation comprend un conduit d'extraction d'air vicié hors de chaque logement individuel, dont un conduit est concentrique du conduit de rejet d'air.According to another aspect, the installation comprises a stale air extraction duct from each individual dwelling, one duct of which is concentric with the air discharge duct.
Selon un autre aspect, l'installation comprend un moyen de pré-chauffage du flux d'air extérieur.According to another aspect, the installation comprises means for pre-heating the flow of outside air.
Selon un autre aspect, le ventilateur est de type extracteur.According to another aspect, the fan is of the extractor type.
Selon un autre aspect, le ventilateur est à pression constante ou à pression ajustable.According to another aspect, the fan is at constant pressure or at adjustable pressure.
Selon un autre aspect, le ventilateur est dimensionné de sorte qu'un débit total d'air vaut N x max(Qi), où Qi est un débit d'air dans chaque chauffe-eau, N est un nombre entier égal au produit Cs x Somme (Ti)/24 arrondi à la valeur supérieure, où Cs est un coefficient de sécurité et Ti est le temps de chauffe d'un chauffe-eau.According to another aspect, the fan is sized so that a total airflow is N x max(Qi), where Qi is an airflow in each water heater, N is an integer equal to the product Cs x Sum (Ti)/24 rounded up, where Cs is a safety factor and Ti is the heating time of a water heater.
Selon un autre aspect, chaque chauffe-eau thermodynamique comprend un compresseur à vitesse constante ou à vitesse variable.According to another aspect, each heat pump water heater comprises a constant speed or variable speed compressor.
Selon un autre aspect, chaque chauffe-eau comprend une unité électronique de connexion des chauffe-eau au ventilateur et/ou des chauffe-eau entre eux, configurée pour réguler la pression d'extraction du ventilateur en fonction d'un état de fonctionnement de chaque chauffe-eau.According to another aspect, each water heater comprises an electronic unit for connecting the water heaters to the fan and/or the water heaters to each other, configured to regulate the extraction pressure of the fan according to an operating state of each water heater.
D'autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l'analyse des dessins annexés, sur lesquels :
-
Fig. 1
[Fig. 1 ] illustre une installation de production d'eau chaude selon un premier mode de réalisation de l'invention. -
Fig. 2
[Fig. 2 ] illustre une installation de production d'eau chaude selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. -
Fig. 3
[Fig. 3 ] illustre un détail d'une installation de production d'eau chaude selon une variante du mode de réalisation de lafigure 1 . -
Fig. 4
[Fig. 4 ] illustre un détail d'une installation de production d'eau chaude selon une autre variante du mode de réalisation de lafigure 1 . -
Fig. 5
[Fig. 5 ] illustre un détail d'une installation de production d'eau chaude selon une variante de réalisation de lafigure 4 .
-
Fig. 1
[Fig. 1 ] illustrates an installation for producing hot water according to a first embodiment of the invention. -
Fig. 2
[Fig. 2 ] illustrates an installation for producing hot water according to a second embodiment of the invention. -
Fig. 3
[Fig. 3 ] illustrates a detail of a hot water production installation according to a variant of the embodiment of thefigure 1 . -
Fig. 4
[Fig. 4 ] illustrates a detail of a hot water production installation according to another variant of the embodiment of thefigure 1 . -
Fig. 5
[Fig. 5 ] illustrates a detail of a hot water production installation according to a variant embodiment of thefigure 4 .
Comme il ressort des
Chaque chauffe-eau thermodynamique 2 comprend de façon connue un réservoir d'eau et un dispositif de pompe à chaleur. Le dispositif de pompe à chaleur comporte notamment un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, faisant partie d'une boucle thermodynamique.Each
Dans cette boucle thermodynamique, circule un fluide caloporteur qui est mis en mouvement et comprimé dans le compresseur, puis subit une condensation dans le condenseur avant d'être détendu dans le détendeur, et enfin subit une évaporation dans l'évaporateur.In this thermodynamic loop, circulates a heat transfer fluid which is set in motion and compressed in the compressor, then undergoes condensation in the condenser before being expanded in the expander, and finally undergoes evaporation in the evaporator.
L'évaporateur et le condenseur sont des échangeurs de chaleur, dans chacun desquels le fluide caloporteur échange partiellement son énergie thermique avec un autre fluide. Dans l'évaporateur, le fluide caloporteur est réchauffé par un flux d'air extérieur apporté par l'installation 1, comme il va être détaillé. Dans le condenseur, c'est l'eau contenue dans le réservoir qui est chauffée à son tour par le fluide caloporteur, par l'intermédiaire par exemple d'un élément enroulé autour du réservoir.The evaporator and the condenser are heat exchangers, in each of which the heat transfer fluid partially exchanges its thermal energy with another fluid. In the evaporator, the heat transfer fluid is heated by a flow of outside air supplied by the installation 1, as will be detailed. In the condenser, it is the water contained in the reservoir which is in turn heated by the heat transfer fluid, via for example an element wound around the reservoir.
