FR2550322A1

FR2550322A1 - Method and installation for heating buildings.

Info

Publication number: FR2550322A1
Application number: FR8312806A
Authority: FR
Inventors: Patrick Piette
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1985-02-08
Also published as: FR2550322B1

Abstract

The present invention relates to a method and an installation for heating buildings such as a greenhouse. This installation is characterised in that it comprises foldable thermal screens 6 which can be vertically deployed in order to separate the adjacent vaults A, B, C of the greenhouse and to isolate them thermally from each other, a heat pump 7 being associated with each subassembly of one or more vaults, this heat pump 7, of the water/water type, being connected, on the cold side, to a cold loop 8 connected to modular evaporators 9 distributed in each vault and operating as dehumidifiers and, on the hot side, to a radiant heat circuit 5 extending into each vault.

Description

La présente invention concerne un procédé et une installation de chauffage de locaux où l'on fait se déve- lopper des produits exigeant un apport de chaleur et un taux d'humidification de l'air contrôlés et modulés suivant les divers stades de développement de ces produits, applicable plus particulièrement mais non exclusivement aux serres. The present invention relates to a process and an installation for heating premises where products are developed which require a supply of heat and an air humidification rate controlled and modulated according to the various stages of development of these products. products, applicable more particularly but not exclusively to greenhouses.

Les serres sont actuellement chauffées au moyen d'un réseau de tubulures parcourues par un liquide caloporteur, à savoir de l'eau, relié à une extrémité à une chaudière et duquel partent des circuits radiants posés sur le sol ou dans celui-ci ou au-dessus de celui-ci, suivant les besoins de la culture. The greenhouses are currently heated by means of a network of pipes traversed by a heat-transfer liquid, namely water, connected at one end to a boiler and from which radiant circuits leave placed on the ground or in it or at -above it, according to the needs of the culture.

Pour obtenir une économie d'énergie on a été amené, tout naturellement, à calfeutrer au maximum les serres en vue de réduire les pertes de calories par le renouvellement de l'air ambiant. Or ce calfeutrage entraîne un accroissement du taux d'humidité relatif de l'air qui produit à son tour un développement des maladies des plantes et notamment une prolifération des parasites sur celles-ci. Comme le seul remède au développement des maladies des plantes et à la prolifération des parasites, en dehors de procédés chimiques ou similaires, consiste en l'abaissement du taux d'humidité, il est indispensable de ventiler fortement les serres ce qui entrain, pour assurer le maintien de la température ambiante, de chauffer davantage, d'où un résultat final contraire à l'objectif initial d'économie d'énergie. To obtain energy savings, we naturally had to seal the greenhouses as much as possible in order to reduce the loss of calories by renewing the ambient air. However, this caulking causes an increase in the relative humidity of the air which in turn produces a development of plant diseases and in particular a proliferation of parasites thereon. As the only remedy for the development of plant diseases and the proliferation of parasites, apart from chemical or similar processes, consists in lowering the humidity rate, it is essential to ventilate the greenhouses strongly which results, to ensure maintaining room temperature, heating more, resulting in a final result contrary to the initial objective of saving energy.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et une installation qui permettent d'obtenir une économie substantielle de l'énergie consommée pour le chauffage de locaux tels que des serres, tout en évitant une augmentation indésirable du taux d'humidité de l'air. The present invention aims to remedy these drawbacks by providing a method and an installation which make it possible to obtain a substantial saving in the energy consumed for heating premises such as greenhouses, while avoiding an undesirable increase in the humidity rate. air.

A cet effet ce procédé de chauffage d'un local, tel qu'une serre, est caractérisé en ce qu'on subdivise le local en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles chacun, et on fournit à chaque sous-ensemble des calories obtenues à partir d'une pompe à chaleur associée au sous-ensemble et fonctionnant en déshumidification sur l'air ambiant du local. To this end, this method of heating a room, such as a greenhouse, is characterized in that the room is subdivided into subsets of one or more chapels each, and calories are supplied to each subset. obtained from a heat pump associated with the sub-assembly and operating by dehumidification on the ambient air of the room.

