FR2922001A1

FR2922001A1 - Heating installation for producing e.g. domestic hot water, in building, has heat pump collecting heat from fluid in exchanger and transferring heat to fluid in another exchanger, and third exchanger transferring heat to domestic hot water

Info

Publication number: FR2922001A1
Application number: FR0706995A
Authority: FR
Inventors: Gilbert Davin; Roger Rouille
Original assignee: AREDA A RESPONSABILITE Ltee Ste; AREDA SARL
Current assignee: Valor'habitat Fr
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2009-04-10
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: FR2922001B1

Abstract

The installation (1) has a heat pump (20) e.g. air- water pump, collecting heat from ambient air and transferring to a refrigerant fluid in a heat exchanger (201) to convey at a temperature. A heat exchanger (301) transfers the heat from the exchanger (201) to the heating water. A heat pump (40) e.g. water-water pump, collects the heat from the fluid in the exchanger (201) using a heat exchanger (401) and transfers the heat to the fluid in a heat exchanger (404) to convey the heat at a high temperature. A heat exchanger (501) transfers the heat from the exchanger (404) to domestic hot water.

Description

La présente invention concerne une installation de chauffage pour la production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage. Dans la suite de la description, l'expression eau de chauffage sera utilisée pour désigner l'eau alimentant les radiateurs et autres moyens de chauffage d'un bâtiment. De même, l'expression eau chaude sanitaire sera utilisée pour désigner l'eau utilisée dans ce bâtiment notamment pour un usage domestique. Trois sources d'énergie sont classiquement utilisées pour chauffer l'eau d'un bâtiment. Dans de nombreuses habitations, il est ainsi courant de chauffer à la fois l'eau chaude sanitaire et l'eau de chauffage à l'aide d'une même chaudière fonctionnant au gaz ou au fioul. Dans d'autres habitations, l'eau sanitaire est chauffée dans un ballon pourvu d'une résistance électrique alors que l'eau de chauffage est chauffée par un autre moyen. Du fait du coût que représente l'énergie dans le budget des ménages, on a cherché à proposer des installations de chauffage dans lesquelles interviennent des sources d'énergie facilement disponibles, telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l'énergie géothermique, etc., utilisant généralement des pompes à chaleur. Pour pouvoir être utilisée comme moyen unique de chauffage, la pompe à chaleur doit pouvoir fournir la température demandée à tout moment indépendamment de la température extérieure du bâtiment à chauffer. Or, dans des conditions de température extérieure négative, il s'avère qu'une pompe à chaleur de type air-eau par exemple, rencontre plus de difficultés à produire de la chaleur et est d'autant moins efficace que la température extérieure diminue. Ainsi, une pompe à chaleur air-eau classique ne garantit pas une température d'eau chaude constante. L'eau chaude produite n'est donc pas toujours produite à une température suffisante pour satisfaire notamment aux besoins en eau chaude sanitaire. Ainsi, il est courant de prévoir un ballon pourvu d'une résistance électrique pour réchauffer l'eau chauffée par la pompe à chaleur et en faire une eau chaude sanitaire. Une telle installation reste cependant peu économique du fait de l'utilisation d'énergie électrique nécessaire à cette résistance électrique. The present invention relates to a heating installation for the production of domestic hot water and hot water heating. In the remainder of the description, the term heating water will be used to designate the water supplying the radiators and other heating means of a building. Similarly, the term hot water will be used to designate the water used in this building especially for domestic use. Three energy sources are conventionally used to heat the water of a building. In many homes, it is common to heat both domestic hot water and heating water using a single boiler running on gas or oil. In other dwellings, the sanitary water is heated in a flask provided with an electrical resistance while the heating water is heated by another means. Due to the cost of energy in household budgets, attempts have been made to provide heating facilities in which readily available energy sources, such as solar energy, wind energy, energy, are involved. geothermal, etc., generally using heat pumps. In order to be able to be used as a sole means of heating, the heat pump must be able to supply the required temperature at any time regardless of the outside temperature of the building to be heated. However, under negative outside temperature conditions, it turns out that an air-water type heat pump for example, has greater difficulty in producing heat and is all the less effective as the outside temperature decreases. Thus, a conventional air-water heat pump does not guarantee a constant hot water temperature. The hot water produced is therefore not always produced at a temperature sufficient to meet particular hot water needs. Thus, it is common to provide a balloon provided with an electrical resistance to heat the water heated by the heat pump and make a hot water. Such an installation is however uneconomical because of the use of electrical energy necessary for this electrical resistance.

Le but de l'invention est donc de proposer une installation de chauffage permettant de produire à la fois une eau de chauffage et une eau sanitaire de manière plus économique qu'une installation de chauffage de l'art antérieur. The object of the invention is therefore to provide a heating installation for producing both heating water and sanitary water more economically than a heating installation of the prior art.

