Brevet FR2550322A1 — publié le 19850208

La présente invention concerne un procédé et une installation de chauffage de locaux où l'on fait se déve- lopper des produits exigeant un apport de chaleur et un taux d'humidification de l'air contrôlés et modulés suivant les divers stades de développement de ces produits, applicable plus particulièrement mais non exclusivement aux serres. Les serres sont actuellement chauffées au moyen d'un réseau de tubulures parcourues par un liquide caloporteur, à savoir de l'eau, relié à une extrémité à une chaudière et duquel partent des circuits radiants posés sur le sol ou dans celui-ci ou au-dessus de celui-ci, suivant les besoins de la culture. Pour obtenir une économie d'énergie on a été amené, tout naturellement, à calfeutrer au maximum les serres en vue de réduire les pertes de calories par le renouvellement de l'air ambiant. Or ce calfeutrage entraîne un accroissement du taux d'humidité relatif de l'air qui produit à son tour un développement des maladies des plantes et notamment une prolifération des parasites sur celles-ci. Comme le seul remède au développement des maladies des plantes et à la prolifération des parasites, en dehors de procédés chimiques ou similaires, consiste en l'abaissement du taux d'humidité, il est indispensable de ventiler fortement les serres ce qui entrain, pour assurer le maintien de la température ambiante, de chauffer davantage, d'où un résultat final contraire à l'objectif initial d'économie d'énergie. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et une installation qui permettent d'obtenir une économie substantielle de l'énergie consommée pour le chauffage de locaux tels que des serres, tout en évitant une augmentation indésirable du taux d'humidité de l'air. A cet effet ce procédé de chauffage d'un local, tel qu'une serre, est caractérisé en ce qu'on subdivise le local en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles chacun, et on fournit à chaque sous-ensemble des calories obtenues à partir d'une pompe à chaleur associée au sous-ensemble et fonctionnant en déshumidification sur l'air ambiant du local. L'invention a également pour objet une installation de chauffage d'un local, tel qu'une serre, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour subdiviser le local en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles chacun et les isoler thermiquement les uns des autres et une pompe à chaleur associée à chaque sous-ensemble d'une ou plusieurs chapelles, cette pompe à chaleur, du type eau/eau, étant raccordée, du côté froid, à une boucle froide connectée à des évaporateurs modulaires répartis dans chaque chapelle-et fonctionnant en déshumidification et, du caté chaud, à un circuit de chauffage radiant ou à un système transmetteur à température appropriée aux periormances du condeseur de la pompe à chaleur choisie, ce circuit de-chauffage ou système transmetteur s'étendant dans chaque chapelle. Les moyens assurant la subdivision du local,tel qu'une serre, en sous-ensembles peuvent être avantageusement constitués par des écrans thermiques repliables pouvant etre dépliés verticalement pour séparer les chapelles adjacentes du local et les isoler thermiquement les unes des autres. Ces écrans peuvent être constitués par des rideaux métallisés ou non, tissés ou non etc... ou bien encore par les plantes elles-mêmes telles que tomates, concombres etc.., dont la pousse peut effectivement provoquer naturellement un barrage suffisant pour limiter les mouvements d'air. Le procédé et l'installation suivant l'invention offrent plusieurs avantages. En premier lieu grâce à l'utilisation de pompes à chaleur de faible puissance unitaire présentant un excellent coefficient de performance (grâce à l'utilisation d'une pompe à chaleur eau/eau), on peut prévoir une puissance électrique installée faible par rapport aux besoins thermiques des locaux chauffés correspondants et on peut atteindre, dans le cas des serres, une économie de 20 à 30 y sur le coût du chauffage. Par ailleurs on obtient un "confort" des plantes très supérieur à celui d'une installation classique, mais avec toutefois des besoins de chaleur inférieurs.En outre le fonctionnement en déshumidi fication des pompes à chaleur entraîne l'abaissement du taux d'humidité de l'air, ce qui évite la prolifération de parasites sur les plantes, tout en réduisant considérablement le brassage de l'air ambiant de la serre. En cas de risque d'abaissement trop important du taux d'humidité de l'air et d'un maintien de la demande de chaleur du réseau de chauffage, il est possible de maintenir le déroulement du procédé à l'aide d'une pulvérisation (ou brumisation) d'eau d'arrosage à l'endroit du ou des évaporateurs spéciaux. Par ailleurs, le facteur ss t du réseau de chauffage, c'est-à-dire l'écart entre la température du liquide coloporteur au départ de la chaudière et celle de ce liquide à son retour, est notablApent réduit, ce qui entraîne une amélioration spectaculaire du rendement tant thermique que de production. En outre, du fait que les circuits de distribution entre les