FR2922635A1 - Calorific or frigorific intake controlling assembly for e.g. heat pump, in heating and air-conditioning apparatus, has main control regulating motor speed of ventilator or turbine to set operating point based on outlet air temperature - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un ensemble de commande de l'apport calorifique ou frigorifique d'une pompe à chaleur ou d'une unité de climatisation fonctionnant avec une cheminée d'âtre d'habitation pour former un appareil mixte de chauffage et de climatisation. La présente invention se situe dans le domaine des appareils mixtes associant une pompe à chaleur ou une unité de climatisation réversible à une cheminée d'âtre d'habitation à bois ou à un autre combustible solide. Le fonctionnement de la pompe à chaleur ou de l'unité de climatisation est géré par la commande globale, mais il n'existe pas de régulation de la température du flux d'air du ventilateur ou de la batterie interne à l'appareil mixte de cette pompe à chaleur ou unité de climatisation à partir de la température de l'air à la sortie du foyer de cheminée ou à la sortie de l'appareil mixte. La plupart du temps, dans les modes d'hiver ou d'été, ou en régime de chauffage fort, une seule source est active et fonctionne de façon indépendante. Par contre, en mode d'intersaison, il s'avère souvent nécessaire de faire fonctionner les deux sources simultanément, l'une fonctionnant généralement en relève de l'autre qui se trouve en allure réduite ou en fonctionnement occasionnel. Le but recherché est d'obtenir un surcroît de confort par une température de l'air aussi constante que possible correspondant à une température affichée, commandée ou programmée. Il s'agit bien sûr de la température de l'air dans la ou les pièces d'habitation qui dépend directement de la température de l'air à la sortie de l'appareil mixte avant son entrée dans le réseau des gaines de distribution aéraulique. Plus particulièrement, l'invention a pour but de doser l'apport calorifique et notamment l'apport The invention relates to a control assembly of the heat supply or refrigeration of a heat pump or an air conditioning unit operating with a residential hearth fireplace to form a combined heating and air conditioning unit. The present invention is in the field of mixed appliances associating a heat pump or a reversible air conditioning unit to a hearth chimney wood or other solid fuel. The operation of the heat pump or air conditioning unit is managed by the global control, but there is no regulation of the temperature of the air flow of the fan or the internal battery to the mixed device of this heat pump or air conditioning unit from the air temperature at the outlet of the fireplace or at the outlet of the mixed appliance. Most of the time, in the winter or summer modes, or in the heating mode, only one source is active and operates independently. On the other hand, in off-season mode, it often proves to be necessary to operate the two sources simultaneously, one operating generally under the influence of the other, which is in reduced form or in occasional operation. The aim is to obtain an additional comfort by a temperature of air as constant as possible corresponding to a temperature displayed, controlled or programmed. This is of course the temperature of the air in the living room or rooms that depends directly on the air temperature at the outlet of the mixed unit before entering the network ducting distribution aeraulic . More particularly, the purpose of the invention is to determine the heat input and in particular the contribution
calorifique ou frigorifique par la pompe à chaleur pour que lors de son fonctionnement, conjoint ou momentané, avec celui de la cheminée, la température de sortie de l'air soit régulée autour d'une température donnée de référence. Le dosage de l'apport calorifique ou frigorifique par la pompe à chaleur s'effectue par l'intermédiaire de la commande du régime ou du débit du ventilateur ou de la turbine de la batterie de sortie de la pompe à chaleur c'est-à-dire celle qui est située dans le circuit aéraulique de l'appareil mixte. A cet effet, l'invention se rapporte à un ensemble de commande et de régulation de l'apport calorifique et notamment l'apport calorifique ou frigorifique par la pompe à chaleur dans un appareil mixte de chauffage et de climatisation associant une cheminée à foyer fermé à la pompe à chaleur en mesurant la température de sortie de l'air dans le conduit de sortie de l'air, pompe à chaleur dont une des batteries est placée dans le conduit de l'air de l'appareil mixte caractérisé par un circuit de commande se greffant sur la commande principale en fonctionnement de la pompe à chaleur ou intégré à celle-ci, qui gère et régule le régime ou le débit du ventilateur ou de la turbine placée devant la batterie intérieure en fonction de la température de l'air de sortie prise par une sonde thermique dans le conduit de sortie de l'air, sonde placée en aval de la sortie d'air chaud de la cheminée, la régulation place le point de fonctionnement de l'appareil sur une courbe de régulation du régime du moteur du ventilateur ou de la turbine en fonction de la température et qui évolue de part et d'autre d'un point moyen correspondant à une température de référence. heating or cooling by the heat pump so that during its operation, conjoint or momentary, with that of the chimney, the outlet temperature of the air is regulated around a given reference temperature. The dosing of the heating or cooling supply by the heat pump is effected by means of the control of the speed or the flow rate of the fan or the turbine of the output battery of the heat pump, that is to say ie that which is located in the ventilation circuit of the mixed apparatus. To this end, the invention relates to a set of control and regulation of the heat input and in particular the heat supply or cooling by the heat pump in a combined heating and air conditioning unit combining a closed fireplace to the heat pump by measuring the air outlet temperature in the air outlet duct, a heat pump of which one of the batteries is placed in the air duct of the combined appliance characterized by a circuit control unit grafting on the main control in operation of the heat pump or integrated therewith, which manages and regulates the speed or the flow rate of the fan or the turbine placed in front of the internal battery according to the temperature of the outlet air taken by a thermal probe in the air outlet duct, a probe placed downstream of the hot air outlet of the chimney, the regulation places the operating point of the appliance on a curve of e regulation of the speed of the motor of the fan or the turbine as a function of the temperature and which evolves on both sides of an average point corresponding to a reference temperature.
