Brevet FR3023361A1 — publié le 20160108

INSTALLATION DE VENTILATION D'UN ENSEMBLE DE LOGEMENTS MUNIS D'UN CHAUFFE -EAU THERMODYNAMIQUE L'invention concerne une installation de ventilation d'un ensemble de logements comprenant au moins deux logements. Il est connu une telle installation de ventilation comprenant au moins un chauffe-eau thermodynamique pour l'un des logements. Un chauffe-eau thermodynamique est un chauffe-eau dont le fonctionnement repose sur une boucle thermodynamique, dans laquelle un compresseur est relié à un condenseur lui-même relié à un détendeur, lui- même relié à un évaporateur, qui est relié au compresseur, ce qui ferme la boucle. Dans cette boucle, circule un fluide de travail qui est mis en mouvement et comprimé dans le compresseur, puis subit une condensation dans le condenseur avant d'être détendu dans le détendeur et enfin subit une évaporation dans l'évaporateur. L'évaporateur et le condenseur sont des échangeurs de chaleur, dans chacun desquels le fluide de travail échange partiellement son énergie thermique avec un autre fluide. Dans un chauffe-eau thermodynamique, le condenseur est généralement disposé autour d'une citerne de réserve d'eau destinée à alimenter en eau chaude le logement équipé du chauffe-eau. L'eau est chauffée par la condensation du fluide de travail qui lui cède son énergie thermique. L'évaporateur est généralement disposé au-dessus ou au-dessous de la citerne, de sorte que le fluide de travail échange son énergie thermique avec l'air de ventilation de l'installation. Un inconvénient de ce type d'installation connu est que le coefficient de performance (qui se définit comme le rapport entre l'énergie utile produite et l'énergie nécessaire fournie) du chauffe-eau thermodynamique ainsi que celui de l'installation peuvent, dans certaines circonstances, ne pas être optimaux. C'est le cas par exemple si la température de l'air traversant le chauffe-eau thermodynamique est faible ou si son débit n'est pas assez important. Le but de la présente invention est d'améliorer le coefficient de performance du chauffe-eau thermodynamique. A cet effet, l'invention a pour objet une installation de ventilation d'un ensemble de logements comprenant au moins deux logements, ladite installation comprenant : - au moins un ventilateur, apte à faire circuler l'air entre ledit ventilateur et au moins un logement, - au moins deux chauffe-eau thermodynamiques, chacun desdits au moins deux chauffe-eau thermodynamiques étant disposé dans l'un desdits au moins deux logements, et - au moins une source de traitement thermique d'air en relation fluidique avec lesdits au moins deux chauffe-eau thermodynamiques, ladite au moins une source étant distincte desdits logements. Grâce à l'installation selon l'invention, le chauffe-eau thermodynamique est en partie alimenté en air par l'air extrait du logement qu'il équipe et en partie par l'air traité thermiquement par la dite source de traitement thermique. Ce couplage du chauffe-eau thermodynamique avec la source externe améliore le coefficient de performance du chauffe-eau thermodynamique, en même temps qu'il peut améliorer le fonctionnement même de la source externe, comme il sera expliqué ci-après. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend un ventilateur associé à ladite au moins une source thermique pour mettre en mouvement l'air traité par ladite au moins une source thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend un organe de contrôle de la quantité d'air alimentant chaque chauffe-eau thermodynamique en air traité thermiquement par ladite au moins une source thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend un ventilateur dit central apte à faire circuler l'air entre ledit ventilateur et au moins deux logements. