Brevet FR2893119A1 — publié le 20070511

L'invention concerne un dispositif de chauffage d'un bâtiment utilisant à la fois de l'énergie électrique et de l'énergie provenant de la combustion du bois. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de chauffage à accumulation de chaleur. De nombreuses habitations sont équipées d'un dispositif de chauffage utilisant la combustion du bois. En effet, une proportion notable des habitations individuelles sont équipées de cheminées, d'inserts ou de poêles. io II existe également des dispositifs du type chaudière utilisant la combustion du bois pour chauffer un liquide caloporteur. Le liquide caloporteur est ensuite acheminé dans les différentes pièces à chauffer. Les dispositifs de chauffage au bois sont particulièrement écologiques. 15 En effet, la combustion du bois produit moins de dioxyde de carbone que d'autres combustibles et la quantité de dioxyde de carbone produite est absorbée par la forêt lors de son renouvellement. Par conséquent, l'utilisation d'un dispositif de chauffage au bois, plutôt que l'utilisation d'une énergie fossile limite le réchauffement climatique. 20 De plus, le bois est un combustible disponible en abondance dans certaines régions du globe et est par conséquent relativement bon marché. Cependant, les dispositifs de chauffage au bois sont le plus souvent 25 utilisés occasionnellement et comme dispositif d'agrément car ils manquent de souplesse et d'autonomie et le bois occupe une place relativement marginale dans l'énergie utilisée pour le chauffage de l'habitat, y compris dans les régions où il est disponible en abondance. 30 Afin de remédier à ces inconvénients, le bois est le plus souvent remplacé par des dispositifs de chauffage au gaz, au fuel ou à l'électricité qui apportent des solutions de chauffage moins contraignantes.5 2 Cependant, le fuel et le gaz sont des combustibles polluants et contribuent à l'effet de serre. De plus, les prix de ces combustibles sont relativement chers et subissent de fortes variations car ils sont indexés sur les cours du pétrole. Dans la mesure ou sa production est assurée par le nucléaire ou s'il s'agit d'hydroélectricité, l'utilisation de l'électricité pour le chauffage représente une contribution non négligeable à la lutte contre l'effet de serre. Cependant, les possibilités en termes d'hydroélectricité étant limitées, les crêtes de io consommation nécessitent la production d'énergie électrique thermique dont le bilan énergétique global est alors très médiocre. De plus, l'électricité est une des énergies les plus chères du marché. L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un dispositif de 15 chauffage d'une habitation individuelle ou collective comprenant : un foyer de combustion du bois, un réservoir contenant un fluide caloporteur, un circuit de circulation dudit fluide entre ledit réservoir et ledit foyer de combustion agencé pour permettre au fluide caloporteur 20 d'absorber des calories de la combustion du bois, et un circuit de distribution dudit fluide permettant de restituer des calories dans au moins une pièce de l'habitation ; Le réservoir comprend des moyens électriques de chauffage du fluide 25 caloporteur actionnés par un moyen de commande lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à une température de consigne. Ainsi, le dispositif de chauffage est peu polluant et économique car il utilise l'énergie provenant de la combustion du bois pour chauffer l'habitation par 30 rayonnement et pour fournir des calories à un fluide caloporteur qui stocke la chaleur et est utilisé pour chauffer l'habitation. Afin d'améliorer l'autonomie et diminuer les contraintes du dispositif, le dispositif comporte des moyens de chauffage du fluide caloporteur. Ainsi, 3 lorsque la combustion du bois est interrompue ou insuffisante pour maintenir la température du fluide supérieure ou égale à une température de consigne, des moyens électriques chauffent le fluide caloporteur. Par conséquent, l'énergie électrique est uniquement utilisée en complément de la combustion du bois et le dispositif de chauffage ainsi réalisée est relativement économique. Avantageusement, le dispositif de chauffage comprend également un réseau de tubes alimentés par ledit fluide caloporteur et coulées dans la dalle d'un plancher de façon à former un plancher chauffant. i0 La chaleur est donc répartie de façon homogène même dans les pièces de grand volume et il n'y a pas de mouvement d'air dans la pièce. Par conséquent, le dispositif de chauffage est plus économique et produit une chaleur saine et agréable. Par ailleurs, le plancher chauffant est plus esthétique 15 car il permet de supprimer les radiateurs et tuyaux apparents et multiplie ainsi les possibilités d'aménagement à l'intérieur de la pièce. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de chauffage d'une habitation individuelle ou collective équipée d'un dispositif de chauffage 20 selon l'invention. Le procédé prévoit d'actionner les moyens électriques de chauffage du fluide caloporteur par un moyen de commande lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à une température de consigne. