FR2979975A1 - Installation de ventilation mecanique controlee reversible pour l'aeration, la ventilation et la production d'eau chaude sanitaire - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible pour la ventilation, le chauffage, le rafraichissement et également la production d'eau chaude d'un bâtiment, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend au moins : - un circuit primaire (1) thermodynamique dans lequel circule un fluide frigorigène muni d'un compresseur (2), d'un condenseur (3) double sorties échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et, d'une part, un premier fluide caloporteur et, d'autre part, un second fluide caloporteur destiné à chauffer de l'eau chaude sanitaire, un détendeur thermostatique (5) de type unidirectionnel et un évaporateur (6) simple usage échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et ledit premier fluide caloporteur et, - un circuit secondaire (10) à l'intérieur duquel circule ledit premier fluide caloporteur destiné à chauffer/refroidir le bâtiment en échangeant de la chaleur à travers un premier et un deuxième échangeurs thermiques (11, 12) .

Description

- 1 - Domaine technique La présente invention concerne une installation de 5 ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible pour la ventilation, le chauffage, le rafraichissement et également la production d'eau chaude sanitaire de bâtiments, en particulier de maisons d'habitation. 10 Technique antérieure Il est connu depuis longtemps qu'il est nécessaire de ventiler un bâtiment, par exemple une habitation, afin d'améliorer la conservation du bâtiment, l'évacuation des 15 pollutions spécifiques liées à la présence des occupants, l'évacuation des pollutions spécifiques liées au bâtiment lui-même et l'évacuation des pollutions spécifiques liées aux matériels ou machines utilisées dans ces locaux. Par ailleurs, la maîtrise de cette ventilation est nécessaire 20 pour limiter les déperditions thermiques liées à ce renouvellement de l'air. Compte tenu de l'évolution actuelle des bâtiments et notamment des progrès sur les différents matériaux (isolation, vitrage, pont thermique,...), les besoins de chauffage tendent à diminuer 25 fortement, car les déperditions thermiques de ces nouveaux bâtiments sont significativement réduites. Ceci est notamment le cas dans les maisons dites "basse consommation" ou encore "passives" qui sont extrêmement bien isolées thermiquement. Ainsi, pour de telles maisons, 30 le besoin en chauffage est très faible et l'emploi d'un système de chauffage classique n'est plus adapté. Pour chauffer de telles maisons, on connaît déjà des installations de ventilation mécanique contrôlée (VMC) à GACDA1-FR-1TEXTE DEPOSE_RG/AG - 2 double flux thermodynamique comportant deux ventilateurs, un servant à l'extraction, l'autre servant à l'insufflation d'air de la maison ; un échangeur thermodynamique permettant de récupérer les calories de l'air extrait pour les transférer à l'air insufflé, ledit échangeur thermodynamique étant typiquement une pompe à chaleur, permettant de récupérer les calories de l'air extrait pour les transférer à l'air insufflé. Ce type d'installation connue contribue avantageusement au chauffage de l'air insufflé, permettant ainsi d'avoir une température d'air insufflé bien supérieure à la température de l'air extrait. Classiquement, l'installation connue comporte un circuit de circulation de fluide caloporteur, un compresseur permettant la circulation de ce fluide, un détendeur et des échangeurs de chaleur (condenseurs ou évaporateurs) permettant les échanges de chaleur entre l'air extrait et l'air insufflé. En outre, ces installations connues sont généralement réversibles, lesdits échangeurs de chaleur faisant alors 20 office soit de condenseurs soit d'évaporateurs. Ainsi, selon la configuration, ces installations connues procurent soit un rafraîchissement de la maison en été par un refroidissement de l'air insufflé et un réchauffage de l'air extrait, soit un chauffage de la maison en hiver par 25 un réchauffage de l'air insufflé et un refroidissement de l'air extrait. Dans la mesure où, pour ces maisons dites "basse consommation", les besoins de chauffage tendent à diminuer fortement, on constate que les besoins d'énergie nécessaire 30 à la production d'eau chaude sanitaire (ECS) deviennent prépondérant. Pour cela, on connaît également des installations telles que décrites précédemment qui assurent à la fois la ventilation, le chauffage, le rafraichissement et la GACDA1-FR-1_TEXTE DEPOSE_RG/AG - 3 production d'eau chaude sanitaire. Ces installations récupèrent les calories de l'air extrait pour produire l'eau chaude sanitaire et assurer tout ou partie du chauffage.
