FR2467362A1 - Procede et dispositif d'economie d'energie par serre solaire et recuperation sur air extrait - Google Patents

Procede et dispositif d'economie d'energie par serre solaire et recuperation sur air extrait Download PDF

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Frederic Wagner
Jean Pierre Grenier
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/006—Central heating systems using heat accumulated in storage masses air heating system
    • F24D11/009—Central heating systems using heat accumulated in storage masses air heating system with recuperation of waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • 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
    • F24F7/08—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 with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
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    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
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Abstract

Une serre 1 garnit la maison sur sa face sud. L'air pris à l'extérieur traverse un échangeur 5 où il est réchauffé par l'air vicié extrait du logement avant d'être rejeté à l'extérieur. Puis, l'air pénètre dans la serre où il est réchauffé par le soleil, avant d'être distribué dans le logement. L'économie peut atteindre 50 % ou davantage sur une saison de chauffage. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

L'invention concerne un procédé et un dispositif d'économie d'énergie par serre solaire et récupération sur air extrait.
L'économie de l'énergie, et la recherche de nouvelles sources, avec en particulier, la récupération de l'énergie solaire, est une préoccupation actuelle, en raison de la prise de conscience générale de la limitation des réserves de carburants fossiles, à quoi s'ajoutent les difficultés particulières liées a la politique générale et aux répartitions non uniformes des gisements dans le monde.
L'invention a donc pour but de réduire dans une proportion importante la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer un immeuble, en utilisant l'énergie solaire et la récupération sur l'air extrait. Conformément à l'invention, on utilise en combinaison une serre, un échangeur sur air extrait, une ventilation mécanique à double flux, et une régulation.
Le système peut s'appliquer aussi bien a une petite construction, du type pavillon, qu'à un immeuble de grandes dimensions. La description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif concerne une maison de deux niveaux, mais il est bien entendu qu'il s'agit d'un exemple pris pour exposer le principe de l'invention.
La figure unique représente schématiquement en coupe, par un plan vertical, une maison d'habitation à un étage, équipée d'une installation selon l'invention.
La maison représentée comporte deux niveaux un rez-de-chaussée et un étage, et un comble dans lequel est installée une partie du système de chauffage. C'est un emplacement économique et pratique, mais le système peut évidemment être installé en tout autre endroit dans une pièce appropriée, une cave, etc.
Un premier élément du système selon l'invention est constitué par une serre 1 habitable, par exemple à double vitrage, disposée sur la face sud de la maison. La serre peut avoir une surface habitable de 12 à 15 m2, par exemple, pour une surface de vitrage de 20 à 30 m2. Cette serre peut constituer un lieu d'agrément complémentaire d'habitation et abriter des plantes appropriées. La fonction de la serre est de réchauffer le volume d'air qu'elle contient, sans absorber inutilement de chaleur dans les murs. La paroi 2 de façade de la maison sera donc avantageusement doublée extérieurement par une peau de couleur sombre, absorbante et isolante, de façon à diminuer l'inertie thermique de l'espace tampon et à favoriser l'effet de serre.Les rayonnements réfléchis de grande longueur d'onde ne traversant pas le verre, le volume d'air de la serre montera rapidement en température dès l'apparition du soleil. Pendant l'été, selon le climat, les vitrages de la serre pourront être largement ouverts ou enlevés.
Un deuxième élément du système est constitué par un système de ventilation, du genre ventilation mécanique contrôlée (VMC) à double flux, comprenant un circuit formé de gaines avec un circuit d'extraction et un circuit d'air neuf se croisant dans un échangeur thermique 5. Le circuit d'extraction comprend des prises d'air vicié, 6, 6', etc, dans les pièces "humides" d'habitation, cuisine, salle d'eau, etc, des gaines 7, 7', un caisson de répartition 8, un ventilateur 9, une sortie 10 d'évacuation d'air vicié sur l'extérieur avec un by-pass d'été 11, permettant d'éviter l'échangeur 5, avec des vannes appropriées.Le circuit d'entrée comprend des prises d'air neuf extérieur au nord 15 pour période chaude et au sud 15' pour période froide, avec une vanne 15a pour choisir l'une ou l'autre de ces prises d'air, une gaine d'entrée 16 avec un filtre 17, puis à la sortie de l'échangeur, une boite de vanne 18.
De cette boite, une gaine 19 débouche dans la serre par la bouche 19', en passant par un ventilateur 20. Une conduite retour 21 permet la reprise de l'air de la serre par une bouche 21' et va de celle-ci jusqu'la boite 18. Les deux bouches 19' et 21' sont représentées l'une au-dessus de l'autre pour la commodité du dessin, mais elles peuvent évidemment être situées toutes les deux au même niveau, par exemple à quelques mètres l'une de l'autre. La bouche d'arrivée 19' peut aussi être placée en bas. Une autre gaine de distribution 25 part de la boite de vanne 18 vers le logement et comporte un ventilateur 26, un caisson de répartition 27, un système anti-bruit 28 et se termine par des bouches 29, 29', etc.
Un troisieme élément du système est constitué par un appareillage de régulation qui peut comprendre un régulateur 40 sur lequel on peut afficher la température de consigne, des sondes : une sonde de serre 41 et une sonde de logement 42 (il peut y en avoir plusieurs pour chaque espace) et des commandes : une commande 43 pour un chauffage d'appoint 45, une commande 46 pour la boite de vanne 18, une commande 47 pour le ventilateur 20, etc.
Le chauffage d'appoint 45 peut présenter toute forme désirée : il est possible de réchauffer l'air neuf entrant dans la maison en un point quelconque, ou de disposer des radiateurs électriques, ou fonctionnant avec une chaudière, ou tout autre élément chauffant, tel que radiateur à eau, convecteur, caisson.
Le dispositif fonctionne de la façon suivante, en fonction de la température extérieure et de la température de la serre. On choisit la température de consigne des locaux à chauffer, par exemple 190.
En période de chauffage, le régulateur agit sur les ventilateurs, le chauffage d'appoint et la vanne 18.
Normalement, l'air vicié du logement est extrait par les prises 6, 6', et évacué par la cheminée 10, en passant par l'échangeur 5.
Si la température de la serre est inférieure à 200C par exemple, en fonction de la température de consigne affichée sur le régulateur, la serre est isolée, la vanne 18 envoie l'air neuf dans la gaine 25, directement avec fonctionnement du chauffage d'appoint.
On a donc le circuit prise d'air ext
Figure img00030001