Le réservoir d'eau et le dispositif de pompe à chaleur sont juxtaposés pour constituer un chauffe-eau thermodynamique dit monobloc installé dans chaque logement.The water tank and the heat pump device are juxtaposed to form a so-called one-piece thermodynamic water heater installed in each dwelling.
Comme visible sur les
Comme il ressort également des
Le ventilateur 5 est de préférence de type extracteur. On note que le ventilateur 5 est disposé en dehors des logements individuels, ce qui réduit drastiquement le niveau de nuisance sonore dû à la production d'eau chaude dans chacun des logements.The
Le réseau aéraulique 3 comporte également un autre conduit, dit conduit d'entrée d'air, 6, raccordé à chaque chauffe-eau thermodynamique 2, et positionné de sorte que le flux d'air extérieur F circule dans ledit conduit d'entrée d'air 6, puis dans chaque chauffe-eau thermodynamique 2, et enfin dans le conduit de rejet d'air 4.The
On détaille maintenant le réseau aéraulique 3.We now detail the
Comme plus particulièrement visible sur les
Le conduit d'entrée d'air 6 comprend une gaine 9 munie d'une entrée d'air 10 formant entrée du flux d'air F dans le réseau 3. La gaine 9 comprend également des piquages 11 de raccordement de chaque aspiration d'air 7 des chauffe-eau 2 au conduit 6.The
Le conduit de rejet d'air 4 comprend une gaine 12 munie d'une sortie d'air 13 formant sortie du flux d'air F hors du réseau 3. La gaine 12 comprend également des piquages 14 de raccordement de chaque refoulement d'air 8 des chauffe-eau 2 au conduit 4.The
Le ventilateur 5 est disposé à proximité de la sortie 13, de sorte à pénétrer et circuler le flux d'air F dans le réseau 3. Ainsi, sous l'action du ventilateur extracteur 5, le flux d'air F pénètre dans le réseau 3 par l'entrée d'air 10, traverse le conduit 6 avant d'être réparti dans chaque aspiration d'air 7 où le flux F permet de réchauffer le fluide caloporteur du dispositif de pompe à chaleur dans l'évaporateur du chauffe-eau, comme déjà expliqué. L'air F, refroidi, quitte le chauffe-eau 2 par le refoulement d'air 8 et se recombine dans le conduit 4 avant de sortir du réseau 3 par la sortie 13.The
On note que l'entrée d'air 10 du réseau 3 est disposée à l'opposé de la sortie 13, et du ventilateur, de sorte qu'une perte de charge entre ladite entrée d'air et le ventilateur est similaire pour chaque chauffe-eau thermodynamique, ce qui assure un fonctionnement optimisé de l'installation 1. Sur la
En d'autres termes, l'architecture du réseau aéraulique en circuit inversé avec l'entrée d'air à l'opposé du ventilateur permet que chaque chauffe-eau thermodynamique voit une perte de charge similaire ; ainsi aucun chauffe-eau n'est défavorisé par son positionnement dans le réseau aéraulique. Cette architecture évite aussi tout dimensionnement complexe du réseau aéraulique afin de garantir une équité entre les chauffe-eau 2.In other words, the architecture of the aeraulic network in reverse circuit with the air inlet opposite the fan allows each thermodynamic water heater to see a similar pressure drop; thus no water heater is disadvantaged by its positioning in the aeraulic network. This architecture also avoids any complex sizing of the aeraulic network in order to guarantee equity between the
On note que pour le mode de réalisation de la
En référence à la
En référence à la
Selon la variante de la
On note que, selon la présente invention, pour chacun des modes de réalisation ou variantes, le réseau aéraulique 3 est distinct et indépendant du réseau d'extraction d'air vicié.It is noted that, according to the present invention, for each of the embodiments or variants, the
Avantageusement, chaque chauffe-eau thermodynamique est muni d'un régulateur de débit permettant de maintenir un débit constant pendant son fonctionnement et d'un registre piloté par ledit régulateur de débit. Le registre permet d'obturer le passage de l'air dans l'évaporateur quand le dispositif de pompe à chaleur ne fonctionne pas. Le régulateur de débit est avantageusement positionné dans l'aspiration d'air 7 ou dans le refoulement d'air 8 du chauffe-eau 2.Advantageously, each thermodynamic water heater is provided with a flow regulator making it possible to maintain a constant flow rate during its operation and with a damper controlled by said flow regulator. The damper makes it possible to block the passage of air in the evaporator when the heat pump device is not operating. The flow regulator is advantageously positioned in the
Avantageusement, l'installation 1 comprend un moyen de pré-chauffage du flux d'air extérieur, situé à proximité de l'entrée 10du réseau 3. Il peut s'agir par exemple de panneaux photovoltaïques, ou d'un échangeur air-air.Advantageously, the installation 1 comprises a means of pre-heating the flow of outside air, located near the
Avantageusement, chaque chauffe-eau 2 est de type à vitesse de compresseur constante ou variable.Advantageously, each
On note que, éventuellement, l'installation 1 comprend un conduit de dérivation 50, illustré sur les
