Brevet FR2826105A1 — publié le 20021220

La présente invention concerne une installation de régulation thermique d'au moins un espace et un procédé de régulation thermique d'au moins un espace. La présente invention concerne plus particulièrement une installation de régulation thermique et un procédé de régulation thermique pour maintenir à une température comprise entre 15 et 10 un espace déjà rafraîchi par un procédé naturel ou géothermique. Sauf dans les cas très particuliers ou spécialisés, la température des caves à rafraîchissement naturel est rarement inférieure à 18 . Dans les habitations modernes, il est impossible d'obtenir de tels résultats. Par le biais d'un dispositif à circulation d'eau ou de fluide dans les murs d'une pièce d'habitation classique, il est possible d'obtenir une température constante située entre 18 et 20 en faisant circuler cette eau dans un réseau horizontal enterré à l'extérieur de l'habitation ou dans les forages de profondeur variable, tel que décrit dans la demande de brevet français n 0010185 déposée le 2 août 2000. Les forages à grande profondeur permettent d'obtenir des températures inférieures mais sont très onéreux. Pour en amortir le coût, il faut faire appel à des pompes thermodynamiques de puissance importante utilisant ces forages pour climatiser l'ensemble de l'habitation. Le budget global est conséquent et, sans cet investissement, il est impossible aujourd'hui de rafraîchir en dessous de 180 une pièce de service destinée à conserver des produits frais, dans un logement récent, à un coût abordable en installation et en consommation. Par ailleurs, il est connu d'utiliser un régulateur thermodynamique double flux air-air pour l'aération des logements qui fonctionne en hiver pour produire du chaud ou en été pour produire du froid avec des puissances comprises entre 1KW et 3KW. Le but de l'invention est de proposer une installation de régulation thermique qui permet d'obtenir la température désirée, par er e ee, par exemple en dessous de 15 , dans une pièce d'un logement quelle que soit la température extérieure et dont le coût d'installation et d'utilisation soit considérablement réduit. Dans ce but, la présente invention propose une installation de régulation thermique d'au moins un espace à rafraîchir comprenant un régulateur thermodynamique réversible double flux air-air, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un premier caisson échangeur de récupération de frigories connecté à l'évaporateur dudit régulateur de sorte que l'air froid sortant de l'évaporateur circule dans ledit premier caisson, au moins une gaine en boucle fermée comprenant une première partie disposée dans ledit premier caisson et une deuxième partie destinée à être disposée dans ledit espace à rafraîchir, et au moins une turbine apte à faire circuler un fluide dans ladite gaine en boucle fermée de sorte que les frigories récupérées par ledit fluide dans le premier caisson échangeur soient libérées dans ledit espace à rafraîchir. Selon une particularité, ladite deuxième partie de la gaine est disposée dans au moins un deuxième caisson échangeur destiné à être placé dans ledit espace à rafraîchir. Selon une autre particularité, le régulateur thermodynamique réversible comprend un compresseur associé à un inverseur, deux échangeurs de chaleur formant l'évaporateur et le condenseur dudit régulateur, chacun placé dans une enceinte munie d'une entrée et d'une sortie, et un moyen de ventilation placé dans chaque enceinte, chaque sortie desdites enceintes étant connectée au premier caisson par l'intermédiaire d'un distributeur à trois voies, ledit distributeur étant apte à bloquer ou à orienter partiellement ou en totalité le flux d'air froid en direction dudit premier caisson. Selon un mode de réalisation, l'installation comprend un système de régulation de température situé à la sortie d'au moins une des enceintes en amont du distributeur à trois voies, pour réguler la température de l'air canalisé vers le premier caisson, ledit système de régulation de température comprenant une canalisation de dérivation munie d'un circulateur de recyclage et reliant la sortie de l'enceinte, à l'entrée de l'enceinte, ladite entrée étant munie d'un clapet anti-retour. Avantageusement, l'ouverture et la fermeture des distributeurs à trois voies sont commandées à partir de l'inverseur du