Brevet FR2484060A1 — publié le 19811211

L'invention a pour objet la combinaison et le couplage d'une pompe à chaleur avec une cheminée à feu de bois comportant un récupérateur de chaleur. Actuellement, il existe un grand nombre de dispositifs de récupérateur de chaleur pour cheminée à feu de bois ; de même, il existe un grand nombre de pompes à chaleur du type air-air, eau-air, eau-eau.... I1 n'existe pas, à ce jour, de couplage combinant les caractéristiques techniques des récupérateurs de chaleur de cheminée à feu de bois et des pompes à chaleur en les adaptant pour obtenir le meilleur résultat. Le dispositif selon l'invention permet d'avoir - Une cheminée et de se chauffer au bois. - Un réchauffage d'un fluide ou de l'air neuf extérieur passant au travers du récupérateur de chaleur de la cheminée. - Une répartition uniforme et automatique de 1' air chaud de la cheminée dans toutes les pièces. - Le renouvellement de l'air assuré. - La mise en route automatique du chauffage de la pompe à chaleur est commandée avec ou sans feu de cheminée, éventuellement la ventilation en inter-saison et rafraichissement en été (uniquement avec une pompe du type air-air ou eau-air). - Enfin le réchauffage du fluide extérieur ou de 1' air de la pompe à chaleur eau-air ou air-air par le récupérateur de chaleur d'une cheminée. Le dispositif de couplage d'une pompe à chaleur et d'un récupérateur de chaleur d'une cheminée comporte un volet obturateur automatique du conduit de fumée de la cheminée asservi à une première sonde de température, placée sur un avaloir ou au voisinage de l'avaloir, l'asservissement du ventilateur de distribution d' air ou du ventilateur de la pompe à chaleur et de la pompe à chaleur elle-même à un thermostat d' ambiance de manière à réchauffer l'air qui va dans la pompe à chaleur eau-air ou air-air par le récupérateur de chaleur de la cheminée.Un moyen asservi à une seconde sonde de température du récupérateur de chaleur actionne l'ouverture et la fermeture partielle du volet d'air neuf extérieur passant dans le récupérateur de chaleur pour y être réchauffé dans le cas où la pompe à chaleur fonctionne et non la cheminée, ledit volet d' air neuf extérieur n' est que partiellement fermé. L'air neuf extérieur qui passe pour être réchauffé au travers du récupérateur de chaleur peut être remplacé par tout autre fluide. Le volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée est actionné par un moteur commandé par une sonde de température, un embrayage disposé entre l'axe du moteur et l'axe de rotation dudit volet obturateur permet de manoeuvrer celui-ci également à la main. L'embrayage est composé au moins de deux disques métalliques à trou carré montés sur un tube carré avec, entre lesdits disques métalliques, un disque de commande en métal à trou rond et deux disques à garniture, à trou rond de chaque côté entre un côté dudit disque de commande à trou rond, un disque en métal à trou carré et un ressort. Le réglage de la fermeture et de l'ouverture du volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée est automatique et/ou manuel. Le tube carré formant 1' axe de rotation dudit volet obturateur du conduit de fumée comporte à son extrémité une poignée de réglage manuel amovible. Ledit volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée est asservi par une première sonde de température de chaleur qui ferme et ouvre automatiquement le volet lorsque le foyer s ' éteint et qu 'il n'y a plus suffisamment de calories à récupérer sur avaloir dans le récupérateur de chaleur. Cette sonde est placée / au voisinage de 1' avaloir ou sur le conduit de fumée. Un moyen asservi à la seconde sonde de température S2 actionne l'ouverture et la fermeture du volet d'air neuf extérieur passant dans le récupérateur de chaleur pour y être réchauffé, dans le cas où la pompe à chaleur fonctionne et non la cheminée, ledit volet d'air neuf extérieur n'est que partiellement fermé. Le ventilateur de la pompe à chaleur est asservi, d'une part, à la seconde sonde de température placée à la sortie d ' air neuf chaud du récupérateur et d'autre part, ainsi qu'au fonction elle-même nement de la pompe à chaleur. La pompe à chaleur est/ asservie à un thermostat d'ambiance. - L ' air neuf extérieur passe d ' abord dans le récupérateur de chaleur de la cheminée, puis il va dans la pompe à chaleur au