FR3079287A1 - Systeme de chauffage hybride - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un système de chauffage central comprenant un chauffe-eau thermodynamique 6 pour chauffer l'eau d'un circuit primaire 20, un circuit de chauffage 7 comprenant des radiateurs, et, un échangeur 14 pour échanger des calories entre l'eau du circuit primaire et l'eau du circuit de chauffage.

Description

. 1 _
La présente invention se rapporte au domaine du chauffage des immeubles et particulièrement des maisons individuelles.
Les chaudières classiques, n’utilisant pas de condensation, ont un rendement moyen de 0,8 ce qui est faible. Une chaudière à condensation a un rendement supérieur, mais son coût à l’achat est plus élevé.
Le but de l’invention est de proposer un système de chauffage ayant un rendement supérieur à celui d’une chaudière classique.
Pour atteindre son but, l’invention propose un système de qui comprend un chauffe-eau thermodynamique pour chauffer l’eau d'un circuit primaire, un circuit pour le chauffage d’un bâtiment et un échangeur primaire entre l'eau dans le circuit primaire et un fluide de chauffage dans le circuit de chauffage. Le fluide de chauffage peut être de l'eau et l'échangeur primaire être un échangeur eau/eau. Le fluide de chauffage peut être de l'air et l’échangeur primaire être un échangeur eau/air.
De préférence, le chauffe-eau comprend une résistance électrique d'appoint pour chauffer l'eau du circuit primaire.
-2Avantageusement, le système comprend un échangeur d'entrée relié à une entrée d'air frais du chauffe-eau, cet échangeur étant prévu pour échanger des calories entre de l'air vicié extrait du bâtiment par un circuit VMC et cet air frais.
Avantageusement, le système comprend des moyens de chauffe-eau solaire et un circuit pour préchauffer le fluide dans le circuit de chauffage, en amont de l'échangeur primaire. Ces moyens de chauffe-eau solaire peuvent comprendre : un capteur solaire, et, un ballon pour de l'eau chauffée par ce capteur ; et, les moyens de préchauffage comprendre :
une conduite de préchauffage, des moyens pour faire circuler l'eau dans cette conduite, et, un échangeur de préchauffage pour échanger des calories entre l'eau dans la conduite de préchauffage et le fluide dans le circuit de chauffage.
Plusieurs modes d’exécution de l’invention seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation pour un système de chauffage selon l’invention ;
- la figure 2 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation pour un système de chauffage selon l'invention, incluant un circuit de climatisation ; et,
- la figure 3 est une schématique d'un premier mode de réalisation pour un système de chauffage selon l'invention, incluant le circuit de climatisation et un circuit de chauffe-eau solaire.
. 3 Les figures illustrent un système 1 pour le chauffage d'une maison 2. Aux figures, la maison 2 est représentée par un élément de mur 3 ou un élément de toiture 4.
La figure 1 illustre un premier mode de réalisation pour le système de chauffage 1. Le système comprend un chauffe-eau thermodynamique 6 et un circuit de chauffage 7. Le circuit de chauffage est un circuit à eau comprenant :
- au moins un ou plusieurs radiateurs 8 à eau chaude, dont un seul est représenté ;
- un circulateur 9, installé sur une conduite commune 10, pour faire circuler l'eau de chauffage dans le circuit ;
- un distributeur 11 pour répartir l'eau de chauffage, chaude, depuis la conduite commune 10 en direction de chaque radiateur 8 ;
- un collecteur 12 pour recueillir l'eau de chauffage, refroidie, venant des radiateurs 8 et renvoyer cette eau refroidie dans la conduite commune ; et,
- un échangeur primaire 14, de type eau-eau, monté sur la conduite commune 10, pour réchauffer l'eau de chauffage qui circule dans cette conduite commune 10.
Dans l'exemple illustré, l'échangeur primaire est un échangeur à plaques. Ceci permet d'avoir une grande surface d'échange dans un faible volume.
Le chauffe-eau 6 est notamment prévu pour produire de l'eau chaude sanitaire grâce à un circuit d'eau chaude sanitaire. Le chauffe-eau comprend notamment une entrée d'air ambiant 16, pour prélever de l'air ambiant dans la pièce où il se trouve. Il comprend aussi une sortie d'air 17 pour l'air refroidi puis refoulé par le chauffe-eau. Une gaine d'évacuation 18 permet d'évacuer l'air refoulé depuis la sortie 17 jusqu'à l'extérieur de la maison 2, au travers du mur 3.
-4Le système 1 comprend en outre un circuit primaire 20. L'échangeur primaire 14 est aussi monté sur le circuit primaire 20. Ce circuit primaire comprend en outre un circulateur 21 pour y faire circuler de l'eau primaire produite par le chauffe-eau. En parcourant l'échangeur 14, l'eau primaire réchauffe l’eau de chauffage.