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque chauffe-eau thermodynamique est muni d'un ventilateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la source de traitement thermique est un panneau solaire, ou un piquage d'air extérieur à l'installation, par exemple disposé à proximité d'une façade d'un bâtiment ou une zone d'une habitation collective, telle qu'une toiture ou des combles, ou un garage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend une enceinte pour chaque chauffe-eau thermodynamique, chaque enceinte étant munie d'une première entrée d'air en relation fluidique avec ladite au moins une source de traitement thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque enceinte comprend une deuxième entrée d'air en relation fluidique avec au moins une bouche d'aération de l'installation. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première et la deuxième entrées sont distinctes ou confondues. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque enceinte comprend une sortie d'air. L'invention a également pour objet un chauffe-eau thermodynamique adapté à une installation selon l'une des revendications précédentes, comprenant une enceinte munie d'une première entrée d'air apte à être en relation fluidique avec au moins une source de traitement thermique d'air, une deuxième entrée d'air apte à être en relation fluidique avec au moins une bouche d'aération de l'installation, et une sortie d'air. Selon une autre caractéristique de l'invention, le chauffe-eau thermodynamique comprend un organe de contrôle de la quantité d'air fourni par la source de traitement thermique d'air. L'invention a également pour objet un procédé de régulation d'une installation telle que décrite précédemment, comprenant une étape de pilotage de l'un au moins des organes de contrôle en fonction d'au moins un critère choisi parmi au moins : un débit d'air extrait des logements et/ou la température de l'air extrait du logement et/ou la température de la source d'air traité thermiquement et/ou la température extérieure et/ou le taux d'ouverture des autres organes de contrôle et/ou la quantité d'eau chaude restante dans chaque chauffe-eau thermodynamique et/ou encore un tirage d'eau chaude de chaque chauffe-eau thermodynamique et/ou une période horaire ou calendaire et/ou au moins une information fournie par un serveur extérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une installation de ventilation selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 2 illustre une variante du mode de réalisation de la figure 1 , - la figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 4 illustre un troisième mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 5 illustre un chauffe-eau thermodynamique selon la présente invention. Comme illustré à la figure 1, l'installation de ventilation 1 selon la présente invention est apte à équiper un ensemble 2 de logements 3 comprenant au moins deux logements. Sur la figure 1, huit logements 3 sont représentés. Selon la présente invention, au moins deux des logements 3 sont chacun munis d'un chauffe-eau thermodynamique 4. Sur la figure 1, chaque logement 3 est muni d'un chauffe-eau thermodynamique. L'installation 1 comprend au moins un ventilateur 5 apte à faire circuler l'air entre le ventilateur 5 et chacun desdits logements 3. Sur la figure 1, l'installation 1 comprend un ventilateur 5, dit ventilateur central, qui est en relation fluidique avec chacun des logements 3 par l'intermédiaire de deux colonnes d'air 7 et 8 qui relient respectivement les logements 3 à gauche de la figure 1 pour la colonne 7 et les logements 3 à droite de la figure 1 pour la colonne 8. Comme visible sur les figures 1 à 4, l'installation fonctionne en extraction, c'est-à-dire que le ventilateur central 5 est apte à extraire de l'air hors de l'ensemble 2 des logements 3. En d'autres termes, les flux d'air F circulent depuis des bouches d'aération 14 de chaque logement 3 vers l'une des colonnes 7, 8 jusqu'au ventilateur 5 par lequel l'air est soufflé hors de l'installation 1. Il est à noter que le nombre de colonnes, le nombre de bouches d'aération est très variable, et certains logements peuvent ne pas être équipés par un chauffe-eau thermodynamique. Par logement 3, on entend une habitation, dans laquelle certaines pièces, telles que la cuisine et la salle de bain par exemple, comprennent au moins une bouche d'aération 14. Au moins l'une des bouches d'aération 14 communique avec une entrée 9 du chauffe-eau thermodynamique 4 qui équipe