niveau du condenseur, sa température est élevée, puis l'air est distribué dans toutes les pièces. - L'air ambiant recyclé passe par la cape de la cheminée pour aller dans la pompe à chaleur au niveau du condenseur. Les dessins ci-joints donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatit permettront aisément de comprendre l'invention. La figure 1 -est une vue schématique de l'installation du dispositif de couplage d'une pompe à chaleur et d'une cheminée à feu de bois comportant un récupérateur de chaleur. La figure 2 est une vue schématisant les différents éléments, leurs relations et leurs fonctions. La figure 3 est une vue en perspective du volet obturateur du conduit de fumée de la cheminée. La figure 4 est une vue en perspective de l'avaloir et du récupérateur de chaleur. Dans la figure 1, la pompe à chaleur est du type air-air. L ' air neuf extérieur qui alimente la pompe à chaleur P au niveau de l'évaporateur 12 entre par l'orifice 2 et sort par l'orifice 3. Par ce même orifice 3, sort l'air vicié qui provient de l'air extrait des pièces techniques voisines, salles de bain et l'air de renouvellement auquel on a prélevé les calories. Un volume égal d'air neuf extérieur entre par le volet d ' arrivée d 'air neuf extérieur 4 et passe dans le récupérateur de chaleur 1. Le réchauffage de 1' air neuf par le récupérateur de chaleur 1 de la cheminée s effectue chaque fois que la cheminée fonctionne. L'air neuf chaud passant par le récupérateur 1 est mélangé à de l'air recyclé provenant par le conduit 5 de toutes les pièces qui va dans la pompe à chaleur P au niveau du condenseur 13 et est ensuite distribué dans toutes les pièces par le ventilateur W de la pompe P à chaleur, la colonne 14 et tout le réseau de gaines de la pompe à chaleur assurant une répartition uniforme de la température du fait du taux de brassage. Dans le cas où la pompe à chaleur P est du type eau-air, l'eau est puisée dans un forage 7 représenté dans la figure 2 et réjetée à la sortie 8. Dans la figure 3, le volet obturateur V du conduit de fumée 6 est monté sur un axe 10. Un embrayage E, par exemple du type à friction, permet de manoeuvrer ledit volet V, soit manuellement par une poignée 11, soit par un moteur M. Ledit volet obturateur V du conduit de fumée de la cheminée est actionné par un moteur commandé par une sonde de température S1, placée, par exemple au niveau de l'avaloir 9. Dans les figures 3 et 4, le volet obturateur V automatique du conduit de fumée d'une cheminée permet d'empêcher la fuite des calories par le conduit de fumée 6 lorsque le foyer de la cheminée est éteint. La présence du feu permet une ouverture manuelle ou automatique par la sonde S1, la fermeture est automatique à l'extinction du feu. Le moteur M est un moteur électrique, il peut être remplacé par un vérin ou tout autre moyen analogue. De même, la pompe à chaleur P a son ventilateur W qui est asservi à une sonde thermique S2 placée à la sortie d'air neuf chaud du récupérateur de chaleur 1. La pompe à chaleur P est elle-même asservie à un thermostat d'ambiance S3. Ce thermostat d'ambiance S, doit être utilisé en dehors de la zone de rayonnement de la cheminée. Le tableau ci-après permet de visualiser l'asservissement - du volet obturateur V de la cheminée et de la sonde de température S1 du récupérateur 1. - du ventilateur W de la pompe à chaleur P à la sonde de température S2. - de la pompe à chaleur P au thermostat d'ambiance S,. H I V E R I N T E R S A I S O N E T E FONCTION CHAUFFAGE + RENOUVELLEMENT CHAUFFAGE + RENOUVELLEMENT RENOUVELLENENT D'AIR D'AIR OU RENOUVELLEMENT D'AIR SEUL OU RA D'AIR SEUL FRAICHISSEMENT ET RENOUV. D'AIR CHEMINEE MARCHE ARRET MARCHE ARRET ARRET Volet air neuf 4 passant par le OUVERT FERME PARTIEL. OUVERT FERME PARTIEL FERME PARTIEL. récupérateur de chaleur Volet obturateur V du conduit de OUVERT FERME OUVERT FERME FERME fumée 6 Fonction de S1 S1 S1 S1 S1 S1 Ventilateur W de la pompe à cha- MARCHE FONCTION DE P MARCHE FONCTION DE P FONCTION DE P leur P. S2 40 C S2 40 C Fonction de S2 POMPE A CHALEUR P. MARCHE SI FONCTION SI MARCHE SI MARCHE SI MARCHE SI Fonction de S2 S3 20 C S3 20 C S3 20 C S3 20 C S3 > 24 Fonction de S3 S1 = sonde thermique du volet obturateur du conduit de fumée 6. S2 = sonde thermique du récupérateur de chaleur (asservissement du ventilateur). S3 = thermostat d'ambiance. Le