Brevet FR3042857A1 — publié le 20170428

Chaudière thermodynamique à compresseur thermique La présente invention est relative aux systèmes de chauffage qui incluent des dispositifs appelés chaudières. On s'intéresse en particulier aux chaudières thermodynamiques tirant parti d'un dispositif dit de pompe à chaleur (dit 'PAC' en abrégé). Contexte et Art Antérieur Plusieurs solutions techniques existent déjà pour mettre en oeuvre un dispositif de pompe à chaleur dans le 10 contexte d'une chaudière. Tout d'abord, on connaît l'utilisation de compresseurs électriques pour compresser et faire circuler un fluide de travail caloporteur. On parle aussi de 'PAC électrique'. Toutefois, l'efficacité de ces systèmes diminue fortement 15 avec la diminution de température extérieure ce qui conduit à avoir recours dans la plupart des cas à un brûleur auxiliaire d'appoint à combustible classique. On connaît aussi des pompes à chaleur à moteur au gaz ('PAC à moteur gaz'). Ce système implique l'utilisation 20 d'un moteur à combustion interne qui s'avère bruyant et qui requiert une maintenance régulière. On connaît aussi des pompes à chaleur à gaz à désorption/adsorption, comme par exemple celles utilisant un couple eau/ammoniac ou eau/zéolite, par exemple du 25 document US5729988-Tcherne. Mais ces dispositifs sont complexes et couteux ; de plus ils utilisent des matériaux potentiellement polluants ou nocifs. En outre, d'une façon générale, il est préférable que ce type de chaudière soit être adaptable en puissance et 30 soit aussi prévue pour pouvoir fournir l'eau chaude sanitaire (dit 'ECS'). De plus, d'une façon générale, la plupart des systèmes décrits ci-dessus peuvent fonctionner de façon réversible, en mode climatisation. 35 Compte tenu des inconvénients précités, il subsiste 3042857 2 donc un besoin de proposer des solutions améliorées pour les systèmes de chaudière thermodynamique à effet de pompe à chaleur. A cet effet, il est proposé une chaudière 5 thermodynamique pour échanger des calories avec au moins un circuit de chauffage, comprenant un compresseur thermique, le compresseur thermique agissant sur une fluide compressible et comprenant au moins un étage de compression avec un piston à déplacement alternatif séparant une première chambre et une deuxième chambre et un premier brûleur de combustible formant source chaude couplée à la première chambre, et utilisant le circuit de chauffage comme source froide couplée à la deuxième chambre, le compresseur thermique formant la fonction compression d'une boucle de type pompe à chaleur réversible. Grâce à ces dispositions, on met à profit un transfert direct de chaleur entre le brûleur et le fluide de travail à compresser, le compresseur est simple et compact, la boucle de type pompe à chaleur réversible peut être utilisée soit pour apporter des calories au circuit de chauffage en mode de chauffage (mode 'hiver'), soit dans certains cas pour prélever des calories sur le circuit de chauffage en mode climatisation (mode 'été'). De plus, une telle chaudière requiert très peu 25 d'entretien et les opérations de maintenance peuvent être substantiellement espacées. Nota 1 : À propos du vocabulaire employé dans le présent document, il faut noter que ce qui est appelé ici circuit de chauffage doit être interprété largement comme 30 un circuit d'échange principal de calories avec une entité d'intérêt, le plus souvent un local, l'objectif étant de réchauffer ou de refroidir l'entité d'intérêt. Nota 2 : dans la boucle de type pompe à chaleur susmentionnée, on utilise un fluide caloporteur diphasique 35 compressible, et on met à profit un phénomène d'évaporation 3042857 3 sur un échangeur et un phénomène de condensation sur un autre échangeur. Selon une configuration, dite de chauffage, la chaudière thermodynamique fournit des calories au circuit 5 de chauffage (mode 'chauffage' ou 'hiver'), et la boucle de type pompe à chaleur réversible prélève des calories dans une unité extérieure. Dans ces conditions, du point de vue efficacité thermique, toute l'énergie dépensée au brûleur est soit 10 utilisée directement pour la compression soit diffusée dans le circuit de chauffage. De plus, la compression et le circuit de fluide associé induit un prélèvement de calories `gratuites' à l'extérieur. Par conséquent, on obtient un coefficient de performance très satisfaisant dans ces 15 conditions. