FR2948990A1 - Dispositif thermodynamique multi-energie modulaire - Google Patents

Abstract

Système 1 modulaire permettant la production simultanée d'eau très chaude 9 à température T2, d'eau chaude 14 à température T1, d'eau froide 13 à température T3 et d'électricité 20 et comprenant au moins un module générateur de courant qui comprend un moteur à combustion 2 relié à un alternateur 18 ou une pile à combustible, et ledit système 1 comprenant également au moins une pompe à chaleur 3, et éventuellement un accumulateur électrique 19, ladite pompe à chaleur étant (i) soit du type à compression de vapeur et comprenant alors au moins un compresseur 17 de fluide frigorigène, un premier échangeur de chaleur 11 situé à l'aspiration du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation, un détendeur 10, et un second échangeur de chaleur 12 placé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation, et éventuellement un troisième échangeur de chaleur 15 situé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation et utilisé pour le chauffage de l'eau chaude 14, (ii) soit du type à absorption et comprenant alors un absorbeur 28, une pompe de circulation 30, un générateur de vapeur 29, un premier échangeur de chaleur 31 situé à l'entrée dudit absorbeur 28, un détendeur 32 et un second échangeur de chaleur 33 situé à la sortie dudit générateur de vapeur 29.

Description

-1- Dispositif thermodynamique multi-énergie modulaire Domaine de l'invention L'invention concerne un système ou dispositif de conception modulaire comportant au moins un module générateur de courant électrique et un ou plusieurs modules de pompes à chaleur, permettant la production simultanée d'eau chaude par exemple pour le chauffage de bâtiments, d'eau très chaude, par exemple de l'eau chaude sanitaire, d'eau froide, par exemple pour la climatisation, et éventuellement d'électricité.

Etat de la technique On connaît des systèmes composés de pompes à chaleur actionnées par des moteurs à combustion interne et faisant appel à un cycle de réfrigération par compression de vapeur. La demande de brevet EP 1 628 096 (LG Electronics Inc.) décrit un tel système. Ces systèmes sont couramment utilisés au Japon depuis plusieurs années pour la climatisation (refroidissement) l'été et le chauffage l'hiver de bâtiments tels que des immeubles de bureau ou des hôtels, et la production simultanée d'eau chaude sanitaire. Ces systèmes sont la plupart du temps des systèmes dits à détente directe c'est-à-dire qu'ils envoient directement un fluide frigorigène vers des unités intérieures individuelles. Ce sont généralement des installations de type VRV (volume de réfrigérant variable) ou DRV (débit de réfrigérant variable). De tels systèmes permettent la production d'eau chaude, par exemple l'eau chaude sanitaire, grâce à l'utilisation de la chaleur dégagée par le moteur à combustion en fonctionnement. Cependant l'un des inconvénients majeurs de ces systèmes est que la pompe à chaleur ne peut pas fonctionner correctement en prélevant les calories nécessaires sur l'air extérieur lorsque la température extérieure est inférieure à environ 10°C car cela entraîne le givrage de l'évaporateur. Dans la pratique, en hiver, la chaleur du moteur est utilisée pour réchauffer l'évaporateur afin de permettre au système thermodynamique de continuer à fonctionner avec un bon rendement lorsque la température extérieure est inférieure à 10°C (jusqu'à environ -20°C), l'inconvénient étant dans ce cas que l'on ne produit plus d'eau très à haute température et le rendement global du système devient assez faible. -2- D'autre part les systèmes existants ont des puissances limitées à des valeurs maximales de l'ordre de 75 kW car ils utilisent des moteurs automobiles de puissance limitée, et des composants frigorifiques ne permettant pas non plus de fonctionner à des puissance plus élevées.

Un autre inconvénient des systèmes existants est que leur dimensionnement doit être adapté aux besoins spécifiques de l'utilisateur en eau à de températures différentes. Or, ces besoins, tant pour leur quantité totale que pour leur répartition sur les différentes températures d'eau, peuvent varier en fonction de la saison, du mode de vie ou au cours d'une journée. Les systèmes selon l'état de la technique manquent, d'une part, de souplesse quant à leur utilisation. D'autre part, leur dimensionnement correct en fonction des besoins de leur utilisateur nécessite en général une conception sur mesure, ou au moins la possibilité de sélectionner le système approprié dans une large gamme de produits de dimensionnement différents. Le problème que la présente invention vise à résoudre est de remédier à ces inconvénients de l'état de la technique. Objet de l'invention Un premier objet est un système 1 permettant la production simultanée d'eau très chaude 9 à température T2, d'eau chaude 14 à température Ti, d'eau froide 13 à température T3 et d'électricité 20 et comprenant au moins un module générateur de courant qui comprend soit un moteur à combustion 2 relié à un alternateur 18 soit une pile à combustible, et ledit système 1 ou module générateur de courant comprenant, optionnellement, un ou plusieurs autres générateurs de courant, sélectionnés dans le groupe constitué par un moteur à combustion 2 relié à un alternateur 18, une pile à combustible 22, un panneau solaire photovoltaïque 23, une éolienne ou une turbine, et ledit système 1 comprenant également au moins une pompe à chaleur 3, et éventuellement un accumulateur électrique 19, ladite pompe à chaleur étant (i) soit du type à compression de vapeur et comprenant alors au moins un compresseur 17 de fluide frigorigène, un premier échangeur de chaleur 11 situé à l'aspiration du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation, un détendeur 10, et un second échangeur de chaleur 12 placé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation, et éventuellement un troisième échangeur de chaleur 15 situé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation et utilisé pour le chauffage de l'eau chaude 14, (ii) soit du type à absorption et comprenant alors un absorbeur 28, une pompe de circulation 30, un générateur de vapeur 29, un premier échangeur de chaleur 31 situé à l'entrée dudit absorbeur 28, un détendeur 32 et un second échangeur de chaleur 33 situé à la sortie dudit générateur de vapeur 29, Ledit système 1 étant caractérisé en ce que (a) le compresseur 17 ou la pompe de circulation 30 est entraîné par un moteur électrique, qui peut être alimenté par un desdits générateurs de courant, et en ce que (b) ledit système 1 comprend au moins un module P dit module pompe à chaleur comprenant, (b1) s'il s'agit d'un module pompe à chaleur par compression Pc, chacun au moins un compresseur 17 de fluide frigorigène, ledit premier échangeur de chaleur 11, ledit détendeur 10, ledit second échangeur de chaleur 12, et éventuellement ledit troisième échangeur de chaleur 15, (b2) s'il s'agit d'un module pompe à chaleur par absorption Pa, chacun un absorbeur 28, ladite pompe de circulation 30, ledit générateur de vapeur 29, ledit premier échangeur de chaleur 31, ledit détendeur 32 et ledit second échangeur de chaleur 33.