régulateur thermodynamique. Avantageusement, les distributeurs à trois voies sont régulés en débit en direction du premier caisson échangeur par la turbine. Avantageusement, la turbine est raccordée à un thermostat destiné à être placé dans l'espace à rafraîchir et apte à couper l'alimentation de ladite turbine pour permettre la régulation de la température à la température recherchée dans l'espace à rafraîchir. Selon une autre particularité, le premier caisson échangeur possède une purge pour évacuer les condensations résiduelles. Dans un mode de réalisation, le deuxième caisson échangeur comprend au moins une paroi constituée d'une plaque métallique en contact avec la deuxième partie de la gaine en boucle fermée et servant d'échangeur à rayonnement, ledit caisson étant isolé par une couche d'isolant. L'invention propose en outre un procédé de régulation thermique d'au moins un espace déjà rafraîchi par un procédé naturel ou géothermique, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape consistant à récupérer les frigories d'un régulateur thermodynamique réversible double flux air-air pour rafraîchir davantage ledit espace et le maintenir à une température inférieure à 18 C, en particulier comprise entre 15 et 10 C. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier actuellement préféré de l'invention, en référence au dessin schématique annexé. Sur ce dessin : - la figure 1 représente un schéma d'ensemble d'une installation de régulation thermique selon l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement le positionnement du deuxième caisson échangeur dans la pièce à rafraîchir ; et - la figure 3 représente une vue en coupe du deuxième caisson échangeur. Sur la figure 1, le régulateur thermodynamique double flux air-air comprend de manière connue un compresseur 3 associé à un inverseur et deux échangeurs de chaleur constituant l'évaporateur et le condenseur. Chaque échangeur de chaleur est placé dans un boîtier ou enceinte 1,2 présentant une entrée 4,9 et une sortie 5,10, un ventilateur étant placé dans chacune des enceintes. Lorsque le régulateur thermodynamique est en fonctionnement hiver, l'échangeur de chaleur placé dans l'enceinte référencée 1 constitue la partie évaporateur du régulateur et l'échangeur de chaleur placé dans l'enceinte référencée 2 constitue la partie condenseur. L'air vicié extrait des pièces de service par un réseau de gaines connecté à la sortie 9 circule dans la partie évaporateur 1. Habituellement, l'air refroidi à 40 environ est asséché puis évacué vers l'extérieur par la sortie 10. Selon l'invention, cet air refroidi est canalisé vers un distributeur à trois voies et à volet 11 commandé soit manuellement, soit automatiquement. Ce distributeur 11 permet de diriger tout, rien ou partie de cet air froid dans un premier caisson 1 échangeur de frigories 15 entièrement isolé par son entrée 12. Cet air froid est ensuite évacué par la sortie 14 de ce premier caisson vers l'extérieur par l'intermédiaire d'une canalisation 13. Ainsi, l'air froid provenant du régulateur thermique et destiné à refroidir au-dessous de 180 la pièce à rafraîchir, dite de service, passe dans le caisson de récupération de frigories 15 situé à la sortie de l'évaporateur avant d'être rejeté à l'extérieur. L'installation comprend une gaine en circuit fermé 19, comprenant une première partie 19a en serpentin disposée dans le premier caisson 15 et une deuxième partie 19b en serpentin disposée dans un deuxième caisson 21, dans laquelle circule de l'air qui, une fois rafraîchi par son passage dans la première partie de la gaine est dirigé dans le deuxième caisson échangeur 21 par l'intermédiaire d'une turbine ventilateur 20. La turbine 20 fait entrer l'air dans la deuxième partie, tel qu'illustré par la flèche 22 et le fait ressortir de celui-ci tel qu'illustré par la flèche 23. Le deuxième caisson 21 est placé dans la pièce à rafraîchir 24 comme indiqué sur la figure 2. Suivant la figure 3, le deuxième caisson 21, par exemple de forme parallélépipédique, comprend une paroi constituée d'une plaque métallique 28 sur laquelle repose la deuxième partie 19b de la gaine, les autres parois du caisson étant par exemple en bois ou tout autre matière appropriée. La deuxième partie de la gaine est recouverte d'une couche d'isolant 29, constituée par exemple de laine de verre. Le caisson