FR2484060A1 - Coupling for heat pump and chimney recovery unit - uses heat from heat recovery unit in chimney of wood burning installation to preheat air used as working fluid in heat pump - Google Patents

Coupling for heat pump and chimney recovery unit - uses heat from heat recovery unit in chimney of wood burning installation to preheat air used as working fluid in heat pump Download PDF

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Abstract

The heating installation combines a heat pump (P) with the heat recovery unit (1) installed in the flue of a wood burning fire. The heat pump uses air as its working fluid, drawing fresh air through the chimney to be preheated. The coupling of the heat pump to the heat recovery unit is regulated by a vane which is controlled by temperature transducers. Various combinations of heat source are obtainable by individual regulation of the heat pump and the heat recovery unit. An ambient temperature transducer controls the electric motor driving a circulation pump to give more precise control of room temperatures. The heat pump can be either of the water-air, or air-air type.

Description

L'invention a pour objet la combinaison et le couplage d'une pompe à chaleur avec une cheminée à feu de bois comportant un récupérateur de chaleur. The invention relates to the combination and coupling of a heat pump with a wood fire with a heat recovery.

Actuellement, il existe un grand nombre de dispositifs de récupérateur de chaleur pour cheminée à feu de bois ; de même, il existe un grand nombre de pompes à chaleur du type air-air, eau-air, eau-eau.... I1 n'existe pas, à ce jour, de couplage combinant les caractéristiques techniques des récupérateurs de chaleur de cheminée à feu de bois et des pompes à chaleur en les adaptant pour obtenir le meilleur résultat. Currently, there are a large number of heat recovery devices for wood-burning fireplaces; similarly, there are a large number of heat pumps of the air-air, water-air, water-water type .... There is no coupling so far, combining the technical characteristics of the heat recovery units. wood burning fireplace and heat pumps by adapting them to get the best result.

Le dispositif selon l'invention permet d'avoir
- Une cheminée et de se chauffer au bois.The device according to the invention makes it possible to have
- A fireplace and to heat the wood.

- Un réchauffage d'un fluide ou de l'air neuf extérieur passant au travers du récupérateur de chaleur de la cheminée. - Heating of a fluid or outside fresh air passing through the heat recovery of the chimney.

- Une répartition uniforme et automatique de 1' air chaud de la cheminée dans toutes les pièces. - Uniform and automatic distribution of the hot air of the fireplace in all rooms.

- Le renouvellement de l'air assuré. - The renewal of the assured air.

- La mise en route automatique du chauffage de la pompe à chaleur est commandée avec ou sans feu de cheminée, éventuellement la ventilation en inter-saison et rafraichissement en été (uniquement avec une pompe du type air-air ou eau-air). - The automatic heating of the heat pump is controlled with or without a chimney fire, possibly the ventilation in inter-season and cooling in summer (only with a pump of the air-air or water-air type).

- Enfin le réchauffage du fluide extérieur ou de 1' air de la pompe à chaleur eau-air ou air-air par le récupérateur de chaleur d'une cheminée. Finally, the heating of the external fluid or of the air of the water-air or air-air heat pump by the heat recuperator of a chimney.

Le dispositif de couplage d'une pompe à chaleur et d'un récupérateur de chaleur d'une cheminée comporte un volet obturateur automatique du conduit de fumée de la cheminée asservi à une première sonde de température, placée sur un avaloir ou au voisinage de l'avaloir, l'asservissement du ventilateur de distribution d' air ou du ventilateur de la pompe à chaleur et de la pompe à chaleur elle-même à un thermostat d' ambiance de manière à réchauffer l'air qui va dans la pompe à chaleur eau-air ou air-air par le récupérateur de chaleur de la cheminée.Un moyen asservi à une seconde sonde de température du récupérateur de chaleur actionne l'ouverture et la fermeture partielle du volet d'air neuf extérieur passant dans le récupérateur de chaleur pour y être réchauffé dans le cas où la pompe à chaleur fonctionne et non la cheminée, ledit volet d' air neuf extérieur n' est que partiellement fermé. L'air neuf extérieur qui passe pour être réchauffé au travers du récupérateur de chaleur peut être remplacé par tout autre fluide. The coupling device of a heat pump and a heat recuperator of a chimney comprises an automatic shutter flap of the flue of the chimney controlled by a first temperature sensor, placed on a drain or in the vicinity of the flue. The deaerator, the control of the air distribution fan or the fan of the heat pump and the heat pump itself to a room thermostat so as to heat the air that goes into the heat pump. water-air or air-air by the heat recovery unit of the chimney. A means controlled by a second temperature sensor of the heat recovery unit actuates the opening and partial closing of the fresh air flap outside passing through the heat recovery unit. to be reheated in the case where the heat pump is operating and not the chimney, said outside fresh air flap is only partially closed. The fresh air outside that passes to be heated through the heat recovery can be replaced by any other fluid.

