FR2991437A1

FR2991437A1 - Equipement de thermoregulation a usage domestique comprenant des moyens de recuperation d'energie

Info

Publication number: FR2991437A1
Application number: FR1255212A
Authority: FR
Inventors: Jean-Jacques Thibault
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-06

Abstract

L'invention concerne un équipement de thermorégulation (1) à usage domestique comprenant un moyen de ventilation (2) associé à un échangeur thermique, ledit moyen de ventilation (2) produisant, en fonctionnement, un flux éolien (20), ledit équipement étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de récupération d'énergie (4) constitué par une hélice (40) placée dans le flux éolien produit par le moyen de ventilation (20), ladite hélice (40) étant couplée à un générateur de courant électrique (41) alimentant au moins une batterie rechargeable (6) par l'intermédiaire d'un régulateur de tension (5).

Description

EQUIPEMENT DE THERMOREGULATION A USAGE DOMESTIQUE COMPRENANT DES MOYENS DE RECUPERATION D'ENERGIE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [1] L'invention se rapporte au domaine de l'utilisation de flux d'air existants aux fins de la production d'une énergie électrique. [2] L'invention concerne plus particulièrement un équipement de thermorégulation à usage domestique comprenant un moyen de ventilation associé à un échangeur thermique, ledit équipement étant apte à générer de l'énergie électrique à partir du flux éolien produit par le moyen de ventilation. [3] L'équipement de thermorégulation selon l'invention est destiné notamment mais non exclusivement à l'alimentation d'appareils électriques tels que des volets, des portails, des ordinateurs, des éclairages, etc. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [4] Depuis plusieurs années, de nombreux développements liés aux énergies renouvelables ont vu le jour parmi lesquels des procédés de récupération d `énergie éolienne et systèmes associés utilisant les flux d'air s'échappant d'un ou plusieurs systèmes de ventilation. A titre d'exemple, il peut être cité la demande internationale W02009/136413 laquelle divulgue un tel système de récupération d `énergie éolienne. Le système en question comprend un agencement d'éoliennes comprenant des pales de type à turbine et un conduit évasé dirigeant l'air en provenance d'un ventilateur d'aspiration vers les éoliennes, les pales desdites éoliennes étant positionnées en sortie dudit conduit. [005] De tels systèmes ont cependant pour inconvénient d'être encombrant et de mise en oeuvre peu aisée. Ils s'avèrent par conséquent inadaptés pour la récupération d'énergie électrique dans le cadre d'un usage domestique. Par ailleurs, l'énergie récupérée des systèmes de ventilation reste relativement peu importante compte tenu des flux d'air initiaux nécessaires. [6] L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un équipement de thermorégulation à usage domestique permettant d'assurer la régulation de la température des habitations auxquels il est dédié tout en récupérant de manière optimale une partie de l'énergie dépensée par ce dernier pour cette régulation. [7] L'invention a également pour but de proposer un équipement de thermorégulation produisant de l'énergie, et plus particulièrement de l'énergie électrique. [8] L'invention a également pour but de proposer un équipement de thermorégulation simple, d'encombrement optimum et de mise en oeuvre aisée. OBJET DE L'INVENTION [9] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un équipement de thermorégulation à usage domestique comprenant un moyen de ventilation associé à un échangeur thermique, ledit moyen de ventilation produisant, lorsqu'il est en fonctionnement, un flux éolien, ledit équipement étant remarquable en ce qu'il comprend en outre un moyen de récupération d'énergie constitué par une hélice placée dans le flux éolien produit par le moyen de ventilation, ladite hélice étant couplée à un générateur de courant électrique alimentant au moins une batterie rechargeable par l'intermédiaire d'un régulateur de tension. [0010] Un tel arrangement de l'équipement de thermorégulation permet d'utiliser les flux d'air disponibles produits par les moyens de ventilation mis en oeuvre pour réguler la température d'un local ou d'une pièce afin de produire une énergie électrique. [0011] L'énergie électrique ainsi générée peut alors être directement utilisée pour la zone faisant l'objet de la thermorégulation ou pour des zones avoisinantes. [0012] Avantageusement, l'équipement de thermorégulation comprend un moyen de canalisation du flux éolien placé en sortie du moyen de ventilation. Le flux d'air, ainsi canalisé à sa source, permet de générer en sortie du moyen de canalisation, une puissance telle que l'hélice couplé au générateur de courant électrique peur être entrainer par simple inertie. [0013] Avantageusement, le moyen de canalisation comprend une chambre de passage de forme tronconique, montée convergente en direction de l'hélice. Cela permet ainsi d'obtenir une vitesse de l'air plus importante en sortie la chambre de passage et ainsi accroitre la puissance éolienne. Selon les dimensions de la chambre de passage et son agencement avec les moyens de ventilation et de l'hélice, la puissance électrique obtenue en sortie du générateur de courant peut être doublée. En particulier, il sera avantageux de positionner l'hélice dans l'axe de la chambre de passage. [0014] Avantageusement, l'hélice est une hélice à deux pales hélicoïdales. Une telle hélice permet, de par sa forme, d'être au maximum de la puissance d'arbre comparativement à une autre forme d'hélice avec des pales supplémentaires. En outre, elle est de mise en oeuvre plus aisée et de coût moindre. [0015] Selon un mode de réalisation particulier, la chambre de passage présente un diamètre d'entrée sensiblement égal à celui de l'ouverture en sortie du moyen de ventilation, un angle de cône de compris entre 10 et 15 degrés et une longueur comprise entre 0, 500 mètre et 0,800 mètre. [0016] Selon le besoin, il peut être prévu que l'équipement comprenne plusieurs batteries rechargeables branchées en série. [0017] Avantageusement, la(les) batterie(s) rechargeable(s) est(sont) raccordée(s), via un transformateur, à un poste électrique commandant un ou plusieurs appareils électriques. [0018] Avantageusement, l'équipement de thermorégulation comporte un inverseur automatique de source placé en sortie du transformateur et raccordant le réseau électrique public au poste électrique. [0019] L'invention concerne également un procédé de récupération d'énergie éolienne à partir d'un équipement de thermorégulation à usage domestique tel que décrit précédemment. [0020] L'équipement de thermorégulation ainsi arrangé utilise les flux d'air disponibles des moyens de ventilation mis en oeuvre pour réguler la température d'un lieu tel qu'une habitation ou un local industriel afin de générer une énergie électrique. Cela permet ainsi de récupérer efficacement une partie de l'énergie dépensée par les moyens de ventilation mis en oeuvre pour réguler le lieu à la température souhaitée. [0021] L'avantage d'un tel équipement est qu'il peut utiliser l'énergie produite sous forme d'électricité directement pour son propre fonctionnement. L'énergie produite sous forme d'électricité peut être également utilisée directement pour le lieu thermo-régulé. Il peut être également prévu d'utiliser cette énergie dans un environnement voisin.