est disposé au niveau du plafond de la pièce N à rafraîchir 24, par exemple en sous plafond 27, la plaque métallique orientée vers le bas. Le caisson au plafond permet par rayonnement de diffuser le froid du haut vers le bas. L'air froid naturellement plus lourd descend vers le bas de la pièce ce qui évite les condensations sur la paroi froide métallique. La turbine 20 est commandée par un thermostat situé dans l'espace à rafraîchir 24. L'air froid destiné à la pièce de service à rafraîchir ne circule pas librement dans cette pièce mais circule en circuit fermé dans la gaine s'étendant dans le deuxième caisson 21, ce qui permet d'éviter la condensation et la diffusion des bactéries par renouvellement d'air excessif. Le deuxième caisson 15 comporte une évacuation 16 permettant la purge d'un solde éventuel de condensation apporté par l'air refroidi de l'évaporateur. Cette évacuation 16 est raccordée par exemple sur l'évacuation 17 de l'évaporateur pour être dirigée vers l'extérieur en 18. Dans la configuration hiver, le compresseur 3 augmente la pression du"Fréon"dans le condenseur 2. Autour de ce condenseur circule l'air neuf venant de l'extérieur par la canalisation connectée à l'entrée 4 de l'enceinte de la partie condenseur. Cet air est réchauffé pour être distribué par un réseau de gaines 7 dans les pièces principales du logement. Un autre distributeur à trois voies et à volet 6 permet de canaliser tout, rien ou partie de l'air émanant de la sortie 5 du condenseur vers le caisson 15, par l'intermédiaire d'une canalisation 8 reliant ledit distributeur à l'entrée 12 du premier caisson. Ce distributeur est précédé d'un système de régulation de température comprenant une canalisation de dérivation ou bi pass 26 munie d'un circulateur de recyclage pour renvoyer l'air sortant de l'enceinte 2 de la partie condenseur vers l'entrée 4 de ladite enceinte 2, ladite entrée étant munie d'un clapet anti-retour 31. Dans le service hiver, la vanne du distributeur 6 est entièrement ouverte vers le réseau de gaines 7 et totalement fermée vers la canalisation 8 connectée au premier caisson 15. En service été, le circuit du compresseur et de la pompe airair thermodynamique est inversé par l'intermédiaire de l'inverseur. L'échangeur de chaleur du régulateur thermodynamique placé dans l'enceinte référencée 1 constitue la partie condenseur et l'autre échangeur de chaleur placé dans l'enceinte référencée 2 constitue la partie évaporateur. Il sort de l'air froid par la sortie 5 de l'enceinte 2 et de l'air chaud par la sortie 10 de l'enceinte 1. Le distributeur à 3 voies 11 est ouvert en direction d'une canalisation 30 reliée à la canalisation 13, et fermé en direction de l'entrée 14 du premier caisson 12. Un clapet antiretour positionné au niveau de l'entrée 14 du premier caisson empêche le passage de l'air chaud vers le premier caisson 15. L'air chaud qui sort de l'enceinte lest alors directement évacué vers l'extérieur. Selon l'invention, on utilise les distributeurs à trois voies et à volet 6 et 11 et les canalisations prévues pour assurer la fonction recherchée. En service été, le distributeur 6 règle les débits d'air entre la canalisation 8 vers la pièce à refroidir 24 et le réseau de gaines 7 vers le logement. La vanne de ce distributeur 6 peut être commandée manuellement ou automatiquement. Elle permet de rafraîchir le logement et de maintenir la pièce 24 à la température désirée, par exemple entre 10 et 15 C. En service été, le circulateur 25 est commandé par un thermostat qui fixe la température de sortie de l'évaporateur de 2 à 10 C. La canalisation de dérivation 26 permet de rafraîchir la température d'air neuf qui pénètre par l'entrée 4 à l'aide du circulateur de recyclage 25 et du clapet anti-retour 31. L'air repasse ainsi plusieurs fois sur l'évaporateur avant d'être dirigé à la température désirée vers le premier caisson 15. L'air envoyé vers le premier caisson 15 par l'intermédiaire de la canalisation 8 est ainsi régulé en température par le circulateur 25 et en débit par le distributeur 6. Le solde est évacué vers le réseau de gaines 7 destiné à d'autres fonctions de refroidissement. En service hiver, le circulateur 25 ne fonctionne pas et le distributeur 6 est fermé en direction de la canalisation 8 et du premier caisson 15, la totalité de l'air étant canalisée vers les pièces principales du