Le volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée est actionné par un moteur commandé par une sonde de température, un embrayage disposé entre l'axe du moteur et l'axe de rotation dudit volet obturateur permet de manoeuvrer celui-ci également à la main. The shutter flap of the flue of the chimney is actuated by a motor controlled by a temperature probe, a clutch arranged between the axis of the motor and the axis of rotation of said flap shutter allows to maneuver it also by hand .

L'embrayage est composé au moins de deux disques métalliques à trou carré montés sur un tube carré avec, entre lesdits disques métalliques, un disque de commande en métal à trou rond et deux disques à garniture, à trou rond de chaque côté entre un côté dudit disque de commande à trou rond, un disque en métal à trou carré et un ressort. The clutch is composed of at least two square hole metal discs mounted on a square tube having, between said metal discs, a round-hole metal control disc and two round-hole trim discs on each side between one side. said round hole control disk, a square hole metal disk and a spring.

Le réglage de la fermeture et de l'ouverture du volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée est automatique et/ou manuel. The setting of the closing and opening of the shutter flap of the chimney flue is automatic and / or manual.

Le tube carré formant 1' axe de rotation dudit volet obturateur du conduit de fumée comporte à son extrémité une poignée de réglage manuel amovible. The square tube forming the axis of rotation of said shutter flap of the flue has at its end a removable manual adjustment handle.

Ledit volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée est asservi par une première sonde de température de chaleur qui ferme et ouvre automatiquement le volet lorsque le foyer s ' éteint et qu 'il n'y a plus suffisamment de calories à récupérer
sur avaloir dans le récupérateur de chaleur. Cette sonde est placée / au voisinage de 1' avaloir ou sur le conduit de fumée.Said flap shutter of the chimney flue is controlled by a first heat temperature sensor that closes and automatically opens the flap when the fireplace goes out and there are not enough calories to recover
on the drain in the heat recovery unit. This probe is placed in the vicinity of the drain or on the flue.

Un moyen asservi à la seconde sonde de température
S2 actionne l'ouverture et la fermeture du volet d'air neuf extérieur passant dans le récupérateur de chaleur pour y être réchauffé, dans le cas où la pompe à chaleur fonctionne et non la cheminée, ledit volet d'air neuf extérieur n'est que partiellement fermé.A means controlled by the second temperature probe
S2 actuates the opening and closing of the fresh air flap outside passing through the heat recovery unit to be heated, in the case where the heat pump operates and not the chimney, said outside fresh air flap is not only partially closed.

Le ventilateur de la pompe à chaleur est asservi, d'une part, à la seconde sonde de température placée à la sortie d ' air neuf chaud du récupérateur et d'autre part, ainsi qu'au fonction elle-même nement de la pompe à chaleur. La pompe à chaleur est/ asservie à un thermostat d'ambiance. The fan of the heat pump is slaved to the second temperature probe at the hot fresh air outlet of the recuperator and to the function itself of the pump. heat. The heat pump is / controlled by a room thermostat.

- L ' air neuf extérieur passe d ' abord dans le récupérateur de chaleur de la cheminée, puis il va dans la pompe à chaleur au niveau du condenseur, sa température est élevée, puis l'air est distribué dans toutes les pièces. - The outside fresh air goes into the heat recovery unit of the chimney first, then it goes into the heat pump at the condenser, its temperature is high, then the air is distributed in all the rooms.

- L'air ambiant recyclé passe par la cape de la cheminée pour aller dans la pompe à chaleur au niveau du condenseur. - The recycled ambient air passes through the mantle of the chimney to go into the heat pump at the condenser.

Les dessins ci-joints donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatit permettront aisément de comprendre l'invention. The accompanying drawings given by way of indicative and non-limitative example will make it easy to understand the invention.

La figure 1 -est une vue schématique de l'installation du dispositif de couplage d'une pompe à chaleur et d'une cheminée à feu de bois comportant un récupérateur de chaleur. Figure 1 is a schematic view of the installation of the coupling device of a heat pump and a wood fire with a heat recovery.

