Brevet FR2374594A1 — publié le 19780713

La présente invention concerne une installation et un procédé de chauffage de serres ou autres locaux. Les difficultés actuelles d'approvisionnement en matières énergétiques communément employées pour la production d'énergie calorifique utilisable pour le chauffage de locaux de nature diverse, conduisent à la recherche d'installations et procédés susceptibles de permettre la réalisation d'économies substantielles, aussi bien en ce qui concerne les quantités nécessaires desdites matières, quten ce qui concerne le prix de revient de l'énergie calorifique produite. On a naturellement pensé à capter I'énergie solaire pour l'utiliser au chauffage de locaux divers. Cependant, cette forme de production-d'énergie calorifique convient mal au chauffage nocturne des serres. En effet, dans de telles applications, elle nécessite l'installation, à cOté des serres de capteurs solaires de très grandes dimensions, rendant indisponibles des suràces importantes de terrains cultivables. En outre, ces procédés exigent l'emploi de moyens comateux pour emmagasiner et distribuer la chaleur captée durant la période d'ensoleillement, tandis que la chaleur ainsi stockée ne permet de couvrir qu'un faible pourcentage des besoins calorifiques, de sorte te l'on est conduit à utiliser des générateurs de chaleur de nature diverse pour produire l'important appoint nécessaire. Dans ces conditions, 11 emploi de lténergie solaire est finalement peu intéressant dans llapplication susmentionnée et les utilisateurs lui préfèrent les moyens de chauffage classiques. Un but de l'invention est donc de réaliser une installation simple de chauffage économique de locaux quelconques et, notamment, des serres, sans équipements extérieurs. Le procédé selon l'invention est remarquable en ce que l'on récupère, à l'intérieur du local, la chaleur excèdentaire émise par une source quelconque de-production d'énergie calorifique, en ce que l'on stocke cette chaleur excèdentaire récupérée des une masse de liquide lequel alimente ensuite, en dehors des périodes d'activite de ladite-source de production d'énergie calorifique, une pompe à chaleur délivrant un fluide chauffant pour le chauffage dudit local. Dans l'application au chauffage des serres, le procédé selon l'in vention est remarquable en ce que l'on capte, à l'intérieur des dites serres, à l'aide d'échangeurs, la chaleur excédentaire produite pendant les périodes d'ensoleillement, en ce que l'on emmagasine cette chaleur dans une masse de liquide lequel alimente ensuite, en dehors desdites périodes d'ensoleillement et, notamment, la nuit, une pompe à chaleur délivrant un fluide chauffant utilisable pour le chauffage nocturne des serres. L'installation de chauffage conçue pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend des moyens de récupération de chaleur, par exempie constitués par un échangeur tel qu'un aérotherme,logé à l'intrieur du local, un réservoir de liquide, un circuit reliant ledit réservoir audit échangeur, une pompe à chaleur et un circuit reliant ladite pompe à chaleur au réservoir de liquide. Selon une autre caractéristique, la pompe à chaleur délivrant un fluide liquide est reliée, au moyen d'un circuit approprié, à un échangeur fonctionnant en générateur de chaleur. Selon une autre caractéristique, ledit échangeur relié à la pompe à chaleur est le mate que celui qui est relié au réservoir de liquide, l'installation comprenant des moyens permettant, alternativement, d'ane part, de fermer le circuit de chauffage et d' ouvrir le circuit de captage de la chaleur excédentaire, et, d'autre part, de fermer ledit circuit de captage et d'ouvrir ledit circuit de chauffage. Ces buts et caractéristiques et d'autres encore ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans les quels La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'une installation de chauffage selon l'invention dans lequel la pompe à chaleur délivre un fluide chauffant liquide. La figure 2 est une représentation schématique d'ane installation de chauffage analogue à celle de la figure 1, équipée de moyens de chauffage complémentaires, et apte à délivrer un fluide réfrigé- ré à un besoin quelconque. La figure 3 est une vue partielle schématique d'une variante de réalisation de l'installation selon l'invention dans laquelle la pompe à chialeur délivre un fluide chauffant gazeux tel que de 1' air. On se reporte auxdits dessins pour décrire le procédé revendiqué et des exemples de réalisations particulièrement avantageux, bien que nullement limitatifs, de l'installation conçue pour la mise en oeuvre de ce procédé. De telles installations conviennent particulièrement au chauffage des serres auxquelles on se réfère plus spécialement dans le présent exposé. Cependant, on précise que le