A cet effet, la présente invention concerne une installation de chauffage pour la production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage d'un bâtiment, comportant une première pompe à chaleur apte à capter la chaleur d'un milieu ambiant extérieur et à la transférer à un premier échangeur pour amener ce dernier à une première température et des moyens pour transférer la chaleur dudit premier échangeur à ladite eau de chauffage. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comporte une seconde pompe à chaleur apte à capter, au moyen d'un second échangeur en contact thermique avec ledit premier échangeur, la chaleur dudit premier échangeur et à la transférer à un troisième échangeur pour amener ce dernier à une seconde température supérieure à ladite première température, et des moyens pour transférer la chaleur dudit troisième échangeur à ladite eau chaude sanitaire. Avantageusement, ledit premier échangeur et ledit second échangeur sont logés dans une première cuve contenant un matériau à inertie thermique importante, tel que de l'argile, du sable, de l'oxyde de fer, de l'huile, de l'eau glycolée, etc. Avantageusement, ledit troisième échangeur est en contact thermique avec les parois d'une seconde cuve qui contient un liquide caloporteur, lesdits moyens pour transférer la chaleur dudit troisième échangeur à ladite eau chaude sanitaire étant constitués d'un échangeur plongeant dans ledit liquide caloporteur contenu dans ladite seconde cuve. Avantageusement, lesdits moyens pour transférer la chaleur dudit premier échangeur à ladite eau de chauffage sont constitués d'un quatrième échangeur en contact thermique avec les premier et second échangeurs. Dans un premier mode de réalisation, ledit quatrième échangeur est inclus dans un circuit de chauffage comportant une unité de chauffage, telle qu'au moins un panneau solaire. Dans un second mode de réalisation, ledit quatrième échangeur est relié à un circuit incorporant un plancher chauffant. Selon une autre caractéristique de la présente invention, ladite seconde cuve est logée à l'intérieur de ladite première cuve. De plus, l'espace inter cuves contient avantageusement un matériau à inertie thermique importante, tel que de l'argile, du sable, de l'oxyde de fer, de l'huile, de l'eau glycolée, etc. Selon une autre caractéristique de la présente invention, dans ladite seconde cuve, plonge un échangeur dans lequel circule l'eau de chauffage. For this purpose, the present invention relates to a heating installation for the production of domestic hot water and heating hot water of a building, comprising a first heat pump capable of capturing the heat of an external ambient environment and transferring it to a first exchanger to bring it to a first temperature and means for transferring heat from said first exchanger to said heating water. This installation is characterized in that it comprises a second heat pump able to capture, by means of a second heat exchanger in thermal contact with said first heat exchanger, the heat of said first exchanger and to transfer it to a third exchanger to bring this last at a second temperature above said first temperature, and means for transferring heat from said third heat exchanger to said domestic hot water. Advantageously, said first exchanger and said second heat exchanger are housed in a first vessel containing a material of high thermal inertia, such as clay, sand, iron oxide, oil, brine. etc. Advantageously, said third heat exchanger is in thermal contact with the walls of a second tank which contains a coolant liquid, said means for transferring the heat of said third exchanger to said domestic hot water consisting of an exchanger immersed in said heat transfer liquid contained in said second tank. Advantageously, said means for transferring heat from said first exchanger to said heating water consist of a fourth exchanger in thermal contact with the first and second exchangers. In a first embodiment, said fourth heat exchanger is included in a heating circuit comprising a heating unit, such as at least one solar panel. In a second embodiment, said fourth heat exchanger is connected to a circuit incorporating a floor heating. According to another characteristic of the present invention, said second tank is housed inside said first tank. In addition, the inter-tank space advantageously contains a material with high thermal inertia, such as clay, sand, iron oxide, oil, glycol water, etc. According to another characteristic of the present invention, in said second tank, plunges an exchanger in which circulates the heating water.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, le fluide contenu dans ladite seconde cuve circule dans un circuit incorporant au moins une unité de chauffage auxiliaire. La présente invention concerne un dispositif pour la production d'eau chaude de chauffage et d'eau chaude sanitaire. Il est essentiellement constitué - d'une première cuve dans laquelle se trouvent, d'une part, un premier échangeur destiné à entrer dans le circuit d'une première pompe à chaleur apte à capter la chaleur d'un milieu ambiant extérieur et, d'autre part, un second échangeur qui est en contact thermique avec ledit premier échangeur et qui est destiné à entrer dans le circuit d'une seconde pompe à chaleur, - d'une seconde cuve qui se trouve logée à l'intérieur de ladite première cuve et qui est destinée à contenir un liquide caloporteur, les parois de ladite seconde cuve étant en contact thermique avec un troisième échangeur destiné à entrer dans le circuit de ladite seconde pompe à chaleur, un échangeur prévu pour pouvoir plonger dans ledit liquide caloporteur étant destiné à entrer dans un circuit d'eau chaude sanitaire. Avantageusement, l'espace inter cuves contient un matériau à inertie thermique importante, tel que de l'argile, du sable, de l'oxyde de fer, de l'huile, de l'eau glycolée, etc. Avantageusement, il comprend un quatrième échangeur en contact thermique avec les premier et second échangeurs, ledit quatrième échangeur étant destiné à entrer dans un circuit d'eau de chauffage. Avantageusement, il comprend, dans ladite seconde cuve, un échangeur destiné à entrer dans un circuit d'eau de chauffage. Avantageusement, il est prévu pour que le fluide contenu dans ladite seconde cuve puisse circuler dans un circuit incorporant au moins une unité de chauffage auxiliaire. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale de l'installation de chauffage selon l'invention ; la Fig. 2a est un schéma fonctionnel d'un premier mode de mise en oeuvre de l'invention ; et la Fig. 2b est un schéma fonctionnel d'un seconde mode de mise en oeuvre de l'invention. Une installation 1, selon l'invention, est prévue pour produire à la fois une eau chaude sanitaire et une eau de chauffage susceptibles d'être utilisées dans un bâtiment et, ce, quelle que soit la température ambiante à l'extérieur de ce bâtiment. A cet effet, une telle installation, dans un mode de réalisation avantageux, comporte, ainsi que cela est représenté à la Fig. 1, une enceinte 10, de préférence de forme cylindrique, comportant une première cuve 101 et une seconde cuve 103. Chaque cuve 101 et 103 comporte une paroi externe, respectivement 101a ou 103a, et une paroi interne, respectivement 101b ou 103b entre lesquelles se trouve un isolant thermique, tel que de la laine de roche, laine de verre, polystyrène, mousse de polyuréthane, etc. La première cuve 101 contient un matériau à inertie thermique importante, tel que par exemple, de l'argile, du sable, de l'oxyde de fer, de l'huile, de l'eau glycolée, etc. Quant à l'intérieur 104 de la seconde cuve 103, il contient un liquide caloporteur tel que de l'eau. L'intérieur 102 de la cuve 101 et l'intérieur 104 de la seconde cuve 103 constituent respectivement des masses thermiques inertielles M1 et M2. Dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 1, la cuve 103 se trouve à l'intérieur de la cuve 101 et y est maintenue de manière sensiblement concentrique, sans contact autre que des plots (non représentés) prévus pour supporter la cuve 103. L'intérieur 102 de la cuve 101 qui contient un matériau à inertie thermique importante est, dans ce cas, uniquement l'espace compris entre la première cuve 101 et la seconde cuve 103, qu'on appellera par la suite espace inter cuves 102. L'enceinte 10 est close par un couvercle 105. According to another characteristic of the present invention, the fluid contained in said second tank circulates in a circuit incorporating at least one auxiliary heating unit. The present invention relates to a device for producing hot water for heating and domestic hot water. It consists essentially of: a first tank in which there is, on the one hand, a first heat exchanger intended to enter the circuit of a first heat pump able to capture the heat of an external ambient environment; and on the other hand, a second heat exchanger which is in thermal contact with said first heat exchanger and which is intended to enter the circuit of a second heat pump, - a second tank which is housed inside said first heat exchanger tank and which is intended to contain a coolant, the walls of said second tank being in thermal contact with a third exchanger intended to enter the circuit of said second heat pump, an exchanger provided to be able to dive into said coolant being intended to enter a domestic hot water circuit. Advantageously, the inter-tank space contains a material with high thermal inertia, such as clay, sand, iron oxide, oil, glycol water, etc. Advantageously, it comprises a fourth exchanger in thermal contact with the first and second exchangers, said fourth exchanger being intended to enter a heating water circuit. Advantageously, it comprises, in said second tank, an exchanger intended to enter a heating water circuit. Advantageously, it is provided so that the fluid contained in said second tank can circulate in a circuit incorporating at least one auxiliary heating unit. The characteristics of the invention mentioned above as well as others will appear more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being made in connection with the attached drawings, among which: FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the heating system according to the invention; FIG. 2a is a block diagram of a first embodiment of the invention; and FIG. 2b is a block diagram of a second embodiment of the invention. An installation 1 according to the invention is designed to produce both domestic hot water and heating water that can be used in a building, regardless of the ambient temperature outside the building. . For this purpose, such an installation, in an advantageous embodiment, comprises, as shown in FIG. 1, an enclosure 10, preferably of cylindrical shape, comprising a first tank 101 and a second tank 103. Each tank 101 and 103 comprises an outer wall, respectively 101a or 103a, and an inner wall, respectively 101b or 103b, between which find thermal insulation, such as rock wool, glass wool, polystyrene, polyurethane foam, etc. The first tank 101 contains a material of high thermal inertia, such as, for example, clay, sand, iron oxide, oil, brine, etc. As for the interior 104 of the second tank 103, it contains a coolant such as water. The inside 102 of the tank 101 and the inside 104 of the second tank 103 respectively constitute inertial thermal masses M1 and M2. In the embodiment shown in FIG. 1, the tank 103 is located inside the tank 101 and is kept substantially concentrically, without contact other than studs (not shown) provided to support the tank 103. The interior 102 of the tank 101 which contains in this case a material with significant thermal inertia only the space between the first tank 101 and the second tank 103, which will be called later inter-tank space 102. The enclosure 10 is closed by a lid 105.

