FR3022616A1 - EQUIPMENT AND METHOD FOR THERMAL ENERGY DISTRIBUTION BY AIR FLOW WITH LATENT HEAT STORAGE - Google Patents
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Abstract
L'équipement (1) comprend un échangeur de chaleur (20) incluant un matériau à changement de phase MCP contenu ou encapsulé dans des contenants, dans l'amenée d'air (10) vers une pièce (R1, R2) à chauffer ou rafraîchir. Un dispositif (8) permet de commander une interface (6) transférant de la chaleur au flux d'air qui circule via l'amenée jusqu'à la pièce et ajuster un mode de fonctionnement de l'équipement, en paramétrant un ensemble de guidage associé à l'échangeur. Cet ensemble comporte au moins un volet (25) réglable pour guider le flux d'air sélectivement dans une voie directe (12a) ou une voie (12b) traversant l'échangeur (20). Après accumulation dans le MCP, le dispositif (8) modifie le guidage et commande l'arrêt du transfert de chaleur par l'interface (6) sans stopper la circulation d'air, de sorte que l'échangeur (20) restitue la chaleur stockée au flux d'air et prend le relais de l'interface (6).The equipment (1) comprises a heat exchanger (20) including a phase change material MCP contained or encapsulated in containers, in the air supply (10) to a room (R1, R2) to be heated or refresh. A device (8) is used to control an interface (6) transferring heat to the airflow that flows via the feed to the workpiece and adjust an operating mode of the equipment, by setting a guide assembly associated with the exchanger. This assembly comprises at least one adjustable flap (25) for guiding the flow of air selectively in a direct path (12a) or a path (12b) passing through the exchanger (20). After accumulation in the MCP, the device (8) modifies the guidance and controls the stopping of the heat transfer via the interface (6) without stopping the air flow, so that the exchanger (20) restores the heat stored in the airflow and takes over the interface (6).
Description
1 Equipement et procédé de distribution d'énergie thermique par flux d'air avec stockage de chaleur latente DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne, notamment dans le domaine du bâtiment, les équipements de distribution d'un flux d'air pour chauffer ou rafraîchir des pièces d'un bâtiment. L'invention concerne plus particulièrement un équipement et un procédé utilisant le stockage de chaleur latente pour optimiser la consommation d'énergie (typiquement électricité) d'une pompe à chaleur x-air qui transfère de la chaleur dans une conduite de circulation d'air. L'invention s'applique pour plusieurs types de pompes à chaleur (PAC), le cas échéant avec une configuration réversible de la pompe à chaleur. Les dispositions conformes à l'invention peuvent trouver une application particulièrement intéressante, bien que non exclusive, pour le chauffage de locaux, préalablement équipés d'une pompe à chaleur. De plus, dans les explications qui suivent, il est essentiellement fait mention de chauffage car il s'agit là de l'application la plus courante en pratique dans les pays tempérés comme en France par exemple ; toutefois il reste entendu que les dispositions de l'invention resteraient exploitables dans le cas où le transfert de chaleur s'effectuerait pour rafraîchir des locaux par une circulation d'air. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Une pompe à chaleur ordinaire x-air (x désignant le milieu « où l'on prélève des calories ») fonctionne uniquement en mode tout ou rien, c'est-à-dire qu'elle 3022616 2 s'arrête lorsque la température souhaitée est atteinte et redémarre dès que l'installation demande de la chaleur. Par contre, une pompe à chaleur à variateur électronique (vendue généralement sous le nom de "inverter") adapte sa 5 puissance en fonction des besoins thermiques de l'installation. Pour cela, elle fait varier la vitesse du moteur du compresseur. Les systèmes de chauffage à air chaud et en particulier les PAC x-air ne sont pas "effaçables" pendant 10 les périodes de pointe de consommation du réseau électrique. Par ailleurs le rendement global des PAC souffre du fonctionnement pendant de courtes périodes (cyclage lors des conditions clémentes) et de ne pas pouvoir privilégier 15 le fonctionnement pendant les heures les plus chaudes donc favorables de la journée. Enfin, dans le cadre d'un fonctionnement optimal de la pompe chaleur il est nécessaire de procéder au dégivrage de l'évaporateur (réalisé en général par 20 inversion de cycle) créant ainsi une baisse de confort résultante (de l'ordre de moins 1 à 2°C pendant environ 5 à 6 minutes) du fait de l'alternance de cycles de chauffage et de refroidissement de l'air intérieur. OBJETS DE L'INVENTION 25 Il existe donc de manière générale un besoin pour optimiser la consommation d'énergie (typiquement électricité) d'une pompe à chaleur x-air, y compris dans des applications avec de fortes sollicitations pendant des heures de pointe pour la consommation en électricité, tout 30 en obtenant des performances élevées (amélioration du coefficient de performance COP de la PAC). De même, le 3022616 3 besoin pour améliorer le confort de l'utilisateur existe en particulier lors des dégivrages de l'évaporateur de la pompe à chaleur. La présente invention a notamment pour but de pallier 5 tout ou partie des inconvénients précités. A cet effet, il est proposé selon l'invention un procédé de stockage et distribution d'énergie thermique, permettant de délivrer un flux d'air conditionné à destination d'au moins une pièce d'un bâtiment, le procédé 10 comprenant les étapes consistant essentiellement à : - faire circuler un flux d'air dans des moyens d'amenée jusqu'à une pièce intérieure d'un bâtiment en utilisant alternativement une première voie et une deuxième voie, sachant que seule la deuxième voie 15 traverse un échangeur de chaleur contenant au moins un matériau de stockage de chaleur latente ayant de préférence une température de changement d'état comprise entre 24 et 50°C (on entend par température de changement d'état les températures Tpc et Tpm 20 définies par la norme ISO 11357-3) ; - commander un transfert de chaleur pour conditionner un flux d'air pendant une première période, le transfert de chaleur étant réalisé en amont des moyens d'amenée par utilisation d'une interface active d'échange de 25 chaleur d'une pompe à chaleur ; - pendant au moins une partie de la première période, guider ledit flux d'air conditionné dans la deuxième voie à travers l'échangeur de chaleur par un ensemble de guidage placé dans les moyens d'amenée, de sorte 30 que l'échangeur de chaleur fonctionne comme un accumulateur ; et - pendant une deuxième période qui suit la première 3022616 4 période, arrêter ledit transfert de chaleur et poursuivre la circulation du flux d'air, ce grâce à quoi l'échangeur de chaleur prend le relais de l'interface active d'échange de chaleur et réalise le 5 conditionnement de flux d'air. L'accumulation de chaleur latente juste avant un mode de chauffage avec arrêt de la pompe à chaleur (PAC) est une solution avantageuse pour permettre de stopper le transfert de chaleur par la PAC, donc sa consommation électrique, 10 pendant les pics de consommation électrique. De plus, l'accumulation de chaleur permet un fonctionnement sensiblement continu de la PAC. Comme la consommation électrique d'un compresseur est plus élevée au démarrage, on réalise d'importantes économies, de l'ordre de 25 à 30%, 15 en particulier pendant la première période et plus généralement dès lors qu'on évite tout cyclage de la pompe à chaleur c'est-à-dire le passage de la marche à l'arrêt et inversement. Par ailleurs, l'accumulation de chaleur latente juste 20 avant un mode d'inversion de cycle pour le dégivrage de l'évaporateur est une solution avantageuse pour permettre de s'affranchir du problème d'inconfort lors des dégivrages et de continuer le chauffage. En effet, en poursuivant la circulation du flux d'air, celui-ci est refroidi dans 25 l'interface active d'échange puis réchauffé dans l'échangeur de chaleur et distribué au logement en minimisant l'inconfort créé par cette phase de dégivrage. Un dispositif de commande peut avantageusement contrôler l'ensemble de guidage pour obtenir cet effet, de façon à 30 guider sélectivement le flux d'air conditionné dans la deuxième voie (si ce n'est pas déjà fait) en fonction d'une détection du mode d'inversion de cycle destiné au dégivrage 3022616 5 de l'évaporateur. Par rapport aux échangeurs-stockeurs air-air existants qui disposent d'une très faible puissance volumique et d'une faible densité d'énergie stockée, 5 l'échangeur de chaleur par exemple à Matériau à Changement de Phase (MCP) offre un bon compromis entre l'encombrement et la quantité d'énergie stockée par unité de volume du système complet. Un autre avantage est la possibilité d'intégrer un échangeur de chaleur complètement autonome et 10 passif, qui ne requiert aucune connexion à une source de pompage de liquide ou une source d'alimentation électrique. Le système de guidage associé à l'échangeur de chaleur ne nécessite typiquement que des changements de configuration ponctuels, par exemple pendant la transition d'un mode 15 d'accumulation vers un mode de déstockage d'énergie thermique et pendant le redémarrage de la pompe à chaleur. Selon une particularité, le procédé prévoit de : - paramétrer l'alimentation électrique de la pompe à chaleur dans un état d'arrêt durant la deuxième période, de 20 façon à ce que les fonctions d'échange de chaleur de la pompe à chaleur soient stoppées, - récupérer une information représentative d'une température extérieure au bâtiment et/ou d'une température intérieure dans un plénum, en aval de l'échangeur de 25 chaleur au moins pendant la deuxième période (« aval » étant à prendre en considération par rapport au sens d'écoulement de l'air dans le plénum ou autre lieu d'installation comparable), et - redémarrer les fonctions d'échange de chaleur de la pompe 30 à chaleur pour réaliser à nouveau le transfert de chaleur : - soit quand la température extérieure au bâtiment est inférieure à un seuil prédéterminé si la pompe à 3022616 6 chaleur fonctionne dans une configuration de chauffage ; ou - soit quand la température extérieure au bâtiment est supérieure à un seuil prédéterminé si la pompe à 5 chaleur fonctionne dans une configuration de rafraîchissement. Avec ces dispositions, on peut obtenir une continuité du confort dans les pièces intérieures recevant le flux d'air conditionné pendant les différents cycles de 10 fonctionnement de l'équipement. Dans divers modes de réalisation du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une au moins des dispositions suivantes : - une commande de redémarrage de la pompe à chaleur est 15 transmise la fin de la deuxième période pour réaliser nouveau le transfert de chaleur, en fonction d'une information de capteur de température et/ou d'un paramètre horodaté de définition de la deuxième période ; 20 - le transfert de chaleur est un chauffage et le flux d'air est sélectivement guidé dans la première voie dans un mode de fonctionnement de nuit, qui suit de préférence la deuxième période (le mode de fonctionnement de nuit est typiquement bien adapté 25 lors des heures creuses) ; - le transfert de chaleur est un chauffage et le flux d'air est sélectivement guidé dans la deuxième voie pendant la deuxième période dans un mode de fonctionnement dit de pointe, la pompe à chaleur étant 30 continuellement dans un état de marche pendant la première période, la durée de la première période étant supérieure à la durée de la deuxième période. 3022616 7 - l'échangeur de chaleur est maintenu, avant la fin de la première période, à une température sensiblement constante qui est supérieure à la température de changement d'état du matériau de stockage de chaleur 5 latente, pendant une phase horodatée prédéterminée de chauffage de la pièce intérieure par utilisation d'un flux d'air circulant à travers la deuxième voie, la fin de ladite phase horodatée correspondant à l'arrêt dudit transfert de chaleur. 10 - le flux d'air conditionné est délivré par au moins une sortie de ventilation débouchant dans la pièce intérieure, de préférence dans une zone proche du plafond, la sortie de ventilation étant la même indépendamment de la configuration de l'ensemble de 15 guidage ; - une vitesse de ventilation générée par l'organe générateur de flux d'air forcé est réglée par un dispositif de commande, en fonction d'informations d'un ou plusieurs capteurs de température associés à 20 une ou des pièces intérieures (pièces à vivre) et/ou à l'échangeur de chaleur, au moins lorsque le flux d'air est guidé dans la deuxième voie (avec cette disposition, on peut avantageusement réguler le débit d'air dans le deuxième tronçon, en particulier 25 diminuer ce débit en fin de phase de stockage d'énergie thermique). Par ailleurs, l'invention a également pour objet un équipement pour le stockage et la distribution d'énergie thermique pour conditionner l'air entrant dans les pièces 30 intérieurs d'un bâtiment, dont l'efficacité en termes de confort pour le chauffage et éventuellement le rafraîchissement soit compatible avec une baisse de 3022616 8 consommation électrique, sans pour autant requérir des appareils complexes ou encombrants (compatibilité avec des applications en milieu urbain dense). A cet effet, il est proposé selon l'invention un 5 équipement de stockage et distribution par un flux d'air d'énergie thermique, à destination d'au moins une pièce d'un bâtiment, l'équipement comprenant : - des moyens d'amenée d'un flux d'air ; - un dispositif de commande adapté pour commander un 10 transfert de chaleur vers le flux d'air, en amont des moyens d'amenée ; - un échangeur de chaleur comprenant une entrée d'air et une sortie d'air, l'échangeur de chaleur contenant au moins un matériau de stockage de chaleur latente ayant 15 de préférence une température de changement d'état comprise entre 24 et 50°C ; - au moins un organe générateur de flux d'air forcé, adapté pour faire circuler l'air dans les moyens d'amenée jusqu'à une pièce intérieure d'un bâtiment ; 20 sachant que le dispositif de commande est en liaison avec une interface active d'échange de chaleur d'une pompe à chaleur, pour permettre de commander le transfert de chaleur, les moyens d'amenée comprenant : - un premier tronçon d'amenée en communication fluidique 25 avec l'interface active, adapté pour acheminer un flux d'air ayant circulé à travers la pompe à chaleur ; - un deuxième tronçon d'amenée à deux voies ; et - un ensemble de guidage pourvu d'au moins un organe de commutation, adapté pour guider un flux d'air circulant 30 dans le premier tronçon à travers l'une au moins des deux voies du deuxième tronçon, l'air circulant dans une première voie du deuxième tronçon lorsque l'ensemble de 3022616 9 guidage est dans une première configuration ; - un conduit de dérivation, relié à l'ensemble de guidage, qui définit la deuxième voie du deuxième tronçon et sur lequel est placé l'échangeur de chaleur ; 5 dans lequel le dispositif de commande est conçu et agencé pour : - actionner une deuxième configuration de l'ensemble de guidage, dans laquelle tout ou partie du flux d'air issu du premier tronçon circule dans le conduit de 10 dérivation à travers l'échangeur de chaleur, et - délivrer une commande sélective d'arrêt du transfert de chaleur sans stopper la circulation d'air permise par au moins un organe générateur de flux d'air forcé, ce grâce à quoi l'échangeur de chaleur prend le relais 15 de l'interface active d'échange de chaleur dans un cycle de distribution d'énergie thermique par l'échangeur de chaleur, lorsque l'ensemble de guidage est dans la deuxième configuration. Dans divers modes de réalisation de l'équipement selon 20 l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une au moins des dispositions suivantes : - le dispositif de commande actionne sélectivement et consécutivement un cycle de stockage d'énergie thermique par l'échangeur de chaleur puis le cycle de 25 distribution d'énergie thermique par l'échangeur de chaleur, lorsque l'ensemble de guidage est dans la deuxième configuration ; - le matériau de stockage de chaleur latente est un matériau à changement de phase dont la température de 30 changement d'état est comprise entre 24°C et 50°C, de préférence comprise entre 28°C et 40°C, le matériau à changement de phase ayant une chaleur latente de 3022616 10 fusion comprise entre 100 kJ/kg et 300 kJ/kg, de préférence entre 220 et 260 kJ/kg ; - le matériau à changement de phase possède une température de fusion et une température de 5 cristallisation et/ou de changement d'état solide / solide qui sont chacune comprises dans l'intervalle 29-39°C et occupe partiellement le volume des contenants de l'échangeur de chaleur à l'état cristallisé ; 10 - l'ensemble de guidage comporte un volet à orientation réglable, qui définit dans la deuxième configuration de l'ensemble de guidage l'unique accès possible à l'échangeur de chaleur pour le flux d'air circulant dans le premier tronçon ; 15 - le matériau de stockage de chaleur latente est un matériau à changement de phase stocké dans des contenants allongés pourvus d'ailettes externes allongées parallèlement à la direction d'écoulement du flux d'air dans la deuxième voie, le matériau à 20 changement de phase étant préférentiellement en contact avec de la laine métallique à l'intérieur des contenants ou tout autre dispositif d'échange de chaleur interne aux contenants; - l'équipement comprend un variateur électronique de la 25 pompe à chaleur et une unité intérieure de la pompe à chaleur, sachant que la pompe à chaleur inclut aussi une unité externe ; - l'interface active d'échange de chaleur fait partie de l'unité intérieure et est de préférence définie par un 30 condenseur ; - les moyens d'amenée comprennent une conduite sensiblement horizontale ; 3022616 11 - l'échangeur de chaleur, enveloppé par un matériau thermiquement isolant de conductivité thermique inférieure 1- K- 40 mW m-1- et préférentiellement inférieure à 25 mW m-1 K-1, est placé entre un faux- 5 plafond et une dalle située au-dessus du faux- plafond ; - l'échangeur de chaleur est suspendu à la dalle par au moins deux inserts d'ancrage raccordés à une base de l'échangeur de chaleur.