Brevet FR2396930A1 — publié le 19790202

L'invention a pour objet une installation de chauffage central a eau chaude. Le chauffage de locaux, que ceux-ci soient a usage d'habitation ou de bureaux, pose un probleme énergétique d'autant plus aigu qu'il est maintenant prescrit de renouveler d'une manière permanente 11 air des locaux. L'invention a pour but de fournir une installation qui assure avec un minimum de dépense d'énergie le chauffage de locaux a air renouvelé, et éventuellement le chauffage d'eau sanitaire, dans les conditions variables de température extérieure. Sous un aspect, l'invention est caractérisée par l'application, dans une pompe a chaleur faisant partie de l'installation de chauffage, de l'air, soustrait aux locaux pour son renouvellement, en tant que fluide chaud pour l'évaporateur de la pompe a chaleur. Sous un autre aspect, l'invention est caractérisée par la combinaison, dans une meme installation, en tant que moyens de chauffage, d'une part d'une pompe a chaleur, pour assurer le chauffage aussi longtemps que la température extérieure n'est pas inférieure a une valeur déterminée et, d'autre part, d'une chaudiere a gaz en tant qu'appoint lorsque la température extérieure devient plus basse. A cet égard, elle est caractérisée par l'application des gaz de combustion de la chaudiere en tant que composant du fluide chaud de l'évaporateur de la pompe a chaleur. Dans une telle réalisation, où les gaz de combustion de la chaudière sont mélangés a l'air soustrait aux locaux pour la ventilation, on augmente le coefficient de performance de la pompe a chaleur. L'invention prévoit également d'appliquer, en tant que fluide de refroidissement pour le condenseur de la pompe a chaleur, l'eau chaude de circulation dans les radiateurs de chauffage des locaux et/ou les serpentins de chauffage d'eau sanitaire, mais apres son refroidissement pour un préchauffage de l'eau sanitaire. La description qui suit, faite a titre d'exemple, se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma d'ensemble; la figure 2 montre des diagrammes. L'installation comprend une pompe a chaleur 11, avec évaporateur 12 et condenseur 13. Un compresseur 14 aspire par une tuyauterie 15 le frelon a partir de l'évaporateur 12 et après compression le refoule par une tuyauterie 16 dans le condenseur 13. Le fréon fait retour à l'évaporateur 12 par une tuyauterie 17. Le moteur du compresseur peut entre un moteur électrique ou un moteur à gaz. Le ventilateur 21 prévu pour la ventilation du local aspire l'air du local à renouveler par un conduit 22 et, au lieu de le refouler directement à l'atmosphère, le conduit 23 de refoulement du ventilateur 21 est raccordé à une gaine 24 aboutissant à la pompe à chaleur et qui parvient à l'évaporateur 12, l'air étant refoulé à l'extérieur par le conduit 25 sortant dudit évaporateur Le circuit 26 de circulation de l'eau chaude de chauffage du local comprend une tuyauterie 27 qui pénètre dans la pompe à chaleur et qui traverse le condenseur 13 de ladite pompe à chaleur, l'eau chauffée sortant par une tuyauterie 28. Celle-ci est raccordée à la branche 29 de départ d'eau chaude du réseau de chauffage par l'intermédiaire de deux vannes 31 et 32.Les surfaces de chauffe ou radiateurs tels que 33 sont interposés entre la branche 29 de départ d'eau chaude et la branche 34 de retour, sur laquelle se trouve le vase d'expansion 30. La branche 34 comprend un circulateur 35 et elle aboutit à un ballon 36 de préchauffage d'eau sanitaire dans lequel elle se prolonge par un serpentin 37 et la sortie du serpentin est raccordée à la tuyauterie 27. L'installation comprend en outre une chaudière à gaz 41 dont le circuit d'eau comprend une branche 42 d'arrivée d'eau à chauffer, dérivée de la tuyauterie 28, et une branche 43 de départ d'eau chauffée qui parvient à la vanne 31. Le conduit dlevacuation 44 des gaz chauds de la chaudière se raccorde au conduit de refoulement 23 du ventilateur 21. Un ballon 45 de production d'eau chaude sanitaire est relié par un tuyau 46 au ballon de préchauffage. Celui-ci reçoit l'eau de ville par un tuyau 47. L'eau chauffée dans le ballon 45 est répartie à la distribution par un tuyau 48. Le chauffage de l'eau du ballon 45 a lieu par un serpentin 49, lequel fait partie d'un circuit 51 dont le tuyau 52 est raccordé à la sortie d'eau chaude 53 de la chaudière à gaz 41, l'autre branche 54 du circuit 51, comprenant un accélérateur de circulation 55, étant reliée à l'entrée 56 de l'eau à chauffer dans la chaudière 41. Le fonctionnement de la vanne 31 est contrôlé par une armoire de régulation 61 commandée à partir d'une sonde 62 à l'extérieur de l'immeuble et raccordée à la vanne 31 par un circuit 63. La vanne 31 est également sous le contrôle d'un aquastat 64 présent sur la branche 29 et auquel il est relié par un conducteur électrique 65. La vanne 32 est contrôlée par une seconde armoire de régulation 66 dont l'srgane sensible est une sonde 67 plongée dans l'atmosphère