Le moteur à combustion peut être compris dans un module G dit module générateur de courant ; ce module G peut comprendre un ou plusieurs autres générateurs de courant sélectionnés parmi les moteurs à combustion et les piles à combustible, ou ces autres générateurs de courant peuvent être intégrés dans un second module générateur de courant. Le ou les modules générateurs de courant peuvent avantageusement comprendre des connexions pour brancher une ou plusieurs sources de courant externes telles qu'un panneau solaire photovoltaïque 23, une éolienne ou une turbine. La turbine peut être de type turbine à eau, ou de tout autre type approprié Lesdits générateurs de courant peuvent être des générateurs de courant alternatif ou de courant continu. Dans un mode de réalisation avantageux, le premier générateur de courant est un moteur à combustion 2 relié à un alternateur 18. Dans ce cas, le courant alternatif peut alimenter ledit compresseur 17 en courant alternatif (une partie pouvant être introduit dans un réseau électrique externe au système 1), ou il peut être transformé en courant direct pour alimenter ledit compresseur 17 fonctionnant en courant direct et/ou pour recharger l'accumulateur électrique 19. Il en est de même pour les autres générateurs de courants s'ils produisent du courant alternatif (tel qu'un moteur à combustion, une éolienne ou une turbine). Si l'un des autres générateurs de courant est un générateur de courant continu (par exemple la pile de combustible 22 ou le panneau photovoltaïque 23), ce courant continu peut soit être utilisé directement par le compresseur 17, si ce dernier fonctionne au courant continu, et/ou par l'accumulateur électrique 19, soit être transformé en courant alternatif, pour être utilisé par le compresseur 17 fonctionnant en courant alternatif, et/ou pour être introduit dans un réseau électrique externe au système 1. Avantageusement, ladite pompe à chaleur utilise le cycle de réfrigération par compression de vapeur. Un deuxième objet de l'invention est une méthode de régulation d'un système selon l'invention. Description des figures Les figures 1 à 6c se réfèrent à l'invention dont elles illustrent des modes de réalisation particuliers. La figure 1 représente un schéma de principe du système selon l'invention, dans le cas 20 où le générateur de courant alternatif est un moteur à combustion relié à un alternateur et la pompe à chaleur utilise le cycle de réfrigération par compression de vapeur. La figure 2 représente un schéma de principe du système selon l'invention, dans le cas où le générateur de courant alternatif est un panneau solaire photovoltaïque ou une pile à combustible, relié(e) à un convertisseur de courant continu en courant alternatif 25 et la pompe à chaleur utilise le cycle de réfrigération par compression de vapeur.. La figure 3 présente le rendement énergétique du système selon l'invention comparé aux rendements de divers systèmes de l'état de la technique. La figure 4 représente un schéma de principe d'un système de l'invention selon une variante de l'invention, le système comportant plusieurs modules de générateur de 30 courant reliés à plusieurs modules de pompe à chaleur. 2948990 -5- La figure 5 représente un schéma de principe d'un système de l'invention dans le cas où le générateur de courant alternatif est un moteur à combustion relié à un alternateur et la pompe à chaleur utilise le cycle de réfrigération par absorption.

La figure 6a est une vue de côté, la figure 6b une vue de face et la figure 6c une vue 5 en coupe suivant le plan A-A de la figure 6b d'un système selon une autre variante de l'invention où le système comporte un module générateur relié à plusieurs modules de pompe à chaleur de différents types. Liste des repères

1 Système selon l'invention 2 Moteur à combustion 3 Pompe à chaleur 4 Entrée de carburant liquide ou gazeux 5 Energie mécanique produite par le moteur 6 Chaleur émise par le générateur de courant alternatif en fonctionnement 7 Pertes d'énergie 8 Echangeur de chaleur pour l'échange de chaleur entre le générateur de courant alternatif et l'eau très chaude 9 Circuit d'eau très chaude 10 Détendeur 11 Echangeur de chaleur réversible û Condenseur en mode chauffage, échangeur sur la charge en mode chauffage 12 Echangeur de chaleur réversible û Evaporateur en mode chauffage, échangeur sur la source de chaleur en mode chauffage 13 Circuit d'eau - circuit d'eau froide lorsque la pompe à chaleur est en mode climatisation 14 Circuit d'eau chaude 15 Echangeur de chaleur 16 Circuit de fluide frigorigène 17 Compresseur 18 Alternateur 19 Accumulateur électrique Energie électrique 21 Motoventilateur 22 Pile à combustible 23 Panneau solaire photovoltaïque -6- 24 Convertisseur de courant continu en courant alternatif 25 Energie solaire 26 Combustible (pour la pile à combustible) 27 Pompe à chaleur utilisant le cycle par absorption 28 Absorbeur 29 Générateur 30 Pompe de circulation 31 Evaporateur du cycle à absorption 32 Détendeur adapté au cycle à absorption 33 Condenseur du cycle à absorption 34 Fluide frigorigène 35 Absorbeur 36 Module pompe à chaleur à compression 37 Module pompe à chaleur à absorption 38 Module générateur de courant 39a, b, c, Collecteurs reliant les échangeurs à eau e, f, g 40 Tuyauterie gaz reliant les modules pompe à chaleur par absorption 41 Câble puissance 42 Câble régulation 43 Ventilation 44 Châssis module pompe à chaleur 45 Echangeur fluide frigorigène/air 46 Vanne 4 voies 47 Compresseur frigorifique 48 Bouteille anti-coup de liquide 49 Echangeur à plaques fluide frigorigène/eau 50 Réservoir liquide 51 Absorbeur 52 Générateur 53 Echangeur à plaques fluide frigorigène/eau 54 Echangeur à plaques fluide frigorigène/air 55 Arrivée combustible 56 Ensemble moteur thermique et son générateur de courant 57 Pile à combustible et son bloc onduleur 58 Raccordement des sources thermiques externes 2948990 -7- 59 Echangeur pour l'échange de chaleur entre le générateur de courant et l'eau très chaude 60 Armoire puissance et régulation globale système 61 Câblage puissance pour arrivée énergie en provenance panneau photovoltaïque 62 Câblage puissance pour arrivée réseau électrique 63 Câblage puissance pour envoi énergie électrique au réseau 64 Châssis module générateur de courant 65 Echangeur à plaques fluide frigorigène/eau de récupération Pc Module pompe à chaleur par compression Pa Module pompe à chaleur par absorption G Module générateur de courant Description de l'invention Définitions Dans le présent document, on entend par Système thermodynamique ou pompe à chaleur : Dispositif comportant un compresseur et plusieurs échangeurs dans lesquels circule un fluide de transfert spécifique appelé usuellement fluide frigorigène, ledit dispositif permettant d'absorber de l'énergie thermique à une première température, et de restituer de l'énergie thermique à une seconde température, la seconde température étant plus élevée que la première. Boucle géothermique : Ensemble de tuyauteries placé dans le sol typiquement en position verticale ou horizontale et destiné à échanger de la chaleur entre le système de chauffage ou de refroidissement et le sol. Echangeur de chaleur : Dispositif destiné à transférer de la chaleur entre plusieurs circuits. Fluide de transfert : Fluide caloporteur utilisé pour transférer de la chaleur ; les exemples classiques sont le fluide frigorigène, l'eau ou l'eau glycolée parfois appelé saumure. Source thermique ou source : Par convention, les termes source et charge thermique se réfèrent au mode chauffage. La source est le milieu d'où l'on extrait la chaleur en mode chauffage. Cette extraction de chaleur s'effectue -8- avec certaines caractéristiques physiques comme l'inertie thermique ou la puissance disponible qui caractérisent la source. On peut noter que le terme source est impropre en mode refroidissement car on y rejette en fait de la chaleur issue du bâtiment. ^ Charge thermique ou charge : La charge est le milieu où l'on rejette la chaleur en mode chauffage. Ce rejet de chaleur s'effectue avec certaines caractéristiques physiques comme l'inertie thermique ou la puissance disponible qui caractérisent la charge, de même la charge est le lieu d'où l'on retire la chaleur en mode refroidissement. ^ COP ou coefficient de performance : le COP ou coefficient de performance d'un système en mode chauffage est défini comme le rapport entre la puissance de chauffage disponible sur la puissance électrique consommée par le système. Dans le système selon l'invention, on entend par COP équivalent électrique le COP qu'aurait l'installation si on utilisait de l'électricité à la place du gaz ou biocarburant. • Générateur de courant alternatif : Dispositif qui génère du courant alternatif soit directement soit par l'intermédiaire d'un convertisseur additionnel qui transforme le courant continu généré en courant alternatif. • Moteur à combustion : Moteur qui, par combustion, transforme l'énergie chimique contenue dans un combustible en énergie mécanique. ^ Moteur à combustion interne : Moteur à combustion dont la combustion du combustible produisant l'énergie nécessaire au fonctionnement se passe dans le moteur lui-même, typiquement dans une chambre de combustion. ^ Panneau solaire photovoltaïque : Générateur électrique de courant continu constitué d'un ensemble de cellules photovoltaïques reliées entre elles électriquement. ^ Capteur solaire thermique : Dispositif dans lequel la température d'un milieu solide, liquide ou gazeux est augmentée par absorption totale ou partielle du rayonnement solaire. ^ Pile à combustible : Dispositif produisant de l'électricité grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air.