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates, particularly in the field of building, to the equipment for distributing an air flow for heating purposes. or refresh parts of a building. More particularly, the invention relates to an equipment and a method using latent heat storage to optimize the energy consumption (typically electricity) of an x-air heat pump that transfers heat to an air flow duct. . The invention applies to several types of heat pumps (PAC), where appropriate with a reversible configuration of the heat pump. The arrangements according to the invention can find a particularly interesting application, although not exclusive, for heating premises, previously equipped with a heat pump. Moreover, in the explanations that follow, it is essentially mentioned heating because this is the most common application in practice in temperate countries as in France for example; However, it is understood that the provisions of the invention would remain exploitable in the case where the heat transfer would take place to cool premises by a flow of air. BACKGROUND OF THE INVENTION An ordinary x-air heat pump (x denoting the "calorie-picking" medium) operates only in all-or-nothing mode, i.e., 3022616 2 stops when the desired temperature is reached and restarts as soon as the installation requires heat. On the other hand, a heat pump with electronic variator (generally sold under the name of "inverter") adapts its power according to the thermal needs of the installation. For this, it varies the speed of the compressor motor. Hot air heating systems and in particular x-air PACs are not "erasable" during peak periods of power grid consumption. Moreover, the overall efficiency of the heat pumps suffers from operating for short periods (cycling during mild conditions) and not being able to favor operation during the hottest and therefore favorable hours of the day. Finally, in the context of optimal operation of the heat pump it is necessary to defrost the evaporator (generally performed by cycle inversion) thus creating a resulting decrease in comfort (of the order of minus 1 at 2 ° C for about 5 to 6 minutes) due to alternating cycles of heating and cooling of the indoor air. OBJECTS OF THE INVENTION Thus, there is generally a need to optimize the energy consumption (typically electricity) of an x-air heat pump, including in applications with high demands during peak hours for electricity consumption, while achieving high performance (improvement of the COP coefficient of performance of the PAC). Likewise, the 3022616 3 need to improve the comfort of the user exists especially during defrosting of the evaporator of the heat pump. The present invention is intended in particular to overcome all or part of the aforementioned drawbacks. For this purpose, it is proposed according to the invention a method of storage and distribution of thermal energy, for delivering a flow of conditioned air to at least one part of a building, the method comprising the steps consisting essentially of: circulating a flow of air in supply means to an inner part of a building by alternately using a first and a second lane, knowing that only the second lane passes through a heat exchanger; heat containing at least one latent heat storage material preferably having a state change temperature of between 24 and 50 ° C (the term "change of state temperature" means the temperatures Tpc and Tpm defined by ISO 11357 -3); - control a heat transfer to condition a flow of air during a first period, the heat transfer being performed upstream of the supply means by using an active heat exchange interface of a heat pump ; during at least part of the first period, guiding said flow of conditioned air in the second channel through the heat exchanger by a guide assembly placed in the supply means, so that the heat exchanger heat works as an accumulator; and - during a second period following the first period, stop said heat transfer and continue the circulation of the air flow, thanks to which the heat exchanger takes over the active exchange interface. heat and performs the airflow conditioning. The accumulation of latent heat just before a heating mode with heat pump shutdown (PAC) is an advantageous solution to allow to stop the heat transfer by the heat pump, thus its power consumption, during peaks of power consumption. . In addition, the accumulation of heat allows a substantially continuous operation of the PAC. Since the power consumption of a compressor is higher at startup, considerable savings are realized, of the order of 25 to 30%, particularly during the first period and more generally when it is possible to avoid any cycling of the compressor. the heat pump that is to say the passage of the walk to the stop and vice versa. Furthermore, the latent heat build-up just prior to a cycle inversion mode for defrosting the evaporator is an advantageous solution to overcome the problem of discomfort during defrosting and to continue heating. Indeed, by continuing the circulation of the air flow, it is cooled in the active exchange interface and then reheated in the heat exchanger and distributed to the housing minimizing the discomfort created by this defrosting phase . A control device can advantageously control the guide assembly to achieve this effect, so as to selectively guide the flow of conditioned air into the second channel (if it is not already done) as a function of a detection of the cycle reversal mode for defrosting the evaporator. Compared with existing air-to-air storage exchangers which have a very low power density and a low stored energy density, the heat exchanger for example with Phase Change Material (PCM) offers a good compromise between the footprint and the amount of energy stored per unit volume of the complete system. Another advantage is the possibility of integrating a completely autonomous and passive heat exchanger, which requires no connection to a liquid pumping source or a power supply. The guidance system associated with the heat exchanger typically only requires one-off configuration changes, for example during the transition from an accumulation mode to a thermal energy destocking mode and during the restart of the pump. heat. According to one feature, the method provides for: - setting the power supply of the heat pump in a shutdown state during the second period, so that the heat exchange functions of the heat pump are stopped, - recovering information representative of a temperature outside the building and / or an indoor temperature in a plenum, downstream of the heat exchanger at least during the second period ("downstream" being taken into consideration) relative to the flow direction of the air in the plenum or other comparable installation site), and - restart the heat exchange functions of the heat pump to achieve the heat transfer again: - either when the temperature outside the building is below a predetermined threshold if the heat pump is operating in a heating configuration; or - when the temperature outside the building is above a predetermined threshold if the heat pump is operating in a cooling configuration. With these arrangements, comfort continuity can be achieved in the interior rooms receiving the conditioned air flow during the various operating cycles of the equipment. In various embodiments of the method according to the invention, it is also possible to make use of at least one of the following provisions: a restart command of the heat pump is transmitted at the end of the second period to realize again the heat transfer, according to a temperature sensor information and / or a timestamp parameter of the second period; The heat transfer is a heating and the airflow is selectively guided in the first channel in a night mode of operation, which preferably follows the second period (the night mode of operation is typically well suited when off-peak hours); the heat transfer is a heating and the air flow is selectively guided in the second channel during the second period in a so-called peak operating mode, the heat pump being continuously in a running state during the first period , the duration of the first period being greater than the duration of the second period. The heat exchanger is maintained, before the end of the first period, at a substantially constant temperature which is higher than the state change temperature of the latent heat storage material, during a predetermined time-stamped phase of heating the inner room by using a flow of air flowing through the second channel, the end of said time-stamped phase corresponding to stopping said heat transfer. The flow of conditioned air is delivered by at least one ventilation outlet opening into the interior room, preferably in an area close to the ceiling, the ventilation outlet being the same regardless of the configuration of the guide assembly. ; a ventilation speed generated by the forced air flow generating member is regulated by a control device, according to information from one or more temperature sensors associated with one or more interior rooms (living rooms ) and / or the heat exchanger, at least when the air flow is guided in the second channel (with this arrangement, it is advantageous to regulate the air flow in the second section, in particular to reduce this flow rate at the end of the thermal energy storage phase). Furthermore, the invention also relates to equipment for storing and distributing thermal energy for conditioning the air entering the interior rooms of a building, the effectiveness of which in terms of comfort for heating and possibly the refresh is compatible with a drop in electrical consumption, without requiring complex or bulky devices (compatibility with dense urban applications). For this purpose, it is proposed according to the invention a storage equipment and distribution by an air flow of thermal energy, to at least one part of a building, the equipment comprising: - means supplying an air flow; a control device adapted to control a transfer of heat to the air flow, upstream of the supply means; a heat exchanger comprising an air inlet and an air outlet, the heat exchanger containing at least one latent heat storage material preferably having a temperature of change of state of between 24 and 50 ° VS ; - At least one forced air flow generating member adapted to circulate the air in the supply means to an inner room of a building; 20 knowing that the control device is connected to an active heat exchange interface of a heat pump, to enable the heat transfer to be controlled, the supply means comprising: - a first feed-in section; fluid communication with the active interface, adapted to carry a flow of air having circulated through the heat pump; a second two-way supply section; and a guide assembly provided with at least one switching element, adapted to guide a flow of air flowing in the first section through at least one of the two channels of the second section, the air flowing in a first track of the second section when the guide assembly is in a first configuration; - A bypass duct, connected to the guide assembly, which defines the second path of the second section and on which is placed the heat exchanger; 5 in which the control device is designed and arranged to: - actuate a second configuration of the guide assembly, wherein all or part of the air flow from the first section flows in the bypass duct through the heat exchanger, and - deliver a selective control of stopping the heat transfer without stopping the flow of air allowed by at least one forced air flow generating member, whereby the heat exchanger takes over 15 of the active heat exchange interface in a heat energy distribution cycle by the heat exchanger, when the guide assembly is in the second configuration. In various embodiments of the equipment according to the invention, it is possible at least to make use of at least one of the following provisions: the control device selectively and consecutively actuates a thermal energy storage cycle; the heat exchanger and then the heat energy distribution cycle by the heat exchanger, when the guide assembly is in the second configuration; the latent heat storage material is a phase-change material whose change of state temperature is between 24 ° C. and 50 ° C., preferably between 28 ° C. and 40 ° C., the material with phase change having a latent heat of fusion of between 100 kJ / kg and 300 kJ / kg, preferably between 220 and 260 kJ / kg; the phase change material has a melting temperature and a crystallization and / or solid / solid state change temperature which are each in the range 29-39 ° C and partially occupy the volume of the containers of the heat exchanger in the crystallized state; The guide assembly comprises an adjustable orientation flap, which defines in the second configuration of the guide assembly the only possible access to the heat exchanger for the flow of air flowing in the first section; The latent heat storage material is a phase change material stored in elongate containers provided with elongated outer fins parallel to the flow direction of the air flow in the second channel, the change material in the second channel; phase preferably being in contact with metallic wool inside the containers or any other heat exchange device internal to the containers; the equipment comprises an electronic dimmer of the heat pump and an indoor unit of the heat pump, knowing that the heat pump also includes an external unit; the active heat exchange interface is part of the indoor unit and is preferably defined by a condenser; the supply means comprise a substantially horizontal duct; The heat exchanger, enveloped by a thermally insulating material having a thermal conductivity of less than 1 K-40 mW m -1 and preferably less than 25 mW m -1 K -1, is placed between a false ceiling and a slab above the false ceiling; the heat exchanger is suspended from the slab by at least two anchoring inserts connected to a base of the heat exchanger.
