Brevet FR2258595A1 — publié le 19750818

L'invention a pour objet un procédé pour chauffer les pièces d'un bâtiment au moyen d'une pompe & chaleur qui est alimentée par un milieu ambiant, un milieu de chauffage étant chauffé auquel est amenée de la chaleur supplémentaire. Le chauffage de pieces d'un bâtiment au moyen d'une pompe à chaleur est connu depuis longtemps (Heiz.-tuft.-Haustechnik 15, 1964, nO 11, pages 386-390). Dans une pompe d chaleur connue, de la chaleur provenant d'un milieu ambiant est amenée CL son évaporateur. De ce fait, le fluide frigorigène contenu dans celui-ci s'évapore. La vapeur du fluide frigorigène est comprimée dans un compresseur, ce qui provoque un accroissement de température. La vapeur du fluide frigorigène est condensée dans un condenseur et le produit de condensation est ramené å l'évaporateur par un détendeur.La chaleur libérée lors de la condensation est cédée a un circuit de milieu de chauffage par l'intermédiaire d'un échangeur thermique. Le milieu de chauffage passe dans des radiateurs prévus dans les pièces à chauffer et réchauffe ainsi ces pièces. Une telle installation de chauffage travaille de façon satisfaisante lorsque la différence entre la température souhaitée du milieu de chauffage et la température du milieu ambiant disponible n'est pas trop grande. Toutefois, dans le cas où cette différence de température atteint les valeurs auxquelles on peut s'attendre lorsque l'installation fonctionne toute l'année, notamment pendant les jours d'hiver froids, un chauffage suffisant des pièces avec une telle installation n'est économiquement pas possible. Pour cette raison, on a utilisé jusqu'à maintenant des dispositifs de chauffage d'appoint électriques dans les pièces a chauffer pour couvrir les besoins de pointe en chaleur. On connaît d'après le brevet allemand 372 897 un procédé de chauffage dans lequel on utilise la chaleur de l'eau rejetée. Dans ce but,la pompe à chaleur est divisée en deux étages qui sont reliés par le milieu de chauffage et l'eau rejetée chaude est amenée au milieu de chauffage entre les deux étages. Un tel procédé ne convient pas pour des installations de chauffage central, étant donné qu'en cas de besoin accru en chaleur, il n'y a pas d'eau rejetée disponible qui pourrait permettre un réchauffement accru du milieu de chauffage. Bien plus, en cas de besoin accru en chaleur, on peut s'attendre à une eau de retour particulièrement froide. En se basant sur cet état de la technique, l'invention part d'un procédé du type précité. Le but de l'invention est de proposer un procédé dans lequel les pièces peuvent être suffisamment chauffées par chauffage central, même en cas de besoin accru en chaleur, sans que la pompe à chaleur soit calculée pour la température la plus basse que l'on puisse attendre et sans que l'on ait à prévoir de dispositifs de chauffage d'appoint dans les pièces à chauffer. Ce but est atteint conformément à l'invention en ce que la pompe à chaleur chauffe un courant principal du milieu de chauffage à une température située en-dessous de la température maximale exigée pour un chauffage fonctionnant toute l'année, en ce qu'un courant d'appoint du milieu de chauffage est chauffé à une température située au-dessus de la température du courant principal, et en ce que le courant d'appoint est mélangé au courant principal dans un rapport qui permet d'amener la température du milieu de chauffage à la valeur exigée.En utilisant ce procédé, il est possible de dimensionner la pompe à chaleur pour qu'elle couvre les besoins en chaleur du chauffage central uniquement pour une température hivernale moyenne. te milieu de chauffage est amené aux éléments de chauffage des pièces qui peuvent être constitués par exemple par des convecteurs à soufflante, des climatiseurs et/ou des chauffages par le sol. Pendant les périodes particulièrement froides, un courant d'appoint ayant une température supérieure à celle du courant principal chauffé par la pompe à chaleur est mélangé au courant principal du milieu de chauffage à un endroit central. Par un réglage approprié, on peut amener à la valeur sou -haitée la température du milieu de chauffage amené aux éléments de chauffage des pièces. Des éléments de chauffage supplémentaires non alimentés par le chauffage central sont donc superflus.Une autre caractéristique avantageuse du procédé consiste en ce que le courant