La commande selon la présente invention procure un surcroît de confort thermique par une régularité satisfaisante de la température. The control according to the present invention provides an additional thermal comfort by a satisfactory regularity of the temperature.
Elle permet aussi, en dosant la diffusion de la production de la source additionnelle de chaleur ou de froid, d'économiser de l'énergie notamment en inter-saison. It also makes it possible, by controlling the diffusion of the production of the additional source of heat or cold, to save energy notably in inter-season.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins dans lesquels : . la figure 1 est le schéma général de l'installation 10 avec une carte additionnelle de commande, . la figure 2 est le schéma général de l'installation avec une carte globale de commande, . la figure 3 est le schéma à blocs fonctionnels de la commande du ventilateur, 15 . la figure 4 est un graphique montrant la courbe de régulation entre la température T et le régime RPM du moteur ou le débit du ventilateur ou de la turbine de la batterie de la pompe à chaleur qui selon l'exemple représenté est un segment de droite. 20 La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à réguler la température de sortie de l'air conditionné en température d'un appareil mixte de chauffage et de climatisation du type bi-énergie comprenant une 25 cheminée à foyer fermé associée à une pompe à chaleur PAC ou unité de climatisation, en commandant le régime RPM du moteur ou le débit du ventilateur ou de la turbine de la batterie de la PAC intégrée à l'appareil mixte à partir de la température de l'air en sortie de 30 l'appareil mixte et ceci pour établir une température régulée de l'air ambiant à partir d'une température de référence. Plus particulièrement, la présente invention concerne les moyens électriques et électroniques pour 35 la commande du moteur du ventilateur ou de la turbine de la batterie intérieure d'une pompe à chaleur ou unité de climatisation PAC associée à une cheminée à Other features and advantages of the invention will appear in the description which follows, given by way of example and accompanied by the drawings in which: Figure 1 is the general diagram of the installation 10 with an additional control card,. Figure 2 is the general diagram of the installation with a global control card,. Figure 3 is the functional block diagram of the fan control, 15. FIG. 4 is a graph showing the control curve between the temperature T and the RPM of the motor or the flow rate of the fan or the turbine of the heat pump battery which, according to the example shown, is a straight line segment. The present invention proceeds from the general inventive idea of regulating the outlet temperature of the air-conditioned temperature of a dual-energy combination heating and air-conditioning apparatus comprising a closed fireplace associated with a heat pump PAC or air conditioning unit, by controlling the RPM of the engine or the flow of the fan or the turbine of the battery of the integrated CAP to the mixed device from the temperature of the air leaving the 30 the mixed apparatus and this to establish a controlled temperature of the ambient air from a reference temperature. More particularly, the present invention relates to electrical and electronic means for controlling the fan motor or the turbine of the internal battery of a heat pump or air conditioning unit PAC associated with a chimney.
feu de bois équipée d'un foyer fermé pour former un appareil mixte de chauffage et de climatisation. Selon un type appareil mixte sur lequel peut s'appliquer l'invention, :La batterie intérieure de la pompe à chaleur PAC est placée dans le passage inférieur de l'air qui se poursuit par un conduit vers la sortie d'air chaud de :La cheminée communiquant avec différentes gaines et bouches du circuit de ventilation des pièces. wood fire equipped with a fireplace closed to form a combined heating and air conditioning. According to a type of mixed device to which the invention can be applied: The internal battery of the heat pump PAC is placed in the lower passage of the air which continues with a duct towards the hot air outlet of: The chimney communicating with different ducts and vents of the ventilation circuit of the rooms.