On comprendra que des modes de réalisation possibles de l'invention pourraient prévoir que les cuves 101 et 103 soient indépendantes l'une de l'autre. Dans la cuve 101 et, en particulier, dans l'espace inter cuves 102, sont disposés au moins deux échangeurs de chaleur 201 et 401 respectivement constitués de deux serpentins coaxiaux en contacts intimes sur leur longueur l'un avec l'autre de manière à assurer un transfert thermique de bon rendement entre eux. Le premier échangeur de chaleur 201 est relié par des conduites 202 traversant par exemple la paroi extérieure 101a et intérieure 101b de la cuve 101, à une première pompe à chaleur 20 située à l'extérieur de l'enceinte 10. It will be understood that possible embodiments of the invention could provide for tanks 101 and 103 to be independent of one another. In the tank 101 and, in particular, in the inter-tank space 102, at least two heat exchangers 201 and 401 are respectively constituted by two coaxial coils in intimate contact along their length with each other so as to ensure a good thermal transfer between them. The first heat exchanger 201 is connected by conduits 202 passing through, for example, the outer wall 101a and the inner wall 101b of the tank 101, to a first heat pump 20 situated outside the enclosure 10.

Cette pompe à chaleur 20 est de préférence une pompe à chaleur dite de type air-eau, car elle capte la chaleur dans l'air ambiant extérieur à l'enceinte 10 et transfère cette chaleur au fluide circulant dans les conduites 202 et dans le premier échangeur de chaleur 201. Un tel fluide est de préférence un fluide frigorigène. This heat pump 20 is preferably a so-called air-water type heat pump, because it captures the heat in the ambient air outside the enclosure 10 and transfers this heat to the fluid flowing in the pipes 202 and in the first Heat exchanger 201. Such a fluid is preferably a refrigerant.

On notera que cette pompe à chaleur 20 pourra également être de tout autre type, tel que par exemple de type eau-eau, c'est-à-dire une pompe qui puise la chaleur d'un premier liquide pour la transmettre à un second liquide. Le second échangeur de chaleur 401 est relié par des conduites 402 traversant par exemple le couvercle 105, à une seconde pompe à chaleur 40, par exemple située à l'extérieur de l'enceinte 10. Dans les conduites 402, circule un fluide tel qu'un fluide frigorigène. La seconde pompe à chaleur 40 est de préférence une pompe à chaleur dite de type eau-eau, car elle capte, à l'aide de l'échangeur de chaleur 401, la chaleur issue du fluide circulant dans l'échangeur de chaleur 201 et transfère cette chaleur au fluide circulant dans un troisième échangeur de chaleur 404. Un tel fluide est de préférence un fluide frigorigène. Dans le mode de mise en oeuvre représenté, le troisième échangeur de chaleur 404 est installé de manière à assurer un transfert thermique de bon rendement entre lui et le liquide caloporteur contenu à l'intérieur 104 de la cuve 103. Par exemple, l'échangeur 404 est en contact intime avec la paroi interne 103b de la cuve 103, ou à l'intérieur 104 de la cuve 103. Avantageusement, l'intérieur 104 de la seconde cuve 103 peut également recevoir au moins un échangeur de chaleur 501 relié à des conduites 502 traversant l'enceinte 10, de préférence par son couvercle 105. Le fluide, circulant dans cet échangeur de chaleur 501 et ses conduites 502, est destiné à constituer l'eau chaude sanitaire. Dans la cuve 101 et, en particulier dans l'espace inter cuves 102, est encore logé un quatrième échangeur de chaleur 301 en contact thermique intime avec les premier et second échangeurs et prévu pour qu'y circule un fluide amené vers l'enceinte 10 et évacué depuis l'enceinte 10, par des conduites 302 traversant de préférence les parois extérieure 101a et intérieure 101b de la première cuve 101. Ce fluide est de préférence de l'eau. It will be noted that this heat pump 20 may also be of any other type, such as for example of water-water type, that is to say a pump which draws the heat of a first liquid to transmit it to a second liquid. The second heat exchanger 401 is connected by conduits 402, for example through the cover 105, to a second heat pump 40, for example located outside the enclosure 10. In the conduits 402, a fluid such as a refrigerant. The second heat pump 40 is preferably a so-called water-water type heat pump, because it captures, with the aid of the heat exchanger 401, the heat resulting from the fluid flowing in the heat exchanger 201 and This heat is transferred to the fluid flowing in a third heat exchanger 404. Such a fluid is preferably a refrigerant. In the embodiment shown, the third heat exchanger 404 is installed in such a way as to ensure a heat transfer of good efficiency between itself and the coolant contained inside the tank 104. For example, the heat exchanger 404 is in intimate contact with the inner wall 103b of the tank 103, or inside 104 of the tank 103. Advantageously, the interior 104 of the second tank 103 may also receive at least one heat exchanger 501 connected to conduits 502 passing through the enclosure 10, preferably by its cover 105. The fluid circulating in this heat exchanger 501 and its pipes 502 is intended to constitute hot water. In the tank 101 and, in particular in the inter-tank space 102, is further housed a fourth heat exchanger 301 in intimate thermal contact with the first and second exchangers and provided for circulating a fluid supplied to the enclosure 10 and discharged from the enclosure 10, by conduits 302 preferably passing through the outer 101a and inner 101b walls of the first tank 101. This fluid is preferably water.

On notera que d'autres échangeurs de chaleur constitués de serpentins également en contacts intimes avec les serpentins déjà décrits, pourraient également être prévus de manière à fournir de la chaleur produite par des dispositifs alimentés par différentes sources d'énergies, telles que le soleil, le vent, etc. Note that other heat exchangers consisting of coils also in close contact with the coils already described, could also be provided to provide heat produced by devices powered by different energy sources, such as the sun, the wind, etc.

Comme cela est représenté aux Figs. 1 et 2a, l'intérieur 104 de la seconde cuve 103 peut également recevoir un autre échangeur de chaleur 601 relié à des conduites 602 traversant l'enceinte 10, par exemple par son couvercle 105. Dans cet autre échangeur de chaleur 601 et dans les conduites 602, circule de l'eau qui est destinée à constituer une eau de chauffage. As shown in Figs. 1 and 2a, the inside 104 of the second tank 103 can also receive another heat exchanger 601 connected to lines 602 passing through the chamber 10, for example by its cover 105. In this other heat exchanger 601 and in the conduits 602 circulates water which is intended to constitute a heating water.

