Brevet FR2478273A1 — publié le 19810918

Installation pour chauffer un fluide caloporteur et de l'eau de consommation dans des immeubles. La présente invention concerne une installation pour le chauffage d'un fluide caloporteur et d'eau de consommation dans des immeubles, ladite installation comprenant une pompe à chaleur, un système de chauffage à radiateur ainsi qu'un réchauf- feur d'eau muni d'une cuve d'emmagasinage pour le fluide calo- porteur et d'un réservoir ou autre récipient analogue pour l'eau de consommation, le fluide caloporteur provenant de la pompe à chaleur étant dirigé sur ladite cuve d'emmagasinage par l'in- termédiaire d'un conduit et, à partir de la cuve d'emmagasinage, par un conduit raccordé côté d'entrée du système de chauffage à radiateur, un conduit de retour étant adapté pour faire revenir le fluide refroidi depuis le côté de sortie du système de chauffage à radiateur jusqu'à la pompe à chaleur. En raison des prix élevés associés au chauffage des immeubles à l'aide du fuel et en raison des prix croissants de ce fuel, il devient nécessaire de chauffer les immeubles, plus particulièrement les maisons d'habitation isolées ou autres immeubles analogues suivant des procédés différents. Un de ces procédés de chauffage d'immeuble consiste, par exemple, à utiliser en ayant recours à une pompe à chaleur, l'énergie thermique de l'environnement de l'immeuble. Il existe des pompes à chaleur du type liquide/liquide et du type air/liquide au moyen desquels l'énergie calorifique peut être extraite efficacement de l'environnement. Toutefois, des problèmes surviennent fréquemment lorsqu'une pompe à chaleur doit être raccordée à un système de chauffage à radiateurs de l'immeuble et à une cuve d'emmagasinage destinée au chauffage de l'eau de consommation, comme cela est normalement nécessaire. Ces éléments constitutifs ne sont pas adaptés les uns aux autres et il faut prendre certaines mesures pour obtenir un système qui fonctionne. L'installation selon la présente invention est conçue pour résoudre ces problèmes relatifs à l'adaptation de la pompe à chaleur au système de chauffage à radiateurs compris dans le système de chauffage de l'immeuble et à la cuve d'emmagasinage destinée à chauffer l'eau de consommation. A cette fin, il est essentiel que la pompe à chaleur fonctionne le plus possible dans des conditions optimales. En d'autres termes, il faut que l'eau de retour, qui retourne à la pompe à chaleur en vue de son chauffage, se trouve à une températurela plus basse possible pour améliorer le rendement de la pompe à chaleur. Il est également souhaitable que la température maximale nécessaire pour le système soit maintenue à une valeur aussi faible que possible. Pour satisfaire également les besoins en chaleur de l'immeuble pendant les jours les plus froids de l'hiver, il est nécessaire de donner à--la pompe à chaleur et au système des dimensions en vue de cette demande extrême de chaleur. Ceci exigerait de disposer d'une pompe à chaleur présentant une très grande capacité et coûtant, par conséquent, très cher. Toutefois, la majeure partie des besoins en chaleur peut être couverte par une pompe à chaleur beaucoup plus petite tandisque les pointes de demande de chaleur peuvent être couvertes par une source thermique supplémentaire. Une autre façon de résoudre ce problème est décrite dans la demande de brevet allemande 09 965 selon laquelle un accumulateur de chaleur à longue persistance est utilisé pour emmagasiner l'énergie calorifique dans le but mentionné. La présente invention a pour objet de fournir une ins- tallation pour chauffer un fluide caloporteur et de l'eau de consommation dans des immeubles, cette ir.stallation étant réalisée de manière à être fiable et à jouer un rôle économique avantageux. On parvient à l'objectif de la présente invention, tandis que l'on élimine les inconvénients mentionnés ci-dessus, par le fait qu'un conduit de sortie s'étendant depuis la base de la cuve d'emmagasinage est directement raccordé au conduit de retour s'étendant depuis le côté de sortie du système de chauffage à radiateursjusqu'à la pompe à chaleur. La source thermique destinée à fournir la chaleur supplémentaire n'est branchée que dans les cas nécessaires et peut être constituée par un ou plusieurs éléments électriques ou par toute autre source de chaleur appropriée. L'effet de pompage dans le conduit d'entrée s'étendant jusqu'à la cuve d'emmagasinage est toujours supérieur ou égal à l'effet de pompage dans le premier conduit de sortie s'éten- dant à partir de la cuve d'emmagasinage, grâce à quoi Ie fluide caloporteur, qui peut être par exemple de l'eau, n'est jamais aspiré dans la cuve d'emmagasinage à travers ledit conduit de sortie. Pour qu'à coup sûr, le fluide caloporteur ne soit pas aspiré dans la cuve d'emmagasinage à travers ledit conduit de sortie, on peut monter un clapet de non retour ou autre appareil d'obturation analogue dans l'autre sortie de la cuve d'emmLa- gasinage. Conformément à la technique antérieure, une