Brevet FR2946126A1 — publié le 20101203

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne les systèmes de chauffage hybrides utilisant une pompe à chaleur géothermique. Plus précisément elle concerne un dispositif de chauffage comprenant une pompe à chaleur, un capteur enterré et une source d'appoint calorifique, ainsi qu'un procédé de chauffage à l'aide d'un tel dispositif. ETAT DE L'ART Les pompes à chaleur géothermiques (PACG) à capteurs enterrés sont aujourd'hui les systèmes de chauffage à énergie renouvelable les plus performants. 15 Une PACG comprend généralement une pompe à chaleur connectée à des capteurs enterrés dans le sol qui fournissent, par échange direct ou par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur, de la chaleur extraite du sol pour évaporer le fluide de la pompe à chaleur. 20 Ce fluide est alors comprimé puis condensé pour transmettre la chaleur extraite des capteurs enterrés vers un moyen de valorisation de chaleur comme un radiateur, un plancher chauffant, ou un ballon d'eau sanitaire. On distingue généralement les PACG à capteurs enterrés horizontaux 25 (enterrés à une profondeur d'environ 60cm), et à capteurs enterrés verticaux (s'étendant de la surface du sol jusqu'à une profondeur pouvant aller de 50m à 150m). Par comparaison d'une PACG avec une installation de type chaudière à 30 gaz, le rendement de chaleur produite sur énergie consommée (ou COP pour � Coefficient Of Performance � en terminologie anglosaxonne) est environ 4 fois supérieur, et les émissions de CO2 sont réduites par un facteur de 6 à 8.10 Les PACG sont logiquement des produits en pleine expansion, en particulier sur le marché français û et européen en général û de la maison individuelle neuve. En revanche, les PACG ne se développent pas sur le marché de la rénovation, qui constitue pourtant le marché le plus important et donc le plus susceptible d'assurer et de pérenniser leur développement. 10 Ce constat s'explique principalement par les contraintes et le coût importants liés à l'installation des capteurs enterrés dans le sol. Cette installation, dans le cadre des systèmes actuels, engendre des coûts ou des contraintes bien souvent prohibitifs, en particulier car : 15 - les capteurs horizontaux nécessitent une surface au sol aménagée importante - les capteurs verticaux nécessitent des forages de grande profondeur. Dans les deux cas, le coût de l'installation des capteurs enterrés représente 20 environ la moitié du coût total de la PACG. Ainsi, malgré ses avantages en termes de performance et de respect de l'environnement, les PACG sont encore délaissées sur le marché de la rénovation au profit de systèmes traditionnels moins coûteux. Il existe donc un réel besoin de diminuer la taille des capteurs enterrés pour réduire les coûts d'installation d'une PACG et encourager le développement de ces systèmes d'avenir sur les marchés d'aujourd'hui, en particulier celui de la rénovation. Plusieurs systèmes hybrides proposant une PACG et une source thermique supplémentaire sont connus de l'art antérieur. 25 30 Le document "Solar heat injection into boreholes: a preliminary analysis" (Bernier-2007) présente un système de PACG à capteurs enterrés verticaux couplés à des capteurs solaires pour réduire la dimension des capteurs enterrés. Dans ce système, les capteurs verticaux présentent un premier circuit de fluide caloporteur connecté à la pompe à chaleur et un deuxième circuit de fluide caloporteur connecté aux capteurs solaires. 10 Ainsi, les capteurs solaires fournissent une recharge thermique au sol, ce qui pourrait permettre d'extraire plus de calories du sol par la PACG, à dimension de capteurs enterrés équivalente. Inversement, l'adjonction de capteurs solaires pourrait permettre de réduire 15 la dimension des capteurs enterrés pour un fonctionnement équivalent du système. Néanmoins, l'auteur conclut que l'impact sur le dimensionnement des capteurs enterrés est limité. La recharge thermique du sol par les capteurs 20 solaires ne permet pas une réduction significative de la taille des capteurs enterrés. Les documents � Experimental study of a ground-coupled heat pump combined with thermal solar collectors � et � Intégration énergétique dans 25 les bâtiments par l'utilisation combinée de l'énergie solaire et de la géothermie basse température � (Trillat-Berdal-2006) décrivent un système comprenant une PACG à capteurs enterrés verticaux et des capteurs solaires destinés en priorité à chauffer un ballon d'eau sanitaire. 30 Lorsque les capteurs solaires peuvent fournir de la chaleur supplémentaire, c'est-à-dire principalement en été, celle-ci est transférée au circuit de capteurs enterrés pour recharger thermiquement le sol.5 Ce système permet d'augmenter les performances de la pompe à chaleur, en particulier son COP moyen au cours de l'année. L'article "Ground source heat pump with a new compact collector" (IVT- 2008) décrit un système comprenant une PACG et un circuit de fluide caloporteur reliant l'évaporateur de la pompe à chaleur à des capteurs enterrés disposés en série d'un module d'échange thermique avec un circuit d'air de ventilation extrait d'une habitation (salle de bain, toilettes, cuisine). Le module d'échange thermique constitue une source d'appoint calorifique continue, ce qui permet de recharger thermiquement le sol. Les capteurs enterrés sont d'un modèle inédit spécifique constitué de modules compacts alignés en rangées peu profondément enterrées. Ce 15 système propose ainsi une alternative aux capteurs enterrés verticaux. Ce système a été testé en Suède dans des maisons dites "basse énergie" et montre de bons résultats en termes de performance. En particulier, la température du sol aux environs des capteurs est plus stable au cours de 20 l'année. Cependant, ce système basé sur l'air extrait de la ventilation ne peut apporter un appoint significatif aux capteurs enterrés pour la plupart des maisons classiques (en particulier en France) car l'énergie apportée par l'air extrait est très faible par rapport aux besoins. 