FR3064725A1 - INSTALLATION FOR THE THERMAL REQUIREMENTS OF A SANITARY WATER BUILDING AND HEATING COMPRISING A THERMODYNAMIC HEATING - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet une installation pour les besoins thermiques d'un bâtiment, comprenant des systèmes de production d'eau chaude sanitaire comportant des ballons d'eau chaude (6), un réseau d'extraction d'air prélevé dans ce bâtiment, et des dispositifs de chauffage thermodynamique disposant de pompes à chaleur (12) comportant des évaporateurs recevant le flux d'air d'extraction, et comportant des condenseurs chauffant l'eau des ballons d'eau chaude (6), caractérisée en ce qu'elle comporte des échangeurs thermiques de chauffage du bâtiment (24) prélevant une énergie thermique dans les ballons d'eau chaude sanitaire (6).The invention relates to an installation for the thermal needs of a building, comprising domestic hot water production systems comprising hot water tanks (6), an air extraction network taken from this building. , and thermodynamic heating devices having heat pumps (12) having evaporators receiving the exhaust air flow, and having condensers heating the water of the hot water tanks (6), characterized in that it comprises heat exchangers for heating the building (24) taking thermal energy from the domestic hot water tanks (6).
Description
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52893 © Int Cl8 : F24 H 4/04 (2017.01)52893 © Int Cl 8 : F24 H 4/04 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTIONPATENT INVENTION APPLICATION
A1A1
INSTALLATION POUR LES BESOINS THERMIQUES D'UN BATIMENT EN EAU SANITAIRE ET CHAUFFAGE COMPRENANT UN CHAUFFAGE THERMODYNAMIQUE.INSTALLATION FOR THE THERMAL NEEDS OF A BUILDING IN SANITARY WATER AND HEATING INCLUDING THERMODYNAMIC HEATING.
FR 3 064 725 - A1 tüzy L'invention a pour objet une installation pour les besoins thermiques d'un bâtiment, comprenant des systèmes de production d'eau chaude sanitaire comportant des ballons d'eau chaude (6), un réseau d'extraction d'air prélevé dans ce bâtiment, et des dispositifs de chauffage thermodynamique disposant de pompes à chaleur (12) comportant des évaporateurs recevant le flux d'air d'extraction, et comportant des condenseurs chauffant l'eau des ballons d'eau chaude (6), caractérisée en ce qu'elle comporte des échangeurs thermiques de chauffage du bâtiment (24) prélevant une énergie thermique dans les ballons d'eau chaude sanitaire (6).FR 3 064 725 - A1 tüzy The subject of the invention is an installation for the thermal needs of a building, comprising systems for producing domestic hot water comprising hot water tanks (6), an extraction network of air taken from this building, and thermodynamic heating devices having heat pumps (12) comprising evaporators receiving the flow of extract air, and comprising condensers heating the water in the hot water tanks ( 6), characterized in that it comprises heat exchangers for heating the building (24) taking thermal energy from the domestic hot water tanks (6).
ii
La présente invention concerne une installation pour les besoins thermiques d'un bâtiment en eau chaude sanitaire et chauffage de ce bâtiment, ainsi qu'un bâtiment équipé d'une telle installation.The present invention relates to an installation for the thermal needs of a building with sanitary hot water and heating of this building, as well as a building equipped with such an installation.
Les bâtiments de logement ou de service comportent généralement un système de production d'eau chaude sanitaire pour différents usages domestiques. On cherche en particulier à réduire la consommation d'énergie nécessaire pour la production d'eau chaude sanitaire, qui peut être dans les maisons modernes du type basse consommation l'usage consommant le plus d'énergie.Housing or service buildings generally include a system for producing domestic hot water for various domestic uses. We seek in particular to reduce the energy consumption necessary for the production of domestic hot water, which can be in modern houses of the low consumption type the use consuming the most energy.