10 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints 15 dans lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un équipement conforme à l'invention, dans un bâtiment d'habitation ; - la figure 2 est une vue en coupe horizontale 20 illustrant des tronçons d'amenée d'air avec intégration, dans un plenum, d'un échangeur de chaleur à fonction d'accumulation d'énergie thermique ; - la figure 3 est une vue en coupe verticale illustrant l'échangeur de chaleur de la figure 2 ; 25 - la figure 4 est une vue en coupe verticale, illustrant un exemple de fixation d'un échangeur de chaleur dans un tronçon d'amenée d'air ; - la figure 5 illustre schématiquement un assemblage de modules pour définir un échangeur de chaleur à 30 fonction de stockage et distribution d'énergie thermique ; 3022616 12 - la figure 6 montre plus en détail une portion de l'échangeur de chaleur de la figure 3 ; - la figure 7A est une représentation schématique d'une paire de conduites dont l'une forme la partie d'amenée 5 du flux d'air conditionné, avec un système de guidage de flux d'air dans une configuration permettant successivement le stockage d'énergie thermique dans l'échangeur de chaleur puis la distribution de cette énergie thermique ; 10 - la figure 7B est une représentation schématique analogue à celle de la figure 7A, avec une autre configuration du système de guidage de flux d'air qui permet de fournir un apport d'énergie thermique à la pompe à chaleur par utilisation d'un flux d'air 15 sortant. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Quelques 20 dimensions ont été volontairement exagérées dans certaines figures afin d'améliorer la visibilité des éléments constitutifs de l'équipement. Une forme de réalisation d'un équipement 1 de stockage et distribution d'énergie thermique est visible 25 sur la figure 1. L'équipement 1 comprend une fonction d'accumulation de chaleur intégrée dans la partie d'amenée d'air 10 reliée à une pompe à chaleur 2, éventuellement de type réversible et de préférence avec un variateur électronique. L'équipement 1 est associé à un bâtiment H et 30 permet ici de conditionner un flux d'air acheminé jusque dans une ou plusieurs pièces intérieures R1, R2 de ce 3022616 13 bâtiment H. Des grilles de ventilation la, lb peuvent être par exemple prévues à l'extrémité de la partie d'amenée 10 qui débouche dans la ou les pièces intérieures R1, R2. Dans cet exemple non limitatif, la pompe à chaleur 2 5 à conditionnement d'air comporte deux sous-ensembles : une unité externe 2A et une unité intérieure 2B. Le compresseur 21 et l'interface 22 pour l'échange de calories avec l'air extérieur au bâtiment H font partie de l'unité externe 2A. L'interface d'échange de chaleur 6 et le ventilateur 7 sont 10 agencés dans l'unité intérieure 2B. Le fluide réfrigérant peut être d'un type connu en soi et circule dans le circuit 2C qui est formé pour raccorder l'unité externe 2A à l'unité intérieure 2B. Ainsi, ce fluide peut circuler à travers le compresseur 21, l'interface 22 de l'unité 15 externe 2A, le détendeur (non illustré) et l'interface d'échange de chaleur 6, via le circuit 2C. Lors d'une opération de rafraîchissement, après écoulement du fluide réfrigérant de l'unité intérieure 2B vers l'interface 22 de l'unité externe 2A et transfert de 20 calories vers l'air extérieur via cette interface 22, le fluide réfrigérant peut retourner vers l'unité intérieure 2B (circulation selon la flèche A sur la figure 1). Inversement pour un chauffage, une circulation inverse est prévue (circulation selon la flèche B sur la figure 1) et 25 le fluide acheminé par le circuit 2C depuis le compresseur 21 transmet des calories par l'interface d'échange de chaleur 6 à de l'air en amont de la partie d'amenée 10. Une vanne d'inversion (par exemple une vanne 4-voies, non illustrée) peut permettre cette inversion pour le fluide du 30 circuit 2C, de façon connue en soi. Le ventilateur 7 est agencé dans l'unité intérieure 2B pour faire circuler un flux d'air dans la partie 3022616 14 d'amenée d'air 10. Le fonctionnement du ventilateur 7 est optionnellement indépendant du fonctionnement du compresseur 21 et des organes de pompage. Dans un mode de réalisation préféré, l'équipement 1 comporte un dispositif 5 de commande 8 permettant de commander le transfert de chaleur vers le flux d'air en amont de la conduite de ventilation ou autre(s) voie(s) d'écoulement formant la partie d'amenée (10). Bien que la figure 1 montre un unique conduit jusqu'aux grilles de ventilation la, lb, on 10 comprend que le flux d'air conditionné par interaction avec l'interface d'échange de chaleur 6 peut circuler vers une chambre de dérivation et/ou être guidé dans une pluralité de conduits divergents. On comprend également que le ventilateur 7 peut être positionné dans la partie d'amenée 15 10 ou peut être remplacé par au moins un organe de générateur de flux d'air forcé équivalent pour acheminer l'air jusque dans la ou les pièces intérieures R1, R2. En référence aux figures 1, 3, 4 et 6, la partie d'amenée d'air 10 intègre avantageusement un ou des 20 matériaux de stockage de chaleur latente 29, typiquement des matériaux à changement de phase (MCP), comme milieu d'accumulation de chaleur. Ceux-ci sont placés dans des contenants conducteurs de chaleur 30 formant partie d'un échangeur de chaleur 20, en aval de l'interface d'échange 25 de chaleur 6. L'échangeur de chaleur 20 comprend ici une entrée d'air 20a et une sortie d'air 20b. Les contenants 30 conducteurs peuvent occuper environ le tiers de la section de l'échangeur de chaleur 20, sans dépasser de préférence la moitié de cette section pour limiter la perte de charge.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of several of its embodiments, given by way of non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically illustrates a device according to the invention, in a residential building; FIG. 2 is a horizontal sectional view illustrating air supply sections integrating, in a plenum, a heat exchanger with thermal energy storage function; - Figure 3 is a vertical sectional view illustrating the heat exchanger of Figure 2; Figure 4 is a vertical sectional view illustrating an example of attaching a heat exchanger in an air supply section; FIG. 5 schematically illustrates an assembly of modules for defining a heat exchanger with thermal energy storage and distribution function; Figure 6 shows in greater detail a portion of the heat exchanger of Figure 3; FIG. 7A is a diagrammatic representation of a pair of ducts, one of which forms the supply part 5 of the conditioned air flow, with an airflow guiding system in a configuration that successively allows the storage of thermal energy in the heat exchanger then the distribution of this thermal energy; FIG. 7B is a schematic representation similar to that of FIG. 7A, with another configuration of the airflow guiding system which makes it possible to supply heat energy to the heat pump by using a outgoing air flow. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the various figures, the same references denote identical or similar elements. Some dimensions have been deliberately exaggerated in certain figures to improve the visibility of the components of the equipment. An embodiment of a thermal energy storage and distribution equipment 1 is visible in FIG. 1. The equipment 1 comprises a built-in heat accumulation function in the air supply part 10 connected to a heat pump 2, possibly of the reversible type and preferably with an electronic variator. The equipment 1 is associated with a building H and 30 here makes it possible to condition a flow of air conveyed into one or more interior rooms R1, R2 of the building H. Ventilation grids 1a, 1b may be for example provided at the end of the feed portion 10 which opens into the inner part or parts R1, R2. In this nonlimiting example, the air-conditioning heat pump comprises two subassemblies: an external unit 2A and an indoor unit 2B. The compressor 21 and the interface 22 for exchanging calories with the air outside the building H are part of the external unit 2A. The heat exchange interface 6 and the fan 7 are arranged in the indoor unit 2B. The refrigerant fluid may be of a type known per se and circulates in the circuit 2C which is formed to connect the external unit 2A to the indoor unit 2B. Thus, this fluid can flow through the compressor 21, the interface 22 of the external unit 2A, the expander (not shown) and the heat exchange interface 6 via the circuit 2C. During a refreshing operation, after cooling fluid flow from the indoor unit 2B to the interface 22 of the external unit 2A and transferring 20 calories to the outside air via this interface 22, the refrigerant can return towards the indoor unit 2B (circulation according to the arrow A in FIG. 1). Conversely for heating, reverse circulation is provided (circulation according to the arrow B in FIG. 1) and the fluid conveyed by the circuit 2C from the compressor 21 transmits calories via the heat exchange interface 6 to the heat exchanger. Air upstream of the feed portion 10. An inverting valve (for example a 4-way valve, not shown) can allow this inversion for the fluid of the circuit 2C, in a manner known per se. The fan 7 is arranged in the indoor unit 2B to circulate a flow of air in the air supply portion 1022. The operation of the fan 7 is optionally independent of the operation of the compressor 21 and the pumping members. . In a preferred embodiment, the equipment 1 comprises a control device 8 for controlling the transfer of heat to the air flow upstream of the ventilation duct or other flow channel (s). forming the feed portion (10). Although FIG. 1 shows a single duct to the ventilation grids 1a, 1b, it is understood that the conditioned air flow by interaction with the heat exchange interface 6 can flow to a bypass chamber and / or or be guided in a plurality of divergent conduits. It will also be understood that the fan 7 may be positioned in the feed portion 15 or may be replaced by at least one equivalent forced air flow generator member for conveying air into the inner part (s) R1, R2. With reference to FIGS. 1, 3, 4 and 6, the air supplying portion 10 advantageously incorporates one or more latent heat storage materials 29, typically phase change materials (PCMs), as the medium of FIG. heat accumulation. These are placed in heat conducting containers 30 forming part of a heat exchanger 20, downstream of the heat exchange interface 6. The heat exchanger 20 here comprises an air inlet 20a. and an air outlet 20b. The 30 conductor containers can occupy about one-third of the section of the heat exchanger 20, preferably not more than half that section to limit the pressure drop.
