Brevet FR2401386A1 — publié le 19790323

L'invention se rapporte à un appareil complet récupérateur de chaleur principalement à usage domestique et installations de faible volume extrait avec transfert air-eau par l'interm4diaire d'une machine frigorifique. Les machines frigorifiques utilisées principalement pour produire du froid en conservation ou en climatisation s'emploient de plus en plus fréquemment en moyen de transfert d'énergie calorifique dlun milieu dans un autre. La législation impose dans les locaux dlhabi- tation un coefficient de renouvellement de l'air au moins égal à un volume par heure. Ceci suppose une ventilation des locaux, ventilation naturelle Dour les locaux les plus défavorisés, mais surtout mécanique. On emporte-donc dans l'air extrait les calories correspondant à 11 énergie calorifique nécessaire au renouvellement de l'air. Cette masse de calories se trouve normalement rejetée à l'extérieur sans autre traitement. Il existe dans certains équipements des echan- geurs de chaleur assurant au contact de l'air extrait un prechauffage de l'air neuf. Ces échangeurs pour etre efficaces supposent des surfaces d'échange importantes. Limités en volume les constructeurs développent les surfaces donc la longueur des parcours de l'air dans un espace restreint par des circuits à tracé onduleux et à courbure brutale occasionnant une perte de s charge non negligeable si bien que 11 énergie récupérée ne correspond en fait qu'à un faible gain. Il existe par ailleurs, mais à échelle plus importante, c'est-à-dire pour des énergies de l'ordre industriel, des ensembles de transfert air-air utilisant le principe des machines frigorifiques avec évaporateur dans le circuit de l'air extrait et condenseur dans le circuit d'air neuf insufflé, Ces ensembles supposent un investissement élevé pour un coefficient global de récupération tres moyen en valeur relative. Le prix de revient de tels équipements et la quantité d'énergie rcupére ne justifient pas leur application au niveau domestique. La présente invention au contraire vise à satisfaire principalement les besoins domestiques et installations de tous types, sa conception lui permet de satisfaire au mieux les éxigences d t une telle application. A cet effet, l'invention se rapporte à un récupérateur de chaleur à usage domestique avec transfert air-eau de performances intéressantes s inscrivant parfaitement dans un plan d'économie d'énergie de nécessité nationale, caractérisé par une structure modulaire à assemblage multiple, un circuit d'extraction, un circuit de restitution sur utilisation extérieure et des organes de commande de régulation et de sécurité en pression, température. L'invention présente outre les avantages appréciables de récupération d'une énergie normalement perdue, avec un coefficient intéressant, des avantages propres, qui en font un ensemble particulièrement performant dans sa gamme d'utilisation. Il présente en outre une grande robustesse et une fiabilité de fonctionnement. De par ses caractéristiques de fonctionnement - on évite les résistances anti-givre - on réalise une récupération à haut rendement ; - on observe une très grande stabilité de fonction nement et d'échange - en plaçant la turbine d'extraction devant la batterie, on récupère une partie de l'énergie uti lisée pour la circulation du flux d'air. On peut améliorer son rendement par le couplage à des panneaux solaires, à un sous toit, à toute masse d'air chauffée. Les principales applications envisagées se montrent nombreuses. Ainsi on note - la récupération des calories dans l'air extrait . des habitations, bureaux ; . des serres . des étables . blanchisseries ; . tous les locaux présentant des calories en disponibilité de récupération. - le transfert des calories dans les circuits d'eau chaude pour l'alimentation par accumulation . du réseau sanitaire ; . d'un séchoir d'appareils électroménagers ; . d'une piscine . d'un sauna et autres.. On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description qui suit des caractéristiques techniques d'un mode de réalisation de l'invention en référence aux dessins joints dans lesquels - la figure 1, est une vue en perspective avec écorché de l'ensemble de récupération selon l'invention - la figure 2, est une vue en élévation des différentes faces du récupérateur en assem blage vertical ; - la figure 3, est une vue en élévation des différentes faces du récupérateur en assembla ge horizontal ; - la figure 4, est le schéma électrique du du récupérateur - la figure 5, est le schéma de principe du récupérateur ; - la figure 6, est une vue en coupe verticale d'une maison individuelle d'habitation illus trant une application de l'invention. A l'observation de la figure 1, on constate les principales parties et les organes du récupérateur selon l'invention. Celui-ci se composte d'une structure modulaire formée de deux modules : un module d'extraction 1, un module double de transfert 2, et de-raccordement technique 3. Chaque module constitue un ensemble mécaniquement compact relié au module adjacent par des liaisons techniques et des liaisons d'assemblage mécanique. On comprend l'intérêt de cette structure tant sur le plan du service après-vente