logement par l'intermédiaire du réseau de gaines 7. La fermeture complète des distributeurs 11 et 6 peut être assurée soit manuellement, soit automatiquement par un moteur intégré commandé par l'inverseur de la pompe thermodynamique. Selon l'invention, l'installation permet de récupérer les frigories à la sortie de l'évaporateur pour rafraîchir une pièce de service et d'y maintenir une température inférieure à 180 aussi bien l'été que l'hiver. Ce système permet une consommation d'énergie minimale puisque l'apport de frigories d'assistance par le régulateur thermique doit compenser un delta de température de 4 à 6 dans l'espace déjà rafraîchi a ej a par voie naturelle ou géothermique. Par ailleurs, le refroidissement de la pièce peut être obtenu sans consommation supplémentaire d'énergie dans le service hiver ou été du régulateur thermique constituant le système de ventilation du logement. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation de régulation thermique d'au moins un espace à rafraîchir (24) comprenant un régulateur thermodynamique réversible double flux air-air (1-3), caractérisée par le fait qu'elle comprend : au moins un premier caisson échangeur (15) de récupération de frigories connecté à l'évaporateur dudit régulateur de sorte que l'air froid sortant de l'évaporateur circule dans ledit premier caisson, au moins une gaine en boucle fermée (19) comprenant une première partie (19a) disposée dans ledit premier caisson et une deuxième partie (19b) destinée à être disposée dans ledit espace à rafraîchir, au moins une turbine (20) apte à faire circuler un fluide dans ladite gaine en boucle fermée (19) de sorte que les frigories récupérées par ledit fluide dans le premier caisson échangeur soient libérées dans ledit espace à rafraîchir. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite deuxième partie (19b) de la gaine (19) est disposée dans au moins un deuxième caisson échangeur (21) destiné à être placé dans ledit espace à rafraîchir. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le régulateur thermodynamique réversible comprend un compresseur (3) associé à un inverseur, deux échangeurs de chaleur formant l'évaporateur et le condenseur dudit régulateur, chacun placé dans une enceinte (1,2) munie d'une entrée (4,9) et d'une sortie (5,10), et un moyen de ventilation placé dans chaque enceinte, chaque sortie desdites enceintes étant connectée au premier caisson par l'intermédiaire d'un distributeur à trois voies (6,11), ledit distributeur étant apte à bloquer ou à orienter partiellement ou en totalité le flux d'air froid en direction dudit premier caisson (15). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend un système de régulation de température situé à la sortie d'au moins une des enceintes (1,2) en amont du distributeur à trois voies (6), pour réguler la température de l'air canalisé vers le premier caisson (15), ledit système de régulation de température comprenant une canalisation de dérivation (26) munie d'un circulateur de recyclage (25) et reliant la sortie (5) de l'enceinte, à l'entrée (4) de l'enceinte, ladite entrée étant munie d'un clapet anti-retour (31). 5. Installation selon revendication 3 ou 4, caractérisée par le fait que l'ouverture et la fermeture des distributeurs à trois voies (6, 11) sont commandées à partir de l'inverseur du régulateur thermodynamique. 6. Installation selon l'unes des revendications 3 à 5, caractérisée par le fait que les distributeurs à trois voies (6,11) sont régulés en débit en direction du premier caisson échangeur (15) par la turbine (20). 7. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la turbine (20) est raccordée à un thermostat destiné à être placé dans l'espace (24) à rafraîchir et apte à couper l'alimentation de ladite turbine (20) pour permettre la régulation de la température à la température recherchée dans l'espace à rafraîchir. 8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le premier caisson échangeur (15) possède une purge (16) pour évacuer les condensations résiduelles. 9. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le deuxième caisson échangeur (21) comprend au moins une paroi constituée d'une plaque métallique (28) en contact avec la deuxième partie (19b) de la gaine en boucle fermée et servant d'échangeur à rayonnement, ledit caisson étant isolé par une couche d'isolant (29).