Brevet FR3012580A1 — publié le 20150501

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une installation de chauffage hybride composée d'une pompe à chaleur air/liquide et d'une chaudière permettant le chauffage et la préparation d'eau chaude sani- taire, comprenant un circuit de fluide caloporteur traversant le conden- seur de la pompe à chaleur en amont de la chaudière et se divisant en un circuit de chauffage et un circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire reliés par une vanne à trois voies au circuit en amont du condenseur, le circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire comportant un échangeur de chaleur traversé par la conduite d'eau sanitaire. Etat de la technique L'installation comporte un condenseur relié au circuit de la pompe à chaleur. L'échangeur sanitaire est relié au condenseur par un cir- as cuit avec une vanne à trois voies réglable de façon qu'une partie du fluide caloporteur du circuit de chauffage soit dérivée vers l'échangeur sanitaire pour maintenir celui-ci en température, indépendamment du prélèvement fait par le passage de l'eau froide pour produire de l'eau chaude sanitaire. 20 Lorsque de l'eau chaude sanitaire est puisée, c'est-à-dire que de l'eau froide traverse l'échangeur sanitaire pour donner de l'eau chaude, la pompe à chaleur est coupée pour ne pas surchauffer son condenseur qui ne peut échanger de chaleur avec le circuit de chauffage puisque cette partie du circuit est coupée de façon que la chaudière as- 25 sure prioritairement le chauffage de l'eau chaude sanitaire. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une telle installation de chauffage hybride permettant un fonctionnement plus efficace de la pompe à chaleur en évitant son arrêt pendant la prépara- 30 tion de l'eau chaude sanitaire. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une installation de chauffage hybride du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la conduite d'eau sanitaire froide, entrant, traverse le condenseur avant de traverser l'échangeur de chaleur du circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire. Ainsi, non seulement il n'est pas nécessaire d'arrêter la pompe à chaleur pendant la préparation de l'eau chaude sanitaire mais en plus le circuit de la pompe à chaleur fournit une partie de la chaleur nécessaire à la préparation de l'eau chaude sanitaire. En effet, la pompe à chaleur continue de fonctionner sans risquer de surchauffer son condenseur puisque la chaleur est prélevée par l'eau sanitaire froide avant que celle-ci ne traverse l'échangeur sanitaire alimenté par le circuit de préparation d'eau chaude sanitaire passant par l'échangeur. L'invention permet ainsi d'augmenter de manière non négligeable l'apport de chaleur par la pompe à chaleur puisque la préparation d'eau chaude sanitaire peut représenter dans les circuits anciens un temps d'arrêt de l'ordre de une à deux heures quotidiennes de fonc- tionnement de la pompe à chaleur. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le condenseur est divisé en deux parties, une partie amont traversée par la conduite d'eau sanitaire froide et une partie aval traversée par le circuit de chauffage. Cette réalisation du condenseur en deux parties est avan- tageuse tant pour la fabrication que pour l'installation et permet de gérer parfaitement le fonctionnement de la pompe à chaleur. De façon particulièrement avantageuse, la partie amont du condenseur est munie d'une charge de matière thermo-conductrice formant un tampon de stockage d'énergie calorifique, cette matière étant notamment du cuivre. Ainsi, pendant toute la durée de fonctionnement de la pompe à chaleur, la partie du condenseur réservée à la préparation d'eau chaude sanitaire est chargée en calories en amont. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple d'installation de chauffage hybride représenté dans l'unique figure annexée qui est un schéma par bloc de cette installation. Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon la figure, l'invention a pour objet une installation de chauffage hybride composée d'une pompe à chaleur air/liquide 1 et d'une chaudière 2 pour alimenter un circuit caloporteur 3 avec un cir- cuit de chauffage 32 et un circuit de préparation de l'eau chaude sani- taire 33. Partant de la chaudière 2, la branche aller 30 du circuit de fluide caloporteur 3 se divise en un circuit de chauffage 32 et un circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire 33. Ces deux circuits 32, 33 sont reliés en sortie par une vanne trois voies 34, réglable qui réunit les deux veines de fluide caloporteur en une veine unique dans la branche retour 31 traversant d'abord le condenseur 13b de la pompe à chaleur 1 pour rejoindre l'entrée de la chaudière 2. La vanne trois voies 34 qui règle les débits de fluide calo- porteur dans le circuit de chauffage 32 et dans le circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 33 est commandée selon les besoins de chaleur de chacun des circuits en laissant la priorité au circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 32. Cette vanne réglable 34 peut fonctionner en mode « tout ou rien » ou en mode réglable en continu pour répartir de façon variable les deux veines de fluide dans les deux circuits 32, 33. Le fonctionnement de l'installation de chauffage est commandé par une centrale de commande 4 détectant la température en différents points du circuit caloporteur ainsi qu'une turbine mesurant le débit d'eau froide sanitaire (EFS) pour gérer le fonctionnement de la vanne trois voies 34, le fonctionnement de la chaudière 2 et celui de la pompe à chaleur 1. Selon l'invention, le condenseur 13a,b est formé de deux parties 13a, 13b dont l'une amont 13a est réservée au passage de la conduite 5 d'eau froide sanitaire en amont de l'échangeur sanitaire 331 et l'autre aval 13b est réservée au circuit de chauffage 31. La partie amont 13a du condenseur est traversée par la conduite d'eau froide 5 pour chauffer en priorité l'eau sanitaire d'entrée froide. Cette partie de condenseur 13a est chargée d'une masse tampon pour le stockage de la chaleur, telle qu'une masse de cuivre. Le circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 33 se compose d'un échangeur d'eau chaude sanitaire 331 à contre-courant puis le circuit rejoint la vanne trois voies 34. L'échangeur 331 est traversé par la conduite 5 d'eau froide pour donner en sortie l'eau chaude sanitaire ECS. La chaudière 2 est de préférence une chaudière à con- densation. Elle est équipée d'un système d'alimentation en air comburant par un ventilateur 21. La pompe à chaleur 1 se compose d'un circuit de fluide 10 passant par un évaporateur 11 alimenté en air aspiré par un ventila- teur 111, d'un compresseur 12 en aval de l'évaporateur 11 et en entrée du condenseur 13a,b. La sortie de la partie aval 13b du condensateur est reliée à l'entrée de l'évaporateur 11 par un détendeur 14 commandé par un thermostat 141 détectant la température sur la conduite de sor- ts tie de l'évaporateur 11 pour alimenter ainsi de manière appropriée l'évaporateur 11. En fonctionnement de chauffage, hors préparation d'eau chaude sanitaire, le débit de liquide caloporteur du circuit caloporteur 3 passe principalement par le circuit de chauffage 32 et de façon réduite 20 par le circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 33 selon le réglage de la vanne à trois voies 34 assurant ainsi simplement le maintien en température de l'échangeur 331 de chaleur du circuit d'eau chaude sanitaire. Le circuit de fluide 10 de la pompe à chaleur 1 alimente 25 d'abord la première partie du condenseur 13a pour chauffer la masse tampon puis la deuxième partie 13b avant que le fluide ne retourne à l'évaporateur 11. En fonctionnement de préparation de l'eau chaude sani- taire, lorsque l'eau chaude sanitaire est puisée, le circuit de commande 30 4 détectant ce prélèvement, agit sur la vanne trois voies 34 pour réduire le débit du circuit de chauffage 32 au profit du débit dans le circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 33. La conduite d'eau froide 5 arrive dans le condenseur 13a et y prélève de la chaleur fournie à la masse tampon par l'apport conti- 35 nuel par la pompe à chaleur 1. Ensuite, la conduite d'eau froide 5 passe dans l'échangeur de chaleur 351 du circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 33 alimenté par la chaudière 2 en complément de la chaleur fournie par le condenseur 13a et la pompe à chaleur 1. Ainsi, globalement l'invention permet au circuit de chauf- fage hybride de fonctionner plus régulièrement et plus efficacement puisqu'en période de chauffage, de la chaleur est accumulée en réserve en vue de la préparation d'eau chaude sanitaire et en période de préparation d'eau chaude sanitaire, cette chaleur accumulée est restituée pour relever la température de l'eau froide d'entrée dans la préparation de l'eau chaude sanitaire. Ce fonctionnement a également l'avantage d'éviter l'arrêt de la pompe à chaleur pendant la préparation d'eau chaude sanitaire.15 NOMENCLATURE 1 Pompe à chaleur air/liquide 10 Circuit de fluide 11 Evaporateur 111 Ventilateur 12 Compresseur 13a Partie amont du condenseur 13b Partie aval du condenseur 14 Détendeur 141 Thermostat 2 Chaudière 21 Ventilateur 3 Circuit caloporteur 30 Branche aller 31 Branche retour 32 Circuit de chauffage 321 Radiateur 33 Circuit de préparation d'eau chaude sanitaire 331 Echangeur de chaleur 34 Vanne à trois voies 4 Circuit de commande REVENDICATIONS1°) Installation de chauffage hybride composée d'une pompe à chaleur air/liquide et d'une chaudière de chauffage et de préparation d'eau chaude sanitaire, comprenant : un circuit de fluide caloporteur (3) traversant le condenseur de la pompe à chaleur (1) en amont de la chaudière (2) et se divisant en un circuit de chauffage (32) et un circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire (33) reliés par une vanne à trois voies (34) à la branche (31) en amont du condenseur, le circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire (33) comportant un échangeur de chaleur (331) traversé par la conduite d'eau sanitaire, installation caractérisée en ce que la conduite d'eau sanitaire (5), entrant, traverse le condenseur (13a) avant de traverser l'échangeur de chaleur (331) du circuit de prépara- tion de l'eau chaude sanitaire (33). 2°) Installation de chauffage hybride selon la revendication 1, caractérisée en ce que le condenseur est divisé en deux parties (13a, 13b), une partie amont (13a) traversée par la conduite d'eau sanitaire froide (5) et une partie aval (13b) traversée par le circuit de chauffage (32). 3°) Installation de chauffage hybride selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie amont du condenseur (13a) est munie d'une charge de matière thermo-conductrice pour former un tampon de stockage d'énergie calorifique. 4°) Installation de chauffage hybride selon la revendication 3, caractérisée en ce que la matière thermo-conductrice est du cuivre.35