L'un des inconvénients de certaines de ces installations est de ne pas proposer, lorsque la température de consigne de l'eau chaude sanitaire est atteinte, de rafraîchissement, c'est-à-dire de fonctionnement en mode réversible, et, par conséquent, ces 10 installations rejettent des calories vers l'extérieur lorsque la machine est arrêtée. Parmi les installations de l'art antérieur, on connaît également une installation de ventilation et de chauffage pour des bâtiments comprenant des ventilateurs 15 pour insuffler et extraire de l'air du bâtiment, un échangeur de chaleur d'air pour transférer de la chaleur entre l'air extrait et l'air insufflé et une pompe à chaleur munie d'un circuit contenant un fluide caloporteur, ladite pompe à chaleur comportant un échangeur de chaleur 20 agissant comme un évaporateur, un compresseur, au moins un échangeur de chaleur agissant comme un condenseur, et un vase d'expansion. Cette installation comporte en outre un circuit auxiliaire de distribution de la chaleur muni d'une pompe de circulation et d'un échangeur de chaleur 25 géothermique transférant de la chaleur par l'échangeur de chaleur agissant comme un évaporateur entre le circuit auxiliaire et le fluide caloporteur de la pompe à chaleur. Enfin, ladite installation comporte également un échangeur de préchauffage étant utilisé, d'une part, pour une partie 30 de l'air insufflé de la canalisation d'alimentation du bâtiment et, d'autre part, pour ledit circuit auxiliaire de distribution de la chaleur. Toutefois, cette installation de ventilation et de chauffage pour des bâtiments présente un certain nombre GACDA1-FR-1_TEXTE DEPOSE_RG/AG - 4 d'inconvénients, le premier étant qu'il ne permet pas de rafraîchissement thermodynamique de l'air insufflé. Le deuxième inconvénient de cette installation est qu'elle ne permet pas d'échange statique entre les deux 5 échangeurs à eau de la pompe à chaleur. Un autre inconvénient provient du fait que cette installation ne permet pas un réchauffage de l'air insufflé dans le bâtiment combiné au chauffage de l'eau sanitaire, avec priorité au réchauffage de l'air insufflé. Il n'est 10 donc pas possible avec cette installation de faire du réchauffage de l'air insufflé quand l'eau sanitaire est froide. En outre, cette installation ne valorise pas la récupération thermodynamique sur l'air extrait par le 15 module de ventilation double flux et par conséquent ne fait que réchauffer l'air insufflé après l'échangeur statique. Enfin, l'échangeur de chaleur géothermique n'est pas exploité dans le bon sens, d'un point de vue thermodynamique. En effet, il ne va remonter le niveau de 20 température que lorsque l'air insufflé provenant de l'extérieur du bâtiment est très froid et, par conséquent, il pénalisera les performances de l'échangeur de chaleur agissant comme évaporateur. 25 Exposé de l'invention La présente invention vise à proposer une installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible pour la ventilation, le chauffage, le rafraîchissement et la production d'eau 30 chaude de bâtiments, qui est apte à remédier aux différents inconvénients décrits précédemment et qui présente des possibilités d'utilisation plus importantes. Ainsi, ladite installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible GACDA1-FR-1_TEXTE DE POSE_RG/AG - 5 permet notamment : - la récupération "passive" et thermodynamique de calories ou frigories sur l'air extrait du bâtiment traité, - l'échange de calories même sans activation du cycle 5 thermodynamique par un mode passif chaud ou froid, - la valorisation passive et thermodynamique d'une source géothermique, - la combinaison de six scénarii possibles décrits dans ce qui suit et répondant à tous les besoins du 10 bâtiment en chauffage, rafraichissement et eau chaude sanitaire, - la prise en compte de priorisation d'un mode par rapport à l'autre tout en assurant la ventilation correcte du bâtiment, 15 - la réversibilité du système sans la présence de vanne d'inversion quatre voies permettant une fiabilisation du système et l'optimisation du cycle thermodynamique fonctionnant toujours dans le même sens, - de faire du rafraichissement sans recours au mode 20 thermodynamique, - d'ajuster le débit de renouvellement d'air indépendamment des contraintes frigorifiques. A cet égard, il est donc proposé une installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux 25 thermodynamique réversible pour la ventilation, le chauffage et également la production d'eau chaude d'un bâtiment, ladite installation étant remarquable en ce qu'elle comprend au moins : - un circuit primaire thermodynamique dans lequel 30 circule un fluide frigorigène muni d'un compresseur, d'un condenseur double sorties échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et, d'une part, un premier fluide caloporteur et, d'autre part, un second fluide caloporteur destiné à chauffer un récepteur de chauffage de l'eau GACDA1-FR-1_TEXTE DEPOSERG/AG - 6 - chaude sanitaire, un détendeur thermostatique de type unidirectionnel et un évaporateur simple usage échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et ledit premier fluide caloporteur et, - un circuit secondaire à l'intérieur duquel circule ledit premier fluide caloporteur destiné à chauffer ou refroidir le bâtiment en échangeant de la chaleur à travers un premier et un deuxième échangeurs thermiques disposés respectivement dans une gaine d'air insufflé et dans une gaine d'air extrait. Selon un mode de réalisation préférentiel, le circuit secondaire comprend une première boucle reliant les premier et deuxième échangeurs thermiques entre eux, une deuxième et une troisième boucles reliant lesdits premier et deuxième échangeurs thermiques respectivement à la sortie et à l'entrée du condenseur et une quatrième boucle reliant la première boucle à l'évaporateur. Ledit circuit secondaire comprend, en outre et avantageusement, une branche de dérivation permettant au premier fluide caloporteur de circuler à travers un échangeur géothermique. De préférence, la première boucle se décompose en une première branche, équipée de première et deuxième vannes, reliant la sortie/entrée du deuxième échangeur thermique à 25 la sortie/entrée du premier échangeur thermique ; une deuxième branche, équipée d'une troisième et d'une quatrième vannes, reliant la sortie/entrée du deuxième échangeur thermique à la première branche entre les première et deuxième vannes ; et une troisième branche, 30 équipée de cinquième et sixième vannes, reliant la sortie/entrée du premier échangeur thermique à la première branche entre la deuxième branche et la deuxième vanne. La deuxième boucle se décompose avantageusement en une première branche, équipée d'une première pompe de GACDA1-FR-1_TEXTE DE POSE_RG/AG - 7 circulation, d'une septième vanne, d'une deuxième pompe de circulation et d'une huitième vanne, reliant la sortie/entrée du deuxième échangeur thermique à la sortie/entrée du premier échangeur thermique ; une deuxième branche équipée d'une neuvième vanne et reliant la sortie du condenseur à la première branche entre la septième vanne et la deuxième pompe de circulation. De manière avantageuse, la troisième boucle se décompose en une première branche, équipée d'une dixième et 10 d'une onzième vannes, reliant la sortie/entrée du deuxième échangeur thermique à la sortie/entrée du premier échangeur thermique ; une deuxième branche, reliant l'entrée du condenseur à la première branche entre les dixième et onzième vannes. 15 La quatrième boucle se décompose de préférence en une première branche, reliant l'entrée de l'évaporateur à la troisième branche de la première boucle entre les cinquième et sixième vannes ; une deuxième branche, équipée d'une douzième vanne et d'une troisième pompe de circulation, 20 reliant la sortie de l'évaporateur à la deuxième branche de la première boucle entre les troisième et quatrième vannes. Avantageusement, la branche de dérivation est reliée à la deuxième branche de la quatrième boucle de part et d'autre de la douzième vanne. 25 Selon un mode de réalisation préférentiel, le second fluide caloporteur circule dans une boucle reliant le condenseur au récepteur de chauffage de l'eau sanitaire et comportant un serpentin immergé dans ledit ballon d'eau chaude sanitaire, et ledit second fluide est activé par une 30 pompe de circulation. De préférence, le fluide caloporteur circulant dans le circuit secondaire est constitué d'eau associée à un adjuvant lui permettant d'éviter le gel. GACDA1-FR-1_TEXTE DE POSE_RG/AG - 8 Description sommaire des figures D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un premier mode de fonctionnement hivernal de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux 15 thermodynamique réversible de la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un deuxième mode de fonctionnement hivernal de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible de la figure 1 ; 20 - la figure 4 est un schéma fonctionnel d'un mode de fonctionnement "passif" hivernal de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible de la figure 1 ; - la figure 5 est un schéma fonctionnel d'un premier 25 mode de fonctionnement estival de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible de la figure 1 ; - la figure 6 est un schéma fonctionnel d'un deuxième mode de fonctionnement estival de l'installation de 30 ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible de la figure 1 ; - la figure 7 