L'invention a également pour objet une installation de chauffage d'un local, tel qu'une serre, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour subdiviser le local en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles chacun et les isoler thermiquement les uns des autres et une pompe à chaleur associée à chaque sous-ensemble d'une ou plusieurs chapelles, cette pompe à chaleur, du type eau/eau, étant raccordée, du côté froid, à une boucle froide connectée à des évaporateurs modulaires répartis dans chaque chapelle-et fonctionnant en déshumidification et, du caté chaud, à un circuit de chauffage radiant ou à un système transmetteur à température appropriée aux periormances du condeseur de la pompe à chaleur choisie, ce circuit de-chauffage ou système transmetteur s'étendant dans chaque chapelle. The invention also relates to an installation for heating a room, such as a greenhouse, characterized in that it comprises means for subdividing the room into subsets of one or more chapels each and thermally insulating them. each other and a heat pump associated with each sub-assembly of one or more chapels, this heat pump, of the water / water type, being connected, on the cold side, to a cold loop connected to modular modular evaporators in each chapel - and operating in dehumidification and, from the hot room, to a radiant heating circuit or to a transmitter system at a temperature appropriate to the performance of the heat pump condenser chosen, this heating circuit or transmitter system extending in each chapel.

Les moyens assurant la subdivision du local,tel qu'une serre, en sous-ensembles peuvent être avantageusement constitués par des écrans thermiques repliables pouvant etre dépliés verticalement pour séparer les chapelles adjacentes du local et les isoler thermiquement les unes des autres. The means ensuring the subdivision of the room, such as a greenhouse, into sub-assemblies can advantageously be constituted by folding thermal screens which can be unfolded vertically to separate the adjacent chapels from the room and thermally isolate them from each other.

Ces écrans peuvent être constitués par des rideaux métallisés ou non, tissés ou non etc... ou bien encore par les plantes elles-mêmes telles que tomates, concombres etc.., dont la pousse peut effectivement provoquer naturellement un barrage suffisant pour limiter les mouvements d'air.These screens can be formed by metallic or non-metallic, woven or non-woven curtains, etc. or even by the plants themselves, such as tomatoes, cucumbers, etc., the growth of which can effectively cause a natural barrier sufficient to limit the air movements.

Le procédé et l'installation suivant l'invention offrent plusieurs avantages. En premier lieu grâce à l'utilisation de pompes à chaleur de faible puissance unitaire présentant un excellent coefficient de performance (grâce à l'utilisation d'une pompe à chaleur eau/eau), on peut prévoir une puissance électrique installée faible par rapport aux besoins thermiques des locaux chauffés correspondants et on peut atteindre, dans le cas des serres, une économie de 20 à 30 y sur le coût du chauffage. Par ailleurs on obtient un "confort" des plantes très supérieur à celui d'une installation classique, mais avec toutefois des besoins de chaleur inférieurs.En outre le fonctionnement en déshumidi fication des pompes à chaleur entraîne l'abaissement du taux d'humidité de l'air, ce qui évite la prolifération de parasites sur les plantes, tout en réduisant considérablement le brassage de l'air ambiant de la serre. The method and the installation according to the invention offer several advantages. Firstly, thanks to the use of low power unit heat pumps with an excellent coefficient of performance (thanks to the use of a water / water heat pump), one can foresee a low installed electric power compared to thermal requirements of the corresponding heated premises and, in the case of greenhouses, a saving of 20 to 30 y can be achieved on the cost of heating. In addition, a "comfort" of the plants is obtained which is much higher than that of a conventional installation, but with lower heat requirements. In addition, the dehumidification operation of the heat pumps results in a lower humidity level. air, which prevents the proliferation of parasites on plants, while considerably reducing the mixing of ambient air in the greenhouse.

