Brevet FR2282605A1 — publié le 19760319

Les installations de chauffage central avec pompes à chaleur fonctionnent dtune manière particulièrement économique quand il est fait usage d'un accumulateur pour le support ou véhicule de chaleur et de préférence d'un accumulateur de nuit. L'énergie électrique pour le fonctionnement des pompes a chaleur est alors particulièrement peu coateuse. Cet accumulateur, qui représente un grand réservoir de chaleur donne la possibilité de faire fonctionner l'installation, pratiquement, toujours avec la même température d'entrée qui, même par temps froid, ne doi pas être supé- rieure de plus de 300C à la température ambiante quand on emploie comme éléments chauffants des convecteurs auxquels peuvent être incorporés, en cas de besoin, des ventIlateurs. L'intérêt économique des installations de chauffage de cette nature dépend aussi, dans une très large mesure, du réservoir de chaleur. Les pompes à chaleur fonctionnent la plupart du temps d'une manière telle que leurs systèmes-de vaporisation soustraient de la chaleur a l'eau souterraine ou a l'air. Dans le premier cas. la température du réservoir de chaleur demeure toujours pratiquement à la même valeur de 120C ; mais elle est relativement basse, de sorte qu'avec la pompe à chaleur on n'obtient pas, sans réserves, le rendement optimal. Quand c'est de l'air qui constitue le réservoir de chaleur, il faut employer des ensembles de vaporisation relativement grands. La circulation nécessaire de l'air conduit à une augmentation importante du niveau de bruit, de sorte qu'il faut prendre des mesures particulières pour amortir le bruit. L'invention a pour but de créer une installation de chauffage central fonctionnant d'une manière particulièrement économique , du genre décrit ci-dessus. L'invention concerne à cet effet, une installation de chauffage central fnnctionnant avec de l'eau comme support ou véhicule de chaleur et comportant une ou plusieurs pompes à chaleur, installation caractérisée enoe qu' on soustrait à l'eau usée menagère, en employant un échangeur de chaleur et au moyen d'une pompe à chaleur une certaine quantité de chaleur et l'on emploie cette quantité de chaleur pour le chauffage du support de chaleur. Une installation de ce genre à l'avantage de fonctionner d'une manière particulièrement économique, étant donné que ce n'est pas seulement la température de l'eau usée, plus élevée que la température de l'eau fraiche, qui peut être utilisée, mais qu'intervient aussi le fait que l'eau usée peut être abaissée à une température inférieure à la température de liteau fraiche amenée, qui est de préférence de +20C. L'économie du fonctionnement se trouve encore augmentée quand on emploie pour le support de chaleur un système accumulateur de préférence un accumulateur de nuit. De préférence, l'échangeur de chaleur est constitué par un récipient de captage calorifugé, monté dans la conduite d'eau usée, récipient dans lequel sont logés aussi les serpentins de vaporisation de la pompe à chaleur. Des récipients de captage de ce genre peuvent être montés la plupart du temps facilement après coup danses maisons d'habitation ou dans les locaux pour bureaux . Le montage se trouve simplifié quand il est prévu dès le début des pièces de raccordement appropriées en attente. Le récipient de captage possède à sa sortie un tiroir ou un autre robinet qui, conformément à l'invention est commandé thermiquement et qui, lorsque est atteinte une température régla ble, permet à l'eau usée refroidie de s'écouler. Pour ce qui concerne l'échange de chaleur prevu, il s'agit en premier lieu des eaux usées provenant des bains des machines à laver et des machines de cuisine, mais aussi des eaux usées industrielles. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés representant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - 1a flgure 1 représente la constitution schématique d'une installation suivant l'invention, - la figure 2 représente un dispositif de fermeture, - la figure 3 représente l'ensemble de l'installation de chauffage central. La figure 1 montre la constitution schématique d'un exemple de réalisation de l'invention. Dans la conduite des eaux usées d'une maison d'habitation qui est munie d'une installation de chauffage central et d'une pompe à chaleur et également de préférence, d'un emmagasinage de nuit pour le support de chaleur, il est prévu déjà, lors du montage g des pièces d'adaptation 1, 2, qui sont destinées à permettre le montage ultérieur d'un récipient de captage 3 pour les eaux usées dont le volume est d'environ 1000 litres par appartement. Ce réservoir calorifugé reçoit les eaux usées qui lui arrivent avant tout, le jour durant, et qui proviennent des bains, des douchès, des machines à laver, des machines à laver la vaisselle, etc.. et qui, d'après des mesures, ont une température qui est en moyenne de 40 à 430C.L'écoulement de l'eau est ferme au moyen d'une soupape magnétique 4, d'un tiroir ou d'un autre dispositif de fermeture simple représenté sur la figure 2. Ce dispositif de fermeture est constitué essentiellement par le tuyau flexible 5 sur un caté duquel se trouvent les deux cylindres fixes 6 & 7, tandis que l'autre côté comporte le cylindre 9 qui doit être déplace par I'électra-aimant 8. Quand il ne passe pas de courant dans l'électro-aimant (représentation en traits interrompus), le tuyau flexible est comprimé. Il est ouvert pour l'écoulement par l'application d'une tension. Quand il y a dépassement de la quantité d'emmagasinage prévue, l'eau usée s'écoule en passant par le trop plein 10. En cas de besoin, 1 eau est mise en circulation dans le récipient