Description détaillée Le moteur à combustion 2 du système selon l'invention est de préférence un moteur à combustion interne, il fait partie du module générateur de courant G. II est alimenté de préférence par du gaz naturel. En fonction des besoins, il peut également être alimenté par d'autres carburants gazeux ou liquides tels que de l'essence, du fioul, du kérosène, de l'alcool, des biocarburants tels que des huiles végétales, du bioéthanol, du biogaz. II peut s'agir aussi d'autres types de moteurs à combustion, tels que des moteurs à combustion externe comme les moteurs Stirling. La pile à combustible 22 du système selon l'invention peut être n'importe quel type de pile à combustible connu de l'homme de métier, fonctionnant typiquement à des températures inférieures à 200°C, et alimentée par un combustible approprié, tel que l'hydrogène, le méthanol, le méthane ou un mélange hydrocarboné. On peut utiliser une pluralité de piles à combustible. Les panneaux solaires photovoltaïques 23 du système selon l'invention peuvent être n'importe quel type de panneau connu de l'homme de métier, en particulier, le semi-conducteur constituant les cellules photovoltaïques peut être, de façon non limitative, du silicium amorphe, polycristallin ou monocristallin, un matériau organique semi- conducteur, ou une combinaison de ceux-ci. On peut utiliser une pluralité de panneaux solaires photovoltaïques. Dans des modes de réalisations préférés, le système selon l'invention est réversible, à savoir il peut fonctionner en mode privilégiant le chauffage ( mode chauffage ) ou en mode privilégiant le refroidissement ( mode climatisation ). Pour ce faire, une vanne quatre voies d'inversion de cycle (non représentée) est installée sur le circuit de fluide frigorigène 16. Dans le cas où la pompe à chaleur 3 est réversible, les échangeurs de chaleur 11 et 12 sont des échangeurs réversibles. Il convient de noter que nous avons choisi de décrire en détail le fonctionnement du système selon l'invention en mode climatisation.

Lorsque la pompe à chaleur fonctionne en mode chauffage, le circuit d'eau 13 devient un circuit d'eau chaude. D'autre part, l'échangeur de chaleur 11 est de préférence un échangeur à plaques. 9 -10- En référence à la figure 1, la pompe à chaleur 3 du système selon l'invention est un module Pc qui comprend un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide de transfert tel qu'un fluide frigorigène 16, un compresseur 17 entraîné par un moteur électrique, un détendeur 10, un premier échangeur de chaleur 11, situé à l'aspiration du compresseur 17 lorsque le système fonctionne en mode climatisation, un second échangeur de chaleur 12, situé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système fonctionne en mode climatisation. Selon l'invention également, le compresseur 17 est entraîné par un moteur électrique. Ce moteur électrique peut être alimenté électriquement par le premier générateur de courant et/ou par l'un ou plusieurs des autres générateurs de courant, ou le réseau électrique, en fonction du choix réalisé par la méthode de régulation globale système choisie. On peut utiliser un moteur à courant continu ou à courant alternatif. Le fait d'utiliser un moteur électrique pour faire fonctionner le compresseur 17 (et notamment, le fait de ne pas entraîner le compresseur 17 directement (mécaniquement) par le moteur à combustion 2) présente l'avantage de pouvoir utiliser des compresseurs hermétiques, évitant ainsi les risques de fuite liés à l'utilisation des compresseurs ouverts. Dans un mode de réalisation particulier, le compresseur 17 est entraîné par un moteur électrique alimenté électriquement par un moteur à combustion 2, l'électricité nécessaire étant générée par l'alternateur 18 entraîné par ledit moteur à combustion 2. Pour les raisons mentionnées ci-dessus, le compresseur de la pompe à chaleur est de préférence un compresseur hermétique. On entend par compresseur hermétique un compresseur composé d'un boîtier fermé, en général une enveloppe d'acier soudé, à l'intérieur duquel se trouvent une unité de compression pour compresser le fluide frigorigène, et un moteur qui entraîne l'unité de compression. On peut toutefois également employer des compresseurs semi-hermétiques, dans lesquels on peut avoir accès à certains organes internes lors de l'entretien ou d'éventuelles réparations.

La pompe à chaleur du système selon l'invention peut être dotée d'un troisième échangeur de chaleur 15. Cet échangeur est de préférence (comme le second échangeur de chaleur 11) un échangeur à plaques. -11- Dans la présente invention, le fluide frigorigène est de préférence choisi parmi les hydrofluorocarbures HFC (par exemple R134A, R407C, R404A & R410A) qui sont les plus courants. On peut également envisager d'utiliser les hydrocarbures, et plus particulièrement le propane en tant que fluide frigorigène. On peut aussi utiliser le CO2.