BRÈVE DESCRIPTION DE LA FIGURE [0022] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence à la figure unique annexée laquelle représente un schéma de principe d'un équipement de thermorégulation à usage domestique selon l'invention permettant la récupération de tout ou partie de l'énergie éolienne et de la transformer en énergie électrique. DESCRIPTION DETAILLEE DE LA FIGURE [0023] En relation avec la figure unique, il est décrit un équipement de thermorégulation 1 à usage domestique destiné à thermo-réguler le lieu auquel il est dédié (habitation, local industriel). Selon l'invention, l'équipement de thermorégulation 1 est agencé pour permettre la récupération de tout ou partie de l'énergie éolienne qu'il produit durant son fonctionnement et la transformation de cette énergie éolienne en énergie électrique. [0024] De manière classique en soi, l'équipement de thermorégulation 1 à usage domestique comprend un moyen de ventilation 2 associé à un échangeur thermique. Il pourra s'agir par exemple d'une pompe à chaleur ou d'un climatiseur. Les éléments de l'équipement de thermorégulation intervenant pour produire la régulation de la température ne seront pas détaillés ici, l'aspect thermorégulation ne faisant pas l'objet de la présente invention. [0025] Selon l'invention, l'équipement de thermorégulation 1 comprend un moyen de récupération d'énergie 4. Ce moyen de récupération d'énergie 4 est constitué par une hélice 40 couplée à un générateur de courant électrique 41 alimentant une batterie rechargeable 6 par l'intermédiaire d'un régulateur de tension 5. [0026] Avantageusement, l'hélice 40 est disposée par rapport au moyen de ventilation 2 de manière à être placée dans le flux éolien 20 produit par ledit moyen de ventilation 2 lors durant son fonctionnement. [0027] Dans le mode de réalisation décrit, l'hélice 40 comporte deux pales hélicoïdales fixées sur un arbre lequel est relié, directement ou indirectement, au générateur de courant électrique 41. Ledit arbre est agencé pour présenter un degré de liberté de mouvement en rotation autour de son axe. Ainsi, sous l'action du flux éolien 20 en provenance du moyen de ventilation 2, les pales de l'hélice 40 sont mises en mouvement, entrainant l'arbre en rotation autour de son axe, le mouvement dudit arbre étant alors transformé par le générateur de courant électrique 41 en énergie électrique. [0028] Avantageusement, le flux éolien 20 est canalisé en sortie du moyen de ventilation 2 vers l'hélice 40. L'avantage de canaliser le flux éolien à sa source permet ainsi de récupérer une puissance suffisante pour entrainer l'hélice 40 par inertie. [0029] Dans le mode de réalisation décrit, le moyen de canalisation 3 mis en oeuvre se présente avantageusement sous la forme d'une chambre de passage 30 de forme tronconique. Ladite chambre de passage 30 est disposée à une distance déterminée du moyen de ventilation 2 et de l'hélice 40, l'ouverture de plus grand diamètre faisant face au moyen de ventilation 2, l'ouverture de plus petit diamètre faisant face à l'hélice 40. L'ouverture de plus grand diamètre constitue ainsi l'ouverture d'entrée du flux éolien en provenance du moyen de ventilation, l'ouverture de plus petit diamètre constituant l'ouverture de sortie du flux éolien. Selon un mode de réalisation particulier, l'hélice 40 est disposée en bout de la chambre de passage 30. [0030] Outre la fonction de canaliser le flux éolien 20, la chambre de passage 30, disposée convergente vers l'hélice 40, a pour avantage de générer une accélération du flux d'air en sortie du moyen de ventilation 2 et ainsi d'augmenter la puissance récupérée. On parlera par la suite de chambre d'accélération 30 du flux éolien 20. [0031] Afin d'optimiser la récupération d'énergie, l'hélice 40 est avantageusement disposée en sortie de la chambre de passage 30 de manière à ce que l'axe de l'arbre portant