25 La demande de brevet FR 2 899 671 décrit un dispositif de chauffage d'une habitation, comprenant une pompe à chaleur connectée à des capteurs solaires et à une réserve thermique, les capteurs solaires et la réserve thermique étant disposés en série. 30 Un fluide caloporteur circule dans les capteurs solaires, puis dans la réserve thermique, puis dans l'évaporateur de la pompe à chaleur. Une vanne trois-voies permet au fluide de passer ou non dans les capteurs solaires, qui peuvent en outre être dédiés à un chauffage de l'eau sanitaire. Les capteurs solaires servent ainsi à assurer un chauffage de l'eau sanitaire 5 et recharger la réserve thermique, en cas de surplus d'énergie Le document FR 2 505 990 décrit un système de chauffage pour locaux comprenant un réservoir d'eau chaude, le réservoir pouvant être chauffé par différentes sources. L'une de ces sources est une pompe à chaleur dont la source froide comprend deux circuits en parallèle, à savoir un circuit à capteurs enterrés (horizontaux ou verticaux) et un capteur solaire. 15 Les températures en sortie des capteurs solaires et enterrés sont mesurées par des sondes thermiques. Un jeu de vanne contrôlé par une unité de commande connecte les capteurs adéquats (solaire et/ou enterrés, selon les températures mesurées) à l'évaporateur de la pompe à chaleur. 20 Le système prévoit en outre une accumulation d'énergie solaire dans les capteurs enterrés quand l'énergie disponible au niveau du capteur solaire est importante. Force est de constater que le domaine des systèmes de chauffage hybrides 25 a fait l'objet de nombreuses recherches dans les dernières décennies. Plusieurs systèmes proposés, principalement incluant des PACG et des capteurs solaires, sont satisfaisants en termes de coefficient de performance, en particulier l'été lorsque les capteurs solaires proposent le 30 plus de chaleur. Néanmoins, aucun des systèmes présentés jusqu'à maintenant ne permet une réduction significative de la dimension des capteurs enterrés, et, malgré 10 leurs avantages, les PACG restent marginales en particulier sur le marché de la rénovation. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose une solution au problème de dimensionnement des capteurs enterrés. A cet effet, l'invention propose selon un premier aspect un dispositif de chauffage comprenant une pompe à chaleur, un moyen de valorisation de chaleur et un circuit de captage de chaleur comprenant : - une branche principale comprenant un capteur enterré configurée pour permettre la circulation d'un fluide caloporteur dans le capteur enterré et dans la pompe à chaleur, - une branche secondaire en dérivation de la branche principale, la branche secondaire comprenant une source d'appoint calorifique et étant configurée pour permettre le passage du fluide caloporteur au niveau de la source d'appoint calorifique, - un moyen de circulation pour garantir un sens de circulation du fluide caloporteur, et - un moyen d'aiguillage entre la branche principale et la branche secondaire situé en aval du capteur enterré sur la branche principale et en amont de la source d'appoint calorifique sur la branche secondaire par rapport au sens de circulation, le moyen d'aiguillage présentant une configuration de base dans laquelle la circulation du fluide caloporteur dans la branche secondaire est empêchée, de sorte que la pompe à chaleur et le capteur enterré sont disposés en série sur un circuit fermé, et une configuration d'appoint dans laquelle la circulation du fluide caloporteur dans la branche secondaire est autorisée, de sorte que le capteur enterré, la source d'appoint calorifique et la pompe à chaleur sont disposés en série sur un circuit fermé. Le dispositif selon le premier aspect de l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : - un moyen de commande du moyen d'aiguillage, le moyen de commande comprenant : un actionneur pour opérer une transition entre les configurations de base et d'appoint du moyen d'aiguillage, un premier capteur de température disposé sur le circuit de captage de chaleur en aval du capteur enterré et en amont de la source d'appoint calorifique destiné à fournir une information représentative d'une première température, un deuxième capteur de température disposé sur le circuit de captage de chaleur en aval de la source d'appoint calorifique destiné à fournir une information représentative d'une deuxième température, de sorte à permettre une transition entre les configurations de base et d'appoint du moyen d'aiguillage en fonction des informations représentatives de la première température et de la deuxième température, - le moyen d'aiguillage comprend au moins un élément parmi : une vanne trois voies disposée au niveau d'un embranchement entre 15 la branche principale et la branche secondaire, une électrovanne disposée sur la branche principale, une électrovanne disposée sur la branche secondaire, - le capteur enterré comprend au moins un des éléments suivants : un capteur vertical, 20 un capteur horizontal, une réserve thermique enterrée, - la source d'appoint calorifique comprend un capteur aérosolaire, - la source d'appoint calorifique comprend un conteneur connecté à un réseau d'évacuation d'eaux usées, 25 - un moyen pour arrêter la pompe à chaleur, de sorte à permettre, lorsque la pompe à chaleur est arrêtée et