est un schéma fonctionnel d'un troisième mode de fonctionnement estival de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux GACDA1 -F R-1 TEXTE DE POSERG/AG - 9 thermodynamique réversible de la figure 1. Meilleure manière de réaliser l'invention technique La figure 1 représente une installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible selon l'invention. Cette installation comporte un circuit primaire 1 thermodynamique de type pompe à chaleur comprenant : - un compresseur 2, notamment actionné par un moteur électrique, qui a pour fonction d'élever la pression et la température d'un fluide frigorigène en le comprimant de sorte que, à la sortie dudit compresseur 2, le fluide est sous forme gazeuse à haute pression et sa température est élevée, - un condenseur 3 double sorties échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et, d'une part, un premier fluide caloporteur et, d'autre part, un second fluide caloporteur destiné à chauffer un récepteur de chauffage de l'eau chaude sanitaire comme, par exemple, un ballon 4 d'eau chaude sanitaire, - un détendeur thermostatique 5 de type unidirectionnel agencé pour laisser le passage du fluide frigorigène dans un seul sens de circulation du circuit primaire 1, et qui a pour fonction de réduire la pression du fluide frigorigène en phase liquide, et - un évaporateur 6 simple usage échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et ledit premier fluide caloporteur. Le second fluide caloporteur, qui est activé par une 30 pompe de circulation 7, circule dans une boucle 8 reliant le condenseur 3 au ballon 4 d'eau chaude sanitaire et comportant un serpentin 9 immergé dans ledit ballon 4 d'eau chaude sanitaire. De cette manière, la boucle 8 est conçue pour échanger de la chaleur avec l'eau chaude sanitaire GACDA1-FR-1TEXTE DEPOSERG/AG - 10 - contenue dans le ballon 4 précité. Selon une variante de réalisation non représentée, le fluide circulant à l'intérieur de la boucle 8 peut être directement l'eau chaude sanitaire, le second fluide caloporteur étant alors de l'eau chaude sanitaire. De la sorte, le condenseur 3 est en relation d'échange thermique direct avec l'eau chaude sanitaire. L'installation comprend en outre un circuit secondaire 10 à l'intérieur duquel circule le premier fluide caloporteur destiné à chauffer ou refroidir le volume d'air à traiter d'un bâtiment non représenté en échangeant de la chaleur à travers un premier échangeur thermique 11 disposé dans une gaine d'air insufflé et un deuxième échangeur thermique 12 disposé dans une gaine d'air extrait. Le circuit secondaire 10 comprend également une première boucle 13 reliant les premier et deuxième échangeurs thermiques 11, 12 entre eux. Plus particulièrement, ladite première boucle 13 se 20 décompose en : - une première branche 131, équipée de première et deuxième vannes 14, 15, reliant la sortie/entrée 121 du deuxième échangeur thermique 12 à la sortie/entrée 111 du premier échangeur thermique 11, 25 - une deuxième branche 132, équipée d'une troisième et d'une quatrième vannes 16, 17, reliant la sortie/entrée 122 du deuxième échangeur thermique 12 à la première branche 131 entre les première et deuxième vannes 14, 15, et 30 - une troisième branche 133, équipée de cinquième et sixième vannes 18, 19, reliant la sortie/entrée 112 du premier échangeur thermique 11 à la première branche 131 entre la deuxième branche 132 et la deuxième vanne 15. Le circuit secondaire 10 comprend en outre une GACDA1-FR-1_TEXTE DEPOSE_RG/AG deuxième boucle 20 reliant les premier et deuxième échangeurs thermiques 11, 12 à la sortie 301 du condenseur 3 du circuit primaire 1. Plus particulièrement, ladite deuxième boucle 20 se 5 décompose en : - une première branche 201, équipée successivement d'une première pompe de circulation 21, d'une septième vanne 22, d'une deuxième pompe de circulation 23 et d'une huitième vanne 24, reliant la sortie/entrée 121 du deuxième 10 échangeur thermique 12 à la sortie/entrée 111 du premier échangeur thermique 11, - une deuxième branche 202 équipée d'une neuvième vanne 212 et reliant la sortie 301 du condenseur 3 du circuit primaire 1 à la première branche 201 entre la 15 septième vanne 22 et la deuxième pompe de circulation 23. De plus, le circuit secondaire 10 comprend une troisième boucle 25 reliant les premier et deuxième échangeurs thermiques 11, 12 à l'entrée 302 du condenseur 3 du circuit primaire 1. 