procédé et l'installation selon l'invention peuvent être appliqués au chauffage de locaux destinés à des usages divers et que la chaleur excédentaire récupérée peut être émise par une source quelconque de production de chaleur. Cette installation comprend un échangeur 1 logé à l'intérieur de la serre S ou autre local à parois et/ou toitures vitrées. Cet échangeur est, par exemple, constitué par un aérotherme composé, de manière connue : - d'un organe de pulsion d'air tel que ventilateur centrifuge, hélicode ou autre, actionné par un moteur électrique ou autre ; - d'une batterie de tubes lisses ou à ailettes ou autres ; d'un capot enveloppant obligeant-l'air pulsé à passer à travers la batterie de tubes. Ledit aérotherme peut être ou non précédé et/on suivi par un réseau de gaines. L'échangeur peut également titre constitué par un ensemble de tubes lisses ou de tubes à ailettes, la circulation d'air s'opérant alors par convection naturelle. La batterie de tubes de l'aérotherme ou autre type d'échangeur est reliée à un réservoir 2 de liquide lequel peut ttre avantageusement de l'eau additionnée ou non de tout produit ou corps souhabitable. Le circuit reliant l'aérotherme 1 au réservoir 2 comprend, par exemple, deux tuyauteries 3 et 4 sur l'une desquelles est installée une pompe 5. Le réservoir 2 est, d'autre part, relié à une pompe à chaleur 6 au moyen d'une tubulure comprenant deux tuyauteries 7 et 8 sur 1' une desquelles est branchée une pompe 9. La pompe à chaleur peut titre constituée par une machine frigorifique de n'importe quel type connu : à compression électrique de fluide frigorigène, ou à absorption, ou autre, et peut autre ali mentée par toute source énergétique extérieure convenable telle qu'électricité, gaz de toute sorte, eau ou liquide de chauffage ou autre, dont on a désigné l'arrivée par la référence 10 sur la figu- re 1 du dessin. Le fluide chauffant délivré par la pompe à chaleur peut être de l'air, ou un gaz quelconque ou un liquide quelconque. Dans ce dernier cas, il est possible d'utiliser un liquide de nature identique à celui du circuitde récupération, c'est-à-dire, par exemple, de l'eau additionnée ou non d'un produit souhaitable. Le liquide chauffant est mis en circulation dans un échangeur, au moyen d'une tubulure ou circuit comprenant deux tuyauteries 11 et 12 dont l'une est équipée d'une pompe 13. Cet échangeur peut autre avantageusement constitué par l'échangeur 1 de captage de la chaleur excédentaire. Dans ce cas, des vannes de sectionnement 14 et 15 équipent, respectivement, les tuyauteries 3 et 4, tandis que des vannes analogues 16 et 17 sont, respectivement, placées sur les tuyauteries 11 et 12. De la sorte et comme on l'explique ci-après, la batterie de tubes de l'aérotherme 1 est parcourue, soit par le liquide du circuit 3 - 4 - 2 lorsqu'il fonctionne en capteur de chaleur, soit par le liquide du circuit 11 - 12 - 6 lorsqu'il agit en générateur de chaleur. Cette installation fonctionne suivant deux cycles distincts - un cycle de récupération - un cycle de chauffage. Cycle de récupération s La serre exposée au rayonnement solaire reçoit plus de chaleur qu'elle n'en a besoin. Le circuit de chauffage est inopérant, c'est-à-dire que la pompe à chaleur 6 ainsi que les- pompes 9 et 13 sont arrentées, tandis que les vannes 16 et 17 sont fermées0 Il n'y a donc aucune circulation de fluide dans les tuyauteries 7 et 8 d'une part,et 11 et 12, d'autre part. Le fluide du circuit de captage est mis en circulation par l'inter médiaire de la pompe 5, les vannes 14 et 15 étant ouvertes. On comprend que le fluide est prélevé dans le réservoir 2, par 110 orifice 18 placé au bas dudit réservoir ; il est pulsé, par la pompe pe 5, à travers la tuyauterie 3 jusqu'à l'aérotherme 1 oh il est réchauffé et revient ensuite dans le réservoir 2, par la tuyauterie 4 et l'orifice 19 placé dans le haut dudit réservoir. La température de retour du fluide est donc supérieure à sa température de départ du réservoir lequel voit pZr:conséquent, son contenu se réchauffer progressivement. Le fonctionnement du cycle de récupération est commandé au moyen de tout appareil thermostatique convenable, chaque fois que la température de la serre atteint une valeur suffisante prédéterminée. Ce cycle s'interrompt chaque fois que la température de la serre est insuffisante, ou chaque fois que la température du fluide contenu dans le réservoir atteint une valeur suffisante préfixée. Cycle de chauffage La serre reçoit, par suite de l'absence ou de l'insuffisance d'ensoleillement, moins de chaleur qu'elle n'en a besoin. Le circuit de récupération est à I'arrêt, ce qui signifie que la pompe 5 ne fonctionne pas et que les vannes 14 et 15 sont fermées. La pompe 9 met en circulation le circuit d'apport des calories emmagasinées à la pompe