30 De nombreux passages 34 sont définis dans une direction longitudinale de l'échangeur de chaleur 20. Les contenants 30 sont de préférence métalliques 3022616 15 (aciers, alliages d'aluminium et de cuivre) et présentent une faible épaisseur. Pour certaines applications avec de moindres contraintes d'encombrement, les contenants 30 peuvent optionnellement être composés de matériaux 5 polymères plastiques (épaisseur typiquement plus grande que pour un contenant métallique) ou encore de matériaux composites. L'accumulation de chaleur dans l'échangeur de chaleur 20 correspond à un stockage passif d'énergie thermique. En 10 effet tant que la pompe à chaleur 2 est en fonctionnement, c'est le flux d'air guidé dans une conduite de la partie d'amenée 10 qui génère une hausse ou une baisse de température du MCP, ce flux d'air provenant de l'interface d'échange de chaleur 6 qui est une interface active. En 15 mode de chauffage, l'électricité consommée par le compresseur 21 est convertie in fine en calories qui sont transférées au flux d'air par l'interface active. On se réfère à présent à la figure 1 pour décrire une utilisation spécifique de l'échangeur de chaleur 20.Numerous passages 34 are defined in a longitudinal direction of the heat exchanger 20. The containers 30 are preferably metallic (steels, aluminum and copper alloys) and have a small thickness. For some applications with less space constraints, the containers 30 may optionally be composed of plastic polymer materials (typically greater than a metal container) or composite materials. The heat build-up in the heat exchanger 20 corresponds to passive storage of thermal energy. As long as the heat pump 2 is in operation, it is the flow of air guided in a conduit of the feed portion 10 that generates a rise or fall in the temperature of the MCP, this air flow. from the heat exchange interface 6 which is an active interface. In the heating mode, the electricity consumed by the compressor 21 is ultimately converted into calories which are transferred to the airflow through the active interface. Reference is now made to FIG. 1 to describe a specific use of the heat exchanger 20.
20 On peut voir sur la figure 1 que la partie d'amenée 10 comporte un premier tronçon 11 en communication fluidique avec l'interface active d'échange de chaleur 6, permettant d'acheminer le flux d'air ayant circulé à travers la pompe à chaleur 2, et un deuxième tronçon 12 qui 25 définit deux voies 12a et 12b. La première voie 12a permet le passage direct du flux d'air circulant dans le premier tronçon vers les grilles la, lb de ventilation, sans échange de calories avec un accumulateur à MCP. La section extérieure minimale de la première voie 12a est de 30 préférence inférieure à la section extérieure minimale de la deuxième voie 12b pour permettre d'intégrer une plus grande surface d'échange de chaleur dans la deuxième voie 3022616 16 12b et multiplier les passages 34. Un ratio d'environ 1:2 peut être utilisé entre la section extérieure minimale de la première voie 12a et la section extérieure minimale de la deuxième voie. Pour une même hauteur, la figure 2, 5 illustre un exemple de répartition de la largeur dans le deuxième tronçon 12, l'échangeur de chaleur 20 occupant typiquement entre 60 et 80% de la largeur du deuxième tronçon 12 (ici il s'agit d'une largeur sensiblement constante mais d'autres formats sont permis).It can be seen in FIG. 1 that the feed portion 10 comprises a first section 11 in fluid communication with the active heat exchange interface 6, making it possible to convey the flow of air that has circulated through the pump. 2, and a second section 12 which defines two channels 12a and 12b. The first channel 12a allows the direct passage of the flow of air flowing in the first section to the grids 1a, 1b of ventilation, without exchange of calories with an accumulator MCP. The minimum outside section of the first channel 12a is preferably smaller than the minimum outer section of the second channel 12b to accommodate a larger heat exchange area in the second channel 12b and to multiply the passages 34. A ratio of about 1: 2 can be used between the minimum outer section of the first lane 12a and the minimum outer section of the second lane. For the same height, FIG. 2, 5 illustrates an example of distribution of the width in the second section 12, the heat exchanger 20 occupying typically between 60 and 80% of the width of the second section 12 (here it is of a substantially constant width but other formats are allowed).
10 L'accès à la deuxième voie 12b est permis par l'actionnement d'au moins un organe de commutation 25, ici un volet à orientation réglable, qui fait partie d'un ensemble de guidage (25, 25a). Le dispositif de commande 8 peut contrôler l'organe de commutation 25 en étant raccordé 15 à au moins une ligne de commande 25a de l'ensemble de guidage (25, 25a). Un conduit de dérivation, relié à cet ensemble de guidage (25, 25a), définit la deuxième voie 12b. L'échangeur de chaleur 20 est placé sur ce conduit de dérivation. Lorsque l'organe de commutation 25 obture la 20 première voie 12a, on comprend que le flux d'air guidé dans la deuxième voie 12b doit circuler entre l'entrée d'air 20a et la sortie d'air 20b, de façon à ce que de l'air circule à travers tous les passages 34 formés dans l'échangeur de chaleur 20.The access to the second channel 12b is enabled by the actuation of at least one switching member 25, here an adjustable orientation flap, which is part of a guide assembly (25, 25a). The controller 8 can control the switching member 25 by being connected to at least one control line 25a of the guide assembly (25, 25a). A bypass duct, connected to this guide assembly (25, 25a), defines the second channel 12b. The heat exchanger 20 is placed on this bypass duct. When the switching member 25 closes the first channel 12a, it is understood that the air flow guided in the second channel 12b must flow between the air inlet 20a and the air outlet 20b, so that that air flows through all the passages 34 formed in the heat exchanger 20.
25 La figure 1 illustre un chauffage et montre une première configuration de l'ensemble de guidage (25, 25a) dans laquelle le flux d'air conditionné grâce à l'interface d'échange de chaleur 6 est directement transmis vers la ou les pièces intérieures R1, R2, sans perte significative de 30 calories dans le deuxième tronçon 12b. Le dispositif de commande 8, qui est en liaison avec l'interface d'échange de chaleur 6 contrôle la position du 3022616 17 ou des organes de commutation 25 afin d'actionner un cycle de stockage d'énergie thermique par l'échangeur de chaleur 20 (dans le ou les matériaux MCP). Pour cela, le dispositif de commande 8 comprend un module configuré pour actionner, 5 ici par l'intermédiaire de la ligne 25a (mais on peut utiliser alternativement une communication sans fil), une deuxième configuration de l'ensemble de guidage (25, 25a), dans laquelle tout ou partie du flux d'air issu du premier tronçon 11 circule dans le conduit de dérivation à travers 10 l'échangeur de chaleur 20. Le volet ou organe de commutation similaire 25 est déplacé vers une position (position abaissée dans le cas non limitatif de la figure 1) qui empêche le flux d'air conditionné de circuler par la première voie 12a.FIG. 1 illustrates a heating and shows a first configuration of the guide assembly (25, 25a) in which the conditioned air flow through the heat exchange interface 6 is directly transmitted to the room (s). R1, R2, without significant loss of 30 calories in the second section 12b. The control device 8, which is in connection with the heat exchange interface 6, controls the position of the switching element (s) 25 to operate a thermal energy storage cycle by the heat exchanger 20 (in the MCP material or materials). For this, the control device 8 comprises a module configured to operate, here via line 25a (but alternatively wireless communication can be used), a second configuration of the guide assembly (25, 25a). ), in which all or part of the air flow from the first section 11 flows through the bypass duct through the heat exchanger 20. The similar flap or switch member 25 is moved to a position (lowered position in the non-limiting case of Figure 1) which prevents the flow of conditioned air to flow through the first channel 12a.
15 En mode de chauffage, la combinaison du transfert de chaleur au niveau de l'interface active d'échange de chaleur 6 et du transfert de chaleur dans l'échangeur de chaleur 20 situé dans le deuxième tronçon 12 permet de faire monter la température du MCP jusqu'à une température 20 déterminée qui est supérieure à la température de fusion du MCP. Cette température déterminée peut être comprise entre 24°C et 50°C, de préférence entre 28°C et 40°C, par exemple de l'ordre de 35°C. Avec une vitesse de ventilation qui peut être faible, on peut maintenir optionnellement cette 25 température déterminée jusqu'à atteindre le début d'une période de pointe pour la consommation électrique. A titre d'exemple, le dispositif de commande 8 peut être programmé avec des données horodatées permettant de définir une première période de fonctionnement continue de la pompe à 30 chaleur 2 et une deuxième période (typiquement de moindre durée que la première période) d'arrêt de la pompe à chaleur 2. Bien entendu, la deuxième période peut 3022616 18 correspondre en pratique à une période de pointe de consommation d'électricité (pendant laquelle l'électricité peut être plus coûteuse et/ou peut faire défaut en cas de ressources insuffisantes par rapport au pic de demande).In the heating mode, the combination of the heat transfer at the active heat exchange interface 6 and the heat transfer in the heat exchanger 20 in the second section 12 makes it possible to raise the temperature of the heat exchanger. MCP up to a determined temperature which is higher than the melting temperature of the MCP. This determined temperature may be between 24 ° C and 50 ° C, preferably between 28 ° C and 40 ° C, for example of the order of 35 ° C. With a low ventilation rate, this determined temperature can optionally be maintained until the start of a peak period for power consumption. By way of example, the control device 8 can be programmed with time stamped data making it possible to define a first period of continuous operation of the heat pump 2 and a second period (typically of shorter duration than the first period) of Of course, the second period may in practice correspond to a peak period of electricity consumption (during which electricity may be more expensive and / or may be lacking if resources are used up). insufficient compared to peak demand).