Le troisième échangeur de chaleur 404, ainsi que l'échangeur de chaleur 501 et éventuellement l'échangeur de chaleur 601, présents dans la seconde cuve 103, se présentent de préférence sous la forme de serpentins. L'intérieur 104 de la seconde cuve 103 reçoit également une conduite 701 amenant de l'eau dans la seconde cuve 103 et une conduite 702 évacuant de l'eau de cette seconde cuve 103. Ces conduites 701 et 702 sont reliées de préférence à une unité de chauffage auxiliaire 703 incorporant un circuit d'eau chauffée grâce à l'énergie récupérée par un panneau solaire, par un appareil géothermique, un panneau photovoltaïque, une éolienne, etc. Deux modes de mise en oeuvre de l'installation qui est décrite en relation avec la Fig. 1 sont maintenant respectivement décrits en relation avec les Figs. 2a et 2b. Que ce soit dans un mode ou dans l'autre, la première pompe à chaleur 20 comporte classiquement un circuit constitué d'un évaporateur 20a, d'un compresseur 20b, du premier échangeur de chaleur 201 et d'un détendeur 20c. Ainsi, lorsque la première pompe à chaleur 20 est mise en route, le fluide circulant dans l'évaporateur 20a, est vaporisé sous l'effet de la chaleur de l'air (flèche A) prélevé dans l'environnement immédiat de la première pompe à chaleur 20. Le gaz sortant de l'évaporateur 20a est ensuite monté en pression par le compresseur 20b. Le gaz sous pression issu du compresseur 20b passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 201 où il se condense et libère sa chaleur. Le liquide obtenu après condensation passe dans le détendeur 20c où sa pression est réduite, et ainsi de suite, à chaque cycle de la première pompe à chaleur 20. Il en résulte une élévation de la température du premier échangeur 201 et, ainsi, de la masse thermique inertielle M1. The third heat exchanger 404, as well as the heat exchanger 501 and optionally the heat exchanger 601, present in the second tank 103, are preferably in the form of coils. The interior 104 of the second tank 103 also receives a pipe 701 supplying water into the second tank 103 and a pipe 702 discharging water from the second tank 103. These pipes 701 and 702 are preferably connected to a auxiliary heating unit 703 incorporating a water circuit heated by the energy recovered by a solar panel, a geothermal apparatus, a photovoltaic panel, a wind turbine, etc. Two modes of implementation of the installation which is described in connection with FIG. 1 are now respectively described in relation to FIGS. 2a and 2b. Whether in one mode or the other, the first heat pump 20 conventionally comprises a circuit consisting of an evaporator 20a, a compressor 20b, the first heat exchanger 201 and a pressure reducer 20c. Thus, when the first heat pump 20 is turned on, the fluid flowing in the evaporator 20a is vaporized under the effect of the heat of the air (arrow A) taken from the immediate environment of the first pump 20. The gas leaving the evaporator 20a is then pressurized by the compressor 20b. The pressurized gas from the compressor 20b then passes into the first heat exchanger 201 where it condenses and releases its heat. The liquid obtained after condensation passes into the expander 20c where its pressure is reduced, and so on, each cycle of the first heat pump 20. This results in an increase in the temperature of the first exchanger 201 and, thus, the Inertial thermal mass M1.

La chaleur dudit premier échangeur 201 est transférée au fluide circulant dans le second échangeur de chaleur 401 qui est donc chauffé jusqu'à une température d'environ 40°C et, ce, quelle que soit la température extérieure, notamment grâce à l'action de la masse thermique inertielle M1. The heat of said first exchanger 201 is transferred to the fluid flowing in the second heat exchanger 401 which is heated to a temperature of about 40 ° C and this, whatever the outside temperature, especially thanks to the action the inertial thermal mass M1.