Selon la présente invention, on commande le régime RPM ou le débit de la turbine ou du ventilateur monté contre cette batterie interne à partir de la température T de l'air dans le conduit de sortie en aval de la sortie de l'air chaud du foyer fermé de cheminée. On décrira ci-après l'invention un peu plus en détail en référence aux différentes figures. Une pompe à chaleur 1 référencée PAC, de préférence réversible, est associée à une cheminée 2 d'âtre pour habitation comportant un foyer fermé 3 par exemple à porte vitrée 4. Ce foyer fermé 3 est placé dans un âtre 5. Il fonctionne avec un combustible solide, par exemple du bois. Le foyer fermé 3 comporte un conduit 6 d'évacuation des gaz et fumées de combustion et des moyens pour diriger l'air chauffé par les parois du corps de ce foyer fermé 3 dans un conduit de sortie de l'air 7 communiquant avec les gaines d'un réseau aéraulique de distribution de l'air conditionné en température. Le conduit de sortie de l'air 7 prend naissance en partie inférieure de l'âtre 5 à partir d'une entrée d'air 8 qui s'ouvre dans la pièce ou à l'extérieur de celle-ci dans un autre endroit ou dehors. A la base du conduit de sortie de l'air 7 est placée une batterie 9 appelée batterie intérieure de la According to the present invention, the RPM rate or the flow rate of the turbine or fan mounted against this internal battery is controlled from the temperature T of the air in the outlet duct downstream of the outlet of the hot air of the closed fireplace hearth. The invention will be described below in a little more detail with reference to the various figures. A heat pump 1 referenced PAC, preferably reversible, is associated with a fireplace 2 hearth for housing with a closed hearth 3 for example glass door 4. This closed hearth 3 is placed in a hearth 5. It works with a solid fuel, for example wood. The closed hearth 3 comprises a duct 6 for evacuation of gases and combustion fumes and means for directing the air heated by the walls of the body of this closed hearth 3 into an air outlet duct 7 communicating with the ducts. of a ventilation network for the distribution of conditioned air in temperature. The air outlet duct 7 originates in the lower part of the hearth 5 from an air inlet 8 which opens into the room or outside thereof into another place where outside. At the base of the air outlet duct 7 is placed a battery 9 called the internal battery of the
pompe à chaleur PAC. Celle-ci occupe toute ou la majeure partie de la section de ce conduit et est pourvue d'un moteur entraînant un ensemble aéraulique tournant d'une turbine ou d'un ventilateur 10 forçant l'air provenant de l'entrée d'air à travers la batterie intérieure 9 de la PAC de manière à le réchauffer et le cas échéant à le rafraîchir ou en ne modifiant pas sa température, mais son débit. Selon l'invention, une sonde de température 11 est prévue dans le conduit de sortie de l'air 7 en aval de la sortie d'air chaud 12 du foyer fermé 3. Cette sonde de température 11 comporte un capteur de température ou un élément dont les caractéristiques physiques se modifient avec la variation de température par exemple un capteur à résistance à coefficient de température négatif connue sous le sigle CTN. Selon la présente invention, cette sonde de température 11 est montée dans un circuit particulier de commande du régime RPM du moteur de la turbine ou du ventilateur 10 de la batterie intérieure 9 de la pompe à chaleur PAC, cette commande étant prioritaire par rapport à la commande générale de la pompe à chaleur. Le circuit de commande peut se présenter sous la forme d'une carte additionnelle CARDI séparée (figure 1) ou incorporée ou intégrée à la carte principale de commande et de gestion de la pompe à chaleur CACOM (figure 2). La sonde de température 11 est reliée à un circuit de détection DETECT comprenant un détecteur de franchissement de seuil FRASEUIL de la température par exemple à 50°C et à 65°C ou entre 50°C et 65°C. L'alimentation électrique de la carte CARDI et celle du ventilateur ou de la turbine 10 sont assurées par un circuit d'alimentation AMV. Un module régulateur REGUL assure l'alimentation régulée du moteur du ventilateur ou de la turbine 10 à travers un heat pump PAC. This occupies all or most of the section of this duct and is provided with a motor driving a rotating aeration unit of a turbine or a fan 10 forcing air from the air intake to through the internal battery 9 of the heat pump so as to heat it up and, if necessary, to cool it down or by not modifying its temperature, but its flow rate. According to the invention, a temperature sensor 11 is provided in the air outlet duct 7 downstream of the hot air outlet 12 of the closed hearth 3. This temperature sensor 11 comprises a temperature sensor or an element whose physical characteristics change with the temperature variation, for example a negative temperature coefficient resistance sensor known as CTN. According to the present invention, this temperature probe 11 is mounted in a particular circuit for controlling the speed RPM of the turbine engine or the fan 10 of the internal battery 9 of the heat pump PAC, this command being given priority over the general control of the heat pump. The control circuit may be in the form of a separate CARDI add-on card (FIG. 1) or incorporated or integrated in the main control and management card of the CACOM heat pump (FIG. 2). The temperature probe 11 is connected to a DETECT detection circuit comprising a FRASEUIL temperature threshold crossing detector, for example at 50 ° C. and at 65 ° C. or between 50 ° C. and 65 ° C. The power supply of the CARDI card and that of the fan or the turbine 10 are provided by an AMV power supply circuit. A regulator module REGUL ensures the regulated supply of the motor of the fan or the turbine 10 through a
variateur de fréquence VAR.IFR et à partir de la loi de régulation qui se traduit par une courbe représentée à titre d'exemple par un segment de droite sur la figure 4. frequency variator VAR.IFR and from the regulation law which results in a curve represented as an example by a line segment in FIG. 4.