La figure 2 est une vue schématisant les différents éléments, leurs relations et leurs fonctions. Figure 2 is a schematic view of the different elements, their relationships and their functions.

La figure 3 est une vue en perspective du volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée. Figure 3 is a perspective view of the shutter flap of the flue of the chimney.

La figure 4 est une vue en perspective de l'avaloir et du récupérateur de chaleur. Figure 4 is a perspective view of the drain and heat recovery.

Dans la figure 1, la pompe à chaleur est du type air-air. In Figure 1, the heat pump is of the air-air type.

L ' air neuf extérieur qui alimente la pompe à chaleur P au niveau de l'évaporateur 12 entre par l'orifice 2 et sort par l'orifice 3.The outside fresh air which supplies the heat pump P at the level of the evaporator 12 enters through the orifice 2 and leaves via the orifice 3.

Par ce même orifice 3, sort l'air vicié qui provient de l'air extrait des pièces techniques voisines, salles de bain et l'air de renouvellement auquel on a prélevé les calories. Through this same hole 3, exits the stale air which comes from the air extracted from the neighboring technical rooms, bathrooms and the renewal air from which the calories were taken.

Un volume égal d'air neuf extérieur entre par le volet d ' arrivée d 'air neuf extérieur 4 et passe dans le récupérateur de chaleur 1. Le réchauffage de 1' air neuf par le récupérateur de chaleur 1 de la cheminée s effectue chaque fois que la cheminée fonctionne. An equal volume of outside fresh air enters the external fresh air intake flap 4 and passes into the heat recovery unit 1. The reheat of the fresh air by the heat recovery unit 1 of the chimney is carried out each time that the chimney works.

L'air neuf chaud passant par le récupérateur 1 est mélangé à de l'air recyclé provenant par le conduit 5 de toutes les pièces qui va dans la pompe à chaleur P au niveau du condenseur 13 et est ensuite distribué dans toutes les pièces par le ventilateur W de la pompe P à chaleur, la colonne 14 et tout le réseau de gaines de la pompe à chaleur assurant une répartition uniforme de la température du fait du taux de brassage. The hot new air passing through the recuperator 1 is mixed with recycled air from the duct 5 of all the rooms which goes into the heat pump P at the condenser 13 and is then distributed in all the rooms by the fan W of the heat pump P, the column 14 and the entire ductwork of the heat pump ensuring a uniform distribution of the temperature due to the stirring rate.

Dans le cas où la pompe à chaleur P est du type eau-air, l'eau est puisée dans un forage 7 représenté dans la figure 2 et réjetée à la sortie 8. In the case where the heat pump P is of the water-air type, the water is drawn from a bore 7 shown in FIG. 2 and discharged at the outlet 8.

Dans la figure 3, le volet obturateur V du conduit de fumée 6 est monté sur un axe 10. Un embrayage E, par exemple du type à friction, permet de manoeuvrer ledit volet V, soit manuellement par une poignée 11, soit par un moteur M. Ledit volet obturateur V du conduit de fumée de la cheminée est actionné par un moteur commandé par une sonde de température S1, placée, par exemple au niveau de l'avaloir 9. In FIG. 3, the flap shutter V of the flue pipe 6 is mounted on an axis 10. A clutch E, for example of the friction type, makes it possible to maneuver said flap V, either manually by a handle 11, or by an engine M. Said flap shutter V of the flue of the chimney is actuated by a motor controlled by a temperature sensor S1 placed, for example at the drain 9.

Dans les figures 3 et 4, le volet obturateur V automatique du conduit de fumée d'une cheminée permet d'empêcher la fuite des calories par le conduit de fumée 6 lorsque le foyer de la cheminée est éteint. La présence du feu permet une ouverture manuelle ou automatique par la sonde S1, la fermeture est automatique à l'extinction du feu. Le moteur M est un moteur électrique, il peut être remplacé par un vérin ou tout autre moyen analogue. In FIGS. 3 and 4, the automatic shutter shutter V of the flue of a chimney makes it possible to prevent the escape of the calories by the flue 6 when the chimney of the chimney is off. The presence of the fire allows a manual or automatic opening by the probe S1, the closing is automatic at the extinction of the fire. The motor M is an electric motor, it can be replaced by a cylinder or any other similar means.