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes. Selon un aspect de l'invention, la chaudière 20 thermodynamique peut comprendre un dispositif d'appoint, le dispositif d'appoint comprenant un brûleur auxiliaire, distinct du premier brûleur et un échangeur d'appoint agencé sur le circuit de chauffage. On peut ainsi assurer d'une part un fonctionnement en conditions de température extérieure très froide, ou si le circuit PAC est indisponible et d'autre part le passage de pointe(s) de besoin, notamment pour l'eau chaude sanitaire cumulée avec le besoin de chauffage. Selon un aspect de l'invention, le combustible est 30 avantageusement du gaz. Avantageusement, on utilise soit du gaz d'origine fossile soit du bio gaz. Selon un aspect de l'invention, le fluide compressible caloporteur est du CO2 ; il s'agit d'un fluide disponible, non polluant et sans danger. 35 Selon un aspect, il est avantageusement prévu une 3042857 4 unité de modulation et un moteur (actionneur électromagnétique lié au mouvement du piston) pour réguler (augmenter et/ou diminuer) la vitesse de rotation du compresseur. Une telle modulation en puissance permet 5 d'obtenir un compromis idéal confort/performance saisonnière, et permet de maximiser le taux d'utilisation de la PAC. Selon un aspect, la boucle de type pompe à chaleur comprend deux circuits disposés en cascade, à savoir un 10 circuit de travail de gaz compressible (31,1,5,7,6) et un circuit d'eau glycolée (34,4,6) ; ce qui permet d'avoir un circuit de travail de gaz compressible confiné dans un ensemble chaudière, scellé directement en usine, ce qui évite au plombier ou à l'installateur de se préoccuper de 15 l'étanchéité de ce circuit ; à l'inverse le circuit d'eau glycolée qui est plus facile à mettre en oeuvre peut être installé par le plombier. Selon un aspect, le compresseur peut comprendre au moins deux étages de compression en série, à savoir au 20 moins un deuxième étage de compression U2, en sus du premier Ul. Moyennant quoi on peut utiliser un fluide de type CO2 (R744) avec une grande excursion en pressions et des températures de fluide CO2 adaptées en fonction des températures des circuits d'eau à chauffer. On obtient donc 25 une bonne efficacité thermodynamique globale. Selon un aspect, le compresseur peut comprendre 3 étages ; moyennant quoi on optimise l'étagement des montées en pression et l'adéquation des températures de fluide CO2 adaptées en fonction des températures des circuits d'eau à chauffer et de la puissance thermique à délivrer. Les étages sont avantageusement indépendants. Ceci facilite le dimensionnement et on augmente les possibilités de modulation de chaque étage. La chaudière thermodynamique comprend un préchauffeur 35 d'air à l'entrée du premier brûleur ; on récupère des 3042857 5 calories dans les fumées de combustion et on les injecte dans l'air à destination du brûleur ; ce qui améliore le coefficient de performance global. La chaudière thermodynamique comprend un échangeur 5 principal (5) formant l'interface thermique essentiel entre le circuit de fluide compressible (31) et le circuit de chauffage (30), et le compresseur est refroidi par le retour du circuit de chauffage qui passe d'abord dans au moins un échangeur principal 5, puis dans la section froide 10 du compresseur thermique ; ce qui s'avère le choix le plus judicieux pour le bon rendement et l'efficacité du système. De plus, le retour du circuit de chauffage passe, après avoir refroidi le compresseur, dans l'échangeur d'appoint. On maximise ainsi les calories fournies au 15 circuit de chauffage. L'échangeur principal comprend un échangeur haute température 'HT' et un échangeur basse température 'BI' ; on peut ainsi procurer une fourniture de calories à deux circuits de chauffage différents, l'un ayant une 20 température moyenne élevée (couplé au HT) et l'autre ayant une température moyenne élevée modérée (couplé au BT) ; La chaudière thermodynamique comprend un circuit d'eau chaude sanitaire ; elle peut remplir ainsi toutes les fonctions d'une chaudière domestique. 