les pales soit placé dans l'axe de ladite la chambre de passage 30. [0032] De même, la chambre de passage 30 est dimensionnée en fonction des dimensions des moyens de ventilation 2 ainsi que de la vitesse en sortie de ces moyens. Avantageusement, elle présente un diamètre d'entrée sensiblement égal à celui de l'ouverture en sortie du moyen de ventilation, un angle de cône de compris entre 10 et 15 degrés et une longueur comprise entre 0, 500 mètre et 0,800 mètre. [0033] A titre d'exemple, pour une pompe à chaleur présentant un diamètre en sortie de 465 millimètres et générant un flux d'air à une vitesse de l'ordre de 52 km/h, la chambre de passage choisie présentera avantageusement les dimensions suivantes : - diamètres d'entrée et de sortie respectivement de 465 millimètres et de 335 millimètres, - longueur de 0,618 mètre et - angle de cône de 12 degrés. [0034] L'hélice mise en oeuvre quant à elle pour récupérer une énergie cinétique maximale est une hélice à deux pales hélicoïdale présentant respectivement une longueur de 0,167 mètres et tournant à 3800 tours. Le pied de chaque pale est situé à 36,7 millimètres de l'axe central, l'extrémité de chaque pale étant située à 167 millimètres de l'axe central. [0035] Chaque pale comprend cinq éléments juxtaposés les uns à la suite des autres et présentant les dimensions suivantes. Distance bord Epaisseur Corde Plan de supérieur / axe maximale (millimètres) rotation/Corde central (millimètres) (degrés) (millimètres) Pied de pale 36,7 16 197 11,7 Elément 1 62,76 11 142 9,6 Elément 2 88,82 8 100 7,5 Elément 3 114,88 6 71 6,4 Elément 4 140,94 4 55 5,1 Elément 5 167 4 51 3,6 (bout de pale) [0036] Ainsi, pour une vitesse d'entrée de l'ordre de 52 km/h, la vitesse obtenue en sortie du générateur couplé à l'hélice à deux pales sera de l'ordre de 101 km/h, soit une vitesse de sortie près de deux fois supérieure à la vitesse d'entrée. [0037] Avantageusement, il est prévu que le générateur de courant 41 soit un alternateur de type automobile (production entre 12 et 16 volts) pour permettre non seulement des interventions sécurisées sur le générateur mais également le stockage de courant dans des batteries 12 volts à décharges lentes utilisées dans le domaine photovoltaïque ou éolien. [0038] Comme indiqué précédemment, l'énergie stockée dans la batterie rechargeable 6 est destinée à être utilisée pour faire fonctionner des appareils électriques comme par exemple des volets, portails, ordinateurs. Pour ce faire, la batterie rechargeable 6 est raccordée à l'appareil électrique ou de manière plus générale à un poste électrique ou tableau électrique « privé » 10 gérant les différents appareils électriques via un transformateur 7 (convertisseur). A une batterie de 12 volts, il sera choisi un transformateur 12 volts, 230 VAC, 2500 Watts. [0039] Dans un mode de réalisation avantageux, il est prévu un inverseur automatique de source 8 placé entre le transformateur au tableau électrique « privé » 10. Ainsi, en cas d'utilisation intensive d'électricité, l'énergie récupérée par le moyen de récupération de l'équipement de thermorégulation devenant insuffisante pour satisfaire les besoins en énergie, l'inverseur automatique de source 8 permet de basculer le raccordement de la batterie rechargeable 6 au tableau électrique « privé » 10 sur le réseau électrique public 9 auquel l'inverseur de source 8 est raccordé. Le réseau électrique public 9 prend ainsi le relais de la batterie rechargeable 6. [0040] Dans l'exemple décrit ci-dessus, l'équipement de thermorégulation est représenté avec une seule batterie. Il est bien entendu évident que, selon les besoins de stockage d'énergie, il peut être prévu un équipement comprenant un jeu de batteries rechargeables sans sortir du cadre de l'invention, lesdites batteries étant branchées en série. [0041] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.5

