Brevet FR2297384A1 — publié le 19760806

L'invention concerne une installation de chauffage central avec corps de chauffage ou de climatisation qui comprennent des éléments chauffants en forme de radiateurs de convection. Tant que les ressources en énergie du sol paraissaient inépuisables, les immeubles d'habitation et de bureaux, ainsi que les locaux commerciaux, étaient souvent équipés avec des installations de chauffage central sur dimensionnées. Une isolation défectueuse des murs et des fenêtres, ainsi qu'un mode de réglage de climatisation exclusi vement par ouverture des portes et des fenêtres conduisaient à un gaspillage d'énergie considérable. Récemment, des économies d'énergie sont devenues impératives. En plus de l'emploi de matériaux de construction de meilleure isolation et dvune diminution des surfaces vitrées, il est désirable de réaliser un chauffage efficace, à effet rapide, qui, suivant les circonstances, reçoit son énergie de sources différentes, et qui puisse être adapté de manière optimale à des conditions permanentes ou variables du point de vue de la fourniture de chaleur. L'invention d pour but de réaliser une installation de chauffage qui réponde particulièrement bien a ces exigences. L'invention a pour objet, dans ce but, une installation de chauffage central du type indiqué au début, caractérisée en ce que les corps de chauffage ou de climati sation peuvent, par échange ou complément de leurs éléments constitutifs en combinaisons différentes, ou par montage d'un ventilateur tangent el, être adaptés, du point de vue de leur cession de chaleur, à la température du fluide porteur de chaleur et à des conditions dienvironnement relatives au local a chauffer. De telles exigences variables consistent, par exemple, en ce que les locaux de bureaux, après une insolation appropriée des murs, puissent autre chauffés rapidenent peu avant leur entrée en service. Pour cela, dans le cas de l'installation conforme à l'invention, on peut mettre en action soit un corps chauffant plus grand, soit un ventilateur tangentiel comme élément de construction supplémentaîre. Ce ventilateur présente en outre un avantage si la température de départ en circulation de l eau doit être abaissée par le fait que, pour des raisons d'économie, on utilise des pompes de chaleur. Les avantages de l'invention se manifestent ici par rapport aux systèmes rigides, connus à ce jour, qui ne permettent pas une augmentation de-surface des radiateurs. Suivant un développement de l'invention, il est possible de réaliser un agrandissement du radiateur vers un corps de climatisation en insérant, comme élément constitutif supplémentaires un humidificateur et 1'évaporateur d'un agrégat de froid. I1 est particulièrement favorable de monter au début sur les lamelles du radiateur un autre serpentin qui peut servir de tuyau évaporateur. L'économie de l'installation conforme à l'invention apparat spécialement lorsqu'elle comprend une installation d'accumulation de nuit par laquelle l'eau de chauffage est échauffée à partir d'une ou plusieurs pompes de chaleur. Ces pompes de chaleur peuvent prélever leur énergie sur l'air, l'eau du sol et surtout sur les eaux d'égout. L'installation de chauffage, y compris l'installation d'accumulation de nuit, peut être également utilisée lorsqugil semble tout d'abord qu'aucune place nsest disponible pour l'accumulateur d'eau, lorsque, comme accumulateur de nuit, on utilise la cuve qui servait auparavant de réserve pour le combustible liquide. LT installation est décrite ci-après avec un exemple de réalisation par référence aux dessins joints, dans lesquels - La figure 1 est une vue en élévation frontale d'un corps de chauffage et de climatisation conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue en coupe de la figure 1; - La figure 3 est un schéma d'une installation de chauffage central avec accumulateur de nuit, - La figure 4 montre un échangeur de chaleur pour récupération de chaleur des eaux d'égout, - La figure 5 montre un accumulateur de nuit sans pression. Dans le corps de chauffage et de climatisation montré dans les figures 1 et 2, il s'agit d'une forme de réalisation telle qu'elle peut être utilisée pour le montage dans une embrasure de fenêtre 1. Le radiateur proprement dit se compose d'une structure de cadre 4, 5 avec une paroi arrive 3, deux parois latérales 4, 5, et un panneau antérieur rabattable 6 (indiqué en tireté dans la figure 1) qui est facilement interchangeable. Sur le côté supérieur et le coté inférieur sont laissées libres des ouvertures qui s'étendent pratlquement sur toute la longueur du radiateur et .qui peuvent être recouvertes sur le c8té supérieur par une grille 7. Dans la paroi arrière de la niche de fenêtre sont prévus des éléments de fixation et d'espacement 8 9 auxquels le radiateur est fixé de telle manière qu'entre le sol et le radiateur, ainsi qu'entre le radiateur et l'appui de fente lu, soit formé un espace suffisant pour une sortie d'air non gênée. Avec lue cadre sont reliés les raccords de branchement pour l'élément chauffant 12 constitué par des tuyaux de cuivre 13, 14 sur lesquels sont montées des lamelles d'aiuiiniwa. A ces raccords de branchement 15 et 16 pour le corps chauffant, aboutissent la conduite d'arrivée 17 avec le robinet de