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la 25 description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de chauffage selon l'invention ; 30 - la figure 2 est une vue en coupe de la figure 1 selon le plan horizontal II-II ; et la figure 3 est une vue en coupe selon le plan vertical III-III de la figure 1. Les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation de l'invention dans lequel le dispositif de chauffage est installé dans une habitation comprenant deux étages. Le dispositif de chauffage comprend un foyer de combustion 1 du bois installé à l'étage inférieur. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le foyer de combustion 1 du bois est le foyer d'une cheminée. Ainsi, le dispositif de chauffage est un dispositif attrayant et apporte un confort d'utilisation en raison d'un chauffage par rayonnement. i0 Notons cependant que dans d'autres modes de réalisation non représentés, le foyer de combustion 1 du bois peut être un insert, un poêle ou une chaudière. 15 Le foyer de combustion 1 du bois assure le chauffage par rayonnement et/ou par circulation d'air. Pour assurer un chauffage par circulation d'air, le dispositif de chauffage, représenté sur les figures 1 à 3, possède un conduit de circulation d'air 3. Le conduit 3 possède une première bouche 4 par laquelle l'air est prélevé et une seconde bouche 5 par laquelle l'air est rejeté. L'air est 20 entraîné dans le conduit 3 par convection ou au moyen d'un ventilateur, non représenté, et est réchauffé au niveau du foyer de combustion 1 du bois. Le foyer de combustion 1 du bois assure également le chauffage d'un fluide caloporteur. A cet effet, le dispositif de chauffage comporte un circuit de 25 circulation 6 du fluide caloporteur entre un réservoir 7 et le foyer de combustion 1. Le circuit de circulation 6 est agencé pour permettre au fluide caloporteur d'absorber des calories de la combustion du bois. A cet effet, le circuit de 30 circulation 6 est composé d'une première et seconde canalisation reliant le réservoir à une plaque foyère 8. La plaque foyère 8 est disposée à proximité du foyer de combustion 1 du bois et comporte un chemin de circulation par lequel le fluide caloporteur passe et absorbe des calories de la combustion du bois. Avantageusement, la circulation du fluide dans le circuit de circulation 6 est assurée par le principe du thermosiphon ou par tout autre dispositif approprié tel qu'une pompe. Le réservoir 7 est utilisé pour accumuler la chaleur et comprend en outre des moyens électriques 9a, 9b, 9c, 9d de chauffage du fluide caloporteur. Les moyens électriques 9a, 9b, 9c, 9d de chauffage sont des résistances électriques. ro La température du fluide caloporteur est mesurée au moyen d'un thermomètre disposé dans le réservoir 7. Les moyens électriques 9a, 9b, 9c, 9d sont actionnés par un moyen de commande lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à une température de consigne. 15 On remarquera que les moyens de commande comprennent en outre des moyens de réglage de la température de consigne. Ainsi, la température de consigne est réglée en fonction de la température extérieure et/ou de la saison. Avantageusement, le moyen de commande comporte en outre un programmateur permettant de limiter le fonctionnement des moyens électriques 20 de chauffage durant les heures creuses. Pour une habitation moyenne, la capacité du réservoir 7 est supérieure à 2 mètres cube et de préférence environ 2,5 mètres cubes. Le réservoir 7 est correctement isolé afin de permettre le stockage de la chaleur pendant plusieurs 25 jours. Le réservoir 7 possède sur sa partie supérieure un espace 10 faisant office de vase d'expansion du fluide caloporteur. Avantageusement, un dispositif de sécurité permet d'empêcher à la température du fluide caloporteur de 30 dépasser un certain seuil. Lorsque la plage de variation de la température du fluide caloporteur est d'environ 40 C et le fluide caloporteur est de l'eau, 1 m3 permet de stocker 1,672x108 Joules (= 4,18 x 40 x 1 000 000). Ainsi, lorsque le réservoir possède 30 6 une capacité de 2,5 m3', l'énergie stockée peut potentiellement représenter jusqu'à 4, 18x108 Joules, soit environ 116 Kw/h. Dans un mode de réalisation préféré, lorsque le réservoir est d'environ 5 2,5 m3, la puissance totale des résistances est d'environ 15 Kw. Le fluide caloporteur est distribué dans différentes pièces de l'habitation au moyen d'un circuit de distribution relié par exemple à des radiateurs ou à un plancher chauffant. Ainsi, l'ensemble de l'habitation peut être chauffé au moyen 10 du dispositif de chauffage selon l'invention. Dans le mode de réalisation représenté, le circuit de distribution comprend une première canalisation 11 d'alimentation d'un plancher chauffant 12 reliant le réservoir 7 audit plancher chauffant 12 et une seconde canalisation 15 13 de retour permettant de conduire l'eau du plancher chauffant 12 vers le réservoir 7. Une pompe 14 permet d'acheminer le fluide caloporteur à travers le circuit de distribution. Un mitigeur 15 permet de répartir le débit dans la seconde canalisation 13 de retour entre une troisième canalisation 16 débouchant sur la première canalisation 11 et le réservoir 7. Ainsi, il est possible de réguler la température au début du circuit de distribution. 