lorsque le moyen d'aiguillage est en configuration d'appoint, un transfert thermique entre la source d'appoint calorifique et le capteur enterré. L'invention propose selon un deuxième aspect un procédé de 30 chauffage à l'aide d'un dispositif selon le premier aspect de l'invention, comprenant les étapes de : - circulation d'un fluide caloporteur dans le capteur enterré, - test pour déterminer si des conditions d'appoint sont réunies, - si les conditions d'appoint sont réunies au cours de l'étape de test, échange thermique entre le fluide caloporteur, en provenance du capteur enterré, et la source d'appoint calorifique, et - échange thermique entre le fluide caloporteur et la pompe à chaleur. Le procédé selon le deuxième aspect de l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : - l'étape de test comprend les sous-étapes de : première mesure d'une première température du fluide caloporteur 10 en amont de la source d'appoint calorifique, deuxième mesure d'une deuxième température du fluide caloporteur en aval de la source d'appoint calorifique, et comparaison de la différence de la deuxième température du fluide et de la première température du fluide avec une valeur seuil prédéterminée, 15 les conditions d'appoint étant réunies si la différence est supérieure à la valeur seuil prédéterminée, - le procédé comprend en outre les étapes de : décision d'arrêt de la pompe à chaleur, test de recharge pour déterminer si des conditions de recharge sont 20 réunies, si les conditions de recharge sont réunies, échange thermique entre le fluide caloporteur et la source d'appoint calorifique, et circulation du fluide caloporteur dans le capteur enterré, - le procédé comprend en outre, si les conditions de recharge sont 25 réunies au cours de l'étape de test de recharge, un test d'intérêt énergétique pour déterminer si l'énergie thermique transférable de la source d'appoint calorifique au capteur enterré est supérieure à une dépense énergétique nécessaire à son transfert, les étapes d'échange thermique entre le fluide caloporteur et la source d'appoint calorifique et de circulation 30 du fluide caloporteur dans le capteur enterré n'étant implémenté que si le test d'intérêt énergétique est positif. L'invention présente de nombreux avantages. Le dispositif de chauffage selon le premier aspect de l'invention présente des performances similaires à des PACG de l'art antérieur, pour un dimensionnement des capteurs enterrés significativement réduit. Ce dispositif est adaptable à plusieurs types de capteurs enterrés et peut être implémenté à partir d'installations existantes. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 présente, de façon schématique, un dispositif de chauffage selon une réalisation possible du premier aspect de l'invention ; - la figure 2 présente, de façon schématique, un dispositif de chauffage selon une réalisation possible du premier aspect de l'invention, dans laquelle le moyen d'aiguillage comprend une vanne trois voies - la figure 3 présente, de façon schématique, un dispositif de chauffage selon une réalisation possible du premier aspect de l'invention, dans laquelle le moyen d'aiguillage comprend une électrovanne, - la figure 4 présente, de façon schématique, un dispositif de chauffage selon une réalisation possible du premier aspect de l'invention, dans 20 laquelle le moyen d'aiguillage comprend deux électrovannes, - la figure 5 présente, sous la forme d'un schéma bloc, un procédé de chauffage selon une réalisation possible du deuxième aspect de l'invention, et - la figure 6 présente, sous la forme d'un schéma bloc, un procédé de 25 chauffage selon une réalisation possible du deuxième aspect de l'invention, dans laquelle le procédé comprend des étapes pour recharger thermiquement le sol au niveau du capteur enterré. Sur les différentes figures, les éléments similaires portent les mêmes 30 références numériques. DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 1, un dispositif de chauffage selon le premier aspect de l'invention comprend une pompe à chaleur 10, un moyen 20 de valorisation de chaleur et un circuit 30 de captage de chaleur. La pompe 10 est une pompe à chaleur connue de l'homme de l'art comprenant un condenseur, un détendeur, un évaporateur , un compresseur et un moyen de circulation pour le circuit 30 de captage de chaleur (non représentés) et ne sera pas détaillée plus avant. Le moyen 20 de valorisation de chaleur est en échange thermique avec le condenseur de la pompe à chaleur 10. Le moyen 20 de valorisation peut comprendre un circuit de chauffage connecté à un système de chauffage (non représenté) comme un radiateur ou un plancher chauffant, un ballon d'eau chaude, ou tout moyen de valorisation de chaleur en habitation ou industrielle connu de l'homme de l'art. Le circuit 30 de captage de chaleur est en échange thermique avec l'évaporateur de la pompe à chaleur 10 et fournit la chaleur nécessaire au fonctionnement du système. Il comprend une branche principale 31 comprenant un capteur enterré 32. La branche principale 31 permet ainsi un transfert thermique entre le 25 capteur enterré 32 et la pompe à chaleur 10. Le capteur enterré 32 peut comprendre des capteurs enterrés verticaux, des capteurs enterrés horizontaux, une réserve thermique enterrée, ou tout moyen d'extraction de chaleur du sol par échange thermique avec un fluide 30 caloporteur connu de l'homme de l'art. Le fluide caloporteur peut être constitué d'eau avec un antigel ajouté, par exemple du glycol, ou tout autre fluide adapté connu de l'homme de l'art. Le dispositif selon le premier aspect de l'invention comprend en outre une branche secondaire 33 en dérivation de la branche principale 