régulation 18 et la soupape d'évent 59 ainsi que la conduite de départ 20. Lorsque les conditions changent-de telle sorte que le radiateur ne correspond plus aux exigences, un échange du corps chauffant est possible de manière simple. Le nouveau corps chauffant est alors raccordé avec ses filetages aux points de branchement 15 et 16. Ce corps chauffant peut ainsi être agrandi ptar combinaison d'éléments composants. Dans le cas de fonctionnement avec une température d'eau tres basse, ce qui est notamment économique dans le cas d'emploi de poupes de chaleur, l'émission de chaleur peut être à nouveau ramenée a son ancienne valeur par augmentation de 1'écoulement d'air le long des lamelles du corps chauffant. La figure 2 montre le montage d'un ventilateur horizontal 22 nécessaire pour cela. Le radiateur peut er outre être complété par montage d'un évapèrateur d'une machinefrigorifique pour constituer un corps de climatisation. Etant donné que, dans un processus de refroidissement, la différence entre la température de llévaporateur et la température de l'environnement est inférieure à la différence de température, dans un processus de chauffage, entre l'élément chauffant et lenvironnenent, on ne réussit pas l'opération sans montage d'un ventilateur horizontal.La figure 2 montre l'évaporateur supplémentaire monté 22, qui se compose de tuyaux de cuivre sur lesquels sont montées à la presse des lamelles d'aluminium. Il est également possible d'utiliser les mêmes lamelles pour le chauffage et la réfrigération. En vue d'empè'cher, lors d'un processus de réfrigération, un endommagement du corps chauffant par le gel, le corps chauffant possède un raccord tubulaire 10, qui reste rempli d'air même lors du remplissage avec de l'eau, et qui sert à l'équilibre de pression. Les corps chauffants représentés dans les figures 1 et 2 avec une grande variabilité et une grande possibilité de complément conviennent particulièrement pour des installations de chauffage central qui fonctionnent avec un système accumulateur et des pompes de chaleur. Dans ce cas, l'eau des systèmes de chauffage central traditionnels est utilisée comme fluide d'accumulation de chaleur. L'échauffement de cette eau accumulée s'effectue, conformément à l'invention, au moyen de pompes de chaleur. Une pompe de chaleur extrait la chaleur d'un réservoir de chaleur par condensation d'un fluide de refroidissement tel que l'ammoniac ou le fréon et elle la transmet par échange de chaleur au support de chaleur à échauffer. Ceest le principe des machines frigorifiques à compression, seulement avec d'autres températures dans l'évaporateur. La pompe de chaleur présente l'avantage que, avec la basse valeur de raccordement électrique du compresseur) et avec un degré de rendement nettement plus élevé que dans un chauffage électrique direct, on peut procéder au chauffage d'accumulation également pendant le temps du tarif de jour de puissance électrique, et pas seulement pendant le temps du tarif de nuit. La figure 3 montre le schéma d'une telle installation de chauffage central. Dans l'accumulateur isolé thermiquement 23 avec un contenu de plusieurs mètres cubes se trouve lAeau servant de support de chaleur. Lors de la marche de l'installation, l'eau chaude est pompée, à travers la soupape de mélange 24, dans les radiateurs 25 servant de corps chauffants. En outre, il se produit une délivrance de chaleur au réchauffeur à circulation 31 pour la production d'eau de consommation. Le porteur de chaleur peut être échauffé de diverses manières. Dans le service normal, il y a pompage, pendant la nuit, en cas de besoin également pendant le jour, par l'intermédiaire dè l'échangeur de chaleur 26, où il lui est fourni de la chaleur par les pompes de chaleur 27 et 29. La pompe de chaleur 27 extrait, dans cet exemple de réalisation, par l'intermédiaire de son évaporateur 28, la chaleur de l'air. La pompe de-chaleur 29 extrait, par l'intermédiaire de son échangeur de chaleur, la chaleur de lFeau d'égout accumulée dans le réservoir 30. Si la chaleur amenée n'est pas suffisante, la chaleur supplémentaire 32 peut être prélevée en service dans l'installation conduite avec du carburant liquide, du gaz, ou des combustibles solides. La figure 4 contre plusieurs réservoirs d'accumulation pour l'eau d'égout. Dans la canalisation d'évacuation à l'égout d'un immeuble d'habitation, qui est pourvu d'une installation de chauffage central et d'une pompe de chaleur, ainsi que, de préférence, une accumulation de nuit pour le porteur de chaleur, sont prévues, dès la construction, des piécés'd'adaptation 36 et 37, qui permettent le montage ultérieur d'un réservoir de captation pout les eaux d'égout d'un-ordre de grandeur d'un mètre-cube par unité dghabitation. Ce réservoir isolé thermiquement recueille toute l'eau d'égout évacuée, surtout perdant le jour, par les-bains, douches, machines à laver le linge et la vaisselle, etc., qui, d'après l'expérience, est à une température de 40 à 430C. L'évacuation de ces eaux est obturéetau moyen d'une soupape magnétique 35 ou d'un simple organe de fermeture. Lors d'un dépassement de la quantité à accumuler prévue, l'écoulement à l'égout se produit par le trop-plein 10. En cas de besoin, l'eau dans le réservoir est brassée par une pompe 34. L'isolation 