Un type de système de production d'eau chaude sanitaire connu pour une habitation collective, présenté notamment par le document FR-A1-2926626, comporte un ensemble de chauffe-eau prévus chacun pour un logement, et un circuit d'extraction d'air pour le renouvellement de l'air de ces logements, formant une source froide passant par un évaporateur d'un dispositif de chauffage thermodynamique du type pompe à chaleur. L'énergie thermique récupérée sur l'évaporateur est transmise, en utilisant un compresseur, à un condenseur utilisé pour chauffer l'eau sanitaire formant une source chaude.One type of domestic hot water production system known for collective housing, presented in particular by document FR-A1-2926626, comprises a set of water heaters each provided for a housing, and an air extraction circuit. for the renewal of the air in these dwellings, forming a cold source passing through an evaporator of a thermodynamic heating device of the heat pump type. The thermal energy recovered from the evaporator is transmitted, using a compressor, to a condenser used to heat the domestic water forming a hot source.
Par ailleurs, les différentes solutions d'isolation des murs, de la toiture et des ouvrants des bâtiments permettent de réduire les consommations d'énergie nécessaires pour le chauffage de ces bâtiments.In addition, the various insulation solutions for walls, roofs and openings in buildings make it possible to reduce the energy consumption required for heating these buildings.
En particulier, le système de chauffage des logements peut utiliser un dispositif de chauffage thermodynamique comportant des évaporateurs installés à l'extérieur, présentant un bon rendement si les températures extérieures ne sont pas trop basses. Dans le cas de températures extérieures basses, la puissance de chauffage diminue et le rendement chute. Pour des températures trop basses le système de chauffage peut être arrêté, il faut alors prévoir des moyens de chauffage complémentaires.In particular, the housing heating system can use a thermodynamic heating device comprising evaporators installed outside, having good performance if the outside temperatures are not too low. In the case of low outside temperatures, the heating power decreases and the efficiency drops. For too low temperatures the heating system can be stopped, it is then necessary to provide additional heating means.
De plus, ces systèmes de chauffage de logements comportant un dispositif thermodynamique propre, s'ajoutant à celui pour la production d'eau chaude sanitaire, représentent des coûts d'installation ainsi que des coûts d'entretien élevés.In addition, these housing heating systems with their own thermodynamic device, in addition to that for the production of domestic hot water, represent installation costs as well as high maintenance costs.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure.The object of the present invention is in particular to avoid these drawbacks of the prior art.
Elle propose à cet effet une installation pour les besoins thermiques d'un bâtiment, comprenant des systèmes de production d'eau chaude sanitaire comportant des ballons d'eau chaude, un réseau d'extraction d'air prélevé dans ce bâtiment, et des dispositifs de chauffage thermodynamique disposant de pompes à chaleur comportant des évaporateurs recevant le flux d'air d'extraction, et comportant des condenseurs chauffant l'eau des ballons d'eau chaude, cette installation étant remarquable en ce qu'elle comporte des échangeurs thermiques de chauffage du bâtiment prélevant une énergie thermique dans les ballons d'eau chaude sanitaire.To this end, it offers an installation for the thermal needs of a building, comprising domestic hot water production systems comprising hot water tanks, an air extraction network taken from this building, and devices of thermodynamic heating having heat pumps comprising evaporators receiving the flow of extraction air, and comprising condensers heating the water of the hot water cylinders, this installation being remarkable in that it comprises heat exchangers of heating of the building taking thermal energy from the domestic hot water tanks.
Un avantage de cette installation pour les besoins thermiques est que pour un logement avec un unique dispositif de chauffage thermodynamique, et en récupérant une énergie thermique prélevée dans le flux d'air d'extraction pour réchauffer les évaporateurs de cette installation, on réalise à la fois la production d'eau chaude sanitaire dans les ballons, et à partir de cette eau chaude une distribution de l'énergie thermique dans le bâtiment pour le chauffer, notamment avec un réseau d'échangeurs eau-air.An advantage of this installation for thermal needs is that for a housing with a single thermodynamic heating device, and by recovering thermal energy taken from the exhaust air flow to heat the evaporators of this installation, times the production of domestic hot water in the tanks, and from this hot water a distribution of thermal energy in the building to heat it, in particular with a network of water-air exchangers.