Un fluide réfrigérant préféré pour le système de la présente invention est le R134A. Cependant, le fonctionnement de la présente invention n'est pas limité au choix d'un des fluides existants sur le marché, et on peut envisager d'autres fluides. La pompe à chaleur 3 du système 1 selon l'invention permet l'utilisation de tous les types de charges thermiques connues de l'homme de métier pour le chauffage et la climatisation, telles que les planchers chauffants rafraîchissants, les ventiloconvecteurs. Les charges peuvent également être des centrales de traitement d'air pour la déshumidification des piscines et le traitement de l'air neuf des locaux, ou des circuits d'eau de procédés industriels nécessitant l'utilisation d'eau chaude et/ou d'eau froide. Dans une variante de l'invention, la pompe à chaleur 3 du système 1 selon l'invention peut être une pompe à chaleur de type air/eau, c'est-à-dire une pompe à chaleur utilisant l'air extérieur et/ou l'air extrait comme source de chaleur en mode chauffage ou bien une pompe à chaleur de type eau/eau, c'est-à-dire une pompe à chaleur utilisant un circuit d'eau dans le sol extérieur comme source de chaleur en mode chauffage. Une source thermique avantageuse pour la pompe à chaleur 3 est une boucle géothermique. Les échangeurs de chaleur sur la source et sur la charge sont adaptés au type de pompe à chaleur et au type d'application selon les critères bien connus de l'homme de métier. Dans un mode de réalisation particulier, tel que mieux visible à la figure 5, le système comprend également une pompe à chaleur de construction modulaire utilisant le cycle à absorption 27, et au moins un accumulateur électrique 19. Le module Pa de ladite pompe à chaleur comprenant un absorbeur 28 , un générateur 29, une pompe de circulation 30, un évaporateur 31 situé à l'entrée de l'absorbeur, un détendeur adapté 32 et un condenseur 33 placé à la sortie du générateur, un fluide frigorigène 34 et un absorbant 35. Ce système forme un deuxième objet de l'invention. La pompe à chaleur utilisant le cycle à absorption 27 est basée sur la diminution de la solubilité d'un gaz -12- dans un liquide frigorigène quand la température augmente. De manière avantageuse, les couples courants fluide frigorigène/absorbant sont respectivement le couple ammoniac/eau et le couple eau/bromure de lithium. Le fluide frigorigène est absorbé dans une solution au sein de l'absorbeur 28, la solution enrichie en fluide frigorigène est transférée au générateur 29 grâce à la pompe de circulation 30. La solution y est alors chauffée, ce qui entraine la séparation du fluide frigorigène et une augmentation de la pression et de la température. Le fluide frigorigène circule vers le condenseur 33 ou il se condense en rejetant de la chaleur. Il passe ensuite à travers un système de détente 32 et atteint l'évaporateur 31 ou il s'évapore en absorbant de la chaleur. II rejoint alors l'absorbeur 28, et le cycle recommence. Les pompes à chaleur utilisant le cycle à absorption sont connues en tant que telles. Elles sont moins utilisées car plus coûteuses que les pompes à chaleur utilisant le cycle de réfrigération à compression mécanique de vapeur. Cependant, les pompes à chaleur utilisant le cycle à absorption ne nécessitent que peu de puissance électrique, essentiellement pour les composants auxiliaires et la régulation. La majeure partie de l'énergie nécessaire au cycle à absorption est thermique et provient typiquement de la combustion d'énergie fossile dans un bruleur. Dans le système selon l'invention, la pompe à chaleur utilisant le cycle à absorption 27 peut être alimentée en énergie thermique par toute source appropriée, notamment par la chaleur générée par l'un des moteurs à combustion 2, par la pile à combustible 22 ou par un capteur solaire thermique. Le système 1 selon l'invention permet simultanément : Le refroidissement d'eau par la pompe à chaleur 3, - éventuellement le chauffage d'eau à haute température par la pompe à chaleur 3, la production d'eau à très haute température par récupération de l'énergie thermique dégagée par le générateur de courant (qui peut être un moteur à combustion 2 relié à un alternateur 18) en cours de fonctionnement, la production d'électricité. Le système 1 selon l'invention permet également la production d'un seul ou de deux ou de trois éléments choisis parmi l'eau froide, l'eau chaude, l'eau très chaude et l'électricité. -13- L'eau dite chaude produite par la pompe à chaleur 3 a une température T1 typiquement comprise entre 20 et 60°C, et de préférence comprise entre 30 et 60°C. L'eau dite très chaude (typiquement de l'eau chaude sanitaire) atteint une température T2>T1 typiquement comprise entre 40 et 75°C, et de préférence 55 et 75°C.

Lorsque le générateur de courant est un moteur à combustion, éventuellement associé à un alternateur, la chaleur est récupérée à la fois sur le circuit de refroidissement du moteur à combustion 2 et sur les gaz d'échappement du moteur. Lorsque le générateur de courant électrique est une pile à combustible 22, éventuellement associée à un convertisseur de courant continu en courant alternatif, la chaleur est récupérée sur le circuit de refroidissement de la pile à combustible 22 et/ou par un circuit d'échange thermique placé sur le convertisseur de courant. Lorsque le générateur de courant électrique est un panneau solaire photovoltaïque 23, éventuellement associé à un convertisseur de courant continu en courant alternatif, la chaleur est avantageusement récupérée par un circuit d'échange thermique placé sous les cellules photovoltaïques, et/ou par un circuit d'échange thermique placé sur le convertisseur de courant. Cela présente un rendement énergétique plus favorable que l'utilisation d'une résistance électrique pour chauffer l'eau. L'eau dite froide est obtenue à une température T3<T1 typiquement comprise entre û 5°C et +15 °C et de préférence -4 et +12°C.

Dans un mode de réalisation avantageux, Ti est compris entre 20°C et 60°C, T2 > Ti est compris entre 40°C et 75°C, et T3 < T1 est compris entre -5°C et +15°C. Le système 1 selon l'invention est en outre pourvu d'un système de régulation, de préférence électronique (non représenté, situé de préférence dans une armoire dite armoire de puissance et de régulation, qui, elle, est située de préférence dans le module générateur G). Ce système de régulation peut fonctionner avec plusieurs points de consignes, permettant ainsi d'enclencher la mise en fonctionnement du système selon l'invention en fonction des besoins en eau froide à température T3, et/ou eau chaude à température T1 et/ou eau très chaude à température T2, et d'effectuer le choix de renvoyer éventuellement une partie de l'énergie électrique générée par le système au réseau électrique externe. II sera décrit en plus grand détail ci-dessous. -14- En référence à la figure 1, le moteur 2 est alimenté en carburant par l'intermédiaire d'une entrée 4. Typiquement, environ 32 à 37% de l'énergie fournie au moteur à combustion sous forme de carburant est récupérée sous forme d'énergie mécanique 5 pour entraîner l'alternateur 18, et produire de l'électricité 20. Cela permet d'alimenter le compresseur 17 de la pompe à chaleur 3 avec l'électricité 20 ainsi produite. Un éventuel surplus d'électricité produite par l'alternateur 18 dans le cas d'une charge partielle ou d'un dimensionnement à cet effet peut être utilisé pour recharger l'accumulateur électrique 19 ou être réinjectée sur le réseau.