vanne de dérivation raccorde le côté de sortie du système de chauffage à radiateursavec le côté d'entrée de celui-ci et commande le rapport entre l'eau refroidie recyclée et l'eau chauffée nouvel- lement fournie arrivant de la sortie de la cuve.d'emmagasinage. On va maintenant décrire la présente invention de façon plus complète en se référant à la figure unique du dessin annexé qui représente un mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure montre schématiquement une installation selon la;présente invention pour chauffer un fluide caloporteur, de préférence de l'eau, ainsi que de l'eau de consommation, ladite installation comprenant une pompe à chaleur l,un système de chauffage 2 à radiateur et un réchauffeur d'eau 3 muni d'une cuve d'emmagasinage 4 pour le fluide caloporteur et d'un réservoir 5 ou autre récipient analogue pour l'eau de consom- mation. Le fluide caloporteur contenu dans la cuve d'emmaga- sinage 4 est destiné à circuler à travers l'installation. Comme on l'a mentionné ci-dessus, le fluide caloporteur peut être constitué par de l'eau mais, bien entendu, d'autres fluides caloporteurs peuvent aussi être utilisés. Le réservoir 5 contient de l'eau qui est chauffée à une température appropriée et envoyée à des robinets d'eau chaude de l'immeuble. A partir de la sortie 16 de la pompe à chaleur, un conduit 6 dans lequel est branché une première pompe 11 s'étend jusqu'à la cuve d'emmagasinage. Dans la cuve d'emmagasinage, le conduit 6 est raccordé à une source de chaleur supplémentaire 7 et, avant cette source, ce conduit comporte une sortie 6' débouchant à l'intérieur de la cuve d'emmagasinage. Un conduit 8 s'étend à partir de la source de chaleur supplémentaire 7 vers le haut en direction de la partie supé- rieure de la cuve d'emmagasinage et, à partir de là, sort en direction d'une vanne 13 à trois voies. La chaleur supplémentaire provenant de la source de chaleur 7 est commandée par un dispositif de détection 10 qui est réglé de telle sorte que la chaleur supplémentaire est fournie au système lorsque l'énergie de la pompe à chaleur n'est pas suffisante pour faire fonctionner le système de radiateur. Dans la partie inférieure de la cuve d'emmagasinage 4 se trouve une sortie 9,et un conduit de retour 22 pour le fluide refroidi dans la cuve d'emmagasinage s'étend à partir de cette sortie. Un conduit 18 aboutissant au système de chauffage 2 à radiateurset un conduit de dérivation 15 sont raccordés à la vanne 13 à trois voies. Le conduit de sortie 20 du système de chauffage 2 à radiateursest raccordé en 19 à un conduit de retour 21 s'étendant jusqu'à l'entrée 17 de la pompe à chaleur 1. L'installation selon la présente invention comprend également des pompes et des vannes dans la mesure nécessaire. En plus de la première pompe 11 disposée dans le conduit 6 et pompant l'eau chaude de la pompe à chaleur vers la cuve d'em- magasinage 4, une seconde pompe 12 est placée dans le conduit 18 entre la vanne 13 à trois voies et le système à chauffage 2 à radiateurs.La pompe 12 est adaptée pour faire circuler le fluide caloporteur à travers le système de chauffage 2 à radiateurs. La vanne 13 à trois voies disposée avant la seconde pompe 12 est commandée par un moteur 14. Le fluide de retour refroidi est renvoyé à la pompe à chaleur 1 par l'intermédiaire du conduit de retour 21 qui forme un prolongement du conduit de sortie 20 du système 2 à radiateurs. Le conduit de dérivation s'étendant jusqu'à la vanne 13 à trois voies, fait revenir, si besoin est, une partie du fluide de retour refroidi, du conduit de sortie 21 du système 2 à radiateui jusqu'au côté d'entrée de ce système. La relation entre le fluide très chaud nouvellement fourni par l'intermédiaire du conduit 8 et le fluide refroidi recyclé arrivant par le conduit de dérivation , est réglé au moyen de la vanne à trois voies 13. La température du système 2 à radiateursest ainsi commandée en réponse à la demande de chaleur. Cette commande est effectuée à l'aide d'un capteur placé après la pompe 12 et commandant le moteur 14 et, de ce fait, la vanne 13 à trois voies par l'inter- médiaire du dispositif 10. L'installation selon la présente invention fonctionne comme suit. La pompe à chaleur 1, qui de préférence est du type air/liquide, absorbe l'énergie thermique de l'air ambiant et augmente la température du fluide caloporteur suivant une technique connue dans l'art antérieur. LB fluide caloporteur circule, par l'intermédiaire de la sortie 16, à travers le conduit 6 etpar l'intermédiaire de la première pompe, 11 jusqu'à la cuve d'emmagasinage 4. Le fluide refroidi est renvoyé pour être chauffé à la pompe à chaleur par l'inter- médiaire de l'entrée 17. Le fluide caloporteur chauffé par la pompe à chaleur 1 est envoyé à la cuve d'emmagasinage 4 par l'intermédiaire de la sortie 6' du conduit 6 et le fluide caloporteur chauffe, à son tour, l'eau contenue dans le réservoir intérieur 5 et destinerà la consommation. Une partie du fluide caloporteur quitte le conduit 6 par