Brevet FR2451548A1 — publié le 19801010

La présente invention, à laquelle ont collaboré Messieurs Jacques, René FELLOUS, Georges-Michel PICHÂMBERT et Henri BAGLIONE, concerne un procédé perfectionné de réchauffage de fluides gazeux par couplage d'une pompe à chaleur avec un gdné- rateur énergie calorifique à combustible liquide ou gazeux. Elle concerne également les dispositifs de mise en oeuvre dudit procédé et leur application au chauffage des locaux. L'utilisation des pompes à chaleur pour le chauffage de fluides, en vue notamment du chauffage de locaux, est bien connue. La quantité de chaleur produite n'est souvent pas suffisante, notamment en hiver, pour porter la température de l'air, ou d'un autre fluide gazeux, à la valeur désirée. La pompe à chaleur est donc généralement couplée avec une autre source d'énergie calorifique. Les procédés couplant une pompe à chaleur avec d'autres sources d'énergie calorifique sont déjà connus. Ils visent en général à utiliser au maximum l'énergie fournie par la pompe à chaleur et, lorsque celle-ci est insuffisante, un chauffage d'appoint électrique est mis en marche, de façon à porter la température du ou des fluides gazeux à la valeur désirée. Les systèmes de régulation permettant, d'une part,de contrôler la ou les températures des fluides gazeux et, d'autre part, de mettre en route, quand cela devient nécessaire, le chauffage d'appoint, ainsi que d'assurer dans de bonnoeconditions la circulation des fluides gazeux (actionnement de vannes, de registres, mise en marche de pompes, séquences de dégivrage, etc...) sont simples et bien connus de l'homme de l'art. La présente invention a pour but de perfectionner le couplage de la pompe à chaleur et d'une autre source d'énergie calorifique. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé perfectionné de réchauffage d'un fluide gazeux, notamment pour le chauffage des locaux, ledit procédé comprenant les étapes suivantes a) un premier réchauffage dudit fluide gazeux par passage sur le condenseur d'une pompe à chaleur b) un second réchauffage éventuel dudit fluide gazeux lorsque le premier réchauffage est insuffisant ledit procédé étant caractérisé en ce que le second réchauffage est assuré par la combustion d'un combustible gazeux ou liquide. L'invention concerne également des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans le procédé selon l'invention, le second réchauffage est assuré par la combustion d'un combustible gazeux ou liquide. Ce combustible peut être notamment du propane ou du butane. Avantageusement, les produits gazeux de combustion du fluide peuvent titre utilisés pour réduire le phénomène bien connu du givrage de ltévaporateur de la pompe à chaleur. En effet, il est à noter que le besoin de dégivrage sur l'évaporateur se fait sentir à partir d'une température extérieure assez voisine du seuil au-dessous duquel le chauffage d'appoint devient nécessaire. Le recyclage des fumées de combustion au niveau de ltéva- porateur permet donc de reculer, sinon de supprimer l'apparition du givre. L'invention est illustrée, de façon non limitative, par les deux dessins annexés. La figure 1 représente, de façon schématique, deux variantes de mise en oeuvre du procédé conforme à I'invention, appliqué au chauffage d'un local; l'une des variantes est représentée en traits interrompus La figure 2 illustre de façon schématique une forme de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, appliqué au chauffage d'un local, ladite mise en oeuvre permettant en outre la production d'eau chaude sanitaire. Sur la figure 1, le local dont on veut assurer le chauffage est désigné par la référence 1. L'air neuf est prélevé à l'extérieur du local par le conduit 2. Il est mélangé à de l'air recyclé, prélevé à l'intérieur du local par le conduit 3. Le mélange d'air neuf et d'air recyclé est conduit sur le condenseur 4 d'une pompe à chaleur comprenant, entre autres, un évaporateur 5 et un compresseur 6. La circulation du mélange est assurée par le ventilateur 7. L'air réchauffé parvient ensuitespar par le conduit 8 > dans un espace 9 ménagé entre une gaine 10 et un générateur de chaleur 11, qui peut être un générateur à combustible gazeux, à propane ou à butane par exemple. Le générateur 11 est étanche, de façon à ne pas polluer l'air à réchauffer par les gaz