le logement 3 muni de ladite bouche d'aération 14. L'installation 1 comprend au moins une source de traitement thermique d'air 10 en relation fluidique avec ledit au moins un chauffe-eau thermodynamique, ladite au moins une source étant distincte de l'air desdits logements. L'air de chaque logement sert déjà pour chauffer l'eau. La présente invention vise donc à ajouter une source externe pour chacune ou la plupart des chauffe-eau thermodynamique. Par source de traitement thermique d'air, on entend un dispositif qui agit sur la température de l'air qui circule à proximité de la source. La source externe permet donc de puiser des calories gratuitement. Sur les figures 1 et 3 à 5, la source de traitement thermique est un panneau solaire, à base de cellules photovoltaïques ou capteurs solaires à air. Ainsi, l'air qui circule à proximité du panneau solaire ou préférentiellement derrière les cellules photovoltaïques est réchauffé par le panneau. On note que le rendement du panneau photovoltaïque est aussi augmenté, parce que l'air de la source externe alimentant les chauffe-eau thermodynamiques, il ne reste pas sous le panneau. Au contraire dans l'art antérieur, le panneau chauffe indûment du fait que l'air reste immobile sous le panneau, ce qui endommage les cellules photovoltaïques. L'air de la source externe est par exemple réchauffé typiquement de +5°C à +15°C environ selon le débit d'air. L'invention n'est toutefois pas limitée à cet exemple, et la source de traitement thermique peut être également un piquage d'air extérieur à l'installation ou une zone d'une habitation collective, telle qu'une toiture ou des combles, comme illustré à la figure 2, ou un garage. Le piquage d'air extérieur est disposé de préférence à proximité d'une façade constituant un capteur solaire naturel. , c'est-à-dire que la façade rayonne et chauffe l'air qui circule dans son voisinage. Pour les combles, c'est la toiture qui réalise un très bon capteur solaire naturel. L'air de la source externe peut être prélevé dans les combles ou entre une couverture et un écran d'une sous-toiture. Sur la figure 1, une première source 10 alimente en air traité thermiquement chaque chauffe-eau thermodynamique 4 des logements 3 sur la droite, de préférence par l'intermédiaire d'un canal 11 de distribution de l'air traité thermiquement. Le canal 11 est commun à tous les logements de droite. L'installation 1 comprend des conduits 11 individuels 11i qui mettent en relation fluidique le canal de distribution 11 et l'entrée 9 du chauffe-eau thermodynamique 4. De la même façon, une deuxième source 10 alimente en air traité thermiquement chaque chauffe-eau thermodynamique 4 des logements 3 sur la gauche, de préférence par l'intermédiaire d'un autre canal 11 de distribution de l'air traité. Le canal 11 est commun à tous les logements de gauche. Le nombre de sources n'est bien entendu pas limitatif. Une même source peut par exemple alimenter tous les chauffe-eau 4. Comme visible à la figure 1, chaque chauffe-eau thermodynamique comprend une entrée 12 d'air provenant de l'une des sources 10. Ainsi, chaque chauffe-eau thermodynamique 4 est alimenté d'une part par la source 10 et d'autre part par l'air du logement 3. Les entrées 9 et 12 sont confondues en une même entrée d'air sur le mode de réalisation illustré à la figure 1. Néanmoins, les entrées 9 et 12 peuvent être distinctes l'une de l'autre, ce qui est pratique en terme de connexion et permet d'intégrer un organe de contrôle dans le chauffe-eau thermodynamique, comme il sera expliqué plus loin. Chaque chauffe-eau thermodynamique 4 comprend une sortie d'air 13 reliée au ventilateur central 5 par l'une des colonnes 7 ou 8. Comme visible sur la figure 1, l'installation 1 comprend un organe de contrôle de la quantité d'air 19 qui pénètre dans l'entrée 9 d'au moins l'un des chauffe-eau thermodynamiques. Sur la figure 1, l'installation 1 comprend un organe de contrôle 19 de la quantité d'air associé à chaque chauffe-eau thermodynamique 4. L'organe de contrôle est par exemple un clapet apte à pivoter dans l'entrée 9, de sorte à obstruer au moins partiellement, ou au contraire laisser libre