ou de toute intervention que sur le plan de l'installation proprement dite. De plus, ces modules présentent au moins deux catégories d'assemblages représentées en figures 2 et 3 : assemblage vertical et assemblage horizontal. Selon la disposition de l'espace prévu l'un ou l'autre assemblage sera préféré. Sur un plan mécanique les modules 2 et 3 peuvent être confondus. -Le module d'extraction 1 se présente sous la forme d'un caisson pourvu d'une couverture supérieure 4, d'une face avant 5 possédant un tableau de raccordement 6 pourvu de plusieurs manchettes 7 de liaison avec des gaines d'extraction. Il comporte une face arrière présentant l'orifice de rejet 8 communiquant avec l'extérieur par une liaison aéraulique. Le caisson comporte à son intérieur une pluralité d'organes tels que, dans le sens du trajet de l'air extrait, un filtre amovible 9, un groupe d'extraction 10 formé d'une turbine et d'une volute débitant dans le conduit de rejet fixé mécanique- ment sur un panneau de séparation du caisson en chambre d'aspiration et de soufflage. Le caisson possède ensuite une batterie de récupéra- 12 tion lI inclinée, montoesur un supporEl~resentant à sa base un bac de récupération des condensats 13. La batterie de récupération est raccordée au circuit basse pression du fluide frigorigène. Elle comporte un circuit et des surfaces d'échange développés assurant une récupération importante tout en n'occasionnant qu'une partie de charge minime. De plus, sa position inclinée ameliore l'echange thermique et l'écoulement des condensats. Elle occupe comme le filtre, et le panneau de séparation, toute la section droite du caisson. Celui-ci se poursuit par la chambre de soufflage proprement dite débouchant par l'orifice de rejet 8 raccordé au conduit d'évacuation par une manchette 14. Le module apparaissant comme intermédiaire ici, est le module de transfert 2, il constitue avec le module de raccorde 15 ment technique, un volume commur3eparé par le coffret électrique 16. Il se présente dans cette configuration sous la forme d'un parallélépipède ouvert selon ses faces supérieure et inférieure. Bien entendu, dans le cadre de la disposition en assemblage horizontal, ce caisson possède une face supérieure fermée. Il renferme tous les organes de transfert ainsi que le coeur de la machine frigorifique à savoir le compresseur 17. Il s'agit du condenseur 18 placé sur le circuit haute pression 9 entre le compresseur et le détendeur 20 dans le caisson d'extraction se refermant à travers la batterie par une branche basse pression 21 pour retourner au compresseur. Le condenseur fournit l'énergie calorifique transférée à deux circuits 22 et 23 respectivement prévus d'une part pour le réchauffage de l'eau sanitaire et d'autre part pour le circuit chauffage ou autre application. Chacun de ces circuits comporte une pompe d'accélération 24 et 25. Le module inférieur référencé module de raccordement présente toutes les lai sons techniques pour le raccordement avec d'une part les circuits d'utilisation : eau sanitaire chauffage etc... sous forme de raccords par manchons filetés tels que 26 mais aussi des raccordements pour les conduits d'évacuation tels que écoulement de sécurité 27 et écoulement condensats 27'a. On retrouve les différents organes ci-dessus dans le schéma de principe représenté en figure 5. On constate que les circulateurs 24 et 25 sont protégés par des clapets anti-retour 28 et 29 et que le réchauffage de l'eau sanitaire s'effectue par l'intermédiaire d'un circuit secondaire sous la forme par exemple d'une jaquette chauffante 3O ou d'un serpentin secondaire placé au bas de l'appareil. On comprendra mieux l'intérêt et les applications de l'invention en se référant à la figure 6 qui représente sur une maison individuelle les différentes applications envisagées sans pour autant être limitatives. Ainsi, à partir des gaines d'extraction 31 assurant le renouvellement d'air dans les pièces et obligatoirement dans les locaux techniques, on véhicule un volume d'air important à température ambiante traversant le caisson d'extraction pour être rejeté, après récupération par la batterie 11, à l'extérieur par la gaine d'évacuation 32. Le transfert de chaleur s'effectue par le circuit frigorifique débitant par l'intermédiaire des circuits secondaires 33 et 34 dans desWenseShles dechauffage ou de réchauffage pour des applications diverses : eau chaude sanitaire en 35 chauffage par le sol en 36, par l'intermédiaire de tubes enrobés en dalle chauffante, chauffage par ventilo-convecteurs en 37, réchauffage de l'eau d'une piscine par 38, et autres applications diverses consommant de l'eau chaude, par exemple appareils électroménagers. On examinera maintenant le circuit électrique du récupérateur selon l'invention consigné en figure 4. Le moteur électrique 39 du groupe se trouve alimenté en courant monophasé à travers un interrupteur général Arrêt-Marche 40, un relais de commande et trois sécurités en série aboutissant à un relais de démarrage 41. Ces sécurités se présentent sous la forme d'un pressostat haute pression 42, d'un pressostat basse pression 43 et d'un thermostat de sécurité 44 placé dans le retour du circuit de l'eau de chauffage. On