La chaleur du fluide circulant dans le second échangeur de chaleur 401 est ensuite utilisée par la seconde pompe à chaleur 40 pour accroître la température du fluide circulant dans le troisième échangeur de chaleur 404 jusqu'à une température d'environ 60°C. En effet, dans la seconde pompe à chaleur 40, le fluide chaud arrivant du second échangeur de chaleur 401 est vaporisé par un évaporateur 40a, puis comprimé par un compresseur 40b, condensé dans le troisième échangeur de chaleur 404, puis détendu dans un détendeur 40c avant de retourner au second échangeur de chaleur 401. La condensation du fluide chaud dans le troisième échangeur de chaleur 404 permet une libération de chaleur dans la seconde masse thermique inertielle M2. Précisément, la chaleur du fluide circulant dans le troisième échangeur de chaleur 404 est transférée, par contact entre l'échangeur de chaleur 404 et la paroi interne 103b de la seconde cuve 103, au liquide contenu dans la seconde cuve 103. On notera que l'échangeur de chaleur 404 pourrait également être positionné directement à l'intérieur 104 de la seconde cuve 103 et ainsi transmettre directement sa chaleur au liquide contenu dans la seconde cuve 103. La seconde masse thermique inertielle M2 pourrait également être chauffée par une autre source d'énergie alimentant un dispositif de production de chaleur tel qu'un système de panneau solaire 703 apportant de l'eau chaude et évacuant de l'eau moins chaude par le jeu de conduites 701 et 702. On notera que d'autres dispositifs de production de chaleur, tels qu'un générateur électrique, par exemple un panneau solaire photovoltaïque ou une éolienne, alimentant directement une résistance électrique plongée dans la seconde cuve 103, pourraient également être utilisés à cet effet. Dans cette seconde cuve 103, sont plongés deux autres échangeurs de chaleur 501 et 601. Dans le premier échangeur de chaleur 501 circule de l'eau sanitaire. Dans le second échangeur de chaleur 601 circule de l'eau de chauffage. L'eau sanitaire, comme l'eau de chauffage, sont chauffées au passage dans les échangeurs de chaleur à la température de la masse thermique inertielle M2, soit à au moins 60°C. The heat of the fluid flowing in the second heat exchanger 401 is then used by the second heat pump 40 to increase the temperature of the fluid flowing in the third heat exchanger 404 to a temperature of about 60 ° C. Indeed, in the second heat pump 40, the hot fluid arriving from the second heat exchanger 401 is vaporized by an evaporator 40a, then compressed by a compressor 40b, condensed in the third heat exchanger 404, and then expanded in a pressure regulator 40c before returning to the second heat exchanger 401. The condensation of the hot fluid in the third heat exchanger 404 allows a release of heat in the second inertial thermal mass M2. Precisely, the heat of the fluid flowing in the third heat exchanger 404 is transferred, by contact between the heat exchanger 404 and the inner wall 103b of the second tank 103, to the liquid contained in the second tank 103. It will be noted that the heat exchanger 404 could also be positioned directly inside 104 of the second tank 103 and thus directly transmit its heat to the liquid contained in the second tank 103. The second inertial thermal mass M2 could also be heated by another source of heat. energy supplying a heat generating device such as a solar panel system 703 providing hot water and discharging less hot water through the set of pipes 701 and 702. It will be noted that other production devices of heat, such as an electric generator, for example a photovoltaic solar panel or a wind turbine, directly supplying an electrical resistance dipped in the second tank 103, could also be used for this purpose. In this second tank 103, two other heat exchangers 501 and 601 are immersed. In the first heat exchanger 501 circulates sanitary water. In the second heat exchanger 601 circulates heating water. The sanitary water, like the heating water, is heated in the heat exchangers at the temperature of the inertial thermal mass M2, that is to say at least 60 ° C.

Dans le premier mode de mise en oeuvre de la Fig. 2a, le circuit alimentant le second échangeur de chaleur 301 inclut une unité de chauffage 80 destinée à amener l'eau qui y circule et donc les premier et second échangeurs 201 et 40 ainsi que la première masse thermique inertielle M1 à une température d'environ 40°C. L'unité de chauffage 80 fonctionne par exemple à l'énergie solaire et est ainsi constituée d'au moins un panneau solaire. Dans ce mode de mise en oeuvre, la première pompe à chaleur 20 n'est mise en fonctionnement seulement que lorsque l'unité de chauffage 80 ne fournit pas une énergie thermique suffisante pour amener la masse thermique mi à une température de l'ordre de 40°C, ce qui peut être le cas lorsque l'ensoleillement est insuffisant dans le cas d'une unité de chauffage 80 à énergie solaire. Dans le second mode de mise en oeuvre de la Fig. 2b, c'est la première pompe à chaleur 20 qui assure soit le chauffage, soit le refroidissement de la première masse thermique inertielle M1. Par ailleurs, le circuit alimentant le second échangeur de chaleur 301 comporte au moins un dispositif de transfert thermique 90, tel qu'un plancher chauffant / rafraîchissant ou un radiateur basse température. Au contact du premier échangeur de chaleur 201, l'eau circulant dans le second échangeur de chaleur 301 est donc soit chauffée à une température d'environ 40°C lorsque la première pompe à chaleur 20 est en mode chauffage, soit refroidie à une température basse mais positive, par exemple une température de 18°C, lorsque la première pompe à chaleur est en mode rafraîchissement. De même, au contact du premier échangeur de chaleur 201, l'eau circulant dans le troisième échangeur de chaleur 401 est donc, selon le mode de fonctionnement de la pompe à chaleur, soit chauffée à une température d'environ 40°C, soit établie à une température basse positive. Avantageusement, en mode rafraîchissement, le dispositif de transfert thermique 90 est utilisé comme capteur pour récupérer la chaleur de l'air ambiant, chaleur qui est utilisée ensuite pour chauffer l'eau sanitaire par l'intermédiaire de l'installation selon l'invention. In the first embodiment of FIG. 2a, the circuit supplying the second heat exchanger 301 includes a heating unit 80 intended to bring the water circulating therein and therefore the first and second heat exchangers 201 and 40 and the first inertial thermal mass M1 to a temperature of about 40 ° C. The heating unit 80 operates for example with solar energy and thus consists of at least one solar panel. In this embodiment, the first heat pump 20 is only put into operation when the heating unit 80 does not provide sufficient thermal energy to bring the thermal mass mid to a temperature of the order of 40 ° C, which may be the case when the sun is insufficient in the case of a solar heating unit 80. In the second embodiment of FIG. 2b, it is the first heat pump 20 which provides either the heating or the cooling of the first inertial thermal mass M1. Furthermore, the circuit supplying the second heat exchanger 301 comprises at least one heat transfer device 90, such as a heating / cooling floor or a low temperature radiator. In contact with the first heat exchanger 201, the water flowing in the second heat exchanger 301 is thus either heated to a temperature of approximately 40 ° C. when the first heat pump 20 is in heating mode, or cooled to a temperature low but positive, for example a temperature of 18 ° C, when the first heat pump is in cooling mode. Similarly, in contact with the first heat exchanger 201, the water circulating in the third heat exchanger 401 is, depending on the operating mode of the heat pump, either heated to a temperature of about 40 ° C. or established at a positive low temperature. Advantageously, in cooling mode, the heat transfer device 90 is used as a sensor for recovering the heat from the ambient air, which heat is then used to heat the sanitary water via the installation according to the invention.