de combustion. Le générateur 11 peut être un "appareil étanche type I" ou un "appareil étanche type II" tels que définis par la norme NF D 35-332. On rappelle que l'appareil etanche type I, dit à "ventouse", est adossé contre un mur, à travers lequel se font, avec l'atmos- phère extérieure, les changes d'air et de produits de la combustion, à l'aide de tuyaux d'amenée d'air et de rejet des produits de combustion reliés à un dispositif spécial appliqué contre la face exttriewlre du mur. Dans l'appareil étanche type Il, !'amenée d'air et l'évacua- tiGil se font à l'aide d'une gaine mixte. L'alimentation en air comburant du générateur 11 représenté sur la figure 1 peut être effectuée par le conduit 12 représenté Un tirets, qui prend l'air à l'extérieur du local, ou par le conduit lwa, qui prélève l'air dans le local. L'air réchauffé, après son passage au contact du générateur, est distribué dans le local par des bouches 14. Le go aérateur 11 n'est mis en fonctionnement que lorsque le premier réchauffage par la pompe à chaleur est insuffisant. Les produits de combustion du générateur 11 peuvent être évacués à l'extérieur du local 1 par un conduit 13. Toutefois, comme il a été dit plus haut, les produits de combustion peuvent avantageusement être conduits sur ltévapora- teur de la pompe à chateur. A cet effet, un conduit 13a d'évacuation des produits de combustion peut être connecté au conduit 15 amenant le fluide gazeux de réchauffage sur l'évaporateur 5. Dans ce cas, le conduit 12 d'amenée d'air extérieur au brtleur peut être raccordé au conduit 15 en amont du raccordement du conduit. Le conduit 15 peut être alimenté en air par un conduit 16, qui prend l'air à l'extérieur, et/ou par un conduit 17, prenant l'air à l'intérieur du local. On pourrait également ajouter, par un conduit 28, les produits de combustion issus d'un appareil de production de chaleur, par exemple une chaudière pour la fourniture d'eau chaude sanitaire. Le mélange de fluides gazeux passant sur l'évaporateur 5 est évacué à l'extérieur du local 1 par un conduit 18, la circulation du mélange étant assurée par un ventilateur 19. Le mélange de produits de combustion chauds avec de l'air extérieur ou de l'air du local permet de récupérer de la chaleur et de reculer le seuil d'apparition du givre sur l'évaporateur, et donc d'espacer les séquences de dégivrage. Le coefficient de performance du système est ainsi amélioré. La régulation de l'ensemble pompe à chaleur et chauffage d'appoint est assurée par un ou plusieurs des dispositifs suivants, assurant en priorité le fonctionnement du réchauffage par la pompe à chaleur a) thermostat électromécanique à deux étages situé dans l'ambiance du milieu à réchauffer, ou dans la gaine de reprise d'air de recyclage quand elle existe, ou en tout point susceptible de fournir une indication sur la température de l'ambiance que l'on désire réchauffer b) thermostat électronique constitué par un régulateur à deux niveaux ou plus et par une sonde placée soit dans l'ambiance à réchauffer, soit dans la gaine de reprise d'air de recyclage quand elle existe, ou en tout point susceptible de fournir une indication sur la température de l'ambiance que l'on désire réchauffer c) thermostat électromécanique à un étage, situé comme décrit précédemment et associé à un thermostat électromécanique à un étage ou plus, placé de façon à détecter la température à l'extérieur de l'enceinte à réchauffer d) ensemble de gestion électronique programmé, agissant sur les différentes fonctions selon les températures détectées par une ou plusieurs sondes situées dans l'ambiance ou à l'extérieur; e) thermostat électronique constitué par un régulateur fournissant les séquences de fonctionnement du chauffage d'appoint et de la pompe à chaleur en fonction de la température détectée par une sonde de température extérieure et une loi de correspondance mémorisée dans le régulateur. Quels que soient le ou les dispositifs décrits ci-dessus utilisés, l'automaticité de fonctionnement de l'appoint est obtenue par l'un des moyens suivants - veilleuse permanente, assurant l'allumage du brûleur dont l'alimentation en gaz est contrdlée par une ou plusieurs électrovannes s'ouvrant en fonction des ordres reçus de la régulation décrite précédemment et par un bloc de sécurité classique - procédé