au moyen de la pompe Il, cette circulation ayant pour but d'empêcher que de l'eau chaude arrivant si le récipient est fortement rempli stécoule immédiatement en passant par le trop-plein 5. L'isolation il du récipient est choisie d'une manière telle que 1' eau arrivant , le jour durant, ne perde rien, pour ainsi dire, de sa chaleur. Dans l'intérieur du récipient de captage sont disposés les serpentins de vaporisation 13 de l'une des pompes à chaleur de l'installation de chauffage central. Avant tout pendant la nuit, c'est à dire pendant le temps où le tarif du courant électrique est peu élevé, la pompe à chaleur soustrait à l'eau usée emmagasinée, par échange de chaleur, par l'intermédiaire des serpentins de vaporisation, de la chaleur et elle chauffe avec cette chaleur le support de chaleur de I'installation de chauffage central dans son système d'accumulation. Quand il a été soustrait à l'eau usée une quantité de chaleur telle que cette eau usée ait atteint une température d'environ 20C, la soupape 4 commandée par le thermomètre 14 s'ouvre et l'eau usée refroidie s'écoule. Avec ce système, on n'obtint pas seulement la récupé ration de toute l'énergie thermique, à peu près, contenue dans l'eau usée, mais on obtient aussi la quantité de chaleur qui résulte de la différence de température entre l'eau franche et l'eau usée refroidie. L'eau franche a une température qui est d'environ 11 à 120C et dont la moyenne annuelle varie à peine. Pour une température d'eau usée de 20C atteinte après soustraction de chaleur par la pompe à chaleur, il y a par conséquent obtention, par m3 d'eau usée , de 10 000 calories pour lesquelles aucune énergie n'a dfl entre employée pour le chauffage. La quantité de chaleur totale obtenue ou récupérée a, sans pertes, une valeur d'environ 40 000 calories par mètre cube. Si l'on suppose que le besoin d'une installation de chauffage centrale soit de 25 000 cal/h pendant une durée de 14h/jour, on se rend compte que la quantité d'eau usée nécessaire devrait entre de 8 à 9 m3/jour. Cette vaieur ntest pas atteinte la plupart du temps. La récupération, suivant l'invention, de chaleur provenant de l'eau usée ne peut former dans de tels cas qu'une partie de l'installation. Le restant de la quantité de chaleur nécessaire est fourni dans de tels cas, au moyen de pompes à chaleur, d'une manière connue, à partir d'autres réservoirs de chaleur, tels que l'eau souterraine, l'air , etc... La figure 3 montre encore une fois l'ensemble de l'installation de chauffage central. Dans l'accumulateur calorifugé, 15, ayant une capacité de plusieurs mètres cubes, se trouve le support de chaleur (eau) de l'installation de chauffage central. Lorsque l'installation est en fonctionnement, l'eau chaude est pompée à travers les radiateurs 16. En outre, il se produit une cession de chaleur au réchauffeur par passage pour la production d'ean sanitaire. Le support de chaleur est chauffé de différentes manières. En service normal, le support de chaleur est pompé pendant la nuit par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 18 dans lequel de la chaleur est amenée au support de chaleur par l'intermédiaire des pompes à chaleur 19 et 20. La pompe à chaleur 19 soustrait dans cet exemple de la chaleur à l'air 21 et la pompe à chaleur 20 soustrait de la chaleur à l'eau usée 22. Si la chaleur amenée ne suffit pas, le chauffage supplémentaire 21 peut entre mis en service, ce chauffage employant du gaz liquéfié , du gaz naturel ou des combustibes solides. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté,à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation (par exemple l'emploi du procédé exclusivement pour la production d'eau sanitaire) sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I CATI ONS 10/ Installation de chauffage central employant de l'eau comme support ou véhicule de chaleur et une ou plusieurs pompes à chaleur, installation caractérisée en ce qu'une certaine quantité de chaleur est soustraite à de l'eau usée, par utilisation d'un échangeur de chaleur (3) et au moyen d'une pompe à chaleur, cette quantité de chaleur etant employée pour le chauffage du support de chaleur. 20/ Installation de chauffage central suivant la revendication 1caractérisée en ce qu'il est fait usage d'un système à accumulation (15) pour le support de chaleur de l'installation de chauffage central. 30/ Installation de chauffage central suivant l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'on emploie comme échangeur de chaleur unrécipient de captage (3) calorifugé, monte dans la conduite d'eau usée3récipient dans lequel sont aussi logés les serpentins de vaporisation (13) de la pompe à chaleur. 4 / Installation de chauffage central suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'est prévue dans la sortie du récipient de captage (3) une soupape (4) qui, par une commande thermique, est fermée pendant l'échange de chaleur et s'ouvrelorsqu'Qne température réglable est atteinte. 50/ Installation de chauffage central suivant la revendication 4, caractérisée enoe que la soupape est constituée par une presse (5 à 9) comportant un tuyau flexible , qui est actionnée par un électro-aimant d'une manière telle quelle est fermée quand il n'y a pas de courant et s'ouvre quand passe le courant. 60/ Installation de chauffage central suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le récipient de captage possède un trop plein. 70/ Installation de chauffage central suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce quelle possède plusieurs pompes à chaleur (19,20) par lesquelles de la chaleur est soutraite à différents réservoirs de chaleur (21,22).