On notera qu'une variante de réalisation de l'installation de chauffage de la présente invention consiste à former les masses thermiques inertielles M1 et M2 dans des cuves 101 et 103 indépendantes l'une de l'autre, c'est-à-dire distinctes et séparées. Ainsi, la première cuve 101 est remplie d'un matériau à inertie thermique importante, tel que par exemple de l'argile, du sable, de l'oxyde de fer, de l'huile, de l'eau glycolée, etc. et contient les trois échangeurs thermiques 201, 301 et 401. De même, la seconde cuve 102 a son intérieur 104 qui est rempli par un liquide, tel que de l'eau. Les autres caractéristiques de l'installation sont identiques à celles de la réalisation de la Fig. 1. It will be noted that an alternative embodiment of the heating installation of the present invention consists in forming the inertial thermal masses M1 and M2 in tanks 101 and 103 that are independent of each other, that is to say separate and distinct. Thus, the first tank 101 is filled with a material of high thermal inertia, such as for example clay, sand, iron oxide, oil, brine, etc. and contains the three heat exchangers 201, 301 and 401. Similarly, the second tank 102 has its interior 104 which is filled with a liquid, such as water. The other characteristics of the installation are identical to those of the embodiment of FIG. 1.

L'installation de la présente invention présente en outre l'avantage de part sa forme d'engendrer peu de pertes d'énergie. En effet, l'isolation présente entre la paroi externe 103a et la paroi interne 103b de la seconde cuve 103 permet de garder l'eau stockée à l'intérieur 104 de la seconde cuve 103 à une température relativement constante. En outre, la présence d'un espace inter cuves 102 et d'une première cuve 101 isolée thermiquement et disposée de manière concentrique à cette seconde cuve 103, engendre très peu de pertes de chaleur vers le milieu extérieur à l'enceinte 10. L'invention présente également l'avantage de pouvoir produire une eau sanitaire à une température d'au moins 60°C au niveau de la seconde masse thermique inertielle M2, même lorsqu'une température de rafraîchissement est demandée au niveau de la première masse thermique inertielle Ml (second mode de mise en oeuvre). En outre, l'eau sanitaire n'est pas refroidie par l'eau de rafraîchissement du fait de l'isolation des parois externe 103a et interne 103a de la seconde cuve 103. En outre, l'utilisation de l'invention permet de réduire de façon significative la consommation d'énergie et la production de CO2 liées au chauffage de l'eau d'un bâtiment. Ainsi, l'installation selon l'invention permet de diviser au minimum par cinq la consommation d'énergie par rapport à une installation du type convecteur ou panneau rayonnant. De plus, l'installation selon l'invention produit beaucoup moins de CO2 qu'une installation du type convecteur ou panneau rayonnant. Par exemple, pour un Coefficient de Performance (COP) de valeur cinq, la réduction de la production de CO2 sera également de valeur cinq. La présente invention concerne un dispositif pour la production d'eau chaude de chauffage et d'eau chaude sanitaire tel que celui qui est représenté à la Fig. 1. Comme on peut le constater, ce dispositif est constitué : - d'une première cuve 101 dans laquelle se trouvent, d'une part, un premier échangeur 201 destiné à entrer dans le circuit d'une première pompe à chaleur 20 apte à capter la chaleur d'un milieu ambiant extérieur et, d'autre part, un second échangeur 401 qui est en contact thermique avec ledit premier échangeur 201 et qui est destiné à entrer dans le circuit d'une seconde pompe à chaleur 40, - d'une seconde cuve 103 qui se trouve logée à l'intérieur de ladite première cuve 101 et qui est destinée à être remplie d'un liquide caloporteur, les parois de ladite seconde cuve étant en contact thermique avec un troisième échangeur 404 destiné à entrer dans le circuit de ladite seconde pompe à chaleur 40, un échangeur 501 prévu pour pouvoir plonger dans ledit liquide caloporteur étant destiné à entrer dans un circuit d'eau chaude sanitaire. L'espace inter cuves 102 est avantageusement rempli d'un matériau à inertie thermique importante, tel que de l'argile, du sable, de l'oxyde de fer, de l'huile, de l'eau glycolée, etc. The installation of the present invention also has the advantage of its shape to generate few energy losses. Indeed, the insulation present between the outer wall 103a and the inner wall 103b of the second tank 103 keeps the water stored inside 104 of the second tank 103 at a relatively constant temperature. In addition, the presence of an inter-tank space 102 and a first tank 101 thermally insulated and concentrically disposed to this second tank 103, generates very little heat loss to the environment outside the chamber 10. L invention also has the advantage of being able to produce a sanitary water at a temperature of at least 60 ° C at the second inertial thermal mass M2, even when a cooling temperature is required at the first inertial thermal mass Ml (second mode of implementation). In addition, the domestic water is not cooled by the cooling water due to the insulation of the outer walls 103a and inner 103a of the second tank 103. In addition, the use of the invention makes it possible to reduce significantly energy consumption and CO2 production related to heating water in a building. Thus, the installation according to the invention makes it possible to divide by at least five the energy consumption compared to a installation of the convector or radiating panel type. In addition, the installation according to the invention produces much less CO2 than a convector type installation or radiating panel. For example, for a Value Coefficient of Performance (COP) value five, the reduction in CO2 production will also be worth five. The present invention relates to a device for producing hot water for heating and domestic hot water such as that shown in FIG. 1. As can be seen, this device consists of: - a first tank 101 in which are, on the one hand, a first heat exchanger 201 for entering the circuit of a first heat pump 20 adapted to capturing the heat of an external ambient medium and, secondly, a second heat exchanger 401 which is in thermal contact with said first exchanger 201 and which is intended to enter the circuit of a second heat pump 40, - d a second tank 103 which is housed inside said first tank 101 and which is intended to be filled with a heat transfer liquid, the walls of said second tank being in thermal contact with a third exchanger 404 intended to enter into the circuit of said second heat pump 40, an exchanger 501 provided to be able to dive into said heat transfer liquid being intended to enter a domestic hot water circuit. The inter-tank space 102 is advantageously filled with a material of high thermal inertia, such as clay, sand, iron oxide, oil, brine, etc.