Le bloc d'alimentation AMV se prolonge par un module de découpage et de modulation du signal d'alimentation DMSA alimentant le moteur du ventilateur ou de la turbine 10 à travers le régulateur REGUL et le variateur de fréquence VARIFR. The AMV power supply is extended by a module for cutting and modulating the DMSA power supply signal supplying the fan or turbine motor 10 through the REGUL controller and the VARIFR frequency converter.
L'ensemble est complété par une sortie d'alimentation du moteur à trois fils pour deux circuits d'alimentation, l'un pour la phase auxiliaire servant au démarrage du ventilateur, l'autre pour la phase principale servant au fonctionnement permanent de celui-ci mais à débit ou régime RPM régulé par le montage décrit à partir de la température T de l'air dans le conduit de sortie de l'air 7 de sortie de l'appareil mixte. Le bloc DMSA forme deux tensions alternatives en quadrature, d'amplitude et de fréquence variables données par la loi de régulation du débit ou du régime RPM en fonction de la température T de l'air en sortie de l'appareil. Sur la carte CARDI sont prévus au moins deux blocs de micro-interrupteurs permettant de modifier les paramètres régissant le fonctionnement et notamment les températures de seuil. Bien entendu, :La carte additionnelle de commande peut être intégrée à une carte principale unique de commande en gardant les mêmes fonctions générales. Cette variante est illustrée par la figure 2 qui montre la version intégrée de l'invention selon laquelle la carte de commande de la pompe à chaleur PAC comprend les circuits de la commande spécifique du régime RPM du moteur du ventilateur ou de la turbine de la batterie de la pompe à chaleur PAC placée à The assembly is completed by a power supply output of the three-wire motor for two power circuits, one for the auxiliary phase for starting the fan, the other for the main phase for the permanent operation of the fan. ci but RPM flow rate or RPM regulated by the assembly described from the temperature T of the air in the outlet air duct 7 output of the mixed device. The DMSA block forms two alternating voltages in quadrature, of variable amplitude and frequency given by the law regulating the flow rate or the RPM regime as a function of the temperature T of the air leaving the apparatus. On the CARDI card are provided at least two blocks of microswitches for modifying the parameters governing the operation and in particular the threshold temperatures. Of course,: The additional control card can be integrated into a single main control card with the same general functions. This variant is illustrated in FIG. 2 which shows the integrated version of the invention according to which the control card of the heat pump PAC comprises the circuits of the specific control of the RPM of the fan motor or the turbine of the battery. of the heat pump PAC placed at
l'intérieur de l'appareil mixte. Le schéma général reste identique. Le capteur de température T se trouve au niveau de la sortie de l'air de l'appareil et la batterie intérieure 9 de la pompe à chaleur PAC intégrée à l'appareil et placée au début du conduit de sortie de l'air 7 ou de la colonne d'air conditionné relié au réseau de diffusion de l'air dans la ou les pièce(s). La loi de régulation, entre le régime RPM du moteur ou le débit du ventilateur ou de la turbine et la température T est de façon idéale linéaire comme représenté sur la figure 4 c'est-à-dire un segment de droite débutant à 65°C et se terminant à 200°C sur lequel se trouve et se déplace le point de fonctionnement. En raison de la régulation précise, celui-ci ne subit que de faibles écarts de régulation sur ce segment de droite, différent des courbes de régulation en marches d'escalier des régulations antérieures classiques. inside the mixed device. The general scheme remains the same. The temperature sensor T is located at the air outlet of the appliance and the internal battery 9 of the heat pump PAC integrated in the appliance and placed at the beginning of the air outlet duct 7 or the air conditioning column connected to the air diffusion network in the room (s). The regulation law between the RPM of the motor or the flow rate of the fan or the turbine and the temperature T is ideally linear as shown in FIG. 4, that is to say a straight segment starting at 65 °. C and ending at 200 ° C on which is located and moves the operating point. Due to the precise regulation, this one undergoes only small differences of regulation on this segment of right, different from the regulation curves in steps of the previous classic regulations.