En cas de risque d'abaissement trop important du taux d'humidité de l'air et d'un maintien de la demande de chaleur du réseau de chauffage, il est possible de maintenir le déroulement du procédé à l'aide d'une pulvérisation (ou brumisation) d'eau d'arrosage à l'endroit du ou des évaporateurs spéciaux. If there is a risk of the air humidity falling too low and the heat demand of the heating network being maintained, it is possible to maintain the progress of the process using a spray (or misting) of irrigation water at the location of the special evaporator (s).

Par ailleurs, le facteur ss t du réseau de chauffage, c'est-à-dire l'écart entre la température du liquide coloporteur au départ de la chaudière et celle de ce liquide à son retour, est notablApent réduit, ce qui entraîne une amélioration spectaculaire du rendement tant thermique que de production. En outre, du fait que les circuits de distribution entre les sources de chaleur et les lieux d'utilisation sont plus courts, on supprime une part importante des pertes calorifiques du réseau d'où une économie d'énergie supplémentaire. In addition, the factor ss t of the heating network, that is to say the difference between the temperature of the coolant at the start of the boiler and that of this liquid on its return, is notable. spectacular improvement in both thermal and production efficiency. In addition, due to the fact that the distribution circuits between the heat sources and the places of use are shorter, a large part of the heat losses of the network is eliminated, hence additional energy savings.

Du fait de son adaptation permanente, par suite de ses caractéristiques modulaires et modulables, l'installation de chauffage suivant l'invention peut être très aisément adaptée aux besoins de l'exploitation. Due to its permanent adaptation, due to its modular and modular characteristics, the heating installation according to the invention can be very easily adapted to the needs of the operation.

Le procédé et l'installation suivant l'invention permettent d'obtenir des gains de production et une économie d'énergie très sensibles, une meilleure exploitation, un bon épanouissement des plantes, une réduction notable de la puissance réelle à installer et également une adaptation permanente aux besoins de l'exploitation et du marché. The method and the installation according to the invention make it possible to obtain very significant production gains and energy savings, better exploitation, good flowering of the plants, a significant reduction in the real power to be installed and also an adaptation. to operational and market needs.

On décrira ci-après,à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est un schéma d-'une installation de chauffage de deux chapelles d'une serre.Various embodiments of the present invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawing in which
Figure 1 is a diagram of an installation for heating two chapels of a greenhouse.

La figure 2 est une vue en coupe verticale schématique d'une chapelle de la serre. Figure 2 is a schematic vertical sectional view of a greenhouse chapel.

Le procédé et l'installation suivant l'invention seront décrits, dans ce qui va suivre, dans une application particulière au chauffage d'une serre 1 subdivisée en plusieurs zones de cultures ou chapelles adjacentes A, B, C etc. Dans une serre dans laquelle Itinstallation suivant l'invention a été mise en oeuvre, chaque chapelle a une longueur de 42 m, une largeur de 3,60 m et une hauteur de 2,60 m. Chacune de ces chapelles est munie d'un système automatique permettant de tendre et de maintenir horizontal, la nuit, à 2 m du sol, un film plastique noir 2 qui est représenté sur la figure 2 correspondant à la première chapelle A. L'ensemble de la serre est chauffé par une chaudière 3 reliée à un circuit d'alimentation principal 4 s'étendant sur toute la longueur de la serre.Chacune des chapelles A, B, C comporte son propre circuit de chauffage branché en dérivation sur le circuit d'alimentation principal 4 et qui est constitué par un circuit radiant bi-tube (ou monotube) à eau chaude 5. Chacune des chapelle A peut ainsi comporter deux circuits radiants 5 en épingle s'éte- ndant sur toute la longueur de la chapelle, dans le sol, sur ou au-dessus de celui-ci. The method and the installation according to the invention will be described, in what follows, in a particular application for heating a greenhouse 1 subdivided into several adjacent cultivation zones or chapels A, B, C etc. In a greenhouse in which the installation according to the invention has been implemented, each chapel has a length of 42 m, a width of 3.60 m and a height of 2.60 m. Each of these chapels is provided with an automatic system making it possible to tension and maintain horizontal, at night, 2 m from the ground, a black plastic film 2 which is represented in FIG. 2 corresponding to the first chapel A. The assembly of the greenhouse is heated by a boiler 3 connected to a main supply circuit 4 extending over the entire length of the greenhouse. Each of the chapels A, B, C has its own heating circuit connected as a branch to the circuit d main supply 4 and which is constituted by a bi-tube (or monotube) radiant circuit with hot water 5. Each of the chapels A can thus comprise two pinned radiant circuits 5 extending over the entire length of the chapel, in the ground, on or above it.