Le circuit d'eau chaude sanitaire peut servir de circuit primaire ; ainsi, l'eau chaude sanitaire parcourt d'abord l'échangeur 14 puis, une fois tiédie, va alimenter les équipements sanitaires - douche, lavabos, etc. Dans une version alternative, l'eau chaude sanitaire peut être produite par le chauffe-eau 6 dans un circuit indépendant.
On va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation pour le système 1, en référence à la figure 2, en ce qu'il diffère de celui précédemment décrit.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le système 1 comprend un circuit de ventilation forcée 25 ou VMC (acronyme de : Ventilation Mécanique Contrôlée). Le circuit VMC 25 est prévu pour extraire de l'air vicié de pièces de la maison. Il comprend notamment :
- au moins un caisson d'extraction motorisé 26 ;
- des gaines d'aspiration 27 pour conduire l'air vicié jusqu'au caisson ;
- une gaine de sortie 28 pour conduire l'air vicié sortant du caisson ; et,
- un chapeau 29 formant une sortie pour la gaine de sortie 28, au travers de la toiture 4.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le système comprend aussi une gaine de prélèvement 31 d'air ambiant, pour amener l'air ambiant jusqu'à l'entrée d'air 16 du chauffe-eau 6.
-5Le système 1 comprend en outre un échangeur d'entrée air/air 32 monté, d'une part, en série avec la gaine de sortie 28 de la VMC et, d'autre part, en série avec la gaine de prélèvement 31. Ainsi disposé, cet échangeur permet de récupérer les calories de l'air vicié avant qu'il ne soit rejeté à l'extérieur de la maison et de réchauffer l'air ambiant prélevé à l'aide des colories ainsi récupérées.
Le deuxième mode de réalisation a donc un rendement amélioré par rapport au premier mode de réalisation, puisqu'il permet de récupérer des calories qui seraient sinon rejetées à l'extérieur par la ventilation mécanique.
On va maintenant décrire un troisième mode de réalisation pour le système 1, en référence à la figure 3, en ce qu'il diffère de ceux précédemment décrits.
Dans ce troisième mode de réalisation, le système 1 comprend un circuit solaire 40 et un circuit de préchauffage 50.
Le circuit solaire 40 comprend un capteur 41, un ballon d'eau chaude 42, une conduite d'eau 43 pour transporter les calories solaires du capteur 41 au ballon 42 et une pompe 44 pour faire circuler l'eau dans la conduite 43.
Le circuit de préchauffage 50 comprend une conduite de préchauffage 51, un troisième circulateur 52 et un échangeur de préchauffage 53. Le circulateur permet de faire circuler de l'eau de préchauffage dans la conduite 43. L'eau de préchauffage 43 est prévue pour transporter des calories accumulées dans le ballon 42 jusqu'à l'échangeur de préchauffage 53.
L'échangeur de préchauffage 53 est un échangeur eau/eau. Il est monté en série, d'une part, sur la conduite de préchauffage 51 et, d'autre part, avec la conduite commune 10. Il est disposé sur la conduite commune 10 avant
-6l'échangeur primaire 14. Ainsi disposé, l’échangeur de préchauffage permet de préchauffer l’eau de chauffage avant qu’elle ne soit mise à une température adaptée au chauffage par le chauffe-eau 6.
Dans les deuxième et troisième modes de réalisation, la puissance nominale du chauffe-eau thermodynamique 6 peut être réduite par rapport à celui du premier mode de réalisation. En effet, des calories sont prélevées par ailleurs, dans un circuit de VMC et/ou un circuit solaire et de préchauffage 40,50. Il en va de même pour le chauffe-eau thermodynamique du troisième mode de réalisation, par rapport à ceux des premier et deuxième modes de réalisation.
De préférence, la température de consigne T° de l'eau sortant du chauffe-eau 6 est de préférence supérieure ou égale à 40 degrés centigrades, avantageusement voisine de 50 degrés ; elle peut être réglable.
Une résistance électrique d’appoint peut être ajoutée dans le chauffe-eau. Elle permet de s’adapter à une température extérieure particulièrement froide, ou de réchauffer rapidement un logement resté inoccupé. Ainsi, le chauffe-eau 6 peut fonctionner dans un mode économique, de façon purement thermodynamique. Il peut aussi fonctionné selon un mode renforcé, dans lequel l’eau est chauffée thermodynamiquement et par la résistance d’appoint.