31. Le moyen de circulation de la pompe à chaleur 10 (non représenté) garantit un sens S1 de circulation du fluide caloporteur dans les branches principale 31 et secondaire 33. Dans la suite, on situera les éléments sur le circuit 30 de captage de 10 chaleur par rapport au sens S1. En particulier, les expressions � en amont � et � en aval � seront à comprendre par rapport à Si. Le dispositif selon le premier aspect de l'invention comprend en outre une source 34 d'appoint calorifique disposée sur la branche secondaire 33, et 15 un moyen 35 d'aiguillage entre la branche principale 31 et la branche secondaire 33. Le moyen 35 d'aiguillage est situé en aval du capteur enterré 32 sur la branche principale 31 et en amont de la source 34 d'appoint calorifique sur 20 la branche secondaire 33. Il présente une configuration de base dans laquelle la circulation du fluide caloporteur dans la branche secondaire 33 est empêchée, et une configuration d'appoint dans laquelle la circulation du fluide caloporteur dans la branche secondaire 33 est autorisée. 25 Ainsi, dans la configuration de base, la pompe à chaleur 10 et le capteur enterré 32 sont disposés en série sur un circuit fermé, circuit constitué par la branche principale 31. Le système fonctionne alors comme une PACG classique, l'évaporateur étant relié au capteur enterré 32. 30 Dans la configuration d'appoint, le capteur enterré 32, la source 34 d'appoint calorifique et la pompe à chaleur 10 sont disposés en série sur un circuit fermé constitué d'une partie de la branche principale 31 et de sa dérivation sur la branche secondaire 33. Ainsi, grâce au sens de circulation S1 imposé par le moyen de circulation inclus dans la pompe à chaleur 10, le fluide caloporteur circule dans le capteur enterré 32, puis dans la source 34 d'appoint calorifique, puis dans la pompe à chaleur 10. Le dispositif selon le premier aspect de l'invention n'est pas limité à cette structure, en particulier le moyen de circulation du circuit 30 de captage de chaleur peut être distinct de la pompe à chaleur. Ainsi, la source 34 d'appoint calorifique permet, dans la configuration d'appoint, d'élever la température du fluide caloporteur en provenance du capteur 32 enterré, ce qui augmente la chaleur transférée au niveau de l'évaporateur de la pompe à chaleur 10. Dans ce cas, on dira que la source 34 d'appoint calorifique est active. En référence à la figure 2, le moyen 35 d'aiguillage peut comprendre une vanne trois voies 351. Selon une variante alternative représentée sur la figure 3, le moyen 35 d'aiguillage peut comprendre une électrovanne 352 disposée sur la branche principale 31 en aval d'un embranchement avec la branche secondaire 33. 25 Avantageusement, les pressions dans les branches principales et secondaires sont telles que, lorsque l'électrovanne est ouverte, la circulation du fluide caloporteur dans la branche secondaire est empêchée. Ainsi, les configurations de base et d'appoint correspondent respectivement 30 à l'ouverture et à la fermeture de l'électrovanne 352 On a représenté sur la figure 4 une autre variante du dispositif selon le premier aspect de l'invention, dans lequel le moyen 35 d'aiguillage 15 20 comprend deux électrovannes 352a et 352b, l'une 352a disposée sur la branche principale 31 en aval d'un embranchement avec la branche secondaire 33 et l'autre 352b disposée sur la branche secondaire 33 en amont de la source 34 d'appoint calorifique. Dans cette variante, les configurations de base et d'appoint correspondent respectivement à l'ouverture de l'électrovanne 352a, l'électrovanne 352b étant fermée, et à la fermeture de l'électrovanne 352a, l'électrovanne 352b étant ouverte. Les exemples décrits ci-dessus sont donnés à titre purement illustratif, et le dispositif selon le premier aspect de l'invention ne s'y limite en aucun cas. De manière générale, le moyen 35 d'aiguillage comprend tout moyen 15 d'aiguillage adapté connu de l'homme de l'art. De manière avantageuse, on prévoit d'opérer des transitions entre les configurations de base et d'appoint du moyen d'aiguillage en fonction de paramètres du système. A cet effet, le dispositif selon le premier aspect de l'invention comprend avantageusement un moyen 40 de commande du moyen 35 d'aiguillage. Le moyen 40 de commande comprend un actionneur 41 destiné à opérer de 25 telles transitions, ainsi que des capteurs de température. Préférentiellement, le moyen 40 de commande comprend un premier capteur 42 de température disposé sur le circuit 30 de captage de chaleur en aval du capteur enterré 32 et en amont de la source 34. Ainsi, le premier 30 capteur de température 42 fournit une information représentative d'une première température Ti du fluide caloporteur en provenance du capteur enterré 32. 10 20 Le premier capteur 42 peut être disposé sur la branche principale 31, par exemple en amont du moyen 35 d'aiguillage, ou bien sur la branche secondaire 33 en amont de la source 34 d'appoint calorifique. Le moyen 40 de commande comprend préférentiellement un deuxième capteur 43 de température disposé sur le circuit 30 de captage de chaleur en aval de la source 34 d'appoint calorifique, destiné à fournir une information représentative d'une deuxième température T2 du fluide caloporteur en aval de la source 34 d'appoint calorifique. Le deuxième capteur 43 est de préférence situé sur la branche secondaire 33 en aval de la source 34. Ainsi, si le moyen 35 d'aiguillage est dans la configuration de base et que T2>T1, il est thermiquement intéressant de faire circuler le fluide caloporteur dans la source 34 d'appoint calorifique, de sorte à élever sa température. On opère alors avantageusement une transition du