25 L'eau chaude sanitaire est réchauffée au moyen de l'échangeur haute température (50) qui est agencé sur le circuit de fluide compressible directement en sortie du compresseur thermique ; cela contribue à la priorité donnée pour l'eau chaude sanitaire. 30 Selon une configuration, dite de climatisation, la chaudière thermodynamique prélève des calories dans le circuit de chauffage 30, et délivre ces calories soit dans le circuit d'eau chaude sanitaire ECS soit dans l'unité extérieure 4 (mode été) ; ainsi la chaudière peut fournir une fonction climatisation, et en outre de l'eau chaude 3042857 6 sanitaire gratuite énergétiquement. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple 5 non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un système de chauffage comprenant une chaudière selon l'invention, - la figure 2 représente un système analogue à la 10 figure 1, la chaudière étant hybride et incluant un brûleur d'appoint, - la figure 3 représente un système analogue à la figure 1, dans lequel on prévoit un échangeur de préchauffage d'air et le compresseur de la chaudière 15 comprend deux étages de compression, - la figure 4 représente un système analogue à la figure 3, dans lequel en outre la fourniture d'eau chaude sanitaire est assurée, - la figure 5 représente un système analogue à la 20 figure 4, le compresseur de la chaudière comprenant trois étages de compression, - la figure 6 représente un étage plus en détail, c'est-à-dire une unité de compression utilisé dans le compresseur thermique, 25 - la figure 7 représente le cycle thermodynamique dans un étage, - la figure 8 représente les parties centrales d'un compresseur dans la configuration à trois étages, - la figure 9 représente un schéma très général de 30 l'utilisation d'un compresseur thermique selon l'invention dans d'une boucle de type pompe à chaleur réversible, utilisable en mode de chauffage ou en mode climatisation. Sur les différentes figures, les mêmes références 35 désignent des éléments identiques ou similaires. 3042857 7 La figure 1 montre une vue d'ensemble d'un système de chauffage typiquement prévu pour chauffer un local industriel, une habitation individuelle ou collective. Le système de chauffage comporte une chaudière 10 qui sera 5 décrite dans la suite. Le système comprend un circuit de chauffage repéré 30 ; comme annoncé au début, le terme « circuit de chauffage » n'exclut pas que ce circuit prélève des calories, toutefois dans le premier exemple tel qu'illustré, le circuit de 10 chauffage comprend des entités réceptrices de calories 3 sous forme des radiateurs/convecteurs 3 et/ou d'un plancher chauffant, situés dans les pièces du local à chauffer. Il peut y avoir plusieurs entités réceptrices de calories, par exemple une à basse température (plancher 15 chauffant) et une autre à plus haute température (convecteurs, eau chaude sanitaire). Un circulateur M3 fait circuler de l'eau dans le circuit de chauffage 30. Le cas où une entité réceptrice de calories est une piscine ou une serre peut être aussi traité. De même le 20 système de chauffage peut être utilisé dans un contexte industriel avec l'entité réceptrice de calories sous forme d'un équipement de procédé industriel. La chaudière 10 comprend un compresseur thermique 1 qui constitue le composant moteur d'un circuit de pompe à 25 chaleur. Dans l'exemple illustré, seule l'unité extérieure repérée 4 est agencée à l'extérieur du local (bâtiment, habitation, etc.) le reste des composants principaux est agencé à l'intérieur du local, voire même dans l'enveloppe de la chaudière 10. 30 On note qu'aux figures, les tuyauteries sont représentées de façon symbolique. Le dispositif de pompe à chaleur comprend d'une part un circuit d'eau glycolée 34 qui circule dans l'unité extérieure 4, et un circuit 31 de fluide de travail lequel 35 passe au travers du compresseur 1. Dans l'exemple illustré, 3042857 8 le fluide de travail est du R744 autrement dit du CO2, mais un autre fluide aux propriétés similaires pourrait être choisi. Afin de le distinguer des autres fluides, on appellera dans la suite le fluide de travail du circuit 31 5 le fluide « compressible », aussi appelé fluide `frigorigène' dans l'art. Ceci par opposition au fluide qui circule vers