Le chauffe-eau peut en outre être équipé d’un réservoir d'eau chaude. Ainsi, on peut arrêter le fonctionnement du chauffe-eau durant la nuit, de sorte que le chauffage devient quasiment silencieux. Seulement l'eau chaude du réservoir assurant le réchauffage de l'eau de la conduite commune. Ainsi, le système de chauffage peut être implanté plus facilement dans un logement, même à proximité d’une chambre, sans gêne pour le sommeil des occupants. Un tel réservoir 61 peut avoir une capacité de 200 ou 300 litres. Si la capacité ou la
-7température du réservoir n'est pas suffisant, la résistance d'appoint peut être utilisée pour un chauffage nocturne silencieux.
Dans un logement ne comprenant pas de VMC, il est possible de recrée un circuit d'extraction d'air vicié depuis certaines pièce vers le local où est implanté un système selon l’invention, en installant des grilles d'aération près les plafonds des chambres et en aménageant des traversées dans la partie haute des murs. La circulation de l'air est entraînée par la dépression générée à l’entrée d’air 16 du chauffe-eau 6.
Le chauffe-eau 6 a une logique fonctionnelle qui privilégie la production d'eau pour le chauffage plutôt que la production d'eau sanitaire. Une consigne de chauffe est pilotée par une sonde de température 62 placée en partie haute de la cuve 61. Il n’est plus nécessaire d'avoir une sonde en partie basse de la cuve, sauf si l’on veut conserver l'eau dans la cuve hors gel. Pour éviter des cycles trop rapides, une temporisation de quelques minutes est utilisée avant tout démarrage, après que la température de consigne a été atteinte.
Le chauffe-eau 6 comprend un tableau de commande 63 qui intègre une horloge. Cette horloge permet avantageusement de programmer un arrêt nocturne quotidien. Le tableau de commande permet aussi de choisir la température de consigne de la sonde 62, par exemple dans un intervalle compris entre 40°C et 50°C, par exemple selon que le réseau de chauffage est un réseau basse ou haute température.
Le tableau de commande peut aussi permettre de choisir entre le mode économique, strictement thermodynamique, et le mode renforcé, utilisant aussi la résistance d'appoint. De préférence, une temporisation est utilisée, de sorte que si la température de consigne est atteinte en mode thermodynamique avant
-8la fin de cette temporisation, la résistance n'est pas utilisée. Cette temporisation peut être de 15 minutes, environ.
De préférence, le chauffe-eau a une puissance de 1.000 Watts environ pour la fonction thermodynamique et une résistance d’appoint de 2.000 Watts environ.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés qui viennent d'être décrits mais, au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent.
Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation, un système selon l'invention peut comprendre un circuit de préchauffage utilisant l'énergie solaire, comme dans le troisième mode de réalisation, mais pas de circuit VMC.
Aussi, le circuit de chauffage peut être un circuit de chauffage par air. Dans ce cas l'échangeur primaire est un échangeur eau/air.
L'utilisation d'un chauffe-eau thermodynamique comme moyen de chauffage d'une habitation en lieu et place d'une chaudière utilisant une énergie fossile est particulièrement avantageux. En effet, dans le cas du premier mode de réalisation, il permet d'obtenir un rendement économique au moins deux fois supérieur. Ce rendement est encore amélioré dans les cas des deuxième et troisième modes de réalisation.

Claims (7)

1. Système de chauffage (1), caractérisé en ce qu'il comprend :
- un chauffe-eau thermodynamique (6) pour chauffer l'eau d'un circuit primaire (20) ;
- un circuit pour le chauffage (7) d'un bâtiment (2) ; et,
- un échangeur primaire (14) entre l'eau dans ledit circuit primaire et un fluide de chauffage dans ledit circuit de chauffage.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide de chauffage est de l'eau et en ce que l'échangeur primaire (14) est un échangeur eau/eau.
3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide de chauffage est de l'air et en ce que l'échangeur primaire est un échangeur eau/air.
4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le chauffe-eau (6) comprend en outre une résistance électrique d'appoint pour chauffer l'eau du circuit primaire (20).
5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un échangeur d'entrée (32) relié à une entrée d'air frais (16) du chauffe-eau, ledit échangeur étant prévu pour échanger des calories entre de l'air vicié extrait du bâtiment (2) par un circuit VMC (25) et ledit air frais.
6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffe-eau solaire (40) et un circuit de
- 10préchauffage, pour préchauffer le fluide dans le circuit de chauffage, en amont de l’échangeur primaire (14).
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de 5 chauffe-eau solaire comprennent :
- un capteur solaire (41), et,
- un ballon (42) pour de l'eau chauffée par ledit capteur ; et, en ce que les moyens de préchauffage comprennent :
- une conduite de préchauffage (51), io - des moyens (52) pour faire circuler ladite eau dans ladite conduite, et,
- un échangeur de préchauffage (53) pour échanger des calories entre l'eau dans la conduite de préchauffage (41) et le fluide dans le circuit de chauffage (7).
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