De même, la pompe à chaleur P a son ventilateur W qui est asservi à une sonde thermique S2 placée à la sortie d'air neuf chaud du récupérateur de chaleur 1. Similarly, the heat pump P has its fan W which is slaved to a thermal probe S2 placed at the hot fresh air outlet of the heat recovery unit 1.

La pompe à chaleur P est elle-même asservie à un thermostat d'ambiance S3. Ce thermostat d'ambiance S, doit être utilisé en dehors de la zone de rayonnement de la cheminée. The heat pump P is itself controlled by a room thermostat S3. This room thermostat S, must be used outside the radiation zone of the chimney.

Le tableau ci-après permet de visualiser l'asservissement - du volet obturateur V de la cheminée et de la sonde de température S1 du récupérateur 1. The following table shows the servocontrol - shutter flap V of the flue and temperature sensor S1 of recuperator 1.

- du ventilateur W de la pompe à chaleur P à la sonde de température S2.- from the fan W of the heat pump P to the temperature sensor S2.

- de la pompe à chaleur P au thermostat d'ambiance S,.

Figure img00050001
- from the heat pump P to the room thermostat S ,.
Figure img00050001

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<tb> S1 = thermal probe of shutter damper flue 6.

S2 = sonde thermique du récupérateur de chaleur (asservissement du ventilateur).S2 = thermal sensor of the heat recovery unit (fan control).

S3 = thermostat d'ambiance. S3 = room thermostat.

Le ventilateur W de la pompe à chaleur P ou le ventilateur de distribution d'air est asservi à une sonde de température
S2 placée à la sortie d'air neuf chaud du récupérateur de chaleur 1, lorsque ledit ventilateur W est à l'arrêt total ou à l'arrêt par coupure thermostatique d'ambiance ou de reprise, la température T de 1' air à la sortie du récupérateur de chaleur 1 de la cheminée est comprise entre 30 et 600 C.The fan W of the heat pump P or the air distribution fan is controlled by a temperature sensor
S2 placed at the hot new air outlet of the heat recovery unit 1, when said fan W is at a total stop or at a standstill by thermostatic cutoff of room or recovery, the temperature T of the air at the output of the heat recovery unit 1 of the chimney is between 30 and 600 C.

30 C < T < 60 C - T # 400 C. S2400 C.  C <T <60 C - T # 400 C. S2400 C.

- Si la température à la sortie du récupérateur T1 < T, le ventilateur W est à l'arrêt.  - If the temperature at the outlet of the recuperator T1 <T, the fan W is at a standstill.

- Si la température à la sortie du récupérateur T2 > T, le ventilateur W est en marche, il y a donc une distribution de l'air chaud dans toutes les pièces. - If the temperature at the outlet of the T2> T recuperator, the fan W is running, there is therefore a distribution of hot air in all rooms.

La reprise de la pompe à chaleur P se fait au travers de la cape de la cheminée, il y a donc récupération des calories de l'avaloir 9 et du conduit de fumée 6 dans la cape. The recovery of the heat pump P is through the mantle of the chimney, so there is recovery of calories from the drain 9 and the flue 6 in the cloak.

- Enfin le réchauffage de l'air d'une installation de la pompe à chaleur eau/air ou air/air par le récupérateur de chaleur 1 d'une cheminée est possible chaque fois que le foyer fonctionne. Finally, the heating of the air of a water / air or air / air heat pump installation by the heat recovery unit 1 of a chimney is possible each time the firebox is operating.

- Lorsque la cheminée est à l'arrêt, il n'y a pas de réchauffage de l'air neuf extérieur, - celui-ci doit être complètement réchauffé par la pompe à chaleur P. La distribution de l'air chaud se fait dans toutes les pièces. - When the chimney is at a standstill, there is no reheating of the outside fresh air, - this must be completely heated by the heat pump P. The distribution of the hot air is done in all the pieces.

Un signal relié à la sonde S2 peut indiquer à l'utilisa- teur que le ventilateur de la pompe à chaleur s'arrête car le -feu est en train de s'éteindre dans la cheminée.  A signal connected to sensor S2 may indicate to the user that the heat pump fan is shutting down because the lamp is going out in the chimney.