ventilateur W de la pompe à chaleur P ou le ventilateur de distribution d'air est asservi à une sonde de température S2 placée à la sortie d'air neuf chaud du récupérateur de chaleur 1, lorsque ledit ventilateur W est à l'arrêt total ou à l'arrêt par coupure thermostatique d'ambiance ou de reprise, la température T de 1' air à la sortie du récupérateur de chaleur 1 de la cheminée est comprise entre 30 et 600 C. 30 C - Si la température à la sortie du récupérateur T1 - Si la température à la sortie du récupérateur T2 > T, le ventilateur W est en marche, il y a donc une distribution de l'air chaud dans toutes les pièces. La reprise de la pompe à chaleur P se fait au travers de la cape de la cheminée, il y a donc récupération des calories de l'avaloir 9 et du conduit de fumée 6 dans la cape. - Enfin le réchauffage de l'air d'une installation de la pompe à chaleur eau/air ou air/air par le récupérateur de chaleur 1 d'une cheminée est possible chaque fois que le foyer fonctionne. - Lorsque la cheminée est à l'arrêt, il n'y a pas de réchauffage de l'air neuf extérieur, - celui-ci doit être complètement réchauffé par la pompe à chaleur P. La distribution de l'air chaud se fait dans toutes les pièces. Un signal relié à la sonde S2 peut indiquer à l'utilisa- teur que le ventilateur de la pompe à chaleur s'arrête car le -feu est en train de s'éteindre dans la cheminée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage caractérisé par le fait qu'il combine une pompe à chaleur (P) avec une cheminée à feu de bois comportant au moins un récupérateur de chaleur (1). 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide utilisé pour le chauffage est, au préalable, réchauffé par le récupérateur de chaleur (1) de la cheminée. 3. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la pompe à chaleur (P) est du type eau-air ou air-air. 4. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le fluide est de l'air neuf extérieur qui entre par l'arrivée (4) pour être réchauffé par le récupérateur de chaleur (1) de la cheminée. 5. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3 ou 4, caractérisé par le -fait que la régulation du couplage entre la pompe à chaleur (P) et le récupérateur de chaleur (1) de la cheminée est assuré par au moins deux sondes de température (S1,S2) et un thermostat d'ambiance (S 3). 6. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 ou 5, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) de distribution d'air ou le ventilateur de la pompe à chaleur (P) est asservi à une sonde de température (S2). 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5 ou 6, caractérisé par le fait que la sonde de température (S2) est placée à la sortie d'air neuf chaud du récupérateur de chaleur (1) de la cheminée . 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6 ou 7, caractérisé par le fait que le mélange d'air transite avant d'arriver dans la pompe à chaleur au travers de la hotte et récupère toutes les calories non utilisées et venant de l'avaloir (3) et du conduit de fumée (6) de la cheminée. 9. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7 ou 8, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) est mis en action lorsque la sonde de température (S2) placée à la sortie d'air chaud du récupérateur de chaleur (1) est à une température supérieure ou égale à 400 C. (S2) # 400 C, (W) est en marche. 10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8 ou 9, caractérisé par le fait que la pompe à chaleur (P) est asservie elle-même à un thermostat d'ambiance ( S3) . 11. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9 ou 10, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) est à l'arrêt si la température de la sonde sortie convecteur (S2) est inférieure, à environ 400 C. (S2) 12. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 ou 11, caractérisé par le fait que le ventilateur (W) est en action si (S2) > 400 C et que la pompe à chaleur (P) est en marche si (S3), le thermostat d'ambiance, est à une température inférieure à 20 C. (S3) 13. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications -1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ou 12, caractérisé par le fait qu'un signal relié à la sonde(S2)peut indiquer à l'utilisateur que le ventilateur de la pompe à chaleur s'arrête car le feu est en train de s'éteindre dans la cheminée.