31 du réservoir est choisie dtune manière telle que l'eau accumulée pendant une journée ne perd pratiquement pas de chaleur. A l'intérieur du réservoir sont disposés les serpentins de vaporisation 32 de la pompe de chaleur qui prélèvent à leau accumulée assez de chaleur pour que soit atteinte une température d'environ + 2 C. La soupape d'obturation 35 commandée par le thermostat 14 s'ouvre alors et l'eau refroidie s:évacue vers l'égout. La figure 5 montre une forme de réalisation particulièrenent avantageuse du réservoir doaccumulation dans le cas d'une installation conforme a' à invention. Ce réservoir peut servir en même temps de réservoir pour le combustible liquide ou de réservoir d'accumulation de chaleur. Des réservoirs de forme ronde peuvent alors 3 à une pression de supporter la pression dîeau dans le circuit de chauffage. L'exemple de la figure 5, par contre, montre un réservoir universel travaillant sans pression. Ce réservoir 23 d'une contenance de plusieurs mètres-cube est pourvu d'une enveloppe isolante de la chaleur et est rempli dans un volume d'équilibrage de température 35 avec de l'eau 33.Il est échauffé par une pompe de chaleur 37 qui prélève dans son évaporateur 38 la chaleur de l'air ou de l'eau du sol, au moyen des serpentins 36. L'accumulateur contient, comme second système échangeur de chaleur, les serpentins 39, par lesquels la chaleur de liteau d'accumulation est transmise au circuit de chauffage avec la soupape de mélange 40 et les convecteurs 41. Dans 1 accumulateur est en outre prévu un chauffeXeau à circulation 31 pour la production dseau chaude de consommation. L'invention nPest pas limitée aux exemples décrits. C'est ainsi par exemple qu'il peut être avantageux de monter dans la conduite de retour du système de chauffage un autre échangeur de chaleur, par lequel, en cas de besoin, de la chaleur peut autre prélevée pour le dégivrage des évaperateurs des différentes pompes de chaleur. -R E V E N D I C A T I O N'S 1O) Installation de chauffage central avec corps de chauffage ou de climatisation qui comprennent des éléments chauffants en forme de radiateurs de convection, installation caractérisée en ce que les corps de chauffage ou de climatisation peuvent, par échange ou complément de leurs éléments constitutifs en combinaisons différentes, ou par montage d'un ventilateur tangentiel, être adaptés, du point de vue de leur cession de chaleur, à la température du fluide porteur de chaleur et à des conditions d'environnement relatives au local à chauffer. 20) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'une installation d'humidification peut être montée, comme élément constitutif supplémentaire, dans le corps de chauffage ou de climatisation. 30) Installation suivant Prune des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le serpentin de vaporisation pourvu de lamelles diun agrégat de refroidissement peut être monté comme élément constitutif supplémentaire de l'installation. -40) Installation suivant l'une des revendications 1 ou- 2, caractérisée en ce que les corps chauffants ou radiateurs sont pourvus de lamelles qui, en plus d'un tuyau parcouru par le porteur de chaleur, sont montées à la presse en supplément sur un autre tuyau qui sert de tuyau d'évaporateur d'une machine frigorifique. 50) Installation suivant l'une des -revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le tuyau parcouru par le porteur de t chaleur possède une dérivation servant à ltéquilibrage de pression en formant un matelas d'air. 60) Installation suivant l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisée en ce quelle comprend un réservoir d'accumulation de nuit isolé thermiquement, dans lequel le fluide porteur de chaleur est échauffé surtout pendant les heures due Jour avec un tarif d'énergie réduit. ? ) Installation suivant la revendication 6 > caractérisée en ce que I'échauffement.du porteur de chaleur dans l'accumulateur.de nuit s'effectue à l'aide dtune ou plusieurs pompes de chaleur. 80) Installation suivant la revendication 7. caractérisée en ce que l'air sert de réservoir de chaleur pour les pompes de chaleur. 90) Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la chaleur pour l'échauffement du porteur de chaleur est prélevée au moins en partie sur les eaux usées d'évacuation à l'égout. 100) Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que, comme accumulateur de nuit, on utilise une cuve qui peut servir à volonté également pour le stockage du combustible liquide. 110) Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que la cuve est remplie sans surpression avec un moyen d'accumulation de chaleur liquide, qui est échauffé, par des pompes de chaleur, à travers un premier système d'échange de chaleur, et qui délivre une énergie calorifique ainsi reçue, à travers un second système d'échange de chaleur, au porteur de chaleur de l'installation de chauffage. 120) Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que pour le dégivrage des serpentins d'évaporateur des pompes de chaleur, on prélève l'énergie calorifique du porteur de chaleur de l'installation de chauffage central. 130) Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les serpentins de condensateur des pompes de chaleur sont disposés à l'intérieur du réservoir d'accumulation.