échangeur
Figure img00030002

logement + appoint
Si la température de la serre dépasse 200C, ce qui est indiqué par la sonde 46, le régulateur commande la vanne 18 et le ventilateur 20 pour que l'air neuf entre dans la serre en 19', et soit repris par la gaine 21 pour être envoyé dans le logement par les bouches de distribution 29, 29'.
On a alors le circuit prise d'air ext " changeur -3 serre g logement + appoint
éventuel
D'une manière générale, le chauffage d'appoint sera déclenché si la température de la serre ne permet pas un chauffage suffisant. En période chaude,l'échan- geur est shunté, et l'air de renouvellement est prélevé en façade nord, par fonctionnement de la vanne 15a.
Le système comporte les éléments essentiels suivants : une serre, une ventilation double flux comportant un échangeur, et une régulation dont le degré d'automaticité n'est pas limitatif pour la présente invention.
A la limite, de simples thermomètres pourraient permettre à l'utilisateur d'actionner les contacts voulus pour faire fonctionner le système dans les conditions convenables.
Les économies d'énergie réalisées proviennent de différentes sources 1) énergie captée dans la serre et transférée vers le
logement; 2) énergie transférée par conduction à travers la façade
logement/serre; 3) énergie économisée par l'interposition du volume serre
entre la façade du logement et l'extérieur (espace
tampon); 4) énergie économisée par l'échangeur air extrait/air
neuf.
Des tests effectués sur une période d'un an ont permis de constater que les économies sur le chauffage variaient selon les jours d'ensoleillement, de 40 à 100%.
Bien entendu, rien n'empêche de prévoir, en outre, par exemple sur le toit de la maison des capteurs solaires, à air ou a eau, pour toute application, comme la production d'eau chaude.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1) Procédé d'économie d'énergie en vue de la climatisation d'un immeuble caractérisé en ce que de l'air neuf est prélevé à l'extérieur, passe dans un échangeur thermique où il échange des calories avec l'air vicié qui est rejeté ensuite à l'extérieur, puis l'air neuf traverse une serre et est finalement introduit dans les locaux de l'immeuble à réchauffer.
2) Dispositif pour économiser l'énergie en vue du chauffage d'un immeuble, caractérisé en ce que l'immeuble est garni sur sa façade sud au moins en partie d'une serre, constituée par une paroi de verre délimitant un volume avec la façade sud de la maison, et en ce qu'il comporte un système de distribution d'air par un circuit de gaines comprenant au moins une prise d'air à l'extérieur, des bouches de soufflage pour l'air neuf et d'extraction pour l'air vicié dans le logement et une bouche d'évacuation de l'air vicié à l'extérieur, un échangeur thermique air/air monté dans le circuit de gaines de façonque l'air vicié cède des calories à l'air neuf, avec des moyens de circulation de l'air dans les gaines, tels que des ventilateurs, et des moyens de vanne pour permettre au circuit d'inclure un passage à travers la serre et à travers l'échangeur.
3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation ou de commande pour agir sur les vannes ou aiguillages pour modifier le circuit en fonction des températures extérieures de la serre et de la température de consigne.
4) Dispositif selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte une prise d'air au nord et une prise d'air au sud de l'immeuble.
5) Dispositif selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la serre est habitable.
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