En outre, l'électricité produite par le générateur de courant alternatif est utilisée pour faire fonctionner les éléments électriques et/ou électroniques du système selon l'invention, tels que des électrovannes, un ou plusieurs motoventilateurs 21 associés à l'échangeur de chaleur 12, et le système de régulation électronique. D'autre part, une partie de l'électricité produite par le générateur de courant alternatif peut être utilisée pour l'alimentation d'appareils ou de dispositifs électriques situés hors du système selon l'invention, tels que des éclairages par exemple. Typiquement, lorsque le générateur de courant alternatif est un moteur à combustion 2, environ 40 à 60% de l'énergie fournie audit moteur 2 est récupérée sous forme d'énergie thermique 6 pour chauffer l'eau chaude sanitaire. Le reste de l'énergie (typiquement entre 3 et 25%) étant dissipée sous forme de pertes 7. En référence toujours à la figure 1, et en considérant le mode climatisation, la pompe à chaleur 3 dont le compresseur 17 est alimenté en électricité 20 produite par le générateur de courant alternatif fournit de l'eau froide 13, avec un COP climatisation compris entre 2,9 et 3,5. Le système fournit également et simultanément de l'eau chaude 14, avec un COP chauffage compris entre 3 et 5. En outre, lorsque le générateur de courant alternatif est un moteur à combustion, au moins un échangeur de chaleur 8 placé sur le moteur à combustion 2 permet de récupérer la chaleur 6 émise par le moteur 2.

De préférence, au moins un échangeur de chaleur (non représenté) est placé sur le circuit des gaz d'échappement du moteur, et au moins un second échangeur de chaleur est placé sur le circuit de refroidissement liquide du moteur 2. -15- Selon l'invention, le système 1 est de conception modulaire et comprend au moins un module générateur de courant électrique G et un ou plusieurs (N) modules Pc ou Pa de pompes à chaleur 3. Le module générateur de courant électrique peut comprendre au moins un moteur à combustion.

Selon ce mode de réalisation modulaire, chacun des N modules de pompe à chaleur Pc (i.e. de type à compression de vapeur) 3 du système 1 selon l'invention comprend - un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide de transfert tel qu'un fluide frigorigène 16, - un compresseur 17 entraîné par un moteur électrique, - un détendeur 10, - un premier échangeur de chaleur 11, de préférence à plaques, situé à l'aspiration du compresseur 17 lorsque le système fonctionne en mode climatisation, - un second échangeur de chaleur 12, situé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système fonctionne en mode climatisation, - éventuellement un troisième échangeur de chaleur 15, de préférence un échangeur à plaques. Les modules de pompe à chaleur Pc sont de préférence identiques, notamment en ce qui concerne leurs composants essentiels et leur dimensionnement. Cela permet de les fabriquer en grande série. Cela facilite aussi leur maintenance et leur réparation, car on peut simplement échanger un module défectueux par un module en état de fonctionnement et réparer le module défectueux sans qu'il soit connecté au système 1.

D'une manière générale, dans le cadre de la présente invention, le module de pompe à chaleur par compression Pc peut être réalisé sous la forme d'un châssis, ledit châssis étant traversé par des tuyaux collecteurs, par un tuyau d'arrivée de combustible et par des câbles électriques de puissance et de régulation. Ledit châssis est également muni de moyens de raccordement des différents tuyaux et câbles au système.