sources de chaleur et les lieux d'utilisation sont plus courts, on supprime une part importante des pertes calorifiques du réseau d'où une économie d'énergie supplémentaire. Du fait de son adaptation permanente, par suite de ses caractéristiques modulaires et modulables, l'installation de chauffage suivant l'invention peut être très aisément adaptée aux besoins de l'exploitation. Le procédé et l'installation suivant l'invention permettent d'obtenir des gains de production et une économie d'énergie très sensibles, une meilleure exploitation, un bon épanouissement des plantes, une réduction notable de la puissance réelle à installer et également une adaptation permanente aux besoins de l'exploitation et du marché. On décrira ci-après,à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma d-'une installation de chauffage de deux chapelles d'une serre. La figure 2 est une vue en coupe verticale schématique d'une chapelle de la serre. Le procédé et l'installation suivant l'invention seront décrits, dans ce qui va suivre, dans une application particulière au chauffage d'une serre 1 subdivisée en plusieurs zones de cultures ou chapelles adjacentes A, B, C etc. Dans une serre dans laquelle Itinstallation suivant l'invention a été mise en oeuvre, chaque chapelle a une longueur de 42 m, une largeur de 3,60 m et une hauteur de 2,60 m. Chacune de ces chapelles est munie d'un système automatique permettant de tendre et de maintenir horizontal, la nuit, à 2 m du sol, un film plastique noir 2 qui est représenté sur la figure 2 correspondant à la première chapelle A. L'ensemble de la serre est chauffé par une chaudière 3 reliée à un circuit d'alimentation principal 4 s'étendant sur toute la longueur de la serre.Chacune des chapelles A, B, C comporte son propre circuit de chauffage branché en dérivation sur le circuit d'alimentation principal 4 et qui est constitué par un circuit radiant bi-tube (ou monotube) à eau chaude 5. Chacune des chapelle A peut ainsi comporter deux circuits radiants 5 en épingle s'éte- ndant sur toute la longueur de la chapelle, dans le sol, sur ou au-dessus de celui-ci. Suivant l'invention les diverses chapelles A, B, C peuvent être séparées les unes des autres, pendant la nuit, au moyen d'écrans thermiques verticaux 6, de manière à définir des sous-ensembles d'une ou plusieurs des chapelles A, B, C etc. Ces écrans thermiques 6 sont avantageusement constitués par des films en polyéthylène métallisés. A chaque sous-ensemble constitué d'une ou plusieurs des chapelles A, B, C est associée une pompe à chaleur 7 fonctionnant en déshumidification. La boucle froide 8 de chaque pompe à chaleur 7 est reliée à des évaporateurs 9 disposés dans la chapelle et ce d'une manière amovible. A cet effet chacun des évaporateurs 9 peut être suspendu à un support approprié 10, comme il est représenté sur la figure 2 en étant raccord par des canalisations souples 11 et 12 aux tubulures constituant la boucle froide 8. Les évaporateurs 9 qui fonctionnent sur l'air intérieur, sont, par exemple, avantageusement constitués en tissu de fils de cuivre adjacent à des tubes caloporteurs dans lequel circule le liquide de la boucle froide constitué par de l'eau glycolée ou tout autre liquide caloporteur approprié. Ces évaporateurs modulaires peuvent être ainsi déplacés facilement et disposés aux divers endroits choisis dans chaque chapelle de la serre. Un tel évaporateur ne nécessite pratiquement pas de mouvement de ~l'air. On peut toutefois adjoindre à chaque évaporateur un petit ventilateur produisant un vent de vitesse d'environ 1 m par seconde, ce ventilateur entraînant un très faible brassage sans perturber l'ambiance, ce qui permet de réduire les stratifications.Chaque évaporateur 9 peut être facilement réglable (modification de sa surface d'échange), grâce à une simple vanne ou électro-vanne de façon à permettre de l'adapter aux conditions d'exploitation. Chaque évaporateur travaille sur l'air ambiant en puisant ses calories directement en chaleur sensible ou latente suivant les cas. Le côté chaud de la pompe à chaleur 7 alimente un circuit d'eau chaude 13 distinct du réseau principal 4 et qui est relié à une vanne thermostatique 14 ou motorisée asservie à la régulation, à trois voies (figure 1), (figure 1) commandant l'alimentation des circuits radiants en épingle 5 de chaque chapelle en eau chaude. Le fonctionnement de l'installation suivant l'invention est le suivant Durant la journée les besoins calorifiques globaux de la serre sont faibles et il faut surtout contrôler l'hu- midité. Les films plastiques 6 formant écrans thermiques sont repliés si bien que les diverses chapelles A, B, C ... ne sont pas isolées les unes par rapport aux autres. Les pompes à chaleur 7 associées aux divers ensembles fonctionnent alors en déshumidification sur la totalité du volume de la serre et elles Assurent à elles seules les besoins en chauffage de celle-ci. Par contre, pendant la nuits on descend les films plastiques 6 constituant les écrans thermiques si bien que les chapelles constituent, avec le film plastique supérieur 2 