distingue l'alimentation du moteur 45 de la turbine de l'extracteur à partir de l'interrupteur central 40, l'alimentation de la commande 46 du relais de fonctionnement 47 à travers le thermostat de régulation 48, placé dans le ballon d'eau chaude. Ce relais agit sur des contacts 49 alimentant un accélérateur de.chauffage 50 de l'eau sanitaire, une ligne d'alimentation 51 du moteur 39 du groupe frigorifique en amont des sécurités et un circuit d'alimentation 52 à travers un interrupteur Eté-Hiver 53 pour l'accélerateur de chauffage 54 et pour la commande 55 d'un relais 56 à travers une régulation d'ambiance 57. Les contacts du relais 56 agissent à titre de verrouillage sur des circuits extérieurs 58 de chauffage d'ap 60 point tels que 59, à travers un thermostat évitant un fonctionnement intempestif de ces circuits extérieurs à partir des données de la régulation d'ambiance. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, elle n'y est nullement limitée et diverses variantes sont possibles tout en restant dans son cadre. REVENDICATIONS 1. Récupérateur de calories à usage domestique à partir d'un flux d'air extrait caracterisé en ce qu'il possède une structure modulaire lui permettant des assemblages multiples et en ce qu'il comprend un circuit de transfert à machine frigorifique, un circuit de restitution par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur liquide en combinaison avec des organes de commande, de régulation et de sécurité en pression et en température debi- tant dans deux circuits de chauffage distincts : chauffage de l'eau sanitaire et chauffage des pièces. 2. Récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux modules distincts représentant trois unités fonctionnelles pouvant être disposées en assemblage hori zqntal et vertical sous la forme d'un module d'extraction, d'un double module de transfert et de raccordement technique, chaque module constituant un ensemble mécanique compact relié au module adjacent par des liaisons techniques et des liaisons d'assemblage mécanique. 3. Récupérateur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le module d'extraction sous la forme d'un caisson comporte une couverture supérieure, une face avant à tableau de raccordement pourvue de manchettes de liaison avec les gaines d'extraction et une face arrière à orifice et manchette de rejet et en ce qu'il possède à son intérieur une pluralité d'organes dans le sens du trajet de l'air tels qu'un filtre amovible, un groupe d'extraction à volute raccordee à un panneau support de séparation, et une batterie de récupération à effet optimal. 4. Récupérateur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie du double module se rapportant au transfert, renferme la machine frigorifique et ses circuits et organes tels que compresseur, condenseur, détendeur, excepté l'évaporateur situé dans le module d'extraction, il renferme également l'échangeur intégré au condenseur et les départs des circuits d'utilisation avec leur accélérateur et clapet antiretour. 5. Récupérateur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie du double module se rapportant au raccordement technique assure la transition entre le module de trans fert et la sortie-et comporte les différentes sorties d'utilisation sous forme de manchettes ainsi que les conduits d'évacuation tels que l'écoulement de sécurité et l'écoulement des condensats. 6. Récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électrique se compose en aval d'un interrupteur général, de deux voies d'alimentation et de commande d'une part pour le groupe et son application principale et, d'autre part, pour l'eau de chauffage et les circuits extérieurs, la première voie se composant de l'alimentation du moteur de llex- tracteur, de celle de la commande, du relais de fonctionnement à travers le thermostat de regulation et une liaison au contact du relais de fonctionnement ces derniers etant raccordés au circulateur de chauffage de l'veau chaude sanitaire dl-une part, et d'autre part à la ligne d'alimentation du groupe et en ce que l'interrupteur général par ses deuxièmes contacts est relié à un interrupteur été-hiver par une boucle presentant en série deux contacts correspondants du relais de fonctionnement. 7. Récupérateur selon les revendications 1 et 6, carac térisé en ce que le moteur du groupe est alimenté à travers trois sécurités montées en série à savoir un pressostat haute pression un pressostat basse tension et un thermostat ae sécurité et un relais de démarrage. 8 Récupérateur selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que l'interrupteur éte-hiver est connecté d'une part au circulateur de chauffage et d'autre part à deux branches dont l'une comporte la commande d'un relais de circuit extérieur à travers le thermostat d'ambiance et l'autre les contacts dudit relais raccordés aux circuits extérieur d'appoint à travers un thermostat extérieur. 9. Application d1 une machine frigorifique à la- récupera- tion des calories dans un flux d'air et son transfert sur deux circuits distincts d'eau chaude pour le chauffage d'une part, de l'eau sanitaire et, d'autre part de l'eau de l'ensemble de chauffage et, plus généralement d'un fluide caloporteur.