Selon une première variante, le ventilateur 5 est de type à pression constante et est configuré pour assurer un débit constant dans chaque chauffe-eau 2, le débit étant égal à la somme des débits de fonctionnement de tous les chauffe-eau 2 raccordés.According to a first variant, the
Selon une autre variante, le ventilateur 5 est de type à pression ajustable et est configuré pour s'adapter à la perte de charge totale de l'installation 1, qui dépend notamment de l'agencement des conduits 4, 6, et de l'ouverture des registres de chaque chauffe-eau.According to another variant, the
Selon une autre variante, l'installation 1 comprend une unité électronique de connexion des chauffe-eau au ventilateur, configurée pour réguler la pression d'extraction du ventilateur en fonction d'un état de fonctionnement de chaque chauffe-eau. Cette variante permet de séquencer le fonctionnement des chauffe-eau 2, de manière à utiliser le foisonnement, réduire le dimensionnement du ventilateur, et optimiser la consommation énergétique de l'installation.According to another variant, the installation 1 comprises an electronic unit for connecting the water heaters to the fan, configured to regulate the extraction pressure of the fan according to an operating state of each water heater. This variant makes it possible to sequence the operation of the
Si l'on note i le nombre de chauffe-eau thermodynamiques 2, de capacités variables Vi. Le temps de chauffe du chauffe-eau i est Ti, et un débit d'air noté Qi.If we note i the number of
Le nombre N de chauffe-eau 2 fonctionnant simultanément s'écrit :
Le nombre N ainsi déterminé assure qu'un minimum de chauffe-eau fonctionnent simultanément et que l'ensemble des 24h d'une journée soient valorisées pour la production d'eau chaude.The number N thus determined ensures that a minimum of water heaters operate simultaneously and that all of the 24 hours of a day are used for the production of hot water.
Le ventilateur 5 est dimensionné pour que le débit total d'air circulant dans le réseau 3 Q soit égal à :
Le ventilateur 5 doit en outre assurer une pression supérieure à une pression de régulation des régulateurs de débit des chauffe-eau thermodynamiques 2.The
Cet agencement permet de valoriser le foisonnement dans l'installation et la capacité d'accumulation des réservoirs d'eau pour permettre un dimensionnement minimal de l'installation, afin de limiter les coûts d'investissement et de garantir un fonctionnement robuste.This arrangement makes it possible to enhance the expansion in the installation and the accumulation capacity of the water reservoirs to allow a minimum dimensioning of the installation, in order to limit the investment costs and guarantee robust operation.
Dans la variante où les chauffe-eau 2 ne sont pas connectés, on prévoit, selon un procédé d'utilisation de l'installation 1, une étape de programmation d'une plage horaire pour chaque chauffe-eau 2 au cours de laquelle le chauffe-eau fonctionne, en respectant un nombre maximum de chauffe-eau 2 en fonctionnement simultané dans une heure.In the variant where the
Dans la variante où les chauffe-eau 2 sont connectés, on prévoit, selon un procédé d'utilisation de l'installation 1, qu'une application optimise le fonctionnement de l'installation 1 suivant le nombre de chauffe-eau en demande de fonctionnement, leur état de charge, et/ou les besoins futurs et intégrant des plages préférentielles des usagers par auto-apprentissage notamment. Si la connectivité est perdue, le procédé prévoit de basculer dans la variante décrite au paragraphe précédent.In the variant where the
L'invention présente de nombreux avantages qui ressortent déjà de la description qui précède :
- simplicité du dimensionnement de l'installation ;
- chaque chauffe-eau en fonctionnement est alimenté par un débit d'air pour lequel il a été optimisé ;
- dissociation des fonctions VMC et production d'eau chaude sanitaire ;
- forte diminution des nuisances sonores à l'intérieur des appartements, la ventilation étant déportée à l'extérieur de l'immeuble ;
- simplicity of the sizing of the installation;
- each water heater in operation is supplied by an air flow for which it has been optimized;
- separation of VMC functions and production of domestic hot water;
- strong reduction in noise pollution inside the apartments, the ventilation being moved outside the building;
Un autre avantage de l'installation 1 est que son coût est optimisé :
- un seul ventilateur centralisé (au lieu d'un ventilateur par produit), dont le dimensionnement peut être optimisé selon la perte de charge de l'installation globale et selon le foisonnement des appartements de manière à réduire la consommation énergétique de l'installation ;
- installation simplifiée (en particulier pour la variante des
figures 3 et 4 ) ; - possibilité d'utiliser de l'énergie provenant de panneaux photovoltaïques proches du ventilateur extracteur ;
- possibilité de préchauffer l'air neuf par les calories présentes dans l'air de ventilation par un échangeur air-air ;
- possibilité d'utiliser la connectivité des chauffe-
eau 2 et du ventilateur centralisé 5 pour un fonctionnement intelligent de l'installation en décalant le fonctionnement des différents chauffe-eau suivant leur état de charge.