20 Plus particulièrement, ladite troisième boucle 25 se décompose en : - une première branche 251, équipée d'une dixième et d'une onzième vannes 26, 27, reliant la sortie/entrée 122 du deuxième échangeur thermique 12 à la sortie/entrée 112 25 du premier échangeur thermique 11, - une deuxième branche 252, reliant l'entrée 302 du condenseur 3 du circuit primaire 1 à la première branche 251 entre les dixième et onzième vannes 26, 27. Enfin, le circuit secondaire 10 comprend une 30 quatrième boucle 28 reliant sa première boucle 13 à l'évaporateur 6 du circuit primaire 1. Plus particulièrement, ladite quatrième boucle 28 se décompose en : - une première branche 281, reliant l'entrée 61 de GACDA1 -F R-1_TEXTE DE POSE_RG/AG - 12 - l'évaporateur 6 du circuit primaire 1 à la troisième branche 133 de la première boucle 13 du circuit secondaire 10 entre les cinquième et sixième vannes 18, 19, - une deuxième branche 282, équipée d'une douzième 5 vanne 29 et d'une troisième pompe de circulation 30, reliant la sortie 62 de l'évaporateur 6 du circuit primaire 1 à la deuxième branche 132 de la première boucle 13 du circuit secondaire 10 entre les troisième et quatrième vannes 16, 17. 10 De plus, le circuit secondaire 10 de l'installation selon l'invention comprend une branche de dérivation 31 reliée à la deuxième branche 282 de la quatrième boucle 28 dudit circuit secondaire 10 de part et d'autre de la douzième vanne 29, et permettant au premier fluide 15 caloporteur de circuler à travers un échangeur géothermique 32 agencé pour être disposé dans le sol 33. L'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible selon l'invention comporte en outre un programmateur (non 20 représenté) permettant de commander, par exemple, le débit de la pompe de circulation 7 de la boucle 8 reliant le condenseur 3 au ballon 4 d'eau chaude sanitaire, en fonction notamment d'un planning prédéterminé, ou encore, l'ouverture ou la fermeture des différentes 25 vannes 14 à 19, 22, 24, 212, 26, 27 et 29, en fonction notamment des modes de fonctionnement de ladite installation. Avec une telle configuration, l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux 30 thermodynamique réversible selon l'invention permet de nombreux modes de fonctionnement, en fonction notamment des besoins du bâtiment, de la température extérieure au bâtiment et du fonctionnement ou non du circuit primaire 1. Les principaux modes de fonctionnement de l'installation GACDA1-FR-1_TEXTE DE POSERG/AG - 13 - selon l'invention sont représentés sur les figures 2 à 7. Sur ces figures 2 à 7, seules les branches actives des circuits primaire 1 et secondaire 10 sont représentées, en trait continu pour les branches toujours actives et en trait discontinu pour les branches qui ne sont pas toujours actives. Ainsi, en référence aux figures 1 et 2, pendant la période hivernale durant laquelle les températures extérieures sont basses et où le chauffage du bâtiment et la production d'eau chaude sanitaire sont nécessaires, le premier mode de fonctionnement hivernal de l'installation est tel que le circuit primaire 1 est en marche ; le condenseur 3 transmet de la chaleur, d'une part, au ballon 4 pour chauffer l'eau chaude sanitaire et, d'autre part, au premier échangeur thermique 11, de sorte à réchauffer l'air insufflé pour chauffer le bâtiment ; et l'évaporateur 6 capte la chaleur du deuxième échangeur thermique 12, en refroidissant l'air extrait. Dans ce premier mode de fonctionnement hivernal, l'échangeur géothermique 32 est actif et supprime le risque de givrage Sur le deuxième échangeur thermique 12 disposé dans la gaine d'air extrait, en permettant une récupération géothermique. Par ailleurs, suivant les besoins en chauffage de l'eau sanitaire, il sera possible de moduler 25 la vitesse de fonctionnement de la pompe de circulation 7 de la boucle 8, voire d'arrêter ladite pompe de circulation 7, afin de concentrer l'ensemble de la puissance calorifique sur le chauffage de l'air insufflé. De même, il sera également possible de moduler la vitesse 30 de la pompe de circulation 23 pour optimiser le point de fonctionnement du chauffage de l'air insufflé. Pour ce faire, seules les première, troisième, sixième, huitième, neuvième et onzième vannes 14, 16, 19, 24, 212 et 27 sont ouvertes et toutes GACDA1-FR-1TEXTE DEPOSERG/AG - 14 - les pompes de circulation sont en marche, à l'exception de la première pompe de circulation 21. En référence aux figures 1 et 3, pendant la période hivernale durant laquelle les températures extérieures sont moins basses et où seule la production d'eau chaude sanitaire est nécessaire, le deuxième mode de fonctionnement hivernal de l'installation est tel que le circuit primaire 1 est en marche, le condenseur 3 fournissant de la chaleur uniquement au ballon 4 pour chauffer l'eau chaude sanitaire, et l'évaporateur 6 captant la chaleur de l'échangeur géothermique 32. Dans ce deuxième mode de fonctionnement hivernal, l'échangeur géothermique 32 est actif et supprime le risque de givrage de l'évaporateur 6.