5 Bien que le cas d'un arrêt de la pompe à chaleur 2 soit décrit ici, on comprend plus généralement que l'ensemble de guidage (25, 25a) peut permettre d'arrêter le transfert de chaleur déterminé. Ainsi, on peut bien entendu envisager que la pompe à chaleur 2 ne soit pas complètement 10 arrêté et/ou que la pompe à chaleur 2 fonctionne dans un mode dégradé moins énergivore. Dans des modes de réalisation, le transfert de chaleur déterminé peut aussi être stoppé pendant une deuxième période qui correspond à un mode de dégivrage dans 15 l'interface d'échange de chaleur 6. Le prélèvement de calories a lieu au niveau de l'échangeur 20 (deuxième tronçon 12) qui prend le relais de l'interface d'échange de chaleur 6. Dans l'exemple de la figure 2, on illustre la 20 position prise par l'organe de commutation 25 pendant l'accumulation (l'autre orientation étant en pointillés). Pour un mode de chauffage, le flux d'air qui circule dans le premier tronçon 11 est typiquement à une température comprise entre 30 et 45°C (grâce au fonctionnement de la 25 pompe à chaleur 2) pendant la première période et à une température qui devient rapidement inférieure ou égale à 25°C pendant la deuxième période (la pompe à chaleur 2 étant arrêtée). Le fait d'effacer la pompe à chaleur 2, par exemple pendant deux heures lors des pointes du système 30 électrique (notamment les jours froids avec une température extérieure inférieure à 2°C), est très avantageux sachant le COP est forcément optimisé lorsque la pompe à chaleur 3022616 19 fonctionne de manière continue pendant des périodes plus favorables (début après-midi avec température extérieure la plus chaude de la journée). Le flux d'air est sélectivement guidé dans la 5 deuxième voie 12b pendant la deuxième période dans le mode de fonctionnement dit de pointe. Le dispositif de commande 8 délivre une commande sélective d'arrêt du transfert de chaleur via l'interface d'échange de chaleur 6, sans stopper la circulation d'air. De cette façon, l'échangeur 10 de chaleur 20 traversé par le flux d'air prend le relais de l'interface active d'échange de chaleur 6 pour conditionner l'air. L'équipement 1 fonctionne dans un cycle de distribution d'énergie thermique par l'échangeur de chaleur 20, en maintenant l'ensemble de guidage (25, 25a) dans la 15 deuxième configuration telle que montrée sur la figure 2. Le débit de circulation du flux d'air dans la partie d'amenée 10 peut être avantageusement contrôlé par ajustement d'une vitesse de ventilation générée par le ventilateur 7 ou organe analogue générateur de flux d'air 20 forcé, via une commande du dispositif de commande 8. Ce contrôle est utile pour optimiser le déstockage d'énergie thermique. Dans un mode de réalisation préféré, la dernière phase de déstockage (fin de la deuxième période) est typiquement prise en compte pour dimensionner l'équipement 25 car au début, les MCP sont à haute température et l'écart de température avec l'air ambiant (par exemple une différence de 20°C ou davantage) est important mais cet écart est beaucoup plus réduit à la fin du déstockage (la température dans l'échangeur de chaleur 20 étant par 30 exemple de seulement 20-25°C) Par conséquent, le dispositif de commande 8 contrôle le ventilateur 7 pour faire circuler le flux d'air à une 3022616 20 vitesse de ventilation faible en début de deuxième période et progressivement plus grande afin de fournir dans les pièces R1, R2 du bâtiment H un confort de chauffage perçu comme sensiblement constant.Although the case of a heat pump 2 shutdown is described here, it is more generally understood that the guide assembly (25, 25a) may be able to stop the determined heat transfer. Thus, it is of course conceivable that the heat pump 2 is not completely stopped and / or that the heat pump 2 operates in a degraded mode less energy consuming. In embodiments, the determined heat transfer can also be stopped during a second period which corresponds to a defrosting mode in the heat exchange interface 6. The heat removal takes place at the heat exchanger 20 (second section 12) which takes over from the heat exchange interface 6. In the example of FIG. 2, the position taken by the switching member 25 during the accumulation (FIG. other orientation being dashed). For a heating mode, the flow of air flowing in the first section 11 is typically at a temperature between 30 and 45 ° C (due to the operation of the heat pump 2) during the first period and at a temperature of which quickly becomes less than or equal to 25 ° C during the second period (the heat pump 2 being stopped). The fact of erasing the heat pump 2, for example for two hours during peaks of the electrical system (especially on cold days with an outside temperature of less than 2 ° C.), is very advantageous knowing that the COP is necessarily optimized when the heat pump 3022616 19 operates continuously during more favorable periods (early afternoon with the hottest outside temperature of the day). The airflow is selectively guided in the second channel 12b during the second period in the so-called peak operating mode. The control device 8 delivers a selective stop control of the heat transfer via the heat exchange interface 6, without stopping the flow of air. In this way, the heat exchanger 20 traversed by the airflow takes over from the active heat exchange interface 6 to condition the air. The equipment 1 operates in a heat energy distribution cycle through the heat exchanger 20, keeping the guide assembly (25, 25a) in the second configuration as shown in FIG. Circulation of the air flow in the feed portion 10 can be advantageously controlled by adjusting a fan speed generated by the fan 7 or similar forced air flow generator member, via a control of the control device 8 This control is useful for optimizing the destocking of thermal energy. In a preferred embodiment, the last destocking phase (end of the second period) is typically taken into account to size the equipment because at the beginning, the PCMs are at high temperature and the temperature difference with the air ambient (eg a difference of 20 ° C or more) is important, but this difference is much smaller at the end of destocking (the temperature in the heat exchanger being, for example, only 20-25 ° C). Therefore, the controller 8 controls the fan 7 to circulate the airflow at a low ventilation rate at the beginning of the second period and progressively greater to provide comfort rooms R1, R2 of the building H with comfort. of heating perceived as substantially constant.
5 En fonction d'une information d'un capteur de température CT associé à l'échangeur de chaleur 20 (qui est ici, de façon non limitative, placé juste en aval par rapport à la sortie 20b de l'échangeur 20), le dispositif de commande 8 peut commander une hausse ou une baisse de la 10 vitesse du ventilateur 7 ou organe analogue. Ce réglage de la vitesse de l'organe du ventilateur 7 est contrôlé par le dispositif de commande 8. On peut noter que ce dispositif de commande 8 peut également être utilisé, dans la première période, pour commander des ajustements de la vitesse de 15 stockage, en faisant varier le réglage de la vitesse du compresseur 21 de la pompe à chaleur 2 (en particulier lorsque celle-ci est du type à variateur électronique). Au moins lorsque le flux d'air est guidé dans la deuxième voie 12b, il est avantageux de pouvoir éviter, par 20 un ajustement du débit du flux d'air dans la partie d'amenée 10 : - un chauffage trop rapide susceptible de conduire à une surchauffe indésirable des pièces intérieures R1, R2 ; - un temps de charge trop long et/ou une charge 25 insuffisante qui ne permet pas d'effacer la pompe à chaleur 2 pendant la totalité des heures de pointe (pic de consommation d'électricité). Afin de disposer d'une marge pour s'assurer d'avoir stocké un maximum de chaleur dans les MCP de l'échangeur de 30 chaleur 20 en mode de chauffage, il peut être préféré de maintenir l'échangeur de chaleur, avant la fin de la première période, à une température sensiblement constante 3022616 21 qui est supérieure à la température de fusion du matériau de stockage de chaleur latente 29. Ce maintien peut correspondre à une phase horodatée prédéterminée de chauffage des pièces intérieures R1 et R2, par utilisation 5 d'un flux d'air circulant à travers la deuxième voie 12b. A titre d'exemple non limitatif, la phase horodatée correspond à la plage horaire 16h-18h, sachant que l'échangeur de chaleur 20 peut commencer à être chargé vers 12h (utilisation du conduit de dérivation). La vitesse de 10 ventilation est plus basse ou progressivement abaissée pendant cette phase qui a lieu à la fin de la première période. Le tableau 1 ci-dessous récapitule un tel fonctionnement (évidemment non limitatif) pour une durée de 24h. 15 20h-12h Utilisation de la première voie 12a Mode avec PAC en chauffage 12h-16h Utilisation de la deuxième voie 12b charge du MCP Mode avec PAC en chauffage amorti 16h-18h Utilisation de la deuxième voie 12b maintien en température du MCP Mode avec PAC en chauffage 18h-20h PAC arrêtée Utilisation de la deuxième voie 12b décharge du MCP Ventilateur en marche Tableau 1 Durant la phase horodatée (16h-18h) prévue dans le 20 tableau 1, on comprend qu'il y a un chauffage dont la puissance est peu ou pas affectée par l'absorption des 3022616 22 calories dans l'échangeur de chaleur 20. Si on prend le cas des vingt ou trente jours les plus froids d'une année, le fonctionnement présenté dans le tableau 1 peut être modifiée en prolongeant la phase de charge du MCP et en 5 limitant ou en supprimant la phase horodatée qui suit. Pendant la deuxième période, une information représentative d'une température extérieure au bâtiment H peut être récupérée via un capteur CE, visible sur la figure 1. Cette information peut être exploitée dans un 10 mode de chauffage ou dans un mode de rafraîchissement, en la comparant avec un seuil prédéterminé de température. A titre d'exemple, on peut choisir de redémarrer les fonctions d'échange de chaleur de la pompe à chaleur 2 pour réaliser à nouveau le transfert de chaleur par l'interface 15 active 6 : - soit quand la température extérieure au bâtiment H est inférieure au seuil prédéterminé si la pompe à chaleur 2 fonctionne dans une configuration de chauffage ; ou - soit quand la température extérieure au bâtiment est 20 supérieure au seuil prédéterminé si la pompe à chaleur 2 fonctionne dans une configuration de rafraîchissement. Bien entendu, il peut être prévu de combiner plusieurs paramètres pour actionner le redémarrage de la 25 pompe à chaleur 2. Par exemple, le dispositif de commande 8 prend en compte une table de décision ou routine équivalente associant un paramètre horodaté de définition de la deuxième période, un franchissement d'un seuil prédéterminé pour la température extérieure et/ou une 30 température de l'échangeur de chaleur 20 mesurée par le capteur CT ainsi que des données provenant d'autres capteurs.According to an information of a temperature sensor CT associated with the heat exchanger 20 (which is here, in a nonlimiting manner, placed just downstream with respect to the outlet 20b of the exchanger 20), the The controller 8 may control a rise or fall in the speed of the fan 7 or the like. This speed setting of the fan member 7 is controlled by the controller 8. It may be noted that this controller 8 may also be used in the first period to control adjustments in storage speed. , by varying the speed setting of the compressor 21 of the heat pump 2 (in particular when the latter is of the electronic dimmer type). At least when the air flow is guided in the second channel 12b, it is advantageous to be able to avoid, by an adjustment of the flow rate of the air flow in the supply part 10: a heating that is too fast and that can lead to undesirable overheating of the inner parts R1, R2; a too long charging time and / or an insufficient charge which does not make it possible to cancel the heat pump 2 during all peak hours (peak electricity consumption). In order to have a margin to ensure that a maximum of heat is stored in the heat exchanger MCP's in the heating mode, it may be preferred to maintain the heat exchanger before the end. of the first period, at a substantially constant temperature which is higher than the melting temperature of the latent heat storage material 29. This holding may correspond to a predetermined time-stamped phase of heating the inner parts R1 and R2, by use 5 a flow of air flowing through the second channel 12b. By way of non-limiting example, the time-stamped phase corresponds to the time slot 16h-18h, knowing that the heat exchanger 20 can begin to be loaded around 12h (use of the bypass duct). The fan speed is lower or gradually lowered during this phase which takes place at the end of the first period. Table 1 below summarizes such an operation (obviously not limiting) for a period of 24 hours. 15 20h-12h Use of the first channel 12a Mode with heat pump 12h-16h Use of the second channel 12b load of the MCP Mode with heat pump in 16h-18h cushioning Use of the second channel 12b temperature maintenance of the MCP Mode with PAC in heating 18h-20h PAC stopped Use of the second channel 12b discharge of the MCP Fan in operation Table 1 During the phase stamped (16h-18h) provided in Table 1, it is understood that there is a heating whose power is little or not affected by the absorption of 22 calories in the heat exchanger 20. If we take the case of the twenty or thirty coldest days of a year, the operation presented in table 1 can be modified by prolonging the charging phase of the MCP and limiting or removing the next timestamped phase. During the second period, information representative of a temperature outside the building H can be recovered via a sensor CE, visible in FIG. 1. This information can be exploited in a heating mode or in a cooling mode, in the comparing with a predetermined temperature threshold. By way of example, it is possible to choose to restart the heat exchange functions of the heat pump 2 in order to carry out the heat transfer again via the active interface 6: - when the temperature outside the building H is lower than the predetermined threshold if the heat pump 2 is operating in a heating configuration; or - when the temperature outside the building is higher than the predetermined threshold if the heat pump 2 is operating in a cooling configuration. Of course, it may be provided to combine several parameters to actuate the restart of the heat pump 2. For example, the control device 8 takes into account a decision table or equivalent routine associating a time stamp parameter defining the second period, crossing a predetermined threshold for the outside temperature and / or a temperature of the heat exchanger measured by the CT sensor as well as data from other sensors.