25 Il est nécessaire que la température dans le plancher chauffant ne soit pas trop importante car une température au sol trop chaude provoque des sensations désagréables. Ainsi, avantageusement, le plancher chauffant 12 est un plancher chauffant basse température. Sur la figure 1, on remarquera que le plancher chauffant est composé d'un réseau de tubes 17 coulés dans la dalle du plancher. 20 Lors de la combustion du bois dans le foyer, le chauffage des pièces du premier étage, par exemple, est assuré par rayonnement ou circulation d'air chaud et le fluide caloporteur est chauffé afin de permettre un chauffage des autres pièces de l'habitation par l'intermédiaire du circuit de distribution. Lorsque la combustion du bois n'est plus assurée pendant une courte durée, de l'ordre de 24 heures, la température du fluide caloporteur reste supérieure à la température de consigne et la chaleur accumulée par le fluide caloporteur est utilisée pour le chauffage de l'habitation par l'intermédiaire du io circuit de distribution. On remarquera que les pièces chauffées par rayonnement ou circulation d'air chaud lors de la combustion du bois peuvent comporter des appareils de chauffage électriques tels que des convecteurs ou être chauffées par 15 l'intermédiaire du circuit de distribution. Les appareils de chauffage électrique comportent des thermostats et éventuellement un programmateur. Dans ce cas, la consommation d'électricité est nulle ou modérée car le chauffage d'au moins une partie de l'habitation est assuré par le fluide caloporteur. 20 Lorsque la combustion du bois n'est plus assurée pendant une longue durée ou lorsque la combustion est insuffisante, la température du fluide caloporteur est inférieure à la température consigne et des moyens électriques de chauffage du fluide caloporteur sont actionnés par un moyen de commande. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage d'une habitation individuelle ou collective comprenant : un foyer (1) de combustion du bois, un réservoir (7) contenant un fluide caloporteur, - un circuit de circulation (6) dudit fluide entre ledit réservoir (7) et ledit foyer (1) de combustion agencé pour permettre au fluide caloporteur d'absorber des calories de la combustion du bois, et un circuit de distribution dudit fluide permettant de restituer des calories dans au moins_une pièce de l'habitation ; ledit dispositif de chauffage étant caractérisé en ce que le réservoir (7) comprend des moyens électriques (9a, 9b, 9c, 9d) de chauffage du fluide caloporteur actionnés par un moyen de commande lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à une température de consigne. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de distribution comprend en outre un réseau de tubes (17) alimentés 20 par le fluide caloporteur et coulées dans la dalle d'un plancher de façon à former un plancher chauffant (12). 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit de distribution comprend : 25 une première canalisation (11) d'alimentation du plancher chauffant (12) reliant le réservoir (7) audit plancher chauffant (12), - une seconde canalisation (13) de retour permettant de conduire l'eau du plancher chauffant (12) vers le réservoir (7) ; et un mitigeur (15) permettant de répartir le débit dans la seconde 30 canalisation (13) de retour entre une troisième canalisation (16) débouchant sur la première canalisation (11) et le réservoir (7). i0 15 9 4. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la circulation dans le circuit de distribution est assurée par une pompe. 5. Dispositif de chauffage selon l'un quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la capacité du réservoir est supérieure à 2 mètres cube. 6. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, io caractérisé en ce que le circuit de circulation (6) du fluide est composé d'une première et d'une seconde canalisation reliant le réservoir à une plaque foyère (8) disposée à proximité du foyer de combustion (1) du bois ; ladite plaque foyère (8) comportant un chemin de circulation par lequel le fluide caloporteur passe et absorbe des calories de la combustion du bois 15 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la circulation dans le circuit de circulation (6) du fluide est réalisée au moyen d'un thermosiphon. 20 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des moyens de réglage de la température consigne. 9. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en 25 ce que les moyens de commande comportent en outre un programmateur permettant de limiter le fonctionnement des moyens électriques (9a, 9b, 9c, 9d) de chauffage durant les heures creuses. 10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 30 caractérisé en ce que le fluide caloporteur est de l'eau. 5io 11. Procédé de chauffage d'une habitation individuelle ou collective équipée d'un dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il prévoit : d'actionner les moyens électriques (9a, 9b, 9c, 9d) de chauffage du fluide caloporteur par un moyen de commande lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à une température de consigne.