extérieure, un circuit électrique 68 étant interposé entre l'armoire 66 et la vanne 32. Le fonctionnement est le suivant : Aussi longtemps que la température extérieure n'est pas trop basse, le chauffage de l'eau est réalise par l'intervention de la pompe à chaleur Il. Celle-ci prelève dans son évaporateur 12 la chaleur transportée par l'air refoulé par le ventilateur 21. L'eau, chauffée par son passage dans le condenseur 13 de- la pompe à chaleur, assure d'une part le chauffage du local par sa circulation dans les surfaces de chauffe 33 et également le pré chauffage de l'eau destinée aux sanitaires dans le ballon 36. Si la température de l'eau dans la branche 29 devient insuffisante, comme perçu par l'aquastat 64, la vanne 31 établit la communication entre la sortie d'eau chaude 53 de la chaudière à gaz 41 et ladite branche 29. Au chauffage de l'eau circulant dans les surfaces de chauffe 33 contribue alors, complémentairement à la pompe à chaleur, ladite chaudière à gaz. Aussi longtemps que la chaudière à gaz 41 fonctionne, ses gaz de combustion se mélangent à l'air évacue circulant dans le conduit 23 et contribuent au chauffage du fréon dans l'évaporateur 12. La température de sortie des gaz dans la tubulure 25 augmentant, le coefficient de performance de la pompe à chaleur 11 est accru. Dans l'un et l'autre des régimes, à savoir intervention de la pompe à chaleur seule, ou intervention conjointe de la chaudière à gaz, l'abaissement de température de l'eau circulant dans la tuyauterie 27 par sa traversée du ballon de préchauffage 36 accroît -également le coefficient de performance de la pompe à chaleur. En cas de réchauffement de la température extérieure, ou lorsque la température de l'eau circulant dans le réseau 26 reprend une valeur prédéterminée, la vanne 31 est actionnée à nouveau et l'-intervention de la chaudière à gaz 41 cesse. L'armoire de régulation 66 est prévue pour, par actionnement de la vanne 32, maintenir à une valeur constante la température de l'eau du réseau de chauffage 26 par des trains de chaleur lorsque la température de l'air extérieur est supérieure à une valeur prédéterminée. La figure 2 montre par des diagrammes la loi de correspondance entre la température de circulation de l'eau de chauffage, portée en ordonnées, et la température extérieure, portée en abscisses. La ligne a montre que pour une température extérieure comprise entre -70C et +50C la température de Liteau de chauffage diminue d'une manière progressive. Par l'intervention de l'armoire 66, à partir d'une température extérieure de +5au, la température de l'eau dans le réseau 26 est maintenue à 400C et cela par ajustement des périodes de fonctionnement de l'installation de chauffage en fonction de la température ambiante. Le diagramme b représente la variation des températures de retour dans la tuyauterie 34. L'installation selon l'invention permet une importante économie d'énergie primaire par rapport à une installation traditionnelle. Pour un ensemble de 100 logements, l1économie moyenne annuelle réalisée est de 75 000 kilowatts/heure représentant 160 tonnes '1d' équivalent pétrole". Dans la phase de fonctionnement de l'installation faisant intervenir la chaudière à gaz, L'armet pendant quelques minutesdu ventilateur 21 assure le dégivrage automatique de l'évaporateur par les gaz de combustion de la chaudière. REVENDICATIONS 1.- Installation de chauffage de locaux, notamment à ventilation contrôlée, comprenant un circuit d'eau chaude à radiateurs de chauffage ou serpentins enrobés et une chaudière à gaz, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une pompe à chaleur prévue pour le chauffage dans des conditions de température extérieure relativement peu rigoureuse , et des moyens pour faire intervenir complémentairement la chaudière à gaz seulement lorsque la température extérieure devient plus basse. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans l'évaporateur de la pompe à chaleur, la chaleur est empruntée à l'air evacué des locaux. 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que dans les périodes de fonctionnement de la chaudière à gaz, les gaz de combustion de la chaudière sont mélangés à l'air évacué et cela à l'amont de l'évaporateur. 4.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au-dessus d'une température extérieure pre- déterminée, l'entretien de la température de l'eau chaude est obtenu par trains de chaleur. 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un circuit de distribution d'eau sanitaire chaude, caractérisée en ce qu'elle comprend un ballon de pre- chauffage de l'eau sanitaire dont le circuit de chauffage est relié au condenseur de la pompe à chaleur. 6.- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour interrompre momentanément le fonctionnement du ventilateur prévu pour la ventilation contrôlez lorsque la chaudière à gaz est en fonctionnement, ce qui permet d'obtenir le dégivrage de l'évaporateur de la pompe à chaleur.