d'appoint est chauffé électriquement en fonction de la température extérieure pendant une période à tarif réduit, qu'il est accumulé et qu'il est amené au courant principal pendant les périodes à plein tarif. L'avantage en est que la puissance électrique nécessaire pour chauffer le courant d'appoint est consommée pendant des périodes à tarif réduit et que le courant d'appoint est gardé en réserve pour le chauffage supplémentaire du courant principal pendant les périodes à plein tarif. En chauffant le courant d'appoint pendant les périodes à tarif réduit, on obtient un autre avantage. Si l'on tient compte du fait que les éléments de chauffage des pièces, notamment les climatiseurs travaillant comme pompes à chaleur, consomment également de l'énergie électrique et que ceux-ci sont la plupart du temps arretés pendant les périodes à tarif réduit, il n'est pas nécessaire de choisir une installation de chauffage central plus puissante malgré le chauffage électrique du courant d'appoint. Une installation pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention est caractérisée en ce que la pompe à chaleur est raccordée par un échangeur thermique au courant principal, en ce que le courant d'appoint peut étiré amené à la canalisation aller du courant principal par une vanne mélangeuse et qu'il se sépare de la canalisation retour du courant principal, et en ce que le courant d'appoint peut être chauffé par un dispositif de chauffage d'appoint électrique. Dans une réalisation préférée, on intercale dans la canalisation retour, entre l'échangeur thermique et l'embranchement du courant d'appoint, un limiteur de température de retour, et une pompe de circulation est placée dans la canalisation retour avant 1'embranchement. L'invention sera bien comprise dans la description ci-après d'un exemple de réalisation a d'une installation de chauffage central conforme à l'invention représentée schématiquement sur la figure unique du dessin annexé. Une pompe à chaleur 1 est logée dans une chaufferie centrale. La pompe à chaleur est constituée par un évaporateur 2, un compresseur 3, un condenseur 4 et un détendeur 5. t'évaporateur est alimenté en milieu ambiant, par exemple de l'air, de l'eau de nappes souterraines ou de l'eau du réseau de distribution. te fluide frigorigène s'évaporant dans l'évaporateur 2 se condense après compression dans le condenseur 4. La chaleur de condensation est cédée par un échangeur thermique 6 au milieu de chauffage qui passe d'une canalisation retour 7 dans une canalisation aller 8. Entre la canalisation aller 8 et la canalisation retour 7 est montée une canalisation de courant d'appoint 9. Celle-ci débouche par une vanne mélangeuse 10 dans la canalisation aller 8. Dans la canalisation d'appoint 9 sont montés en parallèle par exemple trois accumulateurs d'eau chaude 11. Dans les accumulateurs 11 sont disposés des éléments de chauffage 12. Les accumulateurs 11 et la vanne mélangeuse 10 se trouvent également dans la chaufferie. A la vanne mélangeuse 10 sont raccordés par une tuyauterie les éléments de chauffage des pièces 13, 14 et 15 prévus dans les pièces à chauffer. Par exemple, l'élément de chauffage 13 est un convecteur à soufflante, l'élément de chauffage 14 est un clima tisseur qui fonctionne comme pompe à chaleur pour augmenter la température dans la pièce qui lui est affectée et l'élément de chauffage 15 est un chauffage par le sol. Les éléments de chauffage des pièces sont raccordés à la canalisation de retour 7. Dans la canalisation de retour 7 est prévue une pompe de circulation 16 avant l'embranchement de la canalisation de courant d'appoint 9. Entre l'embranchement de cette canalisation de courant d'appoint 9 et l'échangeur thermique 6 est prévu un limiteur de température de retour 17 qui ne laisse passer le milieu de chauffage, notamment de l'eau provenant de la canalisation de retour 7, en direction de l'échangeur thermique 6, que si celle-ci descend à une température en-dessous d'une température déterminée. Le mode de fonctionnement de l'installation dans le cas où la température du milieu ambiant est supérieure à OOC est le suivant te courant principal d'eau circulant dans la canalisation aller 8 est amené par l'échangeur thermique 6, par exemple à une température de 400C. Au moyen de la vanne mélangeuse 10, la canalisation de courant d'appoint 9 est fermée et seul le courant principal