Brevet FR2397532A1 — publié le 19790209

La présente invention concerne une centrale électrique comportant un moteur, notamment un moteur à combustion interne, qui entraîne une machine telle qu'un générateur, ainsi qu'un échangeur de chaleur pour utiliser la chaleur de sortie du moteur. Pour fournir simultanément du courant électrique et de la chaleur, on utilise des installations mixtes, telles que celles mises en oeuvre pour des puissances de chauffage importantes dans des centrales de chauffage et qui reposent sur des moteurs thermiques. Même pour des puissances comprises entre 100 kW et 12 NW. et plus fournies par des moteurs à combustion, il existe des installations aux Etats Unis (systeme appelé en anglais Total Energy) en de multiples exemplaires et qui sont construites de plus en plus dans les pays européens, car elles permettent grâce à un rendement global plus important d'utiliser de façon particulièrement rationnelle l'énergie primaire. La présente invention a pour but de créer une telle installation fournissant à la fois de la chaleur et de l'électri- cité, L'invention a pour but de créer une installation du type ci-dessus, qui soit de construction compacte et dans laquelle les conduites de liaison soient aussi courtes que possible. Selon l'invention, les échangeurs de chaleur constituent la base de l'unité mécanique formée par le moteur et la machine qui sont réunis en un bloc. A cet effet, l'invention concerne une installation caractérisée en ce que les échangeurs de chaleur forment le châssis de base pour le bloc formé par le moteur à combustion interne et le moteur. Selon un mode avantageux de réalisation du dispositif selon l'invention1 le châssis est formé par un échangeur de chaleur pour les gaz d'échappement et d'un échangeur de chaleur à eau de refroidissement du moteur, ces deux échangeurs étant juxtaposés dans un plan horizontal, et ils portent le bloc formé par la machine et le moteur, et sont traverses successivement par le fluide caloporteur. D'autres dispositions préférées de réalisation sont indiquées plus loin. La présente invention sera décr-içe plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma général d:une installation destinée à fournir de l'énergie et de la chaleur. - les figures 2 et 3 montrent le schéma d'une installation selon l'invention. Selon la figure l, le moteur a combustion I entrante le générateur 2 qui fournit du courant électrique et la chaleur est récupérée pour alimenter l'utilisateur 6 par des échangeurs de chaleur 3 à eau froide ainsi qu'un caisson de passage de gaz d'échappement 4 en forme de cheminée. Les ga & d'échappement du moteur sont renvoyés à l'extérieur en traversant un amortisseur de bruit 5. Le moteur l et le générateur 2 sont montés séparément ou en commun sur une plaque de base. L'inconvenient de cette construction connue d'une telle installation réside avant tout dans la disposition de l'échangeur de chaleur et du caisson, disposition qui résulte de la séparation du moteur et du générateurS ce qui entraîne une grande complexité de conduites de liaison ainsi que des coûts de montage sur place, abstraction faite des pertes supplémentaires par rayonnement d'une telle installation. Selon la figure 2 illustrant le dispositif de l'invention, les composants de l'installation sont rapprochés au maximum et il en est ainsi notamment de 1 'échangeur de chaleur à eau 3 du moteur et de l'échangeur à chaleur à eau des gaz d'échappement 4b qui forment le support du bloc constitué par le moteur 1 et le générateur 2 en remplacement du châssis actuel. La construction selon l'invention d'une telle insta- lation permet de réduire au minimum la longueur des conduites de liaison. De plus, la réduction de l'encombrement entrante qu'une fraction des gaz d'échappement du moteur passe directement, à la sortir des soupapes d'échappement, dans un tube collecteur de gaz d'échappement 4a, tube qui est refroidi à l'eau ; cette eau réchauffée est transmise directement au circuit d'eau alimentant l'utilisateur. Enfin, l'amortisseur de bruit des gaz d'échappement 5 qui fait partie de l'installation., est intégré de façon adéquate dans la cuve de l'échangeur de chaleur à eau des gaz d'échappement 4b. Le circuit utile pour la récupération de la chaleur fonctionne comme suit Le retour 6a de l'utilisateur arrive en premier lieu, pour une première phase de récupération de chaleur, a l'échangeur de chaleur à eau 3 du moteur ; puis, le fluide arrive dans l'échangeur de chaleur à eau 4b pour les gaz d'échappement et, enfin, le fluide passe dans le tube collecteur de gaz d'échappement 4a qui est lui aussi refroidi à eau et arrive dans la conduite d'alimentation 6b Le thermostat d'eau de refroidissement, qui existe en général sur les moteurs de série, est remplacé par un by-pass 7 commandé par une soupape d'inversion 8, si bien que l'installation ci-dessus permet un réchauffage particulierement rapide dupeur à partir de son état à froid REVEND I c T 10 NS 10) Centrale mixte destinée à fournir de l'énergie électrique et de la chaleur, comportant un moteur à combustion et, en particulier, un moteur à combustion interne entraînant une machine, en particulier un générateur, ainsi qu'un échangeur de chaleur pour récupérer la chaleur dégagée par le moteur, installa tion caractérisée en ce que les échangeurs de chaleur (3, 4b) forment le chassis de base pour le bloc formé par le moteur à combustion interne (1) et le moteur (2) 20) Installation, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le châssis est formé par un échangeur de chaleur (4b) pour les gaz d'échappement et d'un échangeur de chaleur à eau (3) de refroidissement du moteur, ces deux échangeurs étant juxtaposés dans un plan horizontal, et ils portent le bloc formé par la machine (2) et le moteur (1), et sont traversés successivement par le fluide caloporteur 30) Installation, selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur à eau de refroidissement du mdteur (3) et l'échangeur de chaleur de gaz d'échappement (4b) sont traversés par le fluide caloporteur du circuit de chauffage. 4 ) Installation, selon la revendication 3, caractérisée en àe que le fluide caloporteur du circuit de chaufffage sortant de l'échangeur de chaleur de gaz d'échapppement (4boa traverse un autre échangeur de chaleur (4a) qui est chauffé par le tube collecteur de gaz d'échappementdu moteur (l)o 5 ) Installation, selon 1'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'un amortisseur de bruit de gaz d'échappement (5) est intégré à l'échangeur de chaleur de'gaz d'échappement (4b)o 60) Installation, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'entre le sortie (6b) et le retour (6a) du circuit de chauffage, il est prévu une conduite de court-circuit (7) utilisée lors du démarrage du moteur à combustion interne (1) 70) Installation, selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'au moins une fraction de la chaleur des gaz d'échappement du moteur (l) alimente l'échangeur de chaleur de gaz d'échappement (4a), directement pour être utilisée diXectement dans le circuit de récupération de chaleuro 80) Installation, selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'amortisseur de bruit (5) est monté coaxialement sur l'échangeur de chaleur de gaz d'échappement (4b). 90) Installation, selon la revendication 6, caractérisée en ce que la commande de la conduite de court-circuit (7) est assurée par une soupape d'inversion (8) commandée par un thermostat. 100) Installation, selon lune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le fluide caloporteur du circuit de chauffage est de l'eau