De façon générale, il s'agit plutôt d'une courbe dont l'allure montre que l'on a compensé la non linéarité des caractéristiques de fonctionnement du moteur du ventilateur ou de la turbine 10 associée à la batterie intérieure 9 de la pompe à chaleur PAC incorporée à l'appareil mixte. Selon un des modes de fonctionnement, on provoque l'arrêt de la pompe à chaleur quand la température dans le conduit de sortie de l'air 7 au niveau de la sonde dépasse 65°C. Ceci traduit l'existence du feu en allure normale dans le foyer fermé de cheminée et la régulation en température s'effectue de la même façon mais sans pompe à chaleur. Il est considéré que cette fourniture de calories par le foyer est suffisante pour chauffer le ou les pièce(s) à la température demandée, mais doit être régulée par la variation du débit ou de la vitesse RPM du moteur du ventilateur ou de la turbine. Le circuit In general, it is rather a curve whose appearance shows that the non-linearity of the operating characteristics of the fan motor or the turbine 10 associated with the internal battery 9 of the pump has been compensated for. heat CAP incorporated in the mixed device. According to one of the operating modes, the heat pump is stopped when the temperature in the air outlet duct 7 at the probe exceeds 65 ° C. This reflects the existence of normal fire in the closed fireplace and temperature control is performed in the same way but without heat pump. It is believed that this supply of calories through the furnace is sufficient to heat the part (s) to the required temperature, but must be regulated by the variation of the flow rate or RPM of the fan motor or turbine. The circuit
de dépassement d'un seuil FRASEUIL commande alors l'arrêt de la pompe à chaleur PAC par exemple par la télécommande sans arrêter la régulation du moteur du ventilateur ou de la turbine 10. exceeding a threshold FRASEUIL then controls the shutdown of the heat pump PAC for example by the remote control without stopping the regulation of the motor of the fan or the turbine 10.
Inversement, lorsque la température dans le conduit de sortie de l'air 7 au niveau de la sonde de température descend en dessous de 50°C, traduisant un ralentissement du feu dans le foyer ou une tendance à l'extinction, la pompe à chaleur PAC est remise en marche de la même façon. L'ensemble de ce fonctionnement se traduit sur la figure 4 par un rectangle en tirets avec des flèches montrant le parcours graphique après l'arrêt et le redémarrage de la pompe à chaleur PAC. Conversely, when the temperature in the air outlet duct 7 at the temperature sensor drops below 50 ° C, reflecting a slowing of the fire in the home or a tendency to extinction, the heat pump PAC is restarted the same way. All of this operation is reflected in Figure 4 by a dashed rectangle with arrows showing the graphical path after stopping and restarting the heat pump PAC.
Cette régulation du régime RPM du moteur du ventilateur ou de la turbine 10 apporte divers avantages importants, dont la régularité (pas d'écarts importants de régulation du régime du ventilateur), faible bruit de celui-ci, régulation précise en température, longévité du moteur. A titre de variante, on peut envisager d'apporter des calories supplémentaires ou des frigories dans la batterie intérieure 9 placée devant la turbine ou le ventilateur dont le régime est commandé par la régulation, par une autre source que celle d'une pompe à chaleur. De nombreuses modifications, variantes, substitutions ou autres changements peuvent être apportés à l'invention tout en restant dans le cadre de la protection telle que définie par les revendications. This regulation of the RPM regime of the fan motor or the turbine 10 brings various important advantages, including the regularity (no significant differences in the regulation of the speed of the fan), the low noise thereof, precise regulation in temperature, longevity of the fan. engine. Alternatively, it is conceivable to provide extra calories or frigories in the internal battery 9 placed in front of the turbine or the fan whose rate is controlled by the regulation, by another source than that of a heat pump . Numerous modifications, variations, substitutions or other changes may be made to the invention while remaining within the scope of the protection as defined by the claims.
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2008
- 2008-10-14 EP EP08869636A patent/EP2198202A2/en not_active Withdrawn
- 2008-10-14 WO PCT/FR2008/001446 patent/WO2009087301A2/en active Application Filing
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