moyen 35 d'aiguillage vers la configuration d'appoint, par l'intermédiaire de l'actionneur 41. De manière générale, on appelle � conditions d'appoint � les conditions prédéterminées sur Ti et T2 dans lesquelles on opère une transition du moyen 35 d'aiguillage de la configuration de base vers la configuration d'appoint. Par exemple, on peut prévoir que les conditions d'appoint sont réunies si la différence T2-T1 est supérieure à une valeur seuil prédéterminée TO. A titre d'exemple non limitatif, on pourra choisir comme valeur seuil prédéterminée TO = 0°C, ou bien une température positive proche de 0°C, 30 par exemple T0=0.5°C. Inversement, si le moyen 35 d'aiguillage est dans la configuration d'appoint et que T2 De manière générale, on appelle � conditions de base � les conditions prédéterminées sur Ti et T2 dans lesquelles on opère une transition du moyen 35 d'aiguillage de la configuration d'appoint vers la configuration de base. Par exemple, on peut prévoir que les conditions de base sont réunies si la 10 différence T2-T1 est inférieure à une valeur seuil prédéterminée TO'. La valeur seuil prédéterminée TO' peut être la même que la température TO ou bien une température différente. En particulier, la valeur seuil TO' inférieure à la valeur seuil TO introduit un phénomène d'hystérésis au cours 15 du fonctionnement du système ce qui améliore la stabilité. L'invention n'est pas limitée à la stratégie de commande telle que décrite ci-dessus, et d'autres conditions d'appoint et/ou de base peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention. Une transition entre les deux configurations n'est pas brutale. Avantageusement, elle est effectuée de manière progressive pour éviter tout changement brutal de température au niveau de la source 34 d'appoint calorifique ou de la pompe à chaleur. Par exemple, une transition peut être effectuée sur une période de 30 secondes à 1 minute pour assurer une continuité du fonctionnement du système. 30 Au cours d'une telle transition, le moyen 35 d'aiguillage est ainsi dans une configuration intermédiaire, dans laquelle une partie seulement du fluide caloporteur est acheminé vers la source 34 d'appoint calorifique. 20 25 Préférentiellement, le moyen 40 de commande comprend une unité de traitement (non représentée) pour déterminer si les conditions d'appoint ou de base sont réunies et envoyer une instruction d'actionnement adaptée à destination de l'actionneur 41. Ainsi, le moyen 40 de commande permet une transition entre les configurations de base et d'appoint û et inversement û du moyen 35 d'aiguillage en fonction des informations représentatives de la première température Ti et de la deuxième température T2. 10 On envisage, dans le cadre du dispositif selon le premier aspect de l'invention, divers types de source 34 d'appoint calorifique. Selon une première variante avantageuse, la source 34 d'appoint calorifique 15 comprend un capteur aérosolaire (aussi appelé � capteur solaire non-vitré�) connu de l'homme de l'art. Le capteur aérosolaire comprend des conduits connectés à la branche secondaire 32 pour permettre la circulation du fluide caloporteur. Ces 20 conduits peuvent être constitués de monomère éthylène/propylène/diène. (ou EDPM), ou de tout autre composé adapté connu de l'homme de l'art. Préférentiellement, les conduits du capteur aérosolaire sont de couleur noire pour absorber le rayonnement lumineux. Ils présentent préférentiellement un débit nominal proche de celui du capteur enterré 32. Les capteurs aérosolaires sont particulièrement avantageux dans le cadre 30 du dispositif selon le premier aspect de l'invention û par comparaison aux capteurs solaires vitrés généralement utilisés dans les systèmes hybrides de l'art antérieur û car ils permettent un réchauffement même hors période d'ensoleillement. 25 En effet, ils sont aptes à capter l'énergie du rayonnement solaire, mais aussi de l'air ambiant par différence de température. Ainsi, la source d'appoint calorifique est susceptible d'être active tout au long de l'année, et pas seulement en été ou au printemps. On prévoit une deuxième variante avantageuse pour un dispositif selon le premier aspect de l'invention destiné à chauffer une installation munie d'un 10 moyen d'évacuation d'eaux usées, par exemple un réseau d'évacuation. Selon cette variante, la source 34 d'appoint calorifique comprend avantageusement un conteneur connecté au réseau d'évacuation d'eaux usées, de sorte à disposer d'une source thermique tout au long de l'année. 15 Préférentiellement, le dispositif selon le premier aspect de l'invention comprend alors un capteur de température dans le réseau d'eaux usées et un capteur de température dans le conteneur (non représentés), de sorte que l'eau usée acheminée dans le conteneur si sa température est 20 supérieure à celle du ballon, et évacuée dans le cas contraire. Cette variante propose ainsi un exemple de solution alternative à l'utilisation de capteurs aérosolaires. La source 34 d'appoint calorifique disposée en série du capteur enterré 32, 25 en aval dans le sens S1 permet une réduction de la taille des capteurs enterrés utilisés d'environ 50%, pour un COP sensiblement inchangé. Avantageusement, on prévoit un moyen pour arrêter la pompe à chaleur 10 lorsqu'il n'est pas nécessaire de valoriser la chaleur. Dans ce cas, le fluide caloporteur est mis en circulation dans le sens S1 par un moyen 36 de circulation du dispositif selon le premier aspect de l'invention 30 Le moyen 36 de circulation comprend par exemple une pompe de circulation et une ou plusieurs vannes disposées sur le circuit 30 de captage de chaleur, ou tout autre moyen connu adapté pour la circulation du fluide