3022616 23 Le matériau de stockage de chaleur latente 29 préféré est ici un MCP. Il est stocké à l'état solide (à température ambiante) dans des contenants 30 allongés pourvus d'ailettes externes 31 allongées parallèlement à la 5 direction d'écoulement du flux d'air dans la deuxième voie 12b. Le matériau de stockage de chaleur latente 29 a de préférence une température de fusion comprise entre 24 et 50°C, de préférence entre 28°C et 40°C. Ce MCP a une chaleur latente de fusion comprise entre 100 kJ/kg et 300 10 kJ/kg, de préférence entre 220 et 260 kJ/kg. Il consiste par exemple en de la paraffine ou un matériau équivalent pour la restitution de calories dans un mode de chauffage. Le matériau MCP est aussi choisi avec une masse volumique inférieure ou égale à 900 kg/m3 à l'état liquide 15 (à une température inférieure ou égale à 50°C et évidemment supérieure à la température de fusion du MCP). Dans l'exemple des figures 3, 4 et 6, les ailettes externes 31 (pas en contact avec le MCP) sont formées ou rapportées sur les contenants 30 et séparent les différents 20 passages 34 le long d'une face latérale du contenant 30. Les ailettes externes 31 sont en contact avec l'air qui circule entre l'entrée d'air 20a et la sortie d'air 20b. L'allongement des ailettes externes 31 dans le sens de la circulation de l'air évite des changements de directions 25 consécutifs du flux d'air. On comprend que les ailettes externes 31 sont prévues pour augmenter la surface d'échange du côté de l'air qui a la plus faible capacité thermique massique. Dans l'exemple illustré, ces ailettes externes 31 sont soit brasées aux contenants 30 (de forme 30 tubulaire ou en forme de plaque) soit simplement mises en compression avec les contenants 30 pour favoriser le bon contact entre les pièces conductrices de chaleur. La 3022616 24 compression permet de réduire l'encombrement des composants autres que le matériau MCP. L'échangeur de chaleur 20 peut optionnellement être pourvu d'ailettes internes ou d'un dispositif thermiquement 5 équivalent comme une mousse (par exemple mousse métallique poreuse à 90 ou 95%) ou une laine métallique, afin d'améliorer la conductivité et le transfert de chaleur entre l'intérieur et l'extérieur des contenants 30 (ou vice versa). Dans l'exemple de la figure 3, les contenants 30 10 sont positionnés verticalement sur une tranche ou extrémité de plus petite section (définissant ici un côté sans ailettes externes 31) pour que le vide créé en partie supérieure par la dilatation/contraction du MCP ne nuise pas à l'échange thermique avec les ailettes externes 31.The preferred latent heat storage material 29 is here a PCM. It is stored in a solid state (at room temperature) in elongated containers with outer fins 31 elongated parallel to the flow direction of the air stream in the second channel 12b. The latent heat storage material 29 preferably has a melting temperature of between 24 and 50 ° C, preferably between 28 ° C and 40 ° C. This MCP has a latent heat of fusion of between 100 kJ / kg and 300 kJ / kg, preferably between 220 and 260 kJ / kg. It consists for example of paraffin or equivalent material for the return of calories in a heating mode. The MCP material is also chosen with a density of less than or equal to 900 kg / m 3 in the liquid state (at a temperature of less than or equal to 50 ° C. and obviously higher than the melting temperature of the PCM). In the example of FIGS. 3, 4 and 6, the outer fins 31 (not in contact with the MCP) are formed or attached to the containers 30 and separate the different passages 34 along a side face of the container 30. The outer fins 31 are in contact with the air flowing between the air inlet 20a and the air outlet 20b. The elongation of the outer fins 31 in the direction of the airflow avoids changes in the consequent directions of the airflow. It is understood that the outer fins 31 are provided to increase the exchange surface on the side of the air that has the lowest specific heat capacity. In the illustrated example, these outer fins 31 are either soldered to the containers 30 (tubular or plate-shaped) or simply placed in compression with the containers 30 to promote good contact between the heat conducting parts. The compression reduces the bulk of the components other than the MCP material. The heat exchanger 20 may optionally be provided with internal fins or a thermally equivalent device such as a foam (eg 90 or 95% porous metal foam) or a metal wool, in order to improve the conductivity and heat transfer between the inside and the outside of the containers 30 (or vice versa). In the example of FIG. 3, the containers 10 are positioned vertically on a slice or end of smaller section (defining here a side without external fins 31) so that the vacuum created in the upper part by the expansion / contraction of the MCP does not interfere with the heat exchange with the outer fins 31.
15 En référence à la figure 3, l'échangeur de chaleur 20 est ici constitué d'enveloppes chacune en forme de tube, remplies de MCP, et d'ailettes externes 31 ondulées maintenues en compression par un cadre 41, 42 pour assurer le bon contact entre les différents éléments.With reference to FIG. 3, the heat exchanger 20 here consists of envelopes each in the shape of a tube, filled with MCP, and corrugated outer fins 31 held in compression by a frame 41, 42 to ensure the proper contact between the different elements.
20 Les enveloppes ou contenants 30 analogues sont par exemple typiquement à base d'aluminium (tel que aluminium extrudé ou obtenu par coulage dans une préforme soluble), dont l'épaisseur de paroi est de 1 mm environ avec chacun une cloison de séparation centrale (ici parallèle la 25 direction de l'écoulement de l'air dans l'échangeur de chaleur 20). On peut aussi superposer verticalement au moins deux contenants 30 dans une variante. Les ailettes externes 11, ici lisses pour avoir un très bon compromis entre augmentation de surface d'échange et faibles pertes 30 de charge, sont en aluminium d'épaisseur 0,1 mm environ. Les extrémités longitudinales (côté entrée 20a et côté sortie 20b) des contenants 30 sont optionnellement 3022616 25 obturées par des bouchons collés. Un évent de mise à l'air libre peut être placé dans la partie supérieure de chaque chambre définie par le contenant 30, afin de permettre la libre dilatation du MCP lors de la fusion du matériau (les 5 contenants 30 ne sont pas remplis totalement de MCP solide, un espace supérieur 33 étant laissé libre comme bien visible sur la figure 6). A titre d'exemple l'espace supérieur est dimensionné pour représenter environ 10% du volume total du contenant 30 à température ambiante. Ce 10 dimensionnement est adapté lorsque la masse volumique en phase solide du MCP est inférieure à 800 kg/m3 (par exemple de l'ordre de 780 kg/m3) et la masse volumique en phase liquide est comprise entre à 850 et 900 kg/m3 dans les conditions habituelles de fonctionnement (température de 15 l'échangeur de chaleur 20 ne dépassant pas 50°C). Bien que la présente description indique à titre principal l'exemple de matériaux à base de paraffine (par exemple octadecane ou composant organique à chaîne longue similaire ayant un point de fusion compris entre 24 et 50°C ) pour le MCP, les 20 enveloppes ou contenants 30 de l'échangeur de chaleur 20 peuvent incorporer aussi des matériaux à base de sels hydratés ou un mélange eutectique. Sur la figure 3, le cadre 41, 42 ou portion de caisson analogue est formé par des plaques de matériau 25 thermiquement isolant pour envelopper la section avec les contenants 30, les ailettes externes 31 et les passages 34. Au moins deux plaques 41 parallèles forment des côtés et on peut utiliser un ou plusieurs tirants T traversant (d'un bout à l'autre) une plaque 41 et engagés avec des écrous 30 41a ou organes de fixation similaires venant en prise à l'extrémité des tirants T et en appui extérieurement sur la plaque 42 adjacente qui est ici perpendiculaire aux plaques 3022616 26 41. Plus généralement, tout moyen de serrage peut être utilisé pour mettre en contact les contenants 30 et les ailettes externes 31 associées. Les plaques 41, 42 sont rigides dans cet exemple non 5 limitatif et de conductivité thermique inférieure à 40 mW m-1 K-1, et préférentiellement inférieure à 25 mW m-1 K-1. On peut citer le Styrodur® (polystyrène extrudé) comme exemple de matériau thermiquement isolant rigide. Les plaques 41, 42 peuvent comporter des panneaux 10 isolants sous vide (PIV) ayant l'avantage d'un faible encombrement pour une conductivité thermique typiquement inférieure 7 mW m-1 K -1 , et plus préférentiellement inférieure à 5 mW m-1 K-1. Une laine minérale de forte densité peut alternativement entrer dans la composition des 15 plaques 41, 42 ou envelopper le cadre. On peut aussi utiliser des super-isolants à pression atmosphérique (SIPA) à base d'aérogels de silice ou autres matériaux comparables. Ces exemples sont bien adaptés pour les contraintes de résistance au feu et pour retarder 20 l'inflammation des MCP en cas d'incendie. En référence aux figures 2 et 4, au moins le deuxième tronçon 12 de la partie d'amenée 10 s'étend dans un plenum PL, entre un faux-plafond (non représenté) et une dalle 45 située au-dessus du faux-plafond. Ici, la partie d'amenée 25 10 comprend une conduite sensiblement horizontale, optionnellement de hauteur sensiblement constante (hauteur par exemple comprise entre 20 et 70 cm). L'échangeur de chaleur 20, pourvu de son cadre 41, 42 en matériau thermiquement isolant, est suspendu à la dalle 45 par au 30 moins deux inserts d'ancrage 46a, 46b raccordés à une base B de l'échangeur de chaleur 20. Cette base B peut faire saillie dans deux directions opposées par rapport à des 3022616 27 flans parallèles de l'échangeur de chaleur 20. Les inserts d'ancrage 46a, 46b s'engagent avec et de préférence traversent les extrémités en saillie de la base B. Dans l'exemple de la figure 4, la deuxième voie 12b se décompose 5 en trois chemins 121, 122, 123 résultant d'une conception modulaire de l'échangeur de chaleur 20. On comprend que l'utilisation de modules M permet d'occuper de façon optimale le plenum PL qui peut être déjà existant dans une habitation. Tandis que la figure 4 10 illustre un ajustement en largeur par utilisation de trois modules M de même hauteur sensiblement égale à la hauteur du plenum PL, la figure 5 illustre la possibilité d'ajuster la longueur L2 de l'échangeur de chaleur 20, en mettant bout à bout des modules M de section identique. Bien 15 entendu, l'intégration de l'échangeur 20 peut être réalisée ailleurs que dans un plenum PL, par exemple dans une conduite verticale d'un circuit aéraulique formant la partie d'amenée 10 ou une gaine fonctionnellement équivalente.The envelopes or similar containers are for example typically based on aluminum (such as extruded aluminum or obtained by casting in a soluble preform), the wall thickness of which is approximately 1 mm with each a central partition ( here parallel the direction of the flow of air in the heat exchanger 20). One can also superimpose vertically at least two containers 30 in a variant. The outer fins 11, here smooth to have a very good compromise between increase of exchange surface and low load losses, are aluminum thickness of about 0.1 mm. The longitudinal ends (inlet side 20a and outlet side 20b) of the containers 30 are optionally closed by plugs. A vent vent may be placed in the upper portion of each chamber defined by the container 30 to allow free expansion of the MCP upon melting of the material (the containers 30 are not completely filled with MCP solid, an upper space 33 being left free as clearly visible in Figure 6). By way of example, the upper space is sized to represent about 10% of the total volume of the container 30 at room temperature. This dimensioning is suitable when the solid phase density of the PCM is less than 800 kg / m3 (for example of the order of 780 kg / m3) and the density in the liquid phase is between 850 and 900 kg / m3. m3 under the usual operating conditions (temperature of the heat exchanger 20 not exceeding 50 ° C). Although the present description primarily indicates the example of paraffin-based materials (eg octadecane or similar long-chain organic component having a melting point between 24 and 50 ° C) for PCM, envelopes or The containers 30 of the heat exchanger 20 may also incorporate hydrated salt materials or an eutectic mixture. In FIG. 3, the frame 41, 42 or similar box portion is formed by plates of thermally insulating material for enclosing the section with the containers 30, the outer fins 31 and the passages 34. At least two parallel plates 41 form on the sides and one or more tie-rods T passing through (end-to-end) a plate 41 and engaged with nuts 41a or similar fasteners engaging at the end of the tie rods T and in abutment can be used. externally on the adjacent plate 42 which is here perpendicular to the plates 30 41 41 41. More generally, any clamping means may be used to bring the containers 30 and the associated outer fins 31 into contact. The plates 41, 42 are rigid in this non-limiting example and of thermal conductivity less than 40 mW m-1 K-1, and preferably less than 25 mW m-1 K-1. Styrodur® (extruded polystyrene) may be mentioned as an example of rigid thermally insulating material. The plates 41, 42 may comprise vacuum insulating panels 10 (PIV) having the advantage of a small footprint for a thermal conductivity typically less than 7 mW m-1 K -1, and more preferably less than 5 mW m-1. K-1. A high density mineral wool may alternatively enter the composition of the plates 41, 42 or wrap the frame. It is also possible to use atmospheric super-insulators (SIPA) based on silica aerogels or other comparable materials. These examples are well suited for fire resistance constraints and for retarding ignition of MCPs in the event of a fire. Referring to Figures 2 and 4, at least the second section 12 of the supply portion 10 extends in a plenum PL, between a false ceiling (not shown) and a slab 45 located above the false ceiling . Here, the feed portion 25 comprises a substantially horizontal pipe, optionally of substantially constant height (height for example between 20 and 70 cm). The heat exchanger 20, provided with its frame 41, 42 of thermally insulating material, is suspended from the slab 45 by at least two anchoring inserts 46a, 46b connected to a base B of the heat exchanger 20. This base B can project in two opposite directions with respect to parallel blanks of the heat exchanger 20. The anchoring inserts 46a, 46b engage with and preferably pass through the projecting ends of the base B. In the example of FIG. 4, the second channel 12b breaks down into three paths 121, 122, 123 resulting from a modular design of the heat exchanger 20. It is understood that the use of modules M makes it possible to optimally occupy the PL plenum that may already exist in a dwelling. While FIG. 4 illustrates a width adjustment by using three modules M of the same height substantially equal to the height of the plenum PL, FIG. 5 illustrates the possibility of adjusting the length L 2 of the heat exchanger 20, in end to end modules M identical section. Of course, the integration of the exchanger 20 can be carried out elsewhere than in a plenum PL, for example in a vertical duct of a ventilation circuit forming the supply portion 10 or a functionally equivalent sheath.