Suivant l'invention les diverses chapelles A, B, C peuvent être séparées les unes des autres, pendant la nuit, au moyen d'écrans thermiques verticaux 6, de manière à définir des sous-ensembles d'une ou plusieurs des chapelles A,
B, C etc. Ces écrans thermiques 6 sont avantageusement constitués par des films en polyéthylène métallisés.According to the invention, the various chapels A, B, C can be separated from one another, overnight, by means of vertical thermal screens 6, so as to define subsets of one or more of the chapels A,
B, C etc. These heat shields 6 are advantageously constituted by metallized polyethylene films.

A chaque sous-ensemble constitué d'une ou plusieurs des chapelles A, B, C est associée une pompe à chaleur 7 fonctionnant en déshumidification. La boucle froide 8 de chaque pompe à chaleur 7 est reliée à des évaporateurs 9 disposés dans la chapelle et ce d'une manière amovible. A cet effet chacun des évaporateurs 9 peut être suspendu à un support approprié 10, comme il est représenté sur la figure 2 en étant raccord par des canalisations souples 11 et 12 aux tubulures constituant la boucle froide 8. Each subassembly consisting of one or more of the chapels A, B, C is associated with a heat pump 7 operating in dehumidification. The cold loop 8 of each heat pump 7 is connected to evaporators 9 arranged in the chapel and this in a removable manner. To this end, each of the evaporators 9 can be suspended from a suitable support 10, as shown in FIG. 2 by being connected by flexible pipes 11 and 12 to the pipes constituting the cold loop 8.

Les évaporateurs 9 qui fonctionnent sur l'air intérieur, sont, par exemple, avantageusement constitués en tissu de fils de cuivre adjacent à des tubes caloporteurs dans lequel circule le liquide de la boucle froide constitué par de l'eau glycolée ou tout autre liquide caloporteur approprié. Ces évaporateurs modulaires peuvent être ainsi déplacés facilement et disposés aux divers endroits choisis dans chaque chapelle de la serre. Un tel évaporateur ne nécessite pratiquement pas de mouvement de ~l'air. On peut toutefois adjoindre à chaque évaporateur un petit ventilateur produisant un vent de vitesse d'environ 1 m par seconde, ce ventilateur entraînant un très faible brassage sans perturber l'ambiance, ce qui permet de réduire les stratifications.Chaque évaporateur 9 peut être facilement réglable (modification de sa surface d'échange), grâce à une simple vanne ou électro-vanne de façon à permettre de l'adapter aux conditions d'exploitation. Chaque évaporateur travaille sur l'air ambiant en puisant ses calories directement en chaleur sensible ou latente suivant les cas. The evaporators 9 which operate on the indoor air, are, for example, advantageously made of fabric of copper wires adjacent to heat transfer tubes in which circulates the liquid of the cold loop consisting of glycol water or any other heat transfer liquid appropriate. These modular evaporators can thus be easily moved and placed in the various locations chosen in each chapel of the greenhouse. Such an evaporator requires practically no movement of the air. However, you can add a small fan to each evaporator producing a wind speed of about 1 m per second, this fan causing very little mixing without disturbing the atmosphere, which allows stratification to be reduced. Each evaporator 9 can be easily adjustable (modification of its exchange surface), thanks to a simple valve or solenoid valve so as to allow it to be adapted to operating conditions. Each evaporator works on the ambient air by drawing its calories directly in sensible or latent heat depending on the case.