- a single centralized fan (instead of one fan per product), the sizing of which can be optimized according to the pressure drop of the overall installation and according to the expansion of the apartments so as to reduce the energy consumption of the installation;
- simplified installation (especially for the variant of
figures 3 and 4 ); - possibility of using energy from photovoltaic panels close to the extractor fan;
- possibility of preheating the fresh air by the calories present in the ventilation air by an air-air exchanger;
- possibility of using the connectivity of the
water heaters 2 and of thecentralized fan 5 for intelligent operation of the installation by shifting the operation of the various water heaters according to their state of charge.
Un autre avantage concerne la performance énergétique :
- la performance de chaque chauffe-eau est identique, quelle que soit sa position dans l'installation 1 ;
- la capacité de travailler à des débits d'air neuf importants pour une meilleure performance thermique du dispositif de pompe à chaleur, puisque l'installation 1 est affranchie de toute contrainte de débit liée à la ventilation mécanique contrôlée.
- the performance of each water heater is identical, regardless of its position in installation 1;
- the ability to work at high fresh air flow rates for better thermal performance of the heat pump device, since the installation 1 is freed from any flow rate constraint linked to controlled mechanical ventilation.
On note que la présente invention peut être appliquée à tout système de production de chauffage et d'eau chaude sanitaire positionné à l'intérieur des logements collectifs puisant ses calories dans l'air extérieur, et pas uniquement au champ des chauffe-eau thermodynamiques.It is noted that the present invention can be applied to any heating and domestic hot water production system positioned inside the dwellings collectives drawing their calories from the outside air, and not just from the field of thermodynamic water heaters.
On note que l'installation selon la présente invention est volontairement dissociée d'un réseau dit VMC, c'est-à-dire ventilation mécanique contrôlée, contrairement à l'art antérieur. En effet, pour éviter la complexité aéraulique, il a été proposé de connecter chaque chauffe-eau au réseau d'extraction de la VMC avec un ventilateur centralisé d'extraction déporté, qui offre les avantages de simplifier le réseau aéraulique, de minimiser le nombre de ventilateurs et de valoriser les calories de l'air extrait. Néanmoins, des inconvénients majeurs de cette configuration sont : les débits d'air extraits sont en général très variables, et, en conséquence, les chauffe-eau thermodynamiques ne fonctionnent pas toujours dans les meilleures conditions, la complexité de combiner plusieurs fonctions (production d'eau chaude sanitaire et ventilation mécanique contrôlée) conduit à des dysfonctionnements sur le terrain pouvant induire des plaintes de clients pour cause de réseau non étanche, réseau VMC non entretenu, obstructions des boucles d'extraction.It is noted that the installation according to the present invention is deliberately dissociated from a so-called VMC network, that is to say controlled mechanical ventilation, unlike the prior art. Indeed, to avoid aeraulic complexity, it has been proposed to connect each water heater to the VMC extraction network with a centralized remote extraction fan, which offers the advantages of simplifying the aeraulic network, minimizing the number of fans and recovering the calories from the extracted air. Nevertheless, the major drawbacks of this configuration are: the airflows extracted are generally very variable, and, consequently, thermodynamic water heaters do not always operate in the best conditions, the complexity of combining several functions (production of hot water and controlled mechanical ventilation) leads to malfunctions in the field which can lead to complaints from customers due to a leaky network, unmaintained VMC network, obstructions in the extraction loops.
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FR2109821A FR3127276B1 (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Hot water production installation for collective housing |
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- 2022-09-16 EP EP22196189.9A patent/EP4151911A1/en active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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