Ledit châssis renferme typiquement - au moins un compresseur, avantageusement à puissance variable, - au moins une batterie réversible en V, au moins un ventilateur, -16- - au moins un échangeur à plaques, réversible, - des composants auxiliaires d'une installation de réfrigération de type connu, tels qu'une vanne à quatre voies, - un réservoir à liquide. 5 D'une manière générale, dans le cadre de la présente invention, le module de pompe à chaleur par absorption Pa peut être réalisé sous la forme d'un châssis, ledit châssis étant traversé par des tuyaux collecteurs, par un tuyau d'arrivée de combustible et par des câbles électriques de puissance et de régulation. Ledit châssis est également muni 10 de moyens de raccordement des différents tuyaux et câbles au système. Ledit châssis renferme typiquement au moins les éléments suivants : - un échangeur fluide frigorigène/eau, - un générateur, - un absorbeur, 15 - un échangeur à plaques fluide frigorigène/eau, - ainsi que d'autres composants auxiliaires d'une pompe à chaleur à absorption, tels : une pompe, des détendeurs. D'une manière générale, dans le cadre de la présente invention, le module générateur 20 de courant G peut être réalisé sous la forme d'un châssis, ledit châssis étant traversé par un tuyau d'arrivée de combustible et par des câbles de puissance et de régulation. Ledit châssis est également muni de moyens de raccordement des différents tuyaux et câbles au système. Ledit châssis renferme typiquement au moins un générateur de courant de type moteur thermique relié à son alternateur ou une pile à combustible, un 25 échangeur pour l'échange de chaleur entre le ou les générateurs de courant et l'eau très chaude, une armoire de puissance et de régulation globale du système ; en option, d'autre sources génératrices de courant, telle une pile à combustible et éventuellement son alternateur, voire d'autres sources thermiques externes (tels des raccordement aux capteurs solaires thermiques) peuvent être agencées dans un même châssis du 3 0 module générateur de courant. D'une manière générale, dans le cadre de la présente invention, le moteur à combustion est de préférence un moteur adapté pour le gaz naturel. Il peut s'agir par -17- exemple d'un moteur d'un cylindrée de 2 litres à 4 litres de type courant tel qu'utilisé dans certains véhicules automobiles avec de l'essence, spécifiquement adapté pour `usage avec du gaz naturel. Dans une variante préférée de réalisation du module générateur de courant, on utilise une combinaison de deux moteurs, de cylindrée identique ou différente, selon le besoin de l'utilisateur. II est avantageux de prévoir dans le système 1 au moins un raccordement pour un fluide caloporteur externe qui apporte de l'énergie thermique, provenant par exemple d'un capteur solaire thermique ou d'une boucle géothermique ; ce raccordement se fiat avantageusement au niveau de génération car cela simplifie à la fois la conception et la régulation du système 1. D'une manière générale, dans le cadre de la présente invention, on utilise avantageusement un seul générateur de courant électrique, mais cela dépend du dimensionnement énergétique du système. On peut utiliser deux générateurs de courant électrique, de préférence agencés dans le même module générateur G ; un de ces deux générateurs est avantageusement un moteur à combustion 2. On peut utiliser deux moteurs à combustion, soit dans un même module générateur de courant, soit dans deux modules séparés. On préfère les intégrer dans un même module, car cela permet de partager certains composants tels que les circuits de lubrification et/ou de refroidissement. L'utilisation de deux moteurs à combustion permet d'optimiser leur utilisation en fonction des besoins en eau chaude, eau très chaude, eau froide et courant électrique généré. A titre d'exemple, si les deux moteurs sont des moteurs à essence ou à gaz naturel, et le besoin en énergie qu'ils doivent fournir est assez faible, il peut être préférable, dans le but de préserver la durée de vie des moteur ou d'optimiser leur COP, de n'utiliser qu'un des deux moteurs, alors que dans le cas où les deux moteurs à combustion 2 sont des moteurs à gasoil, il peut être préférable d'en utiliser deux à charge partielle qu'un à pleine charge. L'existence de deux moteurs accroît donc la flexibilité d'utilisation du système 1 et assure par ailleurs une redondance en cas de panne de moteur. On peut bien évidemment aussi utiliser plus que deux moteurs. Dans un mode de réalisation avantageux, on utilise des moteurs de type courant développés pour des automobiles de grande série, car cela assure un prix d'achat très intéressant et une maintenance fiable. -18- Dans un mode de réalisation particulier, qui peut être combiné avec tous les autres modes de réalisation, on met les alternateurs en contact avec un échangeur de chaleur pour récupérer au moins une partie de l'énergie thermique dans laquelle est transformé une partie de l'énergie électrique, sachant que le rendement énergétique d'un alternateur est toujours inférieur à 100%. Cet échangeur de chaleur chauffe alors un liquide caloporteur qui est entré dans un circuit de pompe à chaleur. La figure 4 illustre un mode de réalisation particulier comportant deux modules de générateur G reliés à une pluralité de modules de pompe à chaleur de type à compression de vapeur Pc. Les différents modules de pompe à chaleur sont reliés entre eux par des collecteurs d'entrée client Cet, Ce3, et par des collecteur de sortie client Csl, Cs3. Les échangeurs sont reliés entre eux par un montage de type boucle de Tickelmann, connu de l'homme du métier. Une sortie échangeur Csel, Cse3 étant prévue entre les collecteur d'entrée et de sorties de chaque échangeur. Les figures 6a à 6c illustrent mieux un exemple de réalisation d'un système comportant un plusieurs modules pompe à chaleur à compression 36, en l'occurrence trois modules 36, reliés à deux modules pompe à chaleur par absorption 37, qui sont reliés, eux à un module générateur de courant 38. Dans la vue de côté de la figure 6a on remarque un châssis 44 du module pompe à chaleur 36 ou 37 qui est traversé par six collecteurs 39a,39b,39c,39e, 39f, 39g, par une tuyauterie de gaz 40, par des câbles de puissance 41 et par des câbles de régulation. Le collecteur 39a est un collecteur pour l'entrée, le collecteur 39b un collecteur pour la sortie et le collecteur 3c est un collecteur de boucle de retour permettant l'équilibrage des débits d'eau dans les échangeurs modulaires. Les trois autres collecteurs sont destinés à la récupération de chaleur en mode climatisation ; ils sont alors reliés aux troisième échangeur de chaleur 15 présent, dans cette variante, dans le module Pc. Tel que mieux visible aux figures 6b et 6c, un module pompe à chaleur par compression 36 comprend, à l'intérieur de son châssis 44, une ventilation 43, deux échangeurs fluide frigorigène/air 45, une vanne à quatre voies 46, deux compresseurs frigorifiques 47, une bouteille anti-coup de liquide 48, un échangeur à plaques fluide frigorigène/eau 49 un réservoir de liquide 50 et un échangeur à plaques de fluide frigorigène/eau de récupération. Un module pompe à chaleur par absorption 37 comprend, à l'intérieur d'un châssis 44, une ventilation 43, un échangeur fluide frigorigène/air 54, un absorbeur 51, un générateur 52 et un échangeur à plaques fluide -19- frigorigène/eau 53. Ces modules 36,37 fonctionnent sur le même principe que les modules Pc et Pa, tel que précédemment décrit. Le module générateur de courant 38 comporte un châssis 64, muni d'une arrivée de combustible 55 communiquant avec le tuyau 40 du module 37. Le châssis 64 comporte au moins un générateur de courant, qui peut être un moteur à combustion et son générateur de courant 56, ou une pile à combustible avec son onduleur 57. Un raccordement des sources thermiques externes 58 peut être prévu pour des capteurs solaires thermiques ou autre sources d'eau chaude. Un échangeur 59 est prévu pour réaliser l'échange de chaleur entre le générateur de courant et l'eau très chaude. Le châssis 64 renferme également une armoire de puissance et régulation globale du système 60, ladite armoire étant munie de connexions vers un câblage 61 de puissance pour l'arrivée de l'énergie en provenance d'un panneau photovoltaïque, un câblage 62 pour arrivée réseau électrique externe et un câblage 63 de puissance pour l'envoi de l'énergie électrique au réseau électrique externe.

Les principaux avantages du système selon l'invention par rapport aux systèmes de l'état de la technique sont: Un fonctionnement jusqu'à une température de -20°C avec un bon rendement, Un COP équivalent électrique total supérieur à 6, même lorsque la température extérieure est basse.

Comme on le voit sur la figure 3, le système selon l'invention possède un rendement supérieur à celui des systèmes de l'état de la technique, même récents, tels que les chaudières à gaz à condensation. Ce bon rendement est obtenu grâce au troisième échangeur de chaleur 15, placé dans le circuit de fluide frigorigène.