caloporteur dans les sens S1. Ce moyen 36 de circulation se substitue au moyen de circulation interne de la pompe à chaleur 10 lorsque cette dernière est arrêtée. Le fluide caloporteur circule ainsi au niveau de l'évaporateur sans céder de 10 chaleur à la pompe 10. Le dispositif selon le premier aspect de l'invention permet alors avantageusement de mettre en série la source 34 calorifique d'appoint et le capteur enterré 32 sur un circuit fermé, lorsque le moyen 35 d'aiguillage est 15 en configuration d'appoint. Cette mise en série a une fonction double : - recharger thermiquement le sol, ce qui est particulièrement intéressant à des moments où celui ci est excessivement sollicité comme en hiver, et 20 - éviter une surchauffe du fluide caloporteur au niveau de la source 34, ce qui est particulièrement intéressant en été. Une telle surchauffe pourrait conduire à une évaporation du fluide caloporteur néfaste pour le fonctionnement du dispositif selon le premier 25 aspect de l'invention. Le moyen 40 de contrôle peut être adapté pour que, lorsque la pompe à chaleur 10 est à l'arrêt, la stratégie de contrôle du moyen 35 d'aiguillage soit différente de celle adaptée pour la pompe 10 en fonctionnement. En particulier, le moyen d'aiguillage peut être configuré en position d'appoint lorsque la température T2 dépasse une valeur critique, par exemple 30°C. 30 On va maintenant décrire, en référence à la figure 5, un procédé de chauffage selon le deuxième aspect de l'invention, à l'aide du dispositif selon le premier aspect de l'invention. Le procédé selon le deuxième aspect de l'invention comprend les étapes de - circulation El d'un fluide caloporteur dans le capteur enterré 32, - test E2 pour déterminer si des conditions d'appoint sont réunies, - si les conditions d'appoint sont réunies au cours de l'étape de test E2, échange thermique E3 entre le fluide caloporteur, en provenance du capteur enterré 32, et la source 34 d'appoint calorifique, et - échange thermique E4 entre le fluide caloporteur et la pompe à chaleur 10. Avantageusement, l'étape de test E2 comprend les sous-étapes de : - première mesure d'une première température Ti du fluide caloporteur en amont de la source 34 d'appoint calorifique, - deuxième mesure d'une deuxième température T2 du fluide caloporteur en aval de la source 34 d'appoint calorifique, et - comparaison de la différence T2-T1 de la deuxième température du fluide et de la première température du fluide avec une valeur seuil prédéterminée TO, les conditions d'appoint étant réunies si la différence T2-T1 est supérieure à la valeur seuil prédéterminée TO. L'étape de test E2 est préférentiellement réalisée par le moyen 40 de commande du moyen 35 d'aiguillage. En particulier, les étapes de mesures sont préférentiellement réalisées par les premier 42 et deuxième 43 capteurs de températures, et l'étape de comparaison est préférentiellement réalisée par l'unité de traitement du moyen 40. Ainsi, si le test E2 conclut que les conditions d'appoint ne sont pas réunies, le procédé selon le deuxième aspect de l'invention comprend les étapes de circulation El et d'échange thermique E4, ce qui est représenté par la flèche en traits pointillés sur la figure 5. Ces étapes correspondent à des étapes classiques de transfert de chaleur vers l'évaporateur d'une PACG. Dans le cas contraire, le procédé selon le deuxième aspect de l'invention comprend en outre l'étape d'échange thermique E3 au niveau de la source 34, entre les étapes de circulation El dans le capteur enterré et d'échange thermique E4 entre le fluide caloporteur et la pompe à chaleur 10. Rappelons encore ici que la transition entre les configurations de base et d'appoint est préférentiellement progressive. Ainsi, si le test E2 est positif l'échange thermique E3 entre le fluide caloporteur et la source 34 pourra ne pas concerner l'intégralité du fluide caloporteur pendant une période de transition. On va maintenant décrire, en référence à la figure 6, une variante du procédé selon le deuxième aspect de l'invention, dans laquelle le procédé comprend des étapes pour recharger thermiquement le sol au niveau du capteur enterré 32. Le dispositif selon le premier aspect de l'invention est avantageusement utilisé pour recharger thermiquement le sol lorsque la pompe à chaleur 10 25 est arrêtée. Dans cette variante avantageuse, le procédé selon le deuxième aspect de l'invention comprend en outre les étapes de : - décision d'arrêt E5 de la pompe à chaleur 10, 30 - test E6 de recharge pour déterminer si des conditions de recharge sont réunies, - si les conditions de recharge sont réunies, échange thermique E8 entre le fluide caloporteur et la source 34 d'appoint calorifique, et circulation E9 du fluide caloporteur dans le capteur enterré 32. La décision d'arrêt E5 de la pompe à chaleur 10 peut être prise par un utilisateur ou automatiquement par un moyen de contrôle de la pompe à chaleur 10 non représenté. Avantageusement, la pompe à chaleur 10 est arrêtée lorsque le transfert de 10 chaleur vers le moyen 20 de valorisation de chaleur n'est pas nécessaire. Les conditions de recharge thermiques peuvent être identiques aux conditions d'appoint, ou bien des conditions différentes. 15 De manière générale, les conditions d'appoint peuvent être tout type de condition sur les températures du fluide en différents points du circuit 30 de captage de chaleur adaptées pour que le test E6 indique si de la chaleur peut être transférée de la source 34 vers le capteur enterré 32. 