Un quatrième échangeur 301, en contact thermique avec les premier et second échangeurs, est prévu pour pouvoir entrer dans un circuit d'eau de chauffage. De même, dans ladite seconde cuve 103, un échangeur 601 est prévu pour pouvoir entrer dans un circuit d'eau de chauffage. On peut constater que le liquide caloporteur contenu dans ladite seconde cuve 103 peut circuler dans un circuit incorporant au moins un capteur solaire 703. A fourth heat exchanger 301, in thermal contact with the first and second heat exchangers, is provided to be able to enter a heating water circuit. Similarly, in said second tank 103, an exchanger 601 is provided to enter a heating water circuit. It can be seen that the coolant contained in said second tank 103 can circulate in a circuit incorporating at least one solar collector 703.

Claims

1) Heating installation (1) for the production of domestic hot water and heating hot water of a building, comprising a first heat pump (20) able to capture the heat of an external environment and to transfer it to a first heat exchanger (201) to bring it to a first temperature and means (301) for transferring the heat of said first heat exchanger (201) to said heating water, characterized in that it comprises a second heat pump heat (40) able to capture, by means of a second heat exchanger (401) in thermal contact with said first exchanger (201), the heat of said first exchanger (201) and transfer it to a third exchanger (404) to bring the latter at a second temperature higher than said first temperature, and means for transferring the heat of said third exchanger (404) to said domestic hot water.

2) Heating installation according to claim 1, characterized in that said first exchanger (201) and said second exchanger (401) are housed in a first vessel (101) containing a material with high thermal inertia, such as clay , sand, iron oxide, oil, brine, etc.

3) A heating installation according to claim 1 or 2, characterized in that said third heat exchanger (404) is in thermal contact with the walls of a second tank (103) which contains a coolant, said means for transferring the heat of said third heat exchanger (404) to said domestic hot water consisting of an exchanger (501) immersed in said heat transfer liquid contained in said second tank (103).

4) A heating installation according to one of claims 2 to 4, characterized in that said means for transferring heat from said first heat exchanger (201) to said heating water consist of a fourth heat exchanger (301) in thermal contact with the first and second exchangers (201 and 401).

5) A heating installation according to claim 4, characterized in that said fourth heat exchanger (501) is included in a heating circuit comprising a heating unit (80), such as at least one solar panel.

6) A heating installation according to claim 4, characterized in that said fourth heat exchanger (501) is connected to a circuit incorporating a heating floor (90).

7) Heating installation according to one of claims 3 to 6, characterized in that said second vessel (103) is housed inside said first vessel (101).

8) A heating installation according to claim 7, characterized in that the inter-tank space (102) contains a material of high thermal inertia, such as clay, sand, iron oxide, oil, brine, etc.

9) A heating installation according to claim 3, characterized in that, in said second tank (103), plunges an exchanger (601) in which circulates heating water.

10) Heating system according to claim 3, characterized in that the coolant contained in said second tank (103) flows in a circuit incorporating at least one auxiliary heating unit (703). 20

11) Device for the production of hot water for heating and domestic hot water in an installation according to claim 7 or 8, characterized in that it consists of - a first tank (101) in which are located, on the one hand, a first heat exchanger (201) intended to enter the circuit of a first heat pump (20) able to capture the heat of an external ambient medium and, on the other hand, a second heat exchanger ( 401) which is in thermal contact with said first heat exchanger (201) and which is intended to enter the circuit of a second heat pump (40), - a second tank (103) which is housed in the interior of said first vessel (101) and which is intended to contain a heat-transfer liquid, the walls of said second vessel (103) being in thermal contact with a third exchanger (404) intended to enter the circuit of said second fuel pump; heat (40), an exchanger (501) provided to be able to dive into said liquor thermal coolant being intended to enter a domestic hot water circuit.

12) Device according to claim 11, characterized in that the inter-tank space (102) contains a material with significant thermal inertia, such as clay, sand, iron oxide, oil, brine, etc.

13) Device according to claim 11 or 12, characterized in that it comprises a fourth heat exchanger (301) in thermal contact with the first and second heat exchangers (201 and 401), said fourth heat exchanger (301) being intended to enter a heating water circuit.

14) Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that it comprises, in said second vessel (103), an exchanger (601) for entering a heating water circuit.

15) Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that it is provided so that the coolant contained in said second tank (103) can flow in a circuit incorporating at least one auxiliary heating unit (703).