Pour cela, seules les quatrième, sixième, septième, huitième, dixième et onzième vannes 17, 19, 22, 24, 26 et 27 sont ouvertes, et toutes les pompes de circulation sont en marche, à l'exception de la première pompe de circulation 21.
En référence aux figures 1 et 4, pendant la période hivernale ne nécessitant pas de production d'eau chaude sanitaire, le troisième mode de fonctionnement hivernal de l'installation est tel que le circuit primaire 1 est à l'arrêt, les pertes thermiques par renouvellement d'air étant limité par un échange "passif" entre les premier et deuxième échangeurs thermiques 11, 12 en re-chauffant l'air insufflé et en rafraîchissant l'air extrait. Dans ce troisième mode de fonctionnement hivernal, l'échangeur géothermique 32 est actif et supprime également le risque de givrage sur les premier et deuxième échangeurs thermiques 11, 12 disposé dans la gaine d'air extrait et la gaine d'air insufflé, en permettant une récupération géothermique. On désigne ici par échange "passif" un échange qui GACDA1-FR-1_TEXTE DE POSE_RG/AG - 15 - existe lorsque le circuit primaire 1 est à l'arrêt et donc lorsque le cycle thermodynamique n'est pas activé. Dans ce cas, seule la troisième pompe de circulation 30 à eau fonctionne et permet la mise en jeu dudit échange.
A cette fin, seules les première, deuxième, troisième et cinquième vannes 14, 15, 16, 18 sont ouvertes, et seule la troisième pompe de circulation 30 est en marche. Ce troisième mode hivernal est particulièrement intéressant car l'installation de ventilation mécanique 10 contrôlée de type double flux thermodynamique réversible selon l'invention permet de diminuer les pertes par renouvellement d'air même avec le circuit primaire 1 thermodynamique à l'arrêt par récupération des calories de l'air extrait. 15 De même, en référence aux figures 1 et 5, pendant la période estivale durant laquelle les températures extérieures sont élevées et où le rafraichissement du bâtiment et la production d'eau chaude sanitaire sont nécessaires, le premier mode de fonctionnement estival de 20 l'installation est tel que le circuit primaire 1 est en marche ; le condenseur 3 fournit de la chaleur au ballon 4 pour chauffer l'eau chaude sanitaire et, si nécessaire, au deuxième échangeur thermique 12 de sorte à transférer des calories à l'air extrait; et l'évaporateur 6 capte des 25 calories au niveau du premier échangeur thermique 11, de sorte à refroidir l'air insufflé pour refroidir le bâtiment. Dans ce premier mode de fonctionnement estival, l'échangeur géothermique 32 est inactif. Par ailleurs, dans ce premier mode de fonctionnement estival, le deuxième 30 échangeur thermique 12 n'est pas toujours activé, la dissipation de l'ensemble des calories étant, le cas échéant, uniquement assurée par la production d'eau chaude sanitaire. En outre, suivant les besoins en chauffage de l'eau sanitaire, il sera possible de moduler la vitesse de GACDA1-FR-1_TEXTE DE POSE_RG/AG - 16 - fonctionnement de la pompe de circulation 7 de la boucle 8, voire d'arrêter ladite pompe de circulation 7, afin de transférer l'ensemble de la puissance calorifique sur le deuxième échangeur thermique 12.