20 Une variante de réalisation avec un échangeur de chaleur 20' pour le stockage puis la distribution d'énergie thermique va à présent être décrite en référence aux figures 7A et 7B. La figure 7A peut correspondre à un fonctionnement 25 pendant le jour, par exemple entre 12h et 20h. L'échangeur de chaleur 20' est ici raccordé à une pompe à chaleur de type air-air (ou autre pompe x-air) et définit la deuxième voie 12b du deuxième tronçon 12 dans la partie d'amenée 10. Le dispositif de commande 8 tel que décrit précédemment 30 peut être associé à la pompe à chaleur pour commander le transfert thermique dans l'interface active 6. On comprend que, dans d'autres options, on peut utiliser un échangeur 3022616 28 thermique différent en amont de la partie d'amenée 10. Des volets respectifs 25' et 26 sont associés à une entrée 20a et une sortie 20b. Dans cette variante, l'échangeur 20' présente aussi une entrée opposée 01 et une sortie 02 5 communiquant avec un conduit 51 de retour de la pompe à chaleur 2. Une autre paire de volets 27, 28 est prévue pour obturer l'entrée 01 et la sortie 02. Ainsi, le système de guidage comprend un nombre plus important d'organes de commutation.An alternative embodiment with a heat exchanger 20 'for storing and then distributing heat energy will now be described with reference to FIGS. 7A and 7B. Figure 7A may correspond to operation during the day, for example between 12h and 20h. The heat exchanger 20 'is here connected to an air-to-air type heat pump (or other x-air pump) and defines the second channel 12b of the second section 12 in the supply part 10. The control device 8 as previously described may be associated with the heat pump to control the heat transfer in the active interface 6. It is understood that in other options a different heat exchanger 30 may be used upstream of the heat exchanger portion. 10. The respective flaps 25 'and 26 are associated with an inlet 20a and an outlet 20b. In this variant, the heat exchanger 20 'also has an opposite inlet 01 and an outlet 02 5 communicating with a pipe 51 of the return of the heat pump 2. Another pair of flaps 27, 28 is provided to close the inlet 01 and the output 02. Thus, the guidance system comprises a larger number of switching members.
10 La pompe à chaleur 2 (non illustré ici), raccordée à la partie d'amenée 10 et au conduit de retour 51, communique avec l'atmosphère extérieure par des conduits de circulation d'air qui ne sont pas représentés ici, pour plus de simplicité et de clarté. Le conduit 51 de la partie 15 de retour amène à la pompe à chaleur 2 de l'air de retour venant d'une pièce intérieure R1, R2 ou enceinte similaire et un conduit formant la partie d'amenée 10 guide le flux d'air (tout juste conditionné) venant de la pompe à chaleur 2.The heat pump 2 (not shown here), connected to the supply portion 10 and the return duct 51, communicates with the outside atmosphere by air circulation ducts which are not shown here, for more simplicity and clarity. The conduit 51 of the return portion brings to the heat pump 2 return air from an inner part R1, R2 or similar enclosure and a conduit forming the supply portion 10 guides the flow of air (just conditioned) from the heat pump 2.
20 L'échangeur de chaleur 20' peut présenter un unique chemin ou alternativement une configuration similaire à celle de la figure 4 avec plusieurs chemins 121, 122, 123. Dans ce dernier cas, les entrées et sortie de l'échangeur de chaleur 20' peuvent communiquer avec la totalité des 25 chemins, afin de faire circuler l'air dans tous les passages 34 et optimiser le transfert d'énergie thermique, en particulier à la fin de la deuxième période. Dans des options de fonctionnement, les volets 25' et 26 peuvent occuper une position intermédiaire qui ferme un des chemins 30 123 et ouvre au moins un chemin 121, 122. Cette position intermédiaire est par exemple utilisée au début de la deuxième période. A la fin de la deuxième période, la 3022616 29 position des volets 25' et 26 peut être modifiée pour que tous les chemins 121, 122, 123 soient traversés par le flux d'air. Ce type de fonctionnement est intéressant lorsque 5 l'échangeur de chaleur 20' a accumulé de l'énergie thermique avec la configuration de la figure 7A, afin de pouvoir ensuite arrêter la pompe à chaleur 2 pendant une durée supérieure ou égale à 90 minutes, et typiquement d'au moins deux heures. Pendant les trente dernières minutes de 10 la deuxième période, si on souhaite totalement décharger la quantité d'énergie accumulée dans les chemins 121, 122, on comprend que la température dans ces chemins 121, 122 est par exemple inférieure ou égale à 25°C. Plus généralement, il peut être avantageux de guider aussi une fraction du 15 flux d'air vers un autre chemin 123 de l'échangeur de chaleur 20', pour lequel la température est encore supérieure (par exemple à plus de 30°C) à la température constatée dans des chemins 121, 122 empruntés antérieurement pendant la deuxième période. Ce type 20 d'option est bien entendu utilisable avec un ou plusieurs organe de commutations 25 placés seulement du côté de l'entrée 20a d'un échangeur de chaleur (comme dans le cas de la figure 1) ayant un cloisonnement entre plusieurs chemins 121, 122, 123.The heat exchanger 20 'may have a single path or alternatively a configuration similar to that of FIG. 4 with several paths 121, 122, 123. In the latter case, the inlets and outlets of the heat exchanger 20' can communicate with all the paths, in order to circulate the air in all the passages 34 and optimize the transfer of heat energy, especially at the end of the second period. In operating options, the flaps 25 'and 26 may occupy an intermediate position which closes one of the paths 123 and opens at least one path 121, 122. This intermediate position is for example used at the beginning of the second period. At the end of the second period, the position of the flaps 25 'and 26 can be varied so that all the paths 121, 122, 123 are traversed by the air flow. This type of operation is advantageous when the heat exchanger 20 'has accumulated thermal energy with the configuration of FIG. 7A, in order to then be able to stop the heat pump 2 for a duration greater than or equal to 90 minutes. and typically at least two hours. During the last thirty minutes of the second period, if it is desired to totally discharge the amount of energy accumulated in the paths 121, 122, it is understood that the temperature in these paths 121, 122 is, for example, less than or equal to 25 ° C. . More generally, it may be advantageous to also guide a fraction of the air flow to another path 123 of the heat exchanger 20 ', for which the temperature is still higher (for example at more than 30 ° C.) at the temperature observed in paths 121, 122 borrowed previously during the second period. This type of option is of course usable with one or more switching members placed only on the inlet side 20a of a heat exchanger (as in the case of FIG. 1) having a partition between several paths. , 122, 123.
25 En référence aux figures 6, 7A et 7B, on comprend qu'il est avantageux d'accumuler de la chaleur par utilisation d'un échangeur de chaleur 20' conçu et agencé pour communiquer sélectivement avec les partie d'amenée 10 et de retour 51 avec les flux d'air se rendant vers la 30 pièce R1 et venant de celle-ci. Un équipement 1 peut comporter de multiples modules M du type représenté par la figure 5. Chaque module M comprend préférentiellement une 3022616 30 pluralité de contenants 30 qui contiennent un matériau à changement de phase. Les contenants 30 sont disposés parallèlement entre eux, à l'intérieur d'une enveloppe ou cadre, et sont espacés l'un de l'autre le long d'au moins 5 une partie de leur surface externe, de sorte que les passages d'écoulement d'air 34 sont définis le long de celle-ci, de manière à permettre un échange thermique avec la surface conductrice du contenant 30 et la surface conductrice des ailettes externes 31.With reference to FIGS. 6, 7A and 7B, it is understood that it is advantageous to accumulate heat by using a heat exchanger 20 'designed and arranged to selectively communicate with the supply and return portions 10'. 51 with the air flows to and from R1. An equipment 1 may comprise multiple modules M of the type shown in FIG. 5. Each module M preferably comprises a plurality of containers 30 which contain a phase-change material. The containers 30 are arranged parallel to one another within an envelope or frame, and are spaced from each other along at least part of their outer surface, so that air flow 34 are defined along the latter, so as to allow heat exchange with the conductive surface of the container 30 and the conductive surface of the outer fins 31.
10 Une communication sélective entre les flux d'air passant par la pompe à chaleur 2 et jusqu'à la pièce R1 ou enceinte analogue est assurée par les volets 25', 26, d'une part, et une communication sélective similaire est assurée pour le flux d'air revenant de la pièce R1 par les volets 15 27, 28, d'autre part. On peut voir sur les figures 7A et 7B que le volet 28 optionnel commande l'entrée d'air de retour et détermine si le flux d'air de retour est guidé directement à la pompe à chaleur 2 par le conduit 12c qui forme une partie du 20 conduit de retour 51 ou s'il passe d'abord à travers l'échangeur de chaleur 20'. Le volet 27 optionnel commande la communication entre la sortie 02 et le conduit de retour 51. Le volet 25' qui est fonctionnellement équivalent au 25 volet 25 de la figure 1, commande l'amenée du flux d'air conditionné venant de la pompe à chaleur 2 par le deuxième tronçon 12 et détermine s'il se rend directement (par la voie 12a) à la pièce R1 ou s'il passe d'abord (par la voie 12b) à travers l'échangeur de chaleur 20' avec MCP. Le 30 volet 26 commande la communication entre la sortie 20b de l'échangeur de chaleur 20' et la pièce intérieure R1 ou autre enceinte.Selective communication between the air streams passing through the heat pump 2 and up to the room R1 or similar enclosure is provided by the shutters 25 ', 26, on the one hand, and a similar selective communication is provided for the flow of air returning from the room R1 by the flaps 27, 28, on the other hand. It can be seen in FIGS. 7A and 7B that the optional flap 28 controls the return air inlet and determines if the flow of return air is guided directly to the heat pump 2 via the duct 12c which forms a part of the return duct 51 or if it passes first through the heat exchanger 20 '. The optional flap 27 controls the communication between the output 02 and the return duct 51. The flap 25 ', which is functionally equivalent to the flap 25 of FIG. 1, controls the supply of the conditioned air flow coming from the pump. heat 2 by the second section 12 and determines whether it goes directly (via the channel 12a) to the room R1 or if it passes first (through the channel 12b) through the heat exchanger 20 'with MCP . The flap 26 controls the communication between the outlet 20b of the heat exchanger 20 'and the inner part R1 or other enclosure.