l'air traversant l'entrée. Un taux d'ouverture de l'organe de contrôle est défini par la quantité d'air (en pourcentage) que laisse passer l'organe de contrôle. Avantageusement, le ou les organes de contrôle sont asservis, en vue de la régulation de l'installation 1, en fonction d'au moins un critère parmi : - la température de la source thermique et/ou ou la comparaison de cette température avec la température de l'air de chaque logement ; - le débit d'air extrait de chaque logement ; - la température de l'air extrait du logement ; - la température extérieure ; - le taux d'ouverture des autres organes de contrôle, par exemple pour analyser le niveau d'utilisation de la source externe et la répartir de manière équitable ou selon les besoins de chaque chauffe-eau thermodynamique ; - la quantité d'eau chaude restante dans chaque chauffe-eau thermodynamique ou encore le tirage d'eau chaude instantané pour chaque chauffe-eau thermodynamique ; - une période horaire ou calendaire ; et - au moins une information fournie par un serveur météo auquel un système de régulation de l'installation est avantageusement connectée. Par exemple, un asservissement en température permet de ne pas introduire dans le chauffe-eau thermodynamique associé de l'air issu de la source si cette température est trop élevée, ou au contraire trop basse, par rapport à la température de l'air issu du logement 3. En effet, une différence de température conséquente entre l'air issu de la source 10 et l'air issu du logement 3 peut induire une diminution du coefficient de performance du chauffe-eau thermodynamique. Avantageusement, les critères peuvent éventuellement être combinés les uns aux autres. Par exemple, il est possible de mesurer la température de l'air de la source thermique et le débit d'air pour évaluer l'intérêt de prélever ou non l'air de la source thermique, pour augmenter le coefficient de performance de chaque chauffe-eau thermodynamique. Ainsi, on peut être amené à augmenter le débit d'air traversant l'évaporateur avec l'air de la source thermique, même si la température d'air extérieur est inférieure de quelques degrés à la température de l'air dans les logements, pour améliorer le coefficient de performance du chauffe-eau, ou pour protéger la source si l'air à proximité est trop chaud et risque d'endommager les cellules photovoltaïques. En d'autres termes, la mesure et l'analyse des différents critères en s'appuyant sur une cartographie pré-programmée du coefficient de performance selon les besoins de chaque chauffe-eau thermodynamique permet d'identifier le meilleur scénario à utiliser pour optimiser le coefficient de performance. Cette cartographie permet de piloter le taux d'ouverture de chaque organe de contrôle, en vue de prélever une quantité donnée d'air de la source thermique. Il peut être envisagé que chaque chauffe-eau thermodynamique apprenne de lui-même et construise ladite cartographie en analysant en fonction des dits critères cités plus haut une pente de chauffe dont la définition est connue de l'homme du métier et donc son coefficient de performance. Le ventilateur central 5 est avantageusement également asservi en fonction de la température de la source 10, ce qui est avantageux pour protéger les cellules photovoltaïques en cas d'échauffement trop important de l'air sous le panneau solaire, comme déjà expliqué. La régulation de l'installation 1 a été présentée en relation avec le mode de la réalisation de la figure 1 mais s'applique bien entendu également aux modes de réalisation des figures 2 à 5. La figure 2 illustre une variante du mode de réalisation de la figure 1. Selon cette variante, la source 10 est une toiture, comme déjà expliqué. Comme visible sur la figure 2, l'installation 1 comprend un ventilateur additionnel 15 associé à la source thermique 10 pour mettre en mouvement l'air traité par la source thermique. Sur la figure 2, les entrées 9 et 12 sont distinctes l'une de l'autre. Selon cette variante, l'installation 1 comprend un ventilateur supplémentaire 16 pour compenser les pertes de charge subies par le flux d'air F lors de la traversée d'un évaporateur et/ou d'un filtre