Brevet FR2474655A1 — publié le 19810731

L'invention se rapporte à une installation à pompe de chaleur destinée au chauffage de bâtiments et/ou de production d'eau chaude domestique, lasource de chaleur à basse température qui est utilisée étant le sol. Le principe consistant à utiliser le sol en source de chaleur à basse température, en plus d'autres sources de chaleur telles que l'air et/ou l'eau, est bien connu; en effet, le sol peut aussi servir d'accumulateur saisonnier. L'utilisation du sol en accumulateur de chaleur soulève en particulier avec les constructions déjà existantes en saillie certaines difficultés dans la réalisation de surfaces souterraines suffisantes d'échange de chaleur par lesquelles la chaleur devant être prélevée sur le sol passe dans un fluide de transport. D'autres problèmes sont posés par le fait que l'accumulateur terrestre épuisé doit être rechargé pendant l'été et il faut, dans certains cas, installer spécialement des circuits équipés par exemple de collecteurs d'énergie solaire. L'invention a pour objet une installation à pompe de chaleur qui utilise le sol en source et en accumulateur de chaleur et dans laquelle le transport de chaleur prélevée sur et envoyée dans le sol est assuré de manière simple. Selon une particularité essentielle de l'invention, l'évaporateur de la pompe de chaleur est raccordé au volume rempli d'air d'un système de canalisations souterraines, par exemple d'un réseau d'alimentation ou de décharge. Un préalable à la mise en oeuvre de l'invention est donc l'existence d'un réseau souterrain de canalisations qui existe en général, tout au moins dans les pays in- dustrialisés, par exemple pour la distribution d'eau potable, l'évacuation des eaux d'égout et/ou d'autres systèmes d'ali- mentation et de décharge, par exemple sous forme de canaux de passage de câbles. L'air se trouvant dans ces systèmes de canalisation est à des températures qui fluctuent pratique- ment de manière indépendante des saisons et qui sont d'environ 8 à 151C. Il peut donc être utilisé pendant les saisons froides en fluide de transport de chaleur sans risque de givrage de l'évaporateur de la pompe de chaleur. La pompe de chaleur peut donc assurer un service monovalent pendant toute l'année en supprimant la nécessité d'installer un chauffage auxiliaire à combustibles fossiles; la température relativement élevée, qui demeure approximative- ment constante, de l'air permet à la pompe de chaleur de fonctionner avec un taux de rendement relativement élevé, de sorte que l'énergie nécessaire à faire marcher le compresseur est relativement faible. L'installation selon l'invention convient donc particulièrement bien pour être exploitée exclusivement pendant. les périodes à bas tarif conjointement avec un accumulateur convenable - également en raison de la température approximativement constante de l'air pendant le jour et la nuit -. Selon la saison, cet air soutire de la chaleur du sol par lequel il passe ou lui en abandonne, l'enthalpie d'un volume relativement grand du sol qui constitue la source de chaleur étant captée par le système de canalisations qui comporte des embranchements qui s'étendent en général sur des distances relativement grandes. Suivant un mode de mise en oeuvre qui a donné des résultats particulièrement probants, la pompe de chaleur est raccordée au volume rempli d'air du réseau de canalisations des eaux d'égout; en effet, le volume rempli d'air et le sol sont accessoirement "chauffés" par les eaux d'égout qui s'écoulent dans les canalisations; de plus, le remplissage saisonnier de l'accumulateur de chaleur constitué par le sol est aussi assuré de manière particulièrement simple pendant l'été par les eaux d'égout. De plus, l'air provenant des canalisations d'eaux d'égout est en général au moins approxi- mativement saturé d'humidité; une quantité considérable de chaleur peut accessoirement être soutirée de cette humidité sous forme de chaleur de condensation, en plus de la chaleur sensible. Un mode de réalisation qui s'est avéré particu- Fièrement judicieux comprend un circuit ouvert de circulation d'air dont une canalisation, sur laquelle un ventilateur est monté, relie un canal collecteur de la canalisation des eaux usées à l'atmosphère et passe par l'évaporateur de la pompe de chaleur. Les désagréments causés par les odeurs nausé- abondes de l'air provenant de la canalisation des eaux d'égout peuvent être restreints ou éliminés en montant un filtre à odeurs sur la canalisation de circulation d'air et/ou en faisant déboucher cette canalisation à l'atmosphère au-dessus du toit du bâtiment. Tout bâtiment raccordé à une canalisation d'eaux d'égout est en général équipé d'un conduit de ventilation de cette canalisation. Il est avantageux de monter un organe d'étranglement dans le conduit de ventilation de la canalisa- tion des eaux usées pour empêcher un court-circuit direct entre ce conduit et la canalisation de circulation d'air du même bâtiment qui fait partie de l'installation à pompe de chaleur. L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est un schéma de l'installa- tion. Le dessin représente schématiquement un tronçon d'un réseau de canalisations d'eaux usées auquel sont reliés plusieurs bâtiments dont l'un est équipé d'un raccord selon l'invention d'une pompe de chaleur au réseau de canalisa- tions. Plusieurs bâtiments 3, dont