Claims

REVENDICATIONS1. Equipement de thermorégulation (1) à usage domestique comprenant un moyen de ventilation (2) associé à un échangeur thermique, ledit moyen de ventilation (2) produisant, en fonctionnement, un flux éolien (20), ledit équipement étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de récupération d'énergie (4) constitué par une hélice (40) placée dans le flux éolien produit par le moyen de ventilation (20), ladite hélice (40) étant couplée à un générateur de courant électrique (41) alimentant au moins une batterie rechargeable (6) par l'intermédiaire d'un régulateur de tension (5).
2. Equipement de thermorégulation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de canalisation (3) du flux éolien (20) placé en sortie du moyen de ventilation.
3. Equipement de thermorégulation (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de canalisation (3) comprend une chambre de passage (30) de forme tronconique, montée convergente en direction de l'hélice (40).
4. Equipement de thermorégulation (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'hélice (40) est agencée dans l'axe de la chambre de passage (30).
5. Equipement de thermorégulation (1) selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre de passage (30) présente un diamètre d'entrée sensiblement égal à celui de l'ouverture en sortie du moyen de ventilation (2), un angle de cône de compris entre 10 et 15 degrés et une longueur comprise entre 0, 500 mètre et 0,800 mètre.
6. Equipement de thermorégulation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'hélice (40) est une hélice hélicoïdale à deux pales.
7. Equipement de thermorégulation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la batterie rechargeable (6) est raccordée, via un transformateur (7), à un poste électrique (10) commandant un ou plusieursappareils électriques (10).
8. Equipement de thermorégulation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un inverseur automatique de source (8) placé en sortie du transformateur (7) et raccordant le réseau électrique public (9) au poste électrique (10).
9. Procédé de récupération d'énergie éolienne à partir d'un équipement de thermorégulation (1) à usage domestique selon l'une quelconque des revendication 1 8.10