Ce bon rendement est également obtenu grâce à l'utilisation préférentielle d'échangeurs de chaleur à plaques. Une puissance totale de 150 à 1300 kW est typiquement obtenue grâce à la structure modulaire du système selon l'invention, en respectant les dimensions géométriques d'un camion de taille standard en Europe (longueur maximale de la charge : 13 mètres). Dans un mode de réalisation particulier, le module de pompe à chaleur par compression de vapeur comporte deux compresseurs (typiquement des compresseurs à spirale, appelé aussi compresseur scroll), deux ventilateurs, deux batteries - 20 - réversibles en V et trois échangeurs à plaques réversibles à double circuit (un pour le circuit air/eau et deux pour le circuit eau/eau). Ce mode de réalisation sera illustré ci-dessous par des exemples. En mode air/eau, le module de pompe à chaleur peut fonctionner en mode chauffage seul ou climatisation seule avec récupération possible sur un circuit indépendant. Ainsi, en hiver, la batterie sur l'air est en mode évaporateur, alors que l'échangeur à plaques fonctionne en mode condenseur. Pour la production d'eau chaude, un complément de chaleur peut provenir de la chaleur récupérée sur le circuit de refroidissement du moteur à combustion et sur ses fumées d'échappement. En été, la batterie sur l'air extérieur fonctionne en mode condenseur, alors que l'échangeur à plaques fonctionne en mode évaporateur. Cela permet la production d'eau froide, et offre la possibilité de fournir aussi de l'eau chaude sur un circuit indépendant grâce à la récupération sur le circuit de refroidissement du moteur à combustion et sur ses gaz d'échappement. En mode chauffage seul, le module de pompe à chaleur chauffe l'eau en partie, et la récupération de chaleur sur le refroidissement du moteur à combustion et ses gaz d'échappement apportent le complément de chaleur, pour fournir par exemple de l'eau à une température typique de 45°C. En mode de climatisation, le module pompe à chaleur refroidit l'eau froide, par exemple à une température de 7°C, alors que de manière indépendante, on peut générer de l'au chaude ou très chaude en récupérant la chaleur générée par le module de générateur d'énergie électrique (moteur à combustion), en fonction des besoins du consommateur. En mode eau / eau, le système peut produit simultanément de l'eau chaude pour le chauffage et de l'eau froide pour la climatisation, en été comme en hiver. On n'utilise alors plus les batteries sur m'air extérieur, mais uniquement les échangeurs à plaques réversibles : l'un fonctionne en mode condenseur pour produire de l'eau chaude, l'autre fonctionne en mode évaporateur pour produire de l'eau froide. La récupération de chaleur sur module de générateur d'énergie électrique est utilisée pour complément de chaleur sur la production d'eau chaude voire très chaude (eau sanitaire). 3 0 Le système selon l'invention peut être utilisé avantageusement dans des installations de balnéothérapie, thalassothérapie, dans des logements collectifs, pour le chauffage de piscines, dans des hôpitaux ou des maisons médicalisées, dans des hôtels ou résidences de tourisme. - 21 - Le système selon l'invention est également utilisé dans des procédés industriels nécessitant le chauffage et le refroidissement simultané d'eau, utilisée à des points différents du procédé. C'est le cas par exemple de certains procédés agroalimentaires.

Un autre avantage du système selon l'invention est sa flexibilité de conception et sa flexibilité d'utilisation. La flexibilité d'utilisation permet en permanence le choix optimal du ou des types d'énergies utilisées et/ou fournies, en fonction de paramètres externes et de paramètres cibles (objectifs), moyennant une méthode de régulation appropriée.

La flexibilité de conception permet l'optimisation du dispositif en fonction des besoins prévisibles de l'utilisateur, notamment en termes de capacité thermique, de besoins en eau de températures différentes. Cette optimisation s'exerce notamment par le choix du type et du nombre de modules de pompe à chaleur, et par le choix du type et du nombre de module générateur électrique.

La flexibilité de conception permet la prise en compte, entre autres, des paramètres suivants : a) Besoins en puissance calorifique et en puissance frigorifique, et en puissance calorifique et frigorifique simultané du site concerné tout au long de l'année. Ces paramètres auront un impact direct sur la quantité de modules pompe à chaleur concerné et sur le choix du cycle employé. b) Besoin potentiel d'un générateur électrique sur l'installation (en solution de secours au réseau par exemple). Le ou les modules générateurs intégrables au dispositif, conjugué à la flexibilité d'utilisation du dispositif, permettent de répondre à ce besoin.

Le choix du ou des modules générateurs dépendra entre autres : de la puissance nécessaire pour alimenter le dispositif ; de l'existence de seuils électriques couteux sur le site (par exemple achat de transformateur, seuils de consommation) qu'il sera alors intéressant de ne pas franchir, des caractéristiques du site (existence d'énergie renouvelable de type éolien ou photovoltaïque), du niveau de bruit souhaité ou du rendement souhaité (intérêt de la pile à combustible). c) Familiarité des utilisateurs avec l'un ou l'autre des cycles de pompe à chaleur du dispositif (compression ou absorption). - 22 - d) Impact CO2 : Importance de l'impact CO2 pour l'installation considérée (Conformité à un label de type HQE Haute Qualité Environnementale par exemple) et valorisation de l'impact CO2 de l'énergie électrique du réseau. e) Enfin bien sûr et pour l'ensemble des modules, la configuration optimale dépendra du cout d'achat initial et des couts de fonctionnement (en prenant en compte la consommation en énergie et la maintenance). On peut noter que le dispositif offre un combiné de solutions de conception pour s'adapter efficacement à chaque cas.

La flexibilité d'utilisation prend en compte notamment la multiplicité d'énergies susceptibles d'alimenter les différents composants du système 1 selon l'invention, ainsi que la multiplicité de flux d'énergie susceptibles d'être produits par le système 1. L'ensemble des modules ci-dessus est alimenté par une ou plusieurs des énergies suivantes : carburants fossiles (notamment gaz naturel, gaz de pétrole liquéfié, gasoil, essence), biocarburants, hydrogène et courant électrique. Les modules de pompes à chaleur peuvent faire appel typiquement aux deux cycles classiques suivants: le cycle de réfrigération à compression mécanique de vapeur et le cycle à absorption. Les réseaux d'eau classiques reliés aux pompes à chaleur peuvent être complétés dans le dispositif par un réseau d'eau issue de capteurs solaires thermiques. Les modules générateurs d'électricité peuvent faire appel à divers technologie de type moteur thermique et alternateur, capteur photovoltaïque, éolienne ou pile à combustible La flexibilité d'utilisation est rendue possible grâce à la méthode de régulation globale pour l'ensemble de tous les modules du dispositif (pompe à chaleur et générateurs électrique) qui permet la prise en compte optimale entre autres des paramètres cibles (objectifs) suivants : (i) Priorité donnée au COP de l'installation. Des coefficients paramétrables permettront d'exprimer les différentes énergies extérieures au dispositif (par exemple l'électricité du réseau, l'énergie thermique des capteurs solaires et l'énergie électrique photovoltaïque) en termes d'énergie primaire et d'impact CO2 afin de donner une vue globale du COP du dispositif multi-énergie. La régulation globale du dispositif prendra en compte dans l'optimisation globale le rendement de chaque type de module générateur. Ainsi et entre autres règles de fonctionnement : -23- - On cherchera à faire fonctionner les générateurs de courant dans leur zone de rendement maximal (à pleine charge par exemple pour un moteur thermique fonctionnant au gaz naturel) ; - On récupérera le maximum de rejet thermique calorifique du moteur thermique. Par exemple, si les besoins du site d'installation en eau très chaude sont inférieurs à la production du moteur thermique, on cumulera cette production thermique à l'eau chaude fournies par les modules pompe à chaleur ; - On cherchera à faire fonctionner l'ensemble des modules pompes à chaleur en charge partielle plutôt que d'en stopper certaines afin de réduire la charge sur chaque échangeur et ainsi permettre un fonctionnement plus efficace énergétiquement. (ii) Priorité donnée sur le cout de fonctionnement énergétique de l'installation : L'approche est similaire à l'optimisation précédente, mais les coefficients paramétrables pour chaque type d'énergie deviennent les suivants : - Cout d'achat de chaque énergie extérieure au dispositif (typiquement énergie électrique issu du réseau ou énergie de type carburant fossile ou biogaz) au moment de l'utilisation. Par exemple, le cout de l'énergie électrique peut varier suivant la période de l'année mais peut aussi en fonction de seuils de consommation dans la journée ou dans l'année, ce ou ces seuils étant lié(s) à l'abonnement électrique de l'installation considérée. Ces pondérations peuvent bien sûr évoluer au cours de la vie de l'installation et sont donc paramétrables dans le cadre de la méthode de régulation globale du dispositif. - Prix de revente éventuel au réseau de l'énergie électrique pouvant si nécessaire être produite par le ou les modules générateurs du dispositif. Ce prix peut également varier, selon des règles en général similaires à celles qui s'appliquent au coût d'achat de l'énergie électrique. (iii) Priorité donnée sur le cout de fonctionnement total de l'installation (notamment le cout énergétique, le cout de maintenance qui inclut notamment le cout de démontage et le coût de remplacement). On accorde ainsi une importance particulière à la durée de vie de certains composants critiques comme les moteurs à combustion 2 ou la pile à combustible 22. -24- Il résulte de ce qui précède que c'est grâce à sa conception modulaire, conjuguée sa régulation globale qui connait de façon précise le fonctionnement et les performances de chacun de ces modules, que le dispositif permet une optimisation de fonctionnement, à la fois globale, adaptée à la complexité des problématiques rencontrées et à leurs évolutions. Exemples Les exemples de réalisation qui suivent illustrent certains modes de réalisation de l'invention. Ils ne limitent pas l'invention.