20 Le test E6 est préférentiellement réalisé par le moyen 40 de commande du moyen 35 d'aiguillage. Avantageusement, le procédé selon cette variante du deuxième aspect de l'invention comprend en outre, si les conditions de recharge sont réunies au 25 cours de l'étape E6, un test E7 d'intérêt énergétique pour déterminer si l'énergie thermique transférable de la source 34 d'appoint calorifique au capteur enterré 32 est supérieure à une dépense énergétique nécessaire à son transfert. 30 Le test E7 d'intérêt énergétique est préférentiellement réalisé par l'unité de traitement du moyen 40, par exemple en fonction de données fournies par les premier 42 et deuxième 43 capteurs de températures. Avantageusement, l'unité de traitement 40 compare l'énergie récupérable au niveau de la source 34 d'appoint calorifique avec une énergie électrique nécessaire au fonctionnement du moyen 36 de circulation, nécessaire à la circulation du fluide caloporteur dans le circuit 30 lorsque la pompe à chaleur 10 est à l'arrêt. Le moyen 36 de circulation est alors déclenché uniquement si l'énergie thermique récupérable est supérieure à l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement. Si le moyen 35 d'aiguillage est en configuration de base, une transition est opérée par l'actionneur 41 pour le faire passer en configuration d'appoint. Selon une variante, le moyen 35 d'aiguillage peut être en configuration 15 d'appoint à chaque fois que la pompe à chaleur 10 est arrêtée. Ainsi, l'étape d'échange thermique E8 entre le fluide caloporteur et la source 34 d'appoint calorifique et l'étape de circulation E9 du fluide caloporteur dans le capteur enterré 32 ne sont implémentées que si le test 20 E7 d'intérêt énergétique est positif (c'est-à-dire si le test conclut que l'énergie thermique transférable est supérieure à l'énergie nécessaire à son transfert). Le procédé de chauffage selon cette variante du deuxième aspect de 25 l'invention comprend préférentiellement une étape de décision de mise en marche E10 de la pompe à chaleur 10. La décision de mise en marche E10 de la pompe à chaleur 10 peut être prise par un utilisateur ou automatiquement par un moyen de contrôle de la 30 pompe à chaleur 10 non représenté.10 Avantageusement, la pompe à chaleur 10 est mise en marche lorsque le transfert de chaleur vers le moyen 20 de valorisation de chaleur est nécessaire. Ainsi, le procédé selon le deuxième aspect de l'invention permet d'alterner valorisation de chaleur et recharge thermique du sol selon que la pompe à chaleur 10 est arrêtée ou en marche, et d'optimiser la recharge thermique au moment où le sol peut être exagérément sollicité. En particulier, il permet de compenser les excès du puisage d'énergie thermique aux moments critiques et ainsi de minimiser le dimensionnement du capteur enterré 32. Enfin, il permet une réelle optimisation du COP, puisque la recharge 15 thermique du sol ne se fait que si le bilan énergétique de cette recharge est positif. Le dispositif et le procédé ainsi décrits ont été testés sur une saison. 20 La pompe à chaleur 10 devait fournir à une boucle secondaire, qui simule le comportement d'une maison de 150 m2, de 16000 à 17000 kWh, dont environ 12000 à 13000 kWh proviennent de la source froide, durant une période d'essais de mi-novembre à mai 25 La source 34 d'appoint calorifique choisie est constituée de capteurs "hélio-atmosphériques". Ces capteurs sont des capteurs thermiques non vitrés en élastomère (EPDM), se présentant sous la forme de modules souples raccordés à des collecteurs en plastique. Une surface de 20m2 de capteurs hélio-atmosphériques a été installée. 30 Le capteur enterré 32 choisi est constitué de capteurs géothermiques compacts similaires à ceux présentés dans le document � Ground source heat pump with a new compact collector �. Ces capteurs géothermiques ont été répartis en 2 tranchées de 8 modules. Selon un dimensionnement classique des capteurs enterrés, on aurait du 5 prévoir 4 tranchées de 8 modules. Durant la période d'essais, la pompe à chaleur 10 associée au capteur enterré 32 a fourni un peu plus de 15000 kWh. 10 L'apport en énergie a donc été satisfaisant en dépit d'un sousdimensionnement de 50% du capteur enterré 32. La recharge thermique du sol a régulièrement eu lieu, très peu de temps après l'extraction. Le bilan d'extraction permet de tenir compte de l'apport de la source 34 à la fois en tant qu'appoint (l'énergie extraite du sol est 15 inférieure à l'énergie totale de la source froide) et en tant que recharge thermique du sol (par l'énergie réinjectée). Il apparaît que ce bilan est d'environ 30% sur l'ensemble de la période d'essais, de 60% sur le mois aux conditions climatiques les plus sévères. 20 Ainsi, sur l'ensemble de la période d'essais, le capteur enterré 32 a globalement cédé 30% de l'énergie qu'il aurait dû céder s'il avait été la seule source froide. Même au mois le plus critique, l'appoint et la recharge thermique assurés par la source 34 ont permis de réduire de 40% l'énergie 25 globalement extraite par le capteur enterré 32. En fin de saison de chauffage, le sol environnant les capteurs était à une température très supérieure à la température classique pour une PACG. La recharge thermique régulière durant la saison de chauffage parait donc plus 30 que suffisante pour assurer la régénération du sol d'une saison sur l'autre. Dans le cadre de l'invention, une recharge thermique estivale pour faire revenir le sol environnant les capteurs enterrés à leur niveau normal apparait donc superflue. REVENDICATIONS1. Dispositif de chauffage comprenant une pompe (10) à chaleur, un moyen (20) de valorisation de chaleur et un circuit (30) de captage de chaleur, le dispositif étant caractérisé en ce que le circuit (30) de captage de chaleur comprend : - une branche principale (31) comprenant un capteur enterré (32) configurée pour