du chauffe-eau thermodynamique 4. Ce ventilateur supplémentaire 16 permet de subvenir à un besoin ponctuel lié à une demande de surventilation du logement équipé du ventilateur supplémentaire 16, par un occupant par exemple. Les autres éléments de la figure 2 sont conformes à ceux déjà décrits en relation avec la figure 1. La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation de l'installation 1 selon la présente invention. Comme visible sur la figure 3, le ventilateur central 5 est en relation fluidique avec chacun des logements 3 par l'intermédiaire d'une colonne d'air 8. Sur ce mode de réalisation, les bouches d'aération 14 de chaque logement sont connectées à la colonne 8 ; aucun des logements 3 n'alimente en air le chauffe-eau thermodynamique 4. En d'autres termes, selon ce mode de réalisation, le ventilateur central 5 n'est pas en relation fluidique avec l'entrée de chaque chauffe-eau thermodynamique 4. Comme visible sur la figure 3, la source 10 alimente via le canal 11 chaque entrée 12 de chauffe chauffe-eau thermodynamique, qui est l'unique entrée du chauffe-eau associé. La sortie 13 de chaque chauffe-eau thermodynamique est un piquage extérieur à l'installation 1 et aux logements 3. La sortie 13 peut être directement en façade comme le montre la figure 3 ou reliée vers l'extérieur à partir d'un collecteur. Avantageusement, chaque chauffe-eau est muni d'un ventilateur supplémentaire 16, comme celui déjà décrit en relation avec la figure 2. De préférence, la source 10 est associée à un ventilateur additionnel 15, comme celui déjà décrit en relation avec la figure 2. De même que sur les figures 1 et 2, le canal 11 comprend des organes de contrôle 14. Les autres éléments de la figure 3 sont conformes à ceux déjà décrits en relation avec la figure 1. Sur le mode de réalisation illustré à la figure 4, chaque chauffe-eau thermodynamique 4 est alimenté en air par la source 10 par l'intermédiaire du canal 11. L'installation 1 comprend un organe de contrôle 19 de la quantité d'air associé à chaque chauffe-eau thermodynamique 4. De préférence, un ventilateur additionnel 15 est associé à la source 10. Le ventilateur additionnel 15 est avantageusement asservi en fonction des besoins des chauffe-eau thermodynamiques d'être alimentés ou non par la source d'air, par exemple en faisant varier le taux d'ouverture des organes de contrôle ou le nombre d'organes ouverts ou encore de la pression dans la colonne 11 en amont des organes de contrôle. Comme visible sur la figure 4, chaque chauffe-eau 4 comprend un ventilateur supplémentaire 16 qui met en circulation l'air depuis au moins l'une des bouches d'aération 14 du logement associé 3 jusqu'au ventilateur 16. Ainsi, selon ce mode de réalisation, il n'est pas nécessaire de prévoir un ventilateur central. Comme visible sur la figure 4, l'installation 1 comprend une entrée 9 de l'air issu de la source 10 via le canal 11 et le conduit individuel 11i, cette entrée 9 étant confondue avec l'entrée 12. Néanmoins, les entrées 9 et 12 peuvent être distinctes l'une de l'autre. Un piquage de sortie d'air 13 est également prévu, comme déjà expliqué en relation avec le mode de réalisation de la figure 1. Les autres éléments de la figure 4 sont conformes à ceux déjà décrits en relation avec la figure 1. La figure 5 illustre un chauffe-eau thermodynamique 4 adapté à l'installation 1. Le chauffe-eau thermodynamique 4 comprend une enceinte 17 munie de la première entrée d'air 12 apte à être en relation fluidique avec la source 10 via le conduit individuel 11i. L'enceinte 17 comprend également la deuxième entrée d'air 9 apte à être en relation fluidique avec au moins une bouche d'aération 14 de 1 o l'installation 1. Sur la figure 5, l'enceinte comprend la sortie d'air 13, reliée à une colonne de sortie d'air 18. Ainsi, le chauffe-eau thermodynamique selon la présente invention 15 permet d'être alimenté en air d'une part par l'air issu de la source 10 et d'autre part par l'air du logement 3, le mélange étant avantageusement ajusté selon différents critères, comme déjà expliqué. La présente invention présente l'avantage d'améliorer le coefficient de performance