Le côté chaud de la pompe à chaleur 7 alimente un circuit d'eau chaude 13 distinct du réseau principal 4 et qui est relié à une vanne thermostatique 14 ou motorisée asservie à la régulation, à trois voies (figure 1), (figure 1) commandant l'alimentation des circuits radiants en épingle 5 de chaque chapelle en eau chaude. The hot side of the heat pump 7 supplies a hot water circuit 13 distinct from the main network 4 and which is connected to a thermostatic valve 14 or motorized slaved to the regulation, with three ways (FIG. 1), (FIG. 1) controlling the supply of the hairpin radiant circuits 5 of each chapel with hot water.

Le fonctionnement de l'installation suivant l'invention est le suivant
Durant la journée les besoins calorifiques globaux de la serre sont faibles et il faut surtout contrôler l'hu- midité. Les films plastiques 6 formant écrans thermiques sont repliés si bien que les diverses chapelles A, B, C ...The operation of the installation according to the invention is as follows
During the day the overall calorific requirements of the greenhouse are low and it is especially necessary to control the humidity. The plastic films 6 forming thermal screens are folded so that the various chapels A, B, C ...

ne sont pas isolées les unes par rapport aux autres. Les pompes à chaleur 7 associées aux divers ensembles fonctionnent alors en déshumidification sur la totalité du volume de la serre et elles Assurent à elles seules les besoins en chauffage de celle-ci. are not isolated from each other. The heat pumps 7 associated with the various assemblies then operate in dehumidification over the entire volume of the greenhouse and they alone provide the heating needs of the latter.

Par contre, pendant la nuits on descend les films plastiques 6 constituant les écrans thermiques si bien que les chapelles constituent, avec le film plastique supérieur 2 tiré, des volumes clos où l'air est quasiment immobile et l'humidité relative augmenta fortement. Les pompes à chaleur 7 continuent à assurer le chauffage tandis que la chaudière principale 3 fournit le complément calorifique nécessaire pour certains sous-ensembles, particulièrement par grand froid. On the other hand, during the nights we lower the plastic films 6 constituting the heat shields so that the chapels constitute, with the upper plastic film 2 drawn, closed volumes where the air is almost immobile and the relative humidity greatly increased. The heat pumps 7 continue to provide heating while the main boiler 3 provides the calorific supplement necessary for certain sub-assemblies, particularly in very cold weather.

On voit, d'après la description qui précède, que l'installation suivant l'invention n'exige qu'une faible puissance mise en oeuvre, ce qui permet de diminuer considérablement la redevance abonnement au fournissseur d'énergie et également de faciliter l'accès au réseau. It can be seen from the above description that the installation according to the invention requires only a small power used, which makes it possible to considerably reduce the subscription fee to the energy supplier and also to facilitate the access to the network.

Du fait de la séparation de l'ensemble de la serre en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles chacun, chacun de ces sous-ensembles correspondant à une zone dans laquelle se trouvent des végétaux à un même stade de maturation, il est possible d'adapter la fourniture de chaleur aux besoins calorifiques spécifiques des divers sous-ensembles. La même pompe à chaleur 7 peut être ainsi amenée à travailler successivement sur plusieurs sous-ensembles et à fonctionner ainsi sans discontinuer. Due to the separation of the entire greenhouse into subsets of one or more chapels each, each of these subsets corresponding to an area in which there are plants at the same stage of maturation, it is possible to adapt the heat supply to the specific calorific needs of the various sub-assemblies. The same heat pump 7 can thus be brought to work successively on several sub-assemblies and thus operate without interruption.