L'installation pour les besoins thermiques comportant un dispositif de chauffage thermodynamique commun pour les chauffages de l'eau sanitaire et du bâtiment, présente alors des coûts d'installation et d'entretien réduit.The installation for thermal needs comprising a common thermodynamic heating device for heating domestic water and the building, then presents reduced installation and maintenance costs.
L'installation pour les besoins thermiques selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.The installation for thermal needs according to the invention may also include one or more of the following characteristics, which can be combined with one another.
Avantageusement, l'installation comporte des circuits d'eau chaude calorie-porteur qui relient les ballons d'eau chaude aux échangeurs thermiques de diffusion.Advantageously, the installation includes heat-carrying hot water circuits which connect the hot water tanks to the diffusion heat exchangers.
Selon un mode de réalisation, les circuits d'eau chaude comportent à l'intérieur l'eau chaude sanitaire qui circule.According to one embodiment, the hot water circuits inside have domestic hot water circulating.
Selon un autre mode de réalisation, les circuits d'eau chaude comportent des échangeurs thermiques eau-eau disposés dans les ballons d'eau chaude, réalisant une séparation de l'eau chaude sanitaire et de l'eau chaude calorie-porteur. De cette manière on évite un risque de pollution de l'eau chaude sanitaire.According to another embodiment, the hot water circuits comprise water-water heat exchangers arranged in the hot water tanks, making a separation of the domestic hot water and the calorie-carrying hot water. In this way a risk of pollution of the domestic hot water is avoided.
Selon un autre mode de réalisation, les échangeurs thermiques de chauffage comportent des radiateurs diffusant la chaleur par convection naturelle, ou des systèmes de chauffage de planchers chauffants.According to another embodiment, the heating heat exchangers comprise radiators diffusing the heat by natural convection, or systems for heating heated floors.
En particulier, l'installation peut comporter des caissons d'air pressurisé recevant un air chaud délivré par les échangeurs thermiques de chauffage, qui sont reliés aux différentes pièces à chauffer.In particular, the installation may include pressurized air boxes receiving hot air supplied by the heating heat exchangers, which are connected to the various parts to be heated.
En variante, l'installation peut comporter des gaines de distribution d'air chaud recevant un air chaud délivré par les échangeurs thermiques de chauffage, qui sont reliées aux différentes pièces à chauffer.As a variant, the installation may include ducts for distributing hot air receiving hot air supplied by the heating heat exchangers, which are connected to the various parts to be heated.
L'invention a aussi pour objet un bâtiment comportant des installations pour les besoins thermiques, comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes.The subject of the invention is also a building comprising installations for thermal needs, comprising any one of the preceding characteristics.
En particulier, le bâtiment comprenant plusieurs logements, chaque logement peut comporter un dispositif de chauffage thermodynamique individuel. De cette manière, chaque logement est autonome pour son chauffage.In particular, the building comprising several dwellings, each dwelling may include an individual thermodynamic heating device. In this way, each accommodation is autonomous for its heating.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux figures annexées suivantes :Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the description which follows, given solely by way of example, with reference to the following appended figures:
- la figure 1 est un schéma présentant en coupe verticale un bâtiment d'habitation comportant une installation pour les besoins thermiques selon l'invention;- Figure 1 is a diagram showing in vertical section a residential building comprising an installation for thermal needs according to the invention;
- la figure 2 présente une vue de dessus de ce bâtiment comportant une distribution d'air de chauffage par des caissons pressurisés ; et- Figure 2 shows a top view of this building comprising a distribution of heating air by pressurized boxes; and
- la figure 3 présente une vue de dessus de ce bâtiment suivant une variante comportant une distribution d'air de chauffage par des gaines de distribution.- Figure 3 shows a top view of this building according to a variant comprising a distribution of heating air by distribution ducts.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.For the sake of clarity, identical or similar elements are identified by identical reference signs in all of the figures.