d'allumage électronique du brûleur incorporant un ensemble de sécurité et une ou plusieurs électrovannes dralimen- tation en gaz du brûleur. Sur la figure 2, les éléments identiques à ceux de la figure 1 ont été reperds par les mêmes chiffres de références, affectés de l'indice '. Comme il a été indiqué plus haut, la forme de mise en oeuvre représentée sur cette figure permet la production d'eau chaude sanitaire. Compte tenu de la nécessité fréquente de disposer d'eau chaude sanitaire dans un local à chauffer, il est particulièrement intéressant de pratiquer le chauffage d'appoint à partir d'une chaudière à deux usages. L'appoint calorifique est ici obtenu par passage de l'air dans une batterie de réchauffage 20, constituée par un premier serpentin 21 parcouru par un fluide caloporteur dont la circulation est assurée par une pompe 22. Ce fluide est réchauffé dans un deuxième serpentin 23, placé dans une chaudière à deux usages 24, par exemple à combustible gazeux, à propane ou à butane notamment. Cette chaudière assure également la fourniture d'eau chaude sanitaire par le circuit 25. De la même façon que dans la forme de mise en oeuvre représentée sur la figure 1, les produits de combustion peuvent être amenés par le conduit 26 sur l'évaporateur 5' et procurer un espacement notable des séquences de dégivrage. La régulation du système assure en priorité le réchauffage instantané de l'eau chaude sanitaire lorsque s'exprime un besoin au niveau du puisage, puis la mise en activité de la batterie 20, lorsque la température à maintenir tombe au dessous de la température de consigne, tout en ménageant la priorité au réchauffage par la pompe à chaleur. La régulation du système fait appel aux mêmes principes que ceux décrits précédemment par le système de la figure 1. L'invention fournit ainsi des moyens simples et pratiques pour limiter la consommation d'énergie nécessitée par le chauffage des locaux à l'aide d'un fluide gazeux. REVENDICATIONS 1.- Procédé perfectionné de réchauffage d'un fluide gazeux, notamment pour le chauffage des locaux, ledit procédé comprenant les étapes suivantes a) un premier réchauffage dudit fluide gazeux par passage sur le condenseur d'une pompe à chaleur b) un second réchauffage éventuel dudit fluide gazeux lorsque le premier réchauffage est insuffisant, ledit procédé étant caractérisé en ce que le second réchauffage est assuré par la combustion d'un combustible gazeux ou liquide. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les produits de combustion du combustible d'appoint sont dirigés sur ltévaporateur de la pompe à chaleur. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second réchauffage est en outre utilisé pour la production d'eau chaude sanitaire. 4.- Dispositif pour le réchauffage d'un fluide gazeux, notamment pour le chauffage des locaux, ledit dispositif comprenant a) un premier moyen de chauffage,constitué par le condenseur d'une pompe à chaleur b) un second moyen de chauffage à fonctionnement intermit- tent c) un circuit de réchauffage du fluide gazeux, ledit circuit conduisant le fluide à réchauffer successivement sur le condenseur de la pompe de chaleur, puis sur le second moyen de chauffagetavant son entrée dans les locaux d) des moyens pour actionner ledit second moyen de chauffage lorsque la température dudit fluide gazeux, après passage sur le condenseur de la pompe à chaleur, est inférieure à une valeur de consigne, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le second moyen de chauffage est constitué par un générateur de chaleur, utilisant la combustion d'un combustible gazeux ou liquide. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second moyen de chauffage est constitué par un générateur de chaleur utilisant la combustion du butane ou du propane. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le générateur de chaleur est un appareil à ventouse placé dans le circuit de réchauffage. 7.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le générateur de chaleur est constitué par un étage d'un échangeur de chaleur parcouru par un fluide caloporteur alimenté à partir d'une chaudière à butane ou à propane. 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre un circuit conduisant les gaz de combustion de combustible gazeux ou liquide sur ltévaporateur de la pompe à chaleur.