permettre la circulation d'un fluide caloporteur dans le 10 capteur enterré (32) et dans la pompe (10) à chaleur, - une branche secondaire (33) en dérivation de la branche principale, la branche secondaire (33) comprenant une source (34) d'appoint calorifique et étant configurée pour permettre le passage du fluide caloporteur au niveau de la source (34) d'appoint calorifique, 15 - un moyen de circulation pour garantir un sens (Si) de circulation du fluide caloporteur, et - un moyen (35) d'aiguillage entre la branche principale (31) et la branche secondaire (33) situé en aval du capteur enterré (32) sur la branche principale (31) et en amont de la source (34) d'appoint calorifique sur la 20 branche secondaire (33) par rapport au sens (Si) de circulation, le moyen (35) d'aiguillage présentant une configuration de base dans laquelle la circulation du fluide caloporteur dans la branche secondaire (33) est empêchée, de sorte que la pompe (10) à chaleur et le capteur enterré (32) sont disposés en série sur un circuit fermé, et une configuration d'appoint 25 dans laquelle la circulation du fluide caloporteur dans la branche secondaire (33) est autorisée, de sorte que le capteur enterré (32), la source (34) d'appoint calorifique et la pompe (10) à chaleur sont disposés en série sur un circuit fermé. 30 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen (40) de commande du moyen (35) d'aiguillage, le moyen (40) de commande comprenant : - un actionneur (41) pour opérer une transition entre les configurations de base et d'appoint du moyen (35) d'aiguillage, - un premier capteur (42) de température disposé sur le circuit (30) de captage de chaleur en aval du capteur enterré (32) et en amont de la source (34) d'appoint calorifique destiné à fournir une information représentative d'une première température (Ti) - un deuxième capteur (43) de température disposé sur le circuit (30) de captage de chaleur en aval de la source (34) d'appoint calorifique destiné à fournir une information représentative d'une deuxième température (T2), de sorte à permettre une transition entre les configurations de base et d'appoint du moyen (35) d'aiguillage en fonction des informations représentatives de la première température (Ti) et de la deuxième température (T2). 3. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen (35) d'aiguillage comprend au moins un élément parmi: - une vanne trois voies (351) disposée au niveau d'un embranchement entre la branche principale (31) et la branche secondaire (33), - une électrovanne (352, 352a) disposée sur la branche principale (31), - une électrovanne (352b) disposée sur la branche secondaire (33). 4. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le capteur enterré (32) comprend au moins un des éléments 25 suivants : - un capteur vertical, - un capteur horizontal, - une réserve thermique enterrée. 30 5. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la source (34) d'appoint calorifique comprend un capteur aérosolaire. 6. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la source (34) d'appoint calorifique comprend un conteneur connecté à un réseau d'évacuation d'eaux usées. 7. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un moyen pour arrêter la pompe (10) à chaleur, de sorte à permettre, lorsque la pompe à chaleur est arrêtée et lorsque le moyen (35) d'aiguillage est en configuration d'appoint, un transfert thermique entre la source (34) d'appoint calorifique et le capteur enterré (32). 8. Procédé de chauffage à l'aide d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: - circulation (E1) d'un fluide caloporteur dans le capteur enterré (32), - test (E2) pour déterminer si des conditions d'appoint sont réunies, - si les conditions d'appoint sont réunies au cours de l'étape de test (E2), échange thermique (E3) entre le fluide caloporteur, en provenance du capteur enterré (32), et la source (34) d'appoint calorifique, et - échange thermique (E4) entre le fluide caloporteur et la pompe à chaleur (10). 9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape de test (E2) comprend les sous-étapes de : - première mesure d'une première température (Ti) du fluide caloporteur en amont de la source (34) d'appoint calorifique, - deuxième mesure d'une deuxième température (T2) du fluide caloporteur en aval de la source (34) d'appoint calorifique, et - comparaison de la différence (T2-T1) de la deuxième température du 30 fluide et de la première température du fluide avec une valeur seuil prédéterminée (TO), les conditions d'appoint étant réunies si la différence (T2-T1) est supérieure à la valeur seuil prédéterminée (TO). 10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9,comprenant en outre les étapes de : - décision d'arrêt (E5) de la pompe à chaleur 10, - test (E6) de recharge pour déterminer si des conditions de recharge sont réunies, - si les conditions de recharge sont réunies, échange thermique (E8) entre le fluide caloporteur et la source (34) d'appoint calorifique, et circulation (E9) du fluide caloporteur dans le capteur enterré (32). 11. Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre, si les conditions de recharge sont réunies au cours de l'étape de test (E6) de recharge, un test (E7) d'intérêt énergétique pour déterminer si l'énergie thermique transférable de la source (34) d'appoint calorifique au capteur enterré (32) est supérieure à une dépense énergétique nécessaire à son transfert, les étapes d'échange thermique (E8) entre le fluide caloporteur et la source (34) d'appoint calorifique et de circulation (E9) du fluide caloporteur dans le capteur enterré (32) n'étant implémenté que si le test (E7) d'intérêt énergétique est positif.20