Les figures 1 et 2 présentent un bâtiment comportant des logements superposés, présentant chacun des pièces techniques 2 et des pièces d'usage principalFigures 1 and 2 show a building with superimposed housing, each with technical parts 2 and main use parts
4. Chaque logement comporte dans une pièce technique 2 un ballon d'eau chaude 6 contenant une eau chauffée stockée à usage sanitaire.4. Each accommodation comprises in a technical room 2 a hot water tank 6 containing a heated water stored for sanitary use.
Pour chaque logement un réseau d'extraction d'air 10 comporte dans différentes pièces 2, 4 des bouches d'extraction 8, qui conduisent le flux d'air extrait vers un échangeur thermique d'un évaporateur d'un chauffe-eau thermodynamique comprenant une pompe à chaleur 12, et le ballon d'eau chaude 6 recevant à l'intérieur cette pompe à chaleur.For each housing an air extraction network 10 comprises in different rooms 2, 4 extraction vents 8, which conduct the flow of extracted air to a heat exchanger of an evaporator of a thermodynamic water heater comprising a heat pump 12, and the hot water tank 6 receiving inside this heat pump.
La pompe à chaleur 12 comporte un condenseur dégageant une énergie thermique, qui chauffe l'eau sanitaire du ballon 6.The heat pump 12 comprises a condenser releasing thermal energy, which heats the domestic water from the tank 6.
Un ventilateur d'extraction d'air 14 disposé dans les combles sous la toiture 18, récupère l'air extrait des différents réseaux d'extraction d'air 10 dans les logements en assurant leur ventilation, pour le rejeter à l'extérieur par une cheminée d'aération 16.An air extraction fan 14 disposed in the attic under the roof 18, collects the air extracted from the various air extraction networks 10 in the housing by ensuring their ventilation, to discharge it outside by a ventilation chimney 16.
Le ventilateur d'extraction d'air 14 peut en particulier moduler les débits d'air de chaque logement en fonction de leurs besoins réels, notamment par des vannes automatiques dans chaque logement, afin de limiter les entrées d'air venant de l'extérieur qui refroidissent le bâtiment en hiver. Les besoins de chaque logement peuvent être mesurés notamment par des capteurs du taux d'hygrométrie intérieure, ou de tout autre polluant.The air extraction fan 14 can in particular modulate the air flow rates of each housing according to their real needs, in particular by automatic valves in each housing, in order to limit the air inlets coming from the outside. which cool the building in winter. The needs of each dwelling can be measured in particular by sensors of the indoor humidity rate, or any other pollutant.
Un système de chauffage de chaque logement comporte un ou plusieurs échangeurs thermiques eau-air de diffusion d'air chaud 24 alimentés par un circuit d'eau chaude calorie-porteuse 20 comportant un circulateur 22, qui passe à l'intérieur du ballon d'eau chaude sanitaire 6 pour prélever une énergie thermique.A heating system for each housing comprises one or more water-air heat exchangers for diffusing hot air 24 supplied by a caloric-bearing hot water circuit 20 comprising a circulator 22, which passes inside the storage tank. domestic hot water 6 for taking thermal energy.
Dans le logement du dessus, l'eau chaude sanitaire contenue dans le ballon 6 est directement distribuée dans le circuit d'eau chaude 20, pour délivrer des calories à l'échangeur thermique de diffusion 24.In the upper housing, the domestic hot water contained in the tank 6 is directly distributed in the hot water circuit 20, to deliver calories to the diffusion heat exchanger 24.
En variante, dans le logement du dessous, le circuit d'eau chaude 20 passe par un échangeur thermique eau-eau 32 intégré dans le ballon 6, afin de séparer l'eau calorie-porteuse de ce circuit de l'eau chaude sanitaire du ballon.As a variant, in the housing below, the hot water circuit 20 passes through a water-water heat exchanger 32 integrated in the tank 6, in order to separate the heat-carrying water from this circuit from the domestic hot water ball.