du chauffe-eau thermodynamique, tout en améliorant le 20 rendement des cellules photovoltaïques lorsque la source est un panneau solaire. Il est possible également d'implanter un autre réseau ou une dérivation des réseaux décrits précédemment (non représenté) pour ventiler et/ou refroidir la source d'air traité thermiquement lorsque cette dernière 25 atteint des températures trop fortes et/ ou qu'elle n'est pas utilisé comme appoint pour les chauffe-eau thermodynamiques. La présente invention a été illustrée selon trois modes de réalisation REVENDICATIONS1. Installation de ventilation d'un ensemble de logements comprenant au moins deux logements (3), ladite installation (1) comprenant : - au moins un ventilateur (5, 15), apte à faire circuler l'air entre ledit ventilateur et au moins un logement, - au moins deux chauffe-eau thermodynamiques (4), chacun desdits au moins deux chauffe-eau thermodynamiques (4) étant disposé dans l'un desdits au moins deux logements (3), et - au moins une source de traitement thermique d'air (10) en relation fluidique avec lesdits au moins deux chauffe-eau thermodynamiques (4), ladite au moins une source (10) étant distincte desdits logements (3). 2. Installation selon la revendication 1, comprenant un ventilateur (15) associé à ladite au moins une source thermique (10) pour mettre en mouvement l'air traité par ladite au moins une source thermique (10). 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant un organe de contrôle (19) de la quantité d'air alimentant chaque chauffe-eau thermodynamique (4) en air traité thermiquement par ladite au moins une source thermique (10). 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un ventilateur (5) dit central apte à faire circuler l'air entre ledit ventilateur (5) et au moins deux logements (3). 5. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque chauffe-eau thermodynamique (4) est muni d'un ventilateur (16). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la source de traitement thermique (10) est un panneau solaire, ou un piquage d'air extérieur à l'installation ou une zone d'une habitation collective, telle qu'une toiture ou des combles, ou un garage. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une enceinte pour chaque chauffe-eau thermodynamique, chaque enceinte étant munie d'une première entrée d'air (12) en relation fluidique avec ladite au moins une source de traitement thermique (10). 8. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle chaque enceinte comprend une deuxième entrée d'air (9) en relation fluidique avec au moins une bouche d'aération de l'installation. 9. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle la première (12) et la deuxième entrées (9) sont distinctes ou confondues. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle chaque enceinte (17) comprend une sortie d'air (13). 11. Chauffe-eau thermodynamique adapté à une installation selon l'une des revendications précédentes, comprenant une enceinte (17) munie d'une première entrée d'air (12) apte à être en relation fluidique avec au moins une source de traitement thermique d'air (10), une deuxième entrée d'air (9) apte à être en relation fluidique avec au moins une bouche d'aération (14) de l'installation, et une sortie d'air (13). 12. Chauffe-eau thermodynamique selon la revendication 11, comprenant un organe de contrôle (19) de la quantité d'air fourni par la source de traitement thermique d'air. 13. Procédé de régulation d'une installation selon l'une des revendications 3 à 10, comprenant une étape de pilotage de l'un au moins des organes de contrôle (19) en fonction d'au moins un critère choisi parmi au moins : un débit d'air extrait des logements et/ou la température de la source d'air traité thermiquement et/ou la température extérieure et/ou taux d'ouverture des autres organes de contrôle et/ou la quantité d'eau chaude restante dans chaque chauffe-eau thermodynamique et/ou encore un tirage d'eau chaude de chaque chauffe-eau thermodynamique et/ou une période horaire ou calendaire et/ou au moins une information fournie par un serveurextérieur et/ou la température de l'air extrait du logement.