à chaleur 6. Plus précisément, le fluide transportant les calories stockées est prélevé dans le réservoir 2, par l'orifice 20 disposé à la partie haute dudit réservoir ; il est pulsé par la pompe 9, à travers la tuyauterie Z, vers la pompe à chaleur Qù il cède de la chaleur au circuit d'extraction de ealories-de ladite pompe à chaleur d'ot il revient ensuite dans le réservoir 2, par la tuyauterie 8 et l'orifice 21 placé à la base dudit réservoir. La température de retour du fluide est, par conséquent, inférieure à sa température de départ du réservoir dont le contenu se refroidit donc progressivement. La pompe à chaleur 6 assure l'élévation de température à la valeur désirée du fluide chauffant du circuit de chauffage, lequel est mis en circulation par la pompe 13? les vannes 16 et 17 étant ouvertes. Le fluide chauffant délivré par la pompe à chaleur est acheminé vers 1' aérotherme 1, à travers la tuyauterie 11. L 'aéro- therme diffuse, par conséquent,de l'air réchauffé et assure ainsi le chauffage de la serre. Le fluide chauffant sortant de l'aérotherme revient à la pompe à chaleur par la tuyauterie 12. Ma température de retour du fluide chauffant est donc plus basse que sa température d'aller. La mise en fonctionnement du cycle de chauffage est commandée au moyen de l'appareillage thermos tatique de 1 'installation, chaque òis que, la température du fluide contenu dans le réservoir 2 étant suffisante, la serre demande à autre chauffée. Ce cycle est interrompu lorsque la température de la serre atteint une valeur suffisante prédéterminée, ou lorsque la température du fluide stocké dans le réservoir 2 descend au-dessous d'une valeur préfixée. On conçoit que le cycle complet de fonctionnement de l'installa~ tion selon l'invention comprend une phase de captage et de stockage de la chaleur développée en excèdent dans la serre ou autre local, puis une phase de redistribution de cette chaleur dans le dit local. Le fluide chauffant délivré par la pompe à chaleur peut être de l'air. Dans ce cas, l'air chaud est diffusé dans le local directement par la pompe à chaleur, ou par un dispositif annexe de soufflage ou de ventilation, ou, encore, au moyen du ventilateur de l'aérotherme 1. il suffit, en effet, dans cette éventualité, de canaliser l'air chaud ou autre fluide gazeux chauffant délivré par la pompe à chaleur, au moyen d'une gaine 6a dont la bouche est placée face au ventilateur de l'aérotherme, comme le montre la figure 3. Dans un tel mode d'exécution, le fluide chauffant peut titre un gaz quelconque, en fonction de la destination de l'installation. La puissance de chauffage de l'installation peut correspondre à la totalité ou à une partie seulement des besoins de chauffage du local. Dans ce dernier cas, la puissance complémentaire est fournie par une source quelconque de chaleur. Comme le montre la figure 2, il est, par exemple, possible de brancher une installation de chauffage complémentaire sur le circuit de récupération de l'installation, Les moyens de chauffage complémentaires comprennent, par exemple, un échangeur la disposé dans le prolongement de l'aérotherme 1 ou autre échangeur et relié à une chaudière 22 au moyen d'une tubulure ou circuit comprenant une tuyauterie 23 sur laquelle est placée une pompe 24 et une tuyauterie de retour 25. La tuyauterie 23 de cette tubulure est branchée sur la tuyauterie 3 du circuit de captage, tandis que la tuyauterie de retour 25 est connectée sur la tuyauterie de retour 4 dudit circuit de captage. Des vannes 26 et 27 sont disposées sur les tuyauteries 3 et 4, respectivement, entre les branchements précités et le réservoir 2, tandis que des vannes 28 et 29 sont placées sur les tuyauteries 23 et 25, respectivement, entre lesdits branchements et la chaudière 22. Lorsque l'échangeur la fonctionne en capteur de chaleur, la chau dière 22 est arrêtée, les vannes 14 - 15 et les vannes 26 - 27 sont ouvertes, tandis que les vannes 16 - 17 et les vannes 28 29 sont fermées. Dans ce cas, seul le fluide du circuit de récupération de chaleur est mis en circulation. Lorsque l'échangeur 7a fonctionne en générateur de chaleur, la chaudière 22 est en marche, les vannes 14 - -15 et les vannes 26 et 27 sont fermées, alors que-les vannes 16 - 17 et les vannes 28 et 29 sont ouvertes. il est également possible d'effectuer un branchement sur le circuit reliant la pompe à chaleur 6 au réservoir 2, par exemple pour délivrer du fluide réfrigéré à un besoin quelconque. On a représenté un exemple d'un tel branchement sur le schéma de la figure 2 où l'on voit la canalisation 30 de prélèvement de fluide réfrigéré branchée sur la canalisation de retour 8 de la pompe à chaleur, et la canalisation de retour 31 de ce circuit complementaire connectée à la canalisation d'alimentatlon 7 de ladite pompe à