les sources d'eaux usées ne sont qu'indiquées et portent la référence 4, sont raccordés par des canalisations de liaison individuelles 2 à un canal collecteur 1 d'un réseau de canalisations d'eaux d'égout qui n'est pas représenté. Par ailleurs, une bouche d'égout 6 du réseau de caniveaux débouche par un raccord 5 dans le canal collecteur 1 - dont elle est séparée de manière hermétique par- une barrière à siphon 7 -. De plus, une fosse 8 collectrice de l'eau des précipitations atmosphériques est montée au voisinage de l'un des bâtiments 3; l'eau recueillie par une gouttière 10' du toit du bâtiment ou/et par un canal de drainage 9 s'écoule dans cette fosse; la fosse 8 est raccordée à la canalisation de liaison 2 par une autre barrière à siphon 12 et une canalisation 11. Chacun des 4 2474655 bâtiments 3 comprend un conduit de ventilation 13 qui débouche à l'atmosphère au-dessus du toit 14 et qui est branché sur son système d'évacuation des eaux d'égout. Les fosses 6 et 8, les conduits 9 et 2 ainsi que le canal collecteur 1 de même qu'une fosse d'accès 16 qui sera décrite plus en détail par la suite et qui est raccordée au canal collecteur 1 - sont posés au moins partiellement sous la surface du sol, ce que le dessin ne représente pas en détail. L'un des bâtiments 3 est équipé d'une pompe de chaleur 15 conforme à l'invention. Donc, une canalisation 17 de circulation d'air sur laquelle est montée une enceinte 18 et qui part de la fosse 16 d'accès au canal collecteur 1 aboutit à cette pompe; l'évaporateur 19 de la pompe de chaleur 15 ainsi qu'un ventilateur 20 sont montés dans cette enceinte 18; le ventilateur 20 maintient une circulation d'air prélevé sur la fosse d'accès 16 et dirigé dans l'enceinte 18, puis rejeté à l'atmosphère par un prolongement 21 de la canalisation 17. Le conduit de ventilation 13 de ce bâtiment 3 est muni d'un organe d'étranglement 22 qui est indiqué sous forme d'un élément de couverture de la sortie de ce conduit 13 vers l'atmosphère afin d'empêcher un courtcircuit direct de la circulation de l'air par le conduit de ventilation 13, la canalisation 2 de raccord individuel.du bâtiment équipé de la pompe de chaleur 15, le canal collecteur 1 et les canalisa- tions 17 et 21 de circulation d'air. Il faut en effet interdire dans la mesure du possible le court-circuit direct de la circulation d'air, car l'air demeure en général trop peu de temps dans le système de canalisations d'eaux usées lors de son passage dans ce dernier pour être suffisamment réchauffé et pouvoir garantir ainsi le prélèvement nécessaire de chaleur sur l'accumulateur que constitue le sol. Lorsque la pompe de chaleur 15 est en service, le ventilateur 20 est en marché et aspire l'air sur la fosse d'accès 16 et le canal collecteur 1; cet air est remplacé par de l'air affluant dans le canal collecteur 1 dans lequel il parvient en passant essentiellement par les conduits de ventilation 13 et les canalisations individuelles 2 de raccord des autres bâtiments 3. Son trajet dans le système de canalisation est suffisamment long pour que la chaleur qui est prélevée sur le sol entourant ce système de canalisations et qui lui est transférée soit suffisante pour lui permettre d'atteindre l'évaporateur 19 en ayant approximativement les températures mentionnées. L'air provenant du système de canalisations n'est donc pas essentiellement la source de chaleur ou une source de chaleur de la pompe 15, mais il sert surtout d'agent de transport de la chaleur emmagasinée dans le sol qui l'entoure. Le sol qui entoure le système de canalisations et qui forme un accumulateur pendant la période de chauffage est ainsi déchargé. La recharge de l'accumulateur a lieu pendant les périodes au cours desquelles aucune chaleur ou seule une petite quantité de chaleur doit âtre apportée à la pompe 15 et les eaux d'égout ainsi que les eaux des précipitations atmosphériques sont à une température qui est supérieure à celle de l'accumulateur qui est formé par le sol et qui est déchargé. Aucune installation auxiliaire n'est nécessaire à la recharge de cet accumulateur. 6 2474655 REVENDICATIONS 1. Installation à pompe de chaleur destinée au chauffage de bâtiments et/ou à la production d'eau chaude domestique, la source de chaleur à basse température qui est utilisée étant le sol, installation caractérisée en ce que l'évaporateur (19) de la pompe de chaleur (15) est raccordé au volume rempli d'air d'un système de canalisations souterraines, par exemple d'un réseau d'alimentation ou de décharge. 2. Installation à pompe de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume rempli d'air du réseau de canalisations (1, 2) auquel la pompe de chaleur (15) est raccordée est celui d'une canalisation d'eaux d'égout. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit ouvert de circulation d'air qui est formé d'un conduit (17, 21) qui renferme un ventilateur (20) et qui mène d'un canal collecteur (1) de la canalisation des eaux d'égout à l'atmos- phère en passant par l'évaporateur (19) de la pompe de chaleur (15). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un filtre à odeurs est disposé dans ladite canalisation (17) de circulation d'air. 5. Installation selon la -revendication 3, caractérisée en ce qu'un organe d'étranglement (22) est monté sur le conduit de ventilation (13) de la canalisation des eaux usées du bâtiment (3).