tiré, des volumes clos où l'air est quasiment immobile et l'humidité relative augmenta fortement. Les pompes à chaleur 7 continuent à assurer le chauffage tandis que la chaudière principale 3 fournit le complément calorifique nécessaire pour certains sous-ensembles, particulièrement par grand froid. On voit, d'après la description qui précède, que l'installation suivant l'invention n'exige qu'une faible puissance mise en oeuvre, ce qui permet de diminuer considérablement la redevance abonnement au fournissseur d'énergie et également de faciliter l'accès au réseau. Du fait de la séparation de l'ensemble de la serre en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles chacun, chacun de ces sous-ensembles correspondant à une zone dans laquelle se trouvent des végétaux à un même stade de maturation, il est possible d'adapter la fourniture de chaleur aux besoins calorifiques spécifiques des divers sous-ensembles. La même pompe à chaleur 7 peut être ainsi amenée à travailler successivement sur plusieurs sous-ensembles et à fonctionner ainsi sans discontinuer. Suivant les cas, les pompes à chaleur 7 et les évaporateurs 9 peuvent être tous fixes, ou bien encore les pompes à chaleur 7 peuvent être fixes et les évaporateurs 9 mobiles, ou bien encore à la fois les pompes à chaleur 7 et les évaporateurs 9 peuvent être mobiles. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précéde, l'utilisation, dans l'installation selon l'invention, d'Xvapora- teurs 9 constitués par un tissu de fils de cuivre adjacents à des tubes caloporteurs, il va de soi que l'on pourrait également employer tout autre évaporateur dont la technologie amène au même résultat. On pourrait notamment employer des panneaux en aluminium extrudé ou encore en polyéthylène réticulé etc.... Par ailleurs le procédé et l'installation de chauffage ont été décrits dans une application particulière aux serres mais ils peuvent être également utilisés dans d'autres domaines, chaque fois que l'on a affaire à des produits exigeant un apport de chaleur et un taux d'humidification de l'air contrôlés et modulés suivant les divers stades de développement de ces produits-. Ce procédé et cette installation peuvent être, par exemple, employés pour la thermomaturation des vins, dans des caves, ou encore pour des bâtiments d'élevage industriel. REVENDICATIONS 1.- Procédé de chauffage d'un local, tel qu'une serre, caractérisé en ce qu'on subdivise le local '1) en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles (A, B, C) chacun, et on fournit à chaque sous-ensemble des calories obtenues a partir d'une pompe- à chaleur (7) associée au sousensemble et fonctionnant en déshumidification sur l'air ambiant du local. 2.- Installation de chauffage d'un local, tel qu'une serre, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour subdiviser le- local en sous-ensembles dlune ou plu- sieurs chapelles (A, B, C) chacun et les isoler thermiquement les uns des autreset une pompe à chaleur (7) associée a chaque sous-ensembl-e d'une ou plusieurs chapelles, cette pompe à chaleur (7), du type eau/eau, étant raccordée, du côté froid, à une boucle froide (8) connectée à-des évaporateurs modulaires (9) répartis dans chaque chapelle et fonctionnant en déshumidification et du, côté chaud, à un circuit de chauffage radiant (5) ou à un système transmetteur à température appropriée aux performances du condenseur de la pompe à chaleur (7) choisie, ce circuit de chauffage ou système transmetteur s'étendant dans chaque chapelle. 3.- Installation de chauffage suivant la revendication 2 caractérisée en ce que les moyens subdivisant le local en sous-ensembles d'une ou plusieurs chapelles (A, B, C) chacun sont constitués par des écrans thermiques repliables (6) pouvant être déployés verticalement pour séparer les chapelles adjacentes du local et les isoler thermiquement les unes des autres. 4.- Installation de chauffage suivant la revendication 2 caractérisée en ce que les écrans thermiques verticaux (6) sont constitués par des films en polyéthylène métallisé. 5.- Installation de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisée en ce que chaque chapelle peut être fermée, à sa partie supérieure, par un film (2) tendu horizontalement. 6.- Installation de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisée en ce que la boucle chaude (13) de la pompe à chaleur (7) est raccordée, par une vanne (14), à un circuit radiant à eau chaude (5), bitube ou-monotube, branché sur le circuit d'alimentation principal (4) alimenté en eau chaude par une chaudière (3). 7.- Installation de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisée en ce que chaque évaporateur (9) fonctionnant sur l'air intérieur est constitué par un tissu de fils de cuivre adjacents à des tubes caloporteurs dans lequel circule le liquide de la boucle froide (8). 8.- Installation de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7 caractérisée en ce que chaque évaporateur (9) est raccordé par des canalisations souples (11, 12) aux tubulures constituant la boucle froide (8), en des points de branchement variables.