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage caractérisé par le fait qu'il combine une pompe à chaleur (P) avec une cheminée à feu de bois comportant au moins un récupérateur de chaleur (1). Heating device characterized in that it combines a heat pump (P) with a wood fire with at least one heat recovery unit (1). 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide utilisé pour le chauffage est, au préalable, réchauffé par le récupérateur de chaleur (1) de la cheminée. 2. Heating device according to claim 1, characterized in that the fluid used for heating is, previously, warmed by the heat recovery unit (1) of the chimney. 3. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la pompe à chaleur (P) est du type eau-air ou air-air. 3. Heating device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the heat pump (P) is of the water-air or air-air type. 4. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le fluide est de l'air neuf extérieur qui entre par l'arrivée (4) pour être réchauffé par le récupérateur de chaleur (1) de la cheminée. 4. Heating device according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the fluid is fresh air outside entering the inlet (4) to be heated by the heat recovery unit ( 1) of the chimney. 5. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3 ou 4, caractérisé par le -fait que la régulation du couplage entre la pompe à chaleur (P) et le récupérateur de chaleur (1) de la cheminée est assuré par au moins deux sondes de température (S1,S2) et un thermostat d'ambiance (S 3).  5. Heating device according to any one of claims 1,2,3 or 4, characterized by the fact that the regulation of the coupling between the heat pump (P) and the heat recovery unit (1) of the chimney is provided by at least two temperature probes (S1, S2) and a room thermostat (S 3). 6. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 ou 5, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) de distribution d'air ou le ventilateur de la pompe à chaleur (P) est asservi à une sonde de température (S2). 6. Heating device according to any one of claims 1,2,3,4 or 5, characterized in that the fan (W) of air distribution or the fan of the heat pump (P) is slaved to a temperature sensor (S2). 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5 ou 6, caractérisé par le fait que la sonde de température (S2) est placée à la sortie d'air neuf chaud du récupérateur de chaleur (1) de la cheminée . 7. Heating device according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the temperature sensor (S2) is placed at the hot fresh air outlet of the heat recovery unit. (1) of the chimney. 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6 ou 7, caractérisé par le fait que le mélange d'air transite avant d'arriver dans la pompe à chaleur au travers de la hotte et récupère toutes les calories non utilisées et venant de l'avaloir (3) et du conduit de fumée (6) de la cheminée. 8. Heating device according to any one of claims 1,2,3,4,5,6 or 7, characterized in that the air mixture passes before arriving in the heat pump through the hood and recovers all unused calories from the diverter (3) and flue (6) of the chimney. 9. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7 ou 8, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) est mis en action lorsque la sonde de température (S2) placée à la sortie d'air chaud du récupérateur de chaleur (1) est à une température supérieure ou égale à 400 C. (S2) # 400 C, (W) est en marche. 9. Heating device according to any one of claims 1,2,3,4,5,6,7 or 8, characterized in that the fan (W) is actuated when the temperature sensor (S2). placed at the hot air outlet of the heat recuperator (1) is at a temperature greater than or equal to 400 C. (S2) # 400 C, (W) is running. 10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8 ou 9, caractérisé par le fait que la pompe à chaleur (P) est asservie elle-même à un thermostat d'ambiance ( S3) .  10. Heating device according to any one of claims 1,2,3,4,5,6,7,8 or 9, characterized in that the heat pump (P) is itself controlled by a thermostat of atmosphere (S3). 11. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9 ou 10, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) est à l'arrêt si la température de la sonde sortie convecteur (S2) est inférieure, à environ 400 C. 11. Heating device according to any one of claims 1,2,3,4,5,6,7,8,9 or 10, characterized in that the fan (W) is stopped if the temperature of the convector output probe (S2) is lower, at about 400 C. (S2) < 40 C.(S2) <40C. 12. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 ou 11, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) est en action si (S2) > 400 C et que la pompe à chaleur (P) est en marche si (S3), le thermostat d'ambiance, est à une température inférieure à 20 C. (S3) < 200 C. 12. Heating device according to any one of claims 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 or 11, characterized in that the fan (W) is in action if (S2 )> 400 C and that the heat pump (P) is running if (S3), the room thermostat, is at a temperature below 20 C. (S3) <200 C. 13. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications -1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ou 12, caractérisé par le fait qu'un signal relié à la sonde(S2)peut indiquer à l'utilisateur que le ventilateur de la pompe à chaleur s'arrête car le feu est en train de s'éteindre dans la cheminée. 13. Heating device according to any one of claims -1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 or 12, characterized in that a signal connected to the probe ( S2) can indicate to the user that the heat pump fan is shutting down because the fire is extinguishing in the chimney.
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