Suivant les cas, les pompes à chaleur 7 et les évaporateurs 9 peuvent être tous fixes, ou bien encore les pompes à chaleur 7 peuvent être fixes et les évaporateurs 9 mobiles, ou bien encore à la fois les pompes à chaleur 7 et les évaporateurs 9 peuvent être mobiles. Depending on the case, the heat pumps 7 and the evaporators 9 can all be fixed, or else the heat pumps 7 can be fixed and the evaporators 9 mobile, or even both the heat pumps 7 and the evaporators 9 can be mobile.

Bien que l'on ait décrit dans ce qui précéde, l'utilisation, dans l'installation selon l'invention, d'Xvapora- teurs 9 constitués par un tissu de fils de cuivre adjacents à des tubes caloporteurs, il va de soi que l'on pourrait également employer tout autre évaporateur dont la technologie amène au même résultat. On pourrait notamment employer des panneaux en aluminium extrudé ou encore en polyéthylène réticulé etc.... Although it has been described in the foregoing, the use, in the installation according to the invention, of X-vaporizers 9 constituted by a fabric of copper wires adjacent to heat transfer tubes, it goes without saying that one could also use any other evaporator whose technology leads to the same result. One could in particular use panels in extruded aluminum or in crosslinked polyethylene etc ...

Par ailleurs le procédé et l'installation de chauffage ont été décrits dans une application particulière aux serres mais ils peuvent être également utilisés dans d'autres domaines, chaque fois que l'on a affaire à des produits exigeant un apport de chaleur et un taux d'humidification de l'air contrôlés et modulés suivant les divers stades de développement de ces produits-. Ce procédé et cette installation peuvent être, par exemple, employés pour la thermomaturation des vins, dans des caves, ou encore pour des bâtiments d'élevage industriel. In addition, the heating method and installation have been described in a specific application for greenhouses, but they can also be used in other fields, whenever we are dealing with products requiring a supply of heat and a rate air humidification controlled and modulated according to the various stages of development of these products. This process and this installation can be, for example, used for the thermomatization of wines, in cellars, or even for industrial aging buildings.

Claims

1.- A method of heating a room, such as a greenhouse, characterized in that the room '1) is subdivided into subsets of one or more chapels (A, B, C) each, and one supplies each subset with calories obtained from a heat pump (7) associated with the subset and operating by dehumidification on the ambient air of the premises.

2.- Installation for heating a room, such as a greenhouse, characterized in that it comprises means for subdividing the room into dune or several chapel subsets (A, B, C) each and thermally isolate them from each other and a heat pump (7) associated with each sub-assembly of one or more chapels, this heat pump (7), of the water / water type, being connected, on the cold side, to a cold loop (8) connected to modular evaporators (9) distributed in each chapel and operating in dehumidification and, on the hot side, to a radiant heating circuit (5) or to a transmitter system at a temperature suitable for the performance of the condenser of the selected heat pump (7), this heating circuit or transmitter system extending in each chapel.

3.- Heating installation according to claim 2 characterized in that the means subdividing the room into subsets of one or more chapels (A, B,

C) each consist of folding thermal screens (6) which can be deployed vertically to separate the adjacent chapels from the room and thermally isolate them from each other.

4.- Heating installation according to claim 2 characterized in that the vertical heat shields (6) consist of films of metallized polyethylene.

5. Heating installation according to any one of claims 3 and 4 characterized in that each chapel can be closed at its upper part by a film (2) stretched horizontally.

6.- Heating installation according to any one of claims 3 to 5 characterized in that the hot loop (13) of the heat pump (7) is connected, by a valve (14), to a radiant water circuit hot (5), two-pipe or one-pipe, connected to the main supply circuit (4) supplied with hot water by a boiler (3).

7.- Heating installation according to any one of claims 3 to 6 characterized in that each evaporator (9) operating on the indoor air consists of a fabric of copper wires adjacent to heat transfer tubes in which the liquid circulates of the cold loop (8).

8.- Heating installation according to any one of claims 3 to 7 characterized in that each evaporator (9) is connected by flexible pipes (11, 12) to the pipes constituting the cold loop (8), at points of variable connection.