l'intermédiaire de la sortie 6' et parvient à la cuve d'emmagasinage. Le restant se dirigepar l'intermédiaire du conduit 8, en direction de la partie supérieure de la cuve d'emmagasinage et, de là, parvient à la vanne 13 à trois voies. le fluide est dirigé, à partir de la sortie de la vanne à trois voies, vers la seconde pompe 12 et,de là, vers le système 2 de radiateur. Le conduit de retour 21 fait revenir le fluide refroidi jusqu'à l'entrée 17 de la pompe à chaleur 1. Le conduit de dérivation 15 raccorde le conduit de retour 21 à la vanne 13 à trois voies en vue d'une recirculation d'une partie de fluide de retour. La sortie 9 de la partie inférieure de la cuve d'emma- gasinage 4 est raccordée, par l'intermédiaire de son conduit 22, au conduit 21 en un point situé entre la pompe à chaleur 1 et le raccord 19 o ce conduit est branché au conduit de dérivation 15. Les éléments constitutifs compris dans l'installation selon la présente invention sont réglés de telle sorte que le fluide refroidi s'écoule toujours vers l'extérieur à partir du réservoir à travers le conduit 22. On peut obtenir ce résultat par le fait que la pression fournie par la pompe il et régnant dans le conduit 6 est maintenue en permanence à une valeur supérieure ou égale à celle de la pression de pompage fournie par la pompe 12 et régnant dans le conduit 8. Dans une variante, le conduit 22 peut être muni d'un clapet de non retour et/ou de tout autre appareil d'obturation exerçant une commande sur l'écoulement qui le traverse. La pompe à chaleur 1 est dimensionnée de manière à couvrir la majeure partie des besoins en chaleur de l'immeuble. Toutefois, une source de chaleur supplémentaire 7 est branchée lorsque la demande de chaleur est supérieure à la capacité de la pompe à chaleur. Cet état est détecté, d'une part, au moyen d'un dispositif 10 de détection qui détecte la fermeture totale du conduit 15 de dérivation par la vanne 13 à trois voies et, d'autre part, au moyen de détecteurs qui détectent la tempé- rature extérieure, la température du fluide dans la cuve d'emmagasinage 4, etc. La source thermique supplémentaire 7 peut être constituée par un ou plusieurs éléments électriques qui peuvent être branchés de manière à produire différentes températures. On peut aussi utiliser d'autres sources thermiques supplémentaires, comme par exemple la combustion du bois ou autre moyen thermique analogue. Comme on peut le voir sur la figure, la source thermique supplémentaire 7 du mode de réalisation préféré est placée à l'intérieur de la cuve d'emmagasinage 4. Ce mode de réalisaion a été conçu principalement pour des considérations d'espace. La sourcethermique supplémentaire 7 peut également être placée à l'extérieur de la cuve d'emmagasinage 4, par exemple dans le conduit 8 entre la cuve d'emmagasinage 4 et la vanne 13 à trois voies. On a décrit ci-dessus à titre d'exemple un mode de réalisation préféré de la présente invention. Toutefoisce mode de réalisation n'a été donné qu'à titre purement illus- tratif et non limitatif et des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dana le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour chauffer un fluide caloporteur et de l'eau de consommation dans des immeubles, cette instal- lation étant caractérisée par le fait qu'elle comprend une pompe à chaleur (1), un système de chauffage (2) à radiateurs et un réchauffeur d'eau (3) muni d'une cuve d'emmagasinage (4) pour le fluide caloporteur et d'un réservoir (5) ou autre récipient analogue pour l'eau de consommation, le fluide chauffé provenant de la pompe à chaleur étant acheminé jusqu'à ladite cuve d'emmagasinage par l'intermédiaire d'un conduit (6) et, à partir de cette cuve, par l'intermédiaire d'un conduit (8) raccordé au côté d'entrée du système de chauffage (2) à radiateurs, un conduit de retour (21) étant adapté pour faire revenir le fluide refroidi depuis le côté de sortie du système de chauffage à radiateurs jusqu'à la pompe à chaleur, un conduit de sortie (9,22) qui s'étend à partir de la base de la cuve d'emmagasinage (4) étant directement raccordé au conduit de retour (21) raccordant le côté de sortie du système de chauffage (2) à radiateurs à la pompe à chaleur. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la pression de pompage dans le conduit d'entrée (6) s'étendant jusqu'à la cuve d'emmagasinage (4) est toujours supérieure ou égale à la pression de pompage dans le conduit (8) aboutissant au système de chauffage (2) à radiateurs. 3. Installation suivant les revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'une source de chaleur supplémentaire (7) à travers laquelle passe le fluide caloporteur en direction du système de chauffage à radiateurs est raccordée au conduit (8) aboutissant au côté d'entrée du système de chauffage à radiateurs. 4. Installation suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisée par le fait qu'un clapet de non- retour est disposé dans le conduit de sortie (9)s'étendant à partir de la base de la cuve d'emmagasinage.