Dans ces exemples, on a utilisé deux types de moteur thermiques pour automobile adaptés pour fonctionner avec du gaz naturel : un moteur de cylindrée de 2,0 litres, et un autre de cylindrée 3,6 litres, tous les deux fabriqués par la société Volkswagen. On a fabriqué cinq modules générateurs de courant électrique (module G) différents : (a) Moteur 2,0 litres seul, (b) moteur 3,6 litres seul, (c) deux moteur 2,0 litres, (d) deux moteurs 3,6 litres, (e) un moteur 2,0 litres et un moteur 3,6 litres. On a fabriqué un modèle unique de module de pompe à chaleur (module P), qui comportait entre autres: - deux compresseurs à spirale (appelé aussi compresseur scroll) fonctionnant avec le fluide R410a, dont un à puissance variable (contrôle digital) ; deux ventilateurs ; deux batteries réversibles en V ; trois échangeurs à plaques réversibles à double circuit (un pour le circuit air/eau et deux pour le circuit eau/eau). Ces modules P, en fonction de leur utilisation, peuvent encore comprendre un ballon tampon, un vase d'expansion, un circulateur, des vannes, un échangeur à plaques liquide de refroidissement / eau consommateur (ce dernier échangeur est utile pour l'eau chaude sanitaire) etc. Les composants auxiliaires sont alimentés par le réseau électrique externe. Les compresseurs sont alimentés soit par l'énergie électrique générée par le module, soit par le réseau électrique externe.

On a étudié plusieurs modes de fonctionnement du système selon l'invention.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Système 1 permettant la production simultanée d'eau très chaude 9 à température T2, d'eau chaude 14 à température T1, d'eau froide 13 à température T3 et d'électricité 20 et comprenant au moins un module générateur de courant qui comprend soit un moteur à combustion 2 relié à un alternateur 18 soit une pile à combustible, et ledit système 1 ou module générateur de courant comprenant, optionnellement, un ou plusieurs autres générateurs de courant, sélectionnés dans le groupe constitué par un moteur à combustion 2 relié à un alternateur 18, une pile à combustible 22, un panneau solaire photovoltaïque 23, une éolienne ou une turbine, et ledit système 1 comprenant également au moins une pompe à chaleur 3, et éventuellement un accumulateur électrique 19, ladite pompe à chaleur étant (i) soit du type à compression de vapeur et comprenant alors au moins un compresseur 17 de fluide frigorigène, un premier échangeur de chaleur 11 situé à l'aspiration du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation, un détendeur 10, et un second échangeur de chaleur 12 placé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation, et éventuellement un troisième échangeur de chaleur 15 situé au refoulement du compresseur 17 lorsque le système 1 est en mode climatisation et utilisé pour le chauffage de l'eau chaude 14, (ii) soit du type à absorption et comprenant alors un absorbeur 28, une pompe de circulation 30, un générateur de vapeur 29, un premier échangeur de chaleur 31 situé à l'entrée dudit absorbeur 28, un détendeur 32 et un second échangeur de chaleur 33 situé à la sortie dudit générateur de vapeur 29, Ledit système 1 étant caractérisé en ce que (a) le compresseur 17 ou la pompe de circulation 30 est entraîné par un moteur électrique, qui peut être alimenté par un desdits générateurs de courant, et en ce que (b) ledit système 1 comprend au moins un module P dit module pompe à chaleur comprenant, (b1) s'il s'agit d'un module pompe à chaleur par compression Pc, chacun au moins un compresseur 17 de fluide frigorigène, ledit premier échangeur de chaleur 11, ledit détendeur 10, ledit second échangeur de chaleur 12, et éventuellement ledit troisième échangeur de chaleur 15,- 26 - (b2) s'il s'agit d'un module pompe à chaleur par absorption Pa, chacun un absorbeur 28, ladite pompe de circulation 30, ledit générateur de vapeur 29, ledit premier échangeur de chaleur 31, ledit détendeur 32 et ledit second échangeur de chaleur 33.
2. 2. Utilisation du système selon la revendication 1 dans des installations de balnéothérapie, thalassothérapie, dans des logements collectifs, pour le chauffage de piscines, dans des hôpitaux ou des maisons médicalisées, dans des hôtels ou résidences de tourisme.
3. 3. Utilisation du système selon la revendication 1 dans des procédés ou installations industriels nécessitant le chauffage et le refroidissement simultané d'eau, utilisée à des points différents dudit procédé ou de ladite installation.
4. 4. Utilisation selon la revendication 2 ou 3 dans laquelle :
5. 5. a) T3 < T1 ; et b) T3 est compris entre -5°C et + 15°C, et de préférence entre -4°C et +12°C. Utilisation selon la revendication 2 à 4, dans laquelle : a) T1 est compris entre 20°C et 60°C, de préférence entre 30°C et 60°C, et b) T2 est compris entre 40°C et 75°C, de préférence entre 55°C et 75°C, et c) T2 > T1.
6. 6. Utilisation selon la revendication 5, dans laquelle T3 est compris entre -5°C et + 20 15°C.