3022616 31 Bien entendu, le flux d'air conditionné est délivré de façon comparable à ce qui est illustré sur la figure 1, par exemple par au moins une sortie de ventilation la ou lb débouchant dans la pièce intérieure R1, de préférence dans 5 une zone proche du plafond. Une ventilation mécanique est préférée. Ici, la sortie de ventilation est la même indépendamment de la configuration des organes de commutation 25, 25', 26, 27, 28 de l'ensemble de guidage. Pour un fonctionnement pendant le jour, comme 10 illustré sur la figure 2 ou sur la figure 7A, la pompe à chaleur 2 fonctionne à un coefficient élevé et donc à une efficacité élevée et, ainsi, elle peut produire économiquement plus de chaleur qu'on n'en a réellement besoin dans la ou les pièces intérieures R1, R2. Une 15 accumulation de chaleur est alors réalisée dans les contenants 30, en canalisant le flux d'air conditionné (air chauffé si la PAC est dans un mode de chauffage) venant de la pompe de chaleur 2, par la partie d'amenée 10 avec le guidage du volet 25', vers l'échangeur de chaleur 20. Pour 20 un chauffage, l'air chauffé cède une partie de sa chaleur au matériau MCP pour qu'elle soit stockée, puis se rend dans la pièce intérieure R1 du fait de la position passante du volet 26 (position passante par rapport à la sortie de l'échangeur 20').Of course, the flow of conditioned air is delivered in a manner comparable to that illustrated in FIG. 1, for example by at least one ventilation outlet 1a or 1b opening into the inner part R1, preferably in a area near the ceiling. Mechanical ventilation is preferred. Here, the ventilation output is the same regardless of the configuration of the switching members 25, 25 ', 26, 27, 28 of the guide assembly. For operation during the day, as illustrated in FIG. 2 or FIG. 7A, the heat pump 2 operates at a high coefficient and therefore at a high efficiency and, thus, it can economically produce more heat than does not really need it in the interior parts R1, R2. An accumulation of heat is then achieved in the containers 30, by channeling the air conditioning flow (heated air if the heat pump is in a heating mode) coming from the heat pump 2, by the supply part 10 with the guiding of the flap 25 'towards the heat exchanger 20. For heating, the heated air transfers some of its heat to the MCP material for storage, then goes to the inner part R1 because the passing position of the flap 26 (passing position relative to the outlet of the exchanger 20 ').
25 Dans cette disposition, l'air de retour est amené directement depuis la pièce R1 en étant guidé par le volet 28 et le volet 27, qui isolent l'échangeur de chaleur 20' du flux d'air de retour. On peut considérer que les volets 25', 26, 27, 28 sont chacun dans leur première orientation 30 dans le cas de la figure 1. En référence à présent à la figure 7B, les volets 25', 26, 27, 28 de l'ensemble de guidage sont dans leur 3022616 32 deuxième orientation (équivalent de ce qui a été défini comme la première configuration de l'ensemble de guidage dans le cas de la figure 1) respective pour un fonctionnement qui peut être utilisé après la deuxième 5 période et notamment pendant la nuit dans le cas du chauffage. Dans cette disposition, quand la pompe à chaleur 2 fonctionne à un coefficient relativement bas et quand il se peut qu'elle n'arrive pas à fournir toute la chaleur nécessaire dans la pièce intérieure R1, tout ou partie de 10 l'échangeur de chaleur 20' peut être sollicité pour un apport d'énergie thermique. Cet apport est permis en canalisant l'air de retour venant de la ou les pièces intérieures R1 (espace chauffé) pour le faire passer par des passages 34 le long des contenants 30 de l'échangeur de 15 chaleur 20', où de la chaleur accumulée peut être recueillie. Ce fonctionnement peut être optionnel, et par exemple conditionné au fait qu'une température mesurée dans l'échangeur de chaleur 20' (par le capteur CT) dépasse un seuil, ce qui signifie que suffisamment de chaleur est 20 accumulée dans l'échangeur de chaleur 20'. Comme bien visible sur la figure 7B, l'air de retour venant de la pièce R1 est amené à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 20' en étant guidé par le volet 28. L'air passant à travers la zone d'accumulation de 25 l'échangeur 20' peut être chauffé avant d'être évacué via le volet 27 (orientation passante), vers la pompe à chaleur 2, par le conduit de retour 51. La pompe à chaleur 2 profite de cet apport de calories en cas de chauffage puisque le différentiel de température (entre température 30 de l'air sortant et température de l'air entrant) est plus important. Le COP est donc ainsi amélioré. L'air chauffé sortant de la pompe à chaleur 2 est 3022616 33 amené directement dans la ou les pièces intérieures R1, R2 par le premier tronçon 11 et la première voie 12a du deuxième tronçon 12. Dans la deuxième orientation des volets 25', 26, l'échangeur de chaleur 20' est isolé du 5 flux d'air chauffé (idem que le cas illustré sur la figure 1) . On comprend ici que l'on peut utiliser la chaleur stockée fournie par l'échangeur de chaleur 20' pour limiter les situations de fonctionnement à faible rendement de la 10 pompe à chaleur 2 et aussi éviter le recours à un chauffage d'appoint (typiquement par d'autres sources électriques). On préférera cependant l'échangeur de chaleur 20, qui n'interfère pas avec l'air de retour, dans les situations exigeant un minimum d'encombrement et/ou un minimum de 15 modification d'une installation existante. L'échangeur de chaleur 20' peut, dans des variantes de réalisation, se décomposer en modules M pour définir deux chemins 121, 122 comme illustré dans le cas de la figure 4. Un matériau thermiquement isolant similaire ou 20 identique à celui enveloppant l'échangeur de chaleur 20' peut former une cloison entre les deux chemins 121, 122. Alternativement on peut espacer les chemins 121, 122 l'un de l'autre. On peut optionnellement guider le flux d'air seulement dans l'un des deux chemins 121 pendant la 25 deuxième période, par la conception et/ou l'agencement de l'échangeur de chaleur 20' dans le deuxième tronçon 12. On peut aussi utiliser une orientation intermédiaire des volets 25' et 26 pour permettre de n'utiliser que le chemin 121 pour le déstockage d'énergie à l'état d'arrêt de la 30 pompe à chaleur 2. Le dispositif de commande 8 peut actionner sélectivement, de manière temporaire, les volets 25' et 26 3022616 34 de l'ensemble de guidage lors d'un mode de dégivrage, afin de transférer de la chaleur à l'air refroidi au niveau de l'interface d'échange 6. Il en va de même pour l'actionnement du volet 25 dans la forme de réalisation de 5 la figure 1, pour obtenir un effet analogue dans un mode de dégivrage. L'inversion de cycle permettant le dégivrage est par exemple contrôlée par le dispositif de commande 8. Un des avantages de l'invention est de permettre d'effacer la pompe à chaleur 2 pendant les heures de 10 pointe, par exemple au moins deux heures d'une journée, sans recours à des sources électriques auxiliaires pour un chauffage d'appoint. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de 15 réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par exemple, bien que l'échangeur de chaleur 20 a été illustré avec des contenants 30 allongés et de faible 20 largeur, on peut aussi encapsuler les matériaux de stockage de chaleur latente 29 de type MCP dans une structure moulée et/ou utiliser une unique enveloppe qui définit les passages 34 pour le flux d'air.In this arrangement, the return air is fed directly from the room R1 while being guided by the flap 28 and the flap 27, which isolate the heat exchanger 20 'from the return air flow. We can consider that the flaps 25 ', 26, 27, 28 are each in their first orientation 30 in the case of Figure 1. Referring now to Figure 7B, the flaps 25', 26, 27, 28 of the in their second orientation (equivalent of what has been defined as the first configuration of the guide assembly in the case of FIG. 1), respectively, for a function which can be used after the second period and especially during the night in the case of heating. In this arrangement, when the heat pump 2 is operating at a relatively low coefficient and when it is possible that it can not provide all the necessary heat in the inner part R1, all or part of the heat exchanger 20 'can be requested for a supply of thermal energy. This supply is allowed by channeling the return air from the inner part (s) R1 (heated space) to pass through passages 34 along the containers 30 of the heat exchanger 20 ', where heat accumulated can be collected. This operation may be optional, and for example conditioned to the fact that a temperature measured in the heat exchanger 20 '(by the sensor CT) exceeds a threshold, which means that enough heat is accumulated in the heat exchanger. heat 20 '. As clearly visible in FIG. 7B, the return air coming from the part R1 is brought inside the heat exchanger 20 'while being guided by the flap 28. The air passing through the zone of Accumulation of exchanger 20 'can be heated before being evacuated via flap 27 (flow orientation) to heat pump 2 via return duct 51. Heat pump 2 takes advantage of this calorie intake. in case of heating since the temperature differential (between the temperature of the outgoing air and the temperature of the incoming air) is greater. The COP is thus improved. The heated air exiting the heat pump 2 is fed directly into the inner part (s) R1, R2 through the first section 11 and the first channel 12a of the second section 12. In the second orientation of the flaps 25 ', 26 the heat exchanger 20 'is isolated from the heated air stream (same as the case illustrated in FIG. 1). It is understood here that the stored heat provided by the heat exchanger 20 'can be used to limit the low efficiency operating situations of the heat pump 2 and also avoid the need for backup heating (typically by other electrical sources). However, the heat exchanger 20, which does not interfere with the return air, will be preferred in situations requiring a minimum of space and / or a minimum of modification of an existing installation. The heat exchanger 20 'can, in alternative embodiments, be broken down into modules M to define two paths 121, 122 as illustrated in the case of FIG. 4. A thermally insulating material similar or identical to that surrounding the heat exchanger 20 'can form a partition between the two paths 121, 122. Alternatively the paths 121, 122 can be spaced apart from each other. The flow of air can be optionally guided only in one of the two paths 121 during the second period, by the design and / or arrangement of the heat exchanger 20 'in the second section 12. use an intermediate orientation of the flaps 25 'and 26 to allow the use of only the path 121 for the release of energy at the off state of the heat pump 2. The control device 8 can actuate selectively, temporarily, the shutters 25 'and 26 3022616 34 of the guide assembly during a defrost mode, for transferring heat to the cooled air at the exchange interface 6. It in The same goes for the actuation of the flap 25 in the embodiment of Figure 1, to obtain a similar effect in a defrost mode. The cycle reversal for defrosting is for example controlled by the control device 8. One of the advantages of the invention is that it allows the heat pump 2 to be cleared during the peak hours, for example at least two hours. one day, without the use of auxiliary electric sources for additional heating. It should be apparent to those skilled in the art that the present invention allows embodiments in many other specific forms without departing from the scope of the invention as claimed. For example, although the heat exchanger 20 has been illustrated with elongated and narrow containers, one can also encapsulate the latent heat storage materials 29 of the MCP type in a molded structure and / or use a single envelope that defines the passages 34 for the airflow.
Claims (15)
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| FR1455839A FR3022616B1 (en) | 2014-06-24 | 2014-06-24 | EQUIPMENT AND METHOD FOR THERMAL ENERGY DISTRIBUTION BY AIR FLOW WITH LATENT HEAT STORAGE |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3022616B1 (en) | 2019-05-03 |
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