Pour ce faire, seules les deuxième, quatrième, cinquième, septième, neuvième, dixième et douzième vannes 15, 17, 18, 22, 212, 26 et 29 sont ouvertes, et seule la deuxième pompe de circulation 23 est à l'arrêt. En référence aux figures 1 et 6, pendant la période 10 estivale durant laquelle les températures extérieures sont plus tempérées et où seule la production d'eau chaude sanitaire est nécessaire, le deuxième mode de fonctionnement estival de l'installation est tel que le circuit primaire 1 est en marche, le condenseur 3 15 fournissant de la chaleur uniquement au ballon 4 pour chauffer l'eau chaude sanitaire, et l'évaporateur 6 captant la chaleur de l'échangeur géothermique 32 en refroidissant le sol. L'accumulation de froid dans le sol autour de la boucle géothermique peut optimiser le fonctionnement prévu 20 à la figure 7 en période estivale. A cette fin, seules les quatrième, sixième, septième, huitième, dixième et onzième vannes 17, 19, 22, 24, 26 et 27 sont ouvertes, et la pompe de circulation 7 de la boucle 8 reliant le condenseur 3 au 25 ballon 4 et les première et troisième pompes de circulation 21 et 30 sont en marche En référence aux figures 1 et 7, pendant la période estivale ne nécessitant pas de production d'eau chaude sanitaire, le troisième mode de fonctionnement estival est 30 tel que le circuit primaire 1 est à l'arrêt, les pertes thermiques par renouvellement d'air étant limité par un échange "passif" entre le premier échangeur thermique 11 en rafraichissant l'air insufflé et l'échangeur géothermique 32. Dans ce cas, seule la troisième pompe de GACDA1-FR-1_TEXTE DE POSERG/AG - 17 - circulation 30 à eau fonctionne et permet la mise en jeu dudit échange. A cette fin, seules les deuxième, quatrième et cinquième vannes 15, 17 et 18 sont ouvertes, et seule la 5 troisième pompe de circulation 30 est en marche. Ce troisième mode estival est particulièrement intéressant car l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible selon l'invention permet de rafraichir le logement avec le 10 circuit primaire 1 thermodynamique à l'arrêt par l'apport des frigories provenant de l'échangeur géothermique 32. Selon un mode de réalisation préférentiel, le premier fluide caloporteur circulant dans le circuit secondaire 10 est de l'eau associée à un adjuvant lui permettant d'éviter 15 le gel. Le circuit primaire 1 thermodynamique est une pompe à chaleur eau/eau. On comprend bien que l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique 20 réversible selon l'invention est particulièrement intéressante, car elle permet de réaliser au moins tous les modes de fonctionnement décrits ci-dessus, et permet notamment de rafraichir ou de récupérer les calories de l'air extrait même lorsque le circuit primaire 1 25 thermodynamique est à l'arrêt. Selon une possibilité de l'invention applicable à chacun des modes de fonctionnement décrits précédemment, l'air insufflé peut être un mélange d'air issu de l'extérieur du bâtiment et d'air issu de l'intérieur, et 30 l'air extrait peut être un mélange d'air issu de l'intérieur du bâtiment et d'air issu de l'extérieur. Enfin, le fonctionnement de l'installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible selon l'invention est GACDA1 -F R-1 _TEXTE DE POSE_RG/AG - 18 - particulièrement simple car le circuit primaire 1 fonctionne toujours dans le même sens, c'est-à-dire que le condenseur 3 à double sorties et l'évaporateur 6 ont toujours la même fonction et qu'il n'y a pas d'inversion du sens de circulation et d'utilisation de vanne d'inversion de cycle du type vannes 4 voies. Possibilité d'application industrielle Comme décrit précédemment, l'invention trouvera une application dans tout type de bâtiments industriels, mais aussi chez les particuliers, pour assurer à la fois la ventilation, le chauffage, le rafraichissement actif ou passif et également la production d'eau chaude sanitaire. Enfin, il est clair que la présente invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette installation ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi notamment que le compresseur 2 peut ou non être placé dans la veine d'air correspondant au circuit d'insufflation d'air, de manière à utiliser la chaleur émise par le compresseur en cours de fonctionnement GACDA1 -FR-1 TEXTE DE POSERG/AG

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1 - Installation de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible pour la ventilation, le chauffage, le rafraichissement et également la production d'eau chaude d'un bâtiment, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend au moins : - un circuit primaire (1) thermodynamique dans lequel circule un fluide frigorigène muni d'un compresseur (2), d'un condenseur (3) double sorties échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et, d'une part, un premier fluide caloporteur et, d'autre part, un second fluide caloporteur destiné à chauffer un récepteur de chauffage de l'eau chaude sanitaire, un détendeur thermostatique (5) de type unidirectionnel et un évaporateur (6) simple usage échangeant de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et ledit premier fluide caloporteur et, - un circuit secondaire (10) à l'intérieur duquel circule ledit premier fluide caloporteur destiné à chauffer ou refroidir le bâtiment en échangeant de la chaleur à travers un premier et un deuxième échangeurs thermiques (11, 12) disposés respectivement dans une gaine d'air insufflé et dans une gaine d'air extrait.