Un ventilateur 26 d'activation du flux d'air chaud prélève l'air dans le logement par une grille de recyclage 34 pour le puiser à travers l'échangeur thermique de diffusion 24, et le délivrer dans un caisson d'air chaud pressurisé et étanche 28, appelé aussi « plénum », comportant des bouches de distribution d'air 30 répartissant l'air chaud dans chaque pièce à chauffer.A fan 26 for activating the hot air flow takes the air from the housing through a recycling grid 34 to draw it through the diffusion heat exchanger 24, and deliver it to a pressurized hot air box and sealed 28, also called "plenum", comprising air distribution outlets 30 distributing the hot air in each room to be heated.
La figure 3 présente un logement comportant des gaines de distribution d'air chaud 40 à la place du caisson d'air pressurisé 28, qui distribuent de la même manière par des bouches de distribution d'air 30, l'air chaud dans chaque pièce à chauffer.FIG. 3 shows a housing comprising hot air distribution ducts 40 in place of the pressurized air box 28, which distribute the hot air in each room in the same way by air distribution vents 30 to heat.
En variante, les calories prélevées dans les ballons d'eau chaude 6 peuvent être distribuées dans le bâtiment par des circuits d'eau chaude 20 équipés de radiateurs disposés dans les différentes pièces 2, 4, diffusant la chaleur par convection naturelle, ou par l'alimentation de systèmes de chauffage de planchers chauffants.As a variant, the calories taken from the hot water tanks 6 can be distributed in the building by hot water circuits 20 equipped with radiators arranged in the different rooms 2, 4, diffusing the heat by natural convection, or by l supply of underfloor heating systems.
On réalise ainsi de manière simple, avec un unique dispositif de chauffage thermodynamique par logement, et en récupérant une énergie calorifique sur l'air extrait du bâtiment, à la fois le chauffage de l'eau chaude sanitaire et celui du bâtiment. Le système est économique à installer et à entretenir.This is done in a simple manner, with a single thermodynamic heating device per housing, and by recovering heat energy from the air extracted from the building, both the heating of domestic hot water and that of the building. The system is economical to install and maintain.
De plus, la consommation d'énergie venant de l'extérieur de l'installation est relativement faible à cause de la récupération de calories effectuées, qui peut suffire à délivrer une grande part de l'énergie de chauffage du bâtiment dans le cas d'un bâtiment bien isolé.In addition, the energy consumption coming from outside the installation is relatively low because of the recovery of calories carried out, which can be sufficient to deliver a large part of the heating energy of the building in the case of a well insulated building.
En cas de nécessité d'apport d'énergie extérieure pour le chauffage du bâtiment, on peut utiliser un chauffage électrique complémentaire de l'eau sanitaire dans le ballon 6, qui délivre alors les calories nécessaires au circuit d'eau chaude 20. En variante on peut ajouter un chauffage électrique complémentaire en série avec l'échangeur thermique de diffusion 24.If it is necessary to provide external energy for heating the building, additional electric heating of the domestic water can be used in the tank 6, which then delivers the calories necessary for the hot water circuit 20. As a variant additional electrical heating can be added in series with the diffusion heat exchanger 24.
La température de l'air extrait du bâtiment étant relativement constante, 5 on n'a pas de baisse de performance du système de chauffage thermodynamique liée à la température extérieure, ni de risque d'arrêt en cas de température extérieure trop basse.The temperature of the air extracted from the building being relatively constant, there is no drop in performance of the thermodynamic heating system linked to the outside temperature, nor any risk of stopping in the event of too low outside temperature.
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| FR3127276A1 (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-24 | Atlantic Industrie | Installation of hot water production for collective housing |
Also Published As
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| FR3064725B1 (en) | 2019-06-21 |
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