chaleur. Bien entendu, dans ce cas, les canalisations 30 et 31 sont équipées des vannes nécessaires. On précise qu'il est aussi possible d'installer un échangeur ou un aérotherme 1 dans plusieurs -serres ou autres locaux indépendants ou différents ; ces échangeurs ou aérothermes indépendants pouvant alors simultanément ou non jouer les uns le ralle d'élé- ments récupérateurs de la chaleur excédentaire qui est stockée dans un réservoir commun à 11 ensemble des serres ou autres locaux, et les autres le r81e d'éléments chauffants. L'intérêt et les avantages du procédé et de l'installation qui viennent d'etredicrits se conçoivent aisément. Un avantage intéressant de ces procédé -et installation est que l'on travaille à basse température ce qui évite les pertes de chaleur par rayonnement. Bien entendu, entrent également dans le cadre de la présente invention, les modifications ou substitutions susceptibles d'être apportées, par l'homme de l'art, à l'installation et au procédé décrits et qui, sans en altérer les dispositions originales n'en seraient que de simples équivalents techniques. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Procédé de chauffage de serres ou autres locaux, caractérisé en ce que l'on récupère, à l'intérieur du local, la chaleur excedentaire émise par une source quelconque de production d'énergie calorifique, en ce que 110n emmagasine cette chaleur excêdentaire récupérée dans une masse de liquide lequel alimente ensuite, en dehors des périodes d'activité de ladite source de production d'énergie calorifique, une pompe à chaleur délivrant un fluide chauffant pour le chauffage dudit local. 2. - Procédé de chauffage de serres ou autres locaux à parois et/ou toituresvitrées selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on capte, à l'aide d'échangeurs et, par exemple, au moyen d'un aérotherme, la chaleur excèdentaire émise par rayonnement solaire pendant les périodes d'ensoleillement et en ce qu'on utilise la chaleur emmagasinée pour l'alizentatíon de la pompe à chaleur en dehors desdites périodes d'ensoleillement et, notamment, la nuit, pour le chauffage nocture des serres. 3. - Procédé de chauffage de serres ou autres locaux selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chaleur élise par le fluide chauffant produit par la pompe à chaleur est distribuée dans le local au moyen de l'échangeur ou aérotherme de récupéra- tion de chaleur lequel fonctionne, alternativement, d'nne part en capteur et, d'autre part, en générateur ou diffuseur de chaleur. 4. - Installation de chauffage de serres ou autres locaux, carac térisée en ce quelle comprend des moyens de récupération de chaleur, par exemple constitués par un ou des échangeurs, logés à l'intérieur du local, un réservoir de liquide, un circuit ou tubulure reliant ledit réservoir audit échangeur, une pompe à chaleur délivrant un fluide chauffant et un circuit ou tubulure re- liant ladite pompe à chaleur audit réservoir de liquide. 5. - Installation de chauffage de serres ou autres locaux selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'changeur est constitué par un aérotherme. 6. - Installation de chauffage de serres ou autres locaux selon l'une des revendications 4 ou 5, dans laquelle la pompe à chaleur délivre un fluide chauffant gazeux, air chaud par exemple, canalisé au moyen d'une gaine appropriée, caractérisée en ce que la bouche de cette gaine est placée face au ventilateur de l'aFro- therme utilisé pour la diffusion de l'air chaud dans le local durant le cycle de chauffage. 7. - Installation de chauffage de serres ou autres locaux selon l'une des revendications 4 ou 5, dans laquelle la pompe à chaleur délivre un fluide chauffant liquide, caractérisée en ce que ladite pompe à chaleur est reliée moyen dtun circuit approprié, à un échangeur fonctionnant en générateur de chaleur. 8. - Installation de chauffage de serres ou autres locaux selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'échangeur relié à la pompe à chaleur est lemome que celui utilisé pour la récupération de chaleur, ledit échangeur fonctionnant, tour à tour, en capteur et en générateur de chaleur ; l'installation comprenant des moyens permettant, alternativement, d'une part de fermer le circuit de chauffage et d'ouvrir le circuit de récupération de la chaleur excêdentaire et, d'autre part, de fermer ledit circuit de récupération et d'ouvrir ledit circuit de chauffage. 9. - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des vannes montées sur les tuyauteries de la tubulure ou circuit reliant le ou les échangeurs et le réservoir de fluide. 10. - Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des vannes installées sur les tuyauteries de la tubulure ou circuit reliant la pompe à chaleur et le ou les échangeurs fonctionnant engénérateur de chaleur.