  2. 2 - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le circuit secondaire (10) comprend une première boucle (13) reliant les premier et deuxième échangeurs thermiques (11, 12) entre eux, une deuxième et une troisième boucles (20, 25) reliant lesdits premier et deuxième échangeurs thermiques (11, 12) respectivement à la sortie (301) et à l'entrée (302) du condenseur (3) et une quatrième boucle (28) reliant la première boucle (13) à l'évaporateur (6). GACDA1 -F R-1 TEXTE DEPOSERG/AG- 20 -
  3. 3 - Installation selon la revendication 2 caractérisée en ce que le circuit secondaire (10) comprend une branche de dérivation (31) permettant au premier fluide 5 caloporteur de circuler à travers un échangeur géothermique (32).
  4. 4 - Installation selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisée en ce que la première 10 boucle (13) se décompose en : - une première branche (131), équipée de première et deuxième vannes (14, 15), reliant la sortie/entrée (121) du deuxième échangeur thermique (12) à la sortie/entrée (111) du premier échangeur thermique (11), 15 - une deuxième branche (132), équipée d'une troisième et d'une quatrième vannes (16, 17), reliant la sortie/entrée (122) du deuxième échangeur thermique (12) à la première branche (131) entre les première et deuxième vannes (14, 15), et 20 - une troisième branche (133), équipée de cinquième et sixième vannes (18, 19), reliant la sortie/entrée (112) du premier échangeur thermique (11) à la première branche (131) entre la deuxième branche (132) et la deuxième vanne (15). 25 - Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que la deuxième boucle (20) se décompose en : - une première branche (201), équipée d'une première 30 pompe de circulation (21), d'une septième vanne (22), d'une deuxième pompe de circulation (23) et d'une huitième vanne (24), reliant la sortie/entrée (121) du deuxième échangeur thermique (12) à la sortie/entrée (111) du premier échangeur thermique (11), GACDA1-FR-1_TEXTE DEPOSE_RC/AG- 21 - - une deuxième branche (202) équipée d'une neuvième vanne (212) et reliant la sortie (301) du condenseur (3) à la première branche (201) entre la septième vanne (22) et la deuxième pompe de circulation (23). 6 - Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisée en ce que la troisième boucle (25) se décompose en : - une première branche (251), équipée d'une dixième et d'une onzième vannes (26, 27), reliant la sortie/entrée (122) du deuxième échangeur thermique (12) à la sortie/entrée (112) du premier échangeur thermique (11), - une deuxième branche (252), reliant l'entrée (302) du condenseur (3) à la première branche (251) entre les 15 dixième et onzième vannes (26, 27). 7 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisée en ce que la quatrième boucle (28) se décompose en : 20 - une première branche (281), reliant l'entrée (61) de l'évaporateur (6) à la troisième branche (133) de la première boucle (13) entre les cinquième et sixième vannes (18, 19), - une deuxième branche (282), équipée d'une douzième 25 vanne (29) et d'une troisième pompe de circulation (30), reliant la sortie (62) de l'évaporateur (6) à la deuxième branche (132) de la première boucle (13) entre les troisième et quatrième vannes (16, 17). 30 8 - Installation selon la revendication précédente caractérisée en ce que la branche de dérivation (31) est reliée à la deuxième branche (282) de la quatrième boucle (28) de part et d'autre de la douzième vanne (29). GACDA1 -FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/AG- 22 - 9 - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que le second fluide caloporteur circule dans une boucle (8) reliant le 5 condenseur (3) au récepteur de chauffage de l'eau sanitaire et comportant un serpentin (9) immergé dans ledit ballon (4) d'eau chaude sanitaire, et ledit second fluide est activé par une pompe de circulation (7). 10 10 - Installation selon la revendication 9 caractérisée en ce que le premier fluide caloporteur circulant dans le circuit secondaire (10) est constitué d'eau associée à un adjuvant lui permettant d'éviter le gel. 15 GACDA1 -F R-l_TEXTE DEPOSE_RG/AG
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