parvient-sous l'action de la pompe 16 dans les éléments de chauffage de pièces 13, 14 et 15. Par la canalisation de retour 7 et le limiteur de température de retour 17, le courant principal revient à l'échangeur thermique 6. Si la température extérieure descend en-dessous de 0 C, une commande (non représentée) déclenche le dispositif de chauffage électrique d'appoint en fonction de la température extérieure. Par la mise en marche du, ou des éléments de chauffage 12, l'eau se trouvant dans les réservoirs 11 est chauffée. La température maximale est, par exemple, de 90cl. Si le besoin en chaleur s1 accroît dans les pièces à chauffer lorsque le milieu ambiant alimentant la pompe à chaleur 1 est à une température inférieure à OOC et si la puissance de la pompe à chaleur n'arrive pas à couvrir ce besoin, la vanne mélangeuse 10 est ouverte par un autre circuit de commande. De ce fait, un courant d'appoint venant des accumulateurs 11 est mélangé par l'intermédiaire de la canalisation de courant d'appoint 9 au courant principal circulant dans la canalisation aller 8. La température de l'eau quittant la vanne mélangeuse augmente. te rapport de mélange du courant d'appoint est réglé chaque fois par la vanne mélangeuse 10 pour que le milieu de chauffage atteigne la température recherchée. La quantité d'eau prélevée par la canalisation de courant d'appoint 9 dans l'accumulateur 11 est remplacée par de l'eau provenant de la canalisation retour 7. On aide l'injection du courant d'appoint dans la vanne mélangeuse 10 en n'ouvrant pas complètement le limiteur de température de retour, par exemple en-dessous de 200C, étant donné que dans ce cas, la pompe 16 refoule une quantité accrue d'eau de l'accumulateur 11 dans la vanne mélangeuse. Ala place des accumulateurs 11 et des éléments de chauffage 12, on peut prévoir, en cas de basoin, un chauffe-eau électrique ou à gaz. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour chauffer les pièces d'un batiment au moyen d'une pompe à chaleur qui est alimentée en milieu ambiant, un milieu de chauffage étant chauffé, auquel de la chaleur supplémentaire est amenée, caractérisé en ce que la pompe à chaleur chauffe un courant principal du milieu de chauffage à une température située en-dessous de la température maximale exigée pour un chauffage fonctionnant toute l'année, en ce qu'un courant d'appoint du milieu de chauffage est chauffé à une température située au-dessus de la température du courant principal, et-en ce que le courant d'appoint est mélangé au courant principal dans un rapport qui permet d'amener la température du milieu de chauffage à la valeur exigée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant d'appoint est chauffé électriquement pendant les périodes à tarif réduit en fonction de la température extérieure, qu'il est accumulé et qu'il est amené au courant principal pendant les périodes à plein tarif. 3.- Installation de chauffage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe à chaleur (1) est raccordée au courant principal par un échangeur thermique (6), en ce que le courant d'appoint peut etre amené à la canalisation aller (8) du courant principal par une vanne mélangeuse (10) et qu'il se sépare de la canalisation de retour (7) du courant principal, et en ce que le courant d'appoint peut être chauffé par un dispositif de chauffage d'appoint électrique (11, 12). 4.- Installation de chauffage selon la revendication 3, caractérisée en ce que dans la canalisation de retour (7), un limiteur de température de retour (17) est intercalé entre l'échangeur thermique (6) et l'embranchement du courant d'appoint, et en ce qu'une pompe de circulation (16) se trouve dans la canalisation de retour avant l'embranchement. 5.- Installation de chauffage selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif de chauffage d'appoint électrique est un chauffe-eau. 6.- Installation de chauffage selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif de chauffage d'appoint électrique est un accumulateur d'eau chaude (11, 12). 7.- Installation de chauffage selon la revendication 6, caractérisée en ce que plusieurs accumulateurs d'eau chaude (11, 12) sont montés en parallèle. 8.- Installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on prévoit une commande qui actionne le dispositif de chauffage d'appoint électrique (11, 12) en fonction de la température extérieure.