l'extérieur dans l'unité extérieure (circuit 34) qui est principalement à base d'eau (eau glycolée), et aussi par opposition au fluide qui circule dans le circuit 10 de chauffage 30 déjà mentionné qui est également principalement à base d'eau, donc non compressible. Les différents fluides utilisés dans les circuits 30,31,34 sont des fluides caloporteurs, qu'ils soient compressibles ou non, ils permettent de transférer des 15 calories principalement depuis l'unité extérieure 4 vers les entités réceptrices 3, mais aussi depuis le brûleur 11 du compresseur vers les entités réceptrices 3. Le mode de climatisation, aussi possible, sera décrit plus loin. 20 Il faut noter que l'unité extérieure 4 peut être une unité aérothermique ou géothermique. On remarque que le captage des calories extérieures par l'effet de pompe à chaleur fait appel à deux circuits de fluide en série qui sont interfacés par l'échangeur 6 25 appelé échangeur d'interface 6, échangeur de préférence à flux croisés. Le circuit d'eau glycolée 34 comprend un circulateur M4, récupère des calories sur l'unité extérieure 4 et délivre ces calories sur l'échangeur d'interface 6. On remarque que l'ensemble du circuit de 30 fluide compressible 31, à savoir celui du CO2, se trouve confiné à l'intérieur de la chaudière 10 ce qui est préparé en usine de fabrication ; seul le circuit d'eau glycolée 34 doit être mis en oeuvre par un professionnel sur l'installation cible. 35 En outre, le dispositif de pompe à chaleur comprend un 3042857 9 détendeur 7, connu en soi, qui joue le rôle inverse du compresseur pour la pression, et un échangeur principal 5 qui couple thermiquement le circuit du fluide compressible en sortie de compresseur avec le circuit de chauffage 30. 5 L'échangeur principal 5 est configuré de préférence comme un échangeur à flux croisés. Au lieu d'un seul échangeur 51 comme représenté, l'échangeur principal peut être constitué de plusieurs échangeurs, soit en parallèle, soit en série comme il sera vu plus loin. 10 Le circuit de fluide compressible 31 contient du fluide sous forme diphasique qui récupère des calories sur l'échangeur d'interface 6 (côté dit 'évaporateur' où le fluide diphasique passe de l'état liquide à l'état vapeur) et délivre ces calories sur l'échangeur principal 5 (côté 15 dit 'condenseur' où le fluide diphasique passe de l'état vapeur à l'état liquide). On remarque que le retour du circuit de chauffage 30 passe d'abord au travers de cet échangeur principal 5 puis est dirigé vers la zone froide du compresseur à l'endroit 20 duquel le fluide du circuit de chauffage refroidit le compresseur 1. On remarque que le circuit de sortie des gaz brûlés (noté 32) du brûleur 11 passe à l'intérieur d'un échangeur 21 couplé avec le circuit de chauffage, à l'endroit duquel 25 les fumées cèdent leurs calories au fluide du circuit principal de chauffage 30; on verra plus loin que cet échangeur 21 peut aussi être appelé dans certains cas « échangeur d'appoint » 21. La quantité de gaz introduite et brûler par le brûleur 30 11 est commandée par une unité de régulation (non représentée) de la chaudière. Le brûleur 11 est typiquement dimensionné pour pouvoir délivrer jusqu'à 6 kW ; en pratique lorsque le compresseur est en fonction, la régulation ajuste la puissance entre 2 35 kW et que 6 kW. 3042857 10 Plus précisément s'agissant du compresseur 1, en référence à la figure 6, il s'agit d'un compresseur thermique dit 'régénératif' avec une zone d'apport de calories (zone chaude) une zone de refroidissement (zone 5 froide), une enceinte fermée 8 qui communique avec l'extérieur grâce à 2 clapets anti-retour, à savoir un clapet d'entrée 41 (admission) et un clapet de sortie 42 (refoulement). Dans l'exemple de la figure 1, il n'y a qu'un seul 10 étage de compression notée Ul. Dans l'enceinte fermée 8, le fluide compressible occupe un volume quasi constant, et un piston déplaceur 71 y est configuré pour se déplacer alternativement, de haut en bas dans l'exemple illustré, afin de déplacer l'essentiel du 15 volume de fluide compressible vers la zone chaude ou vers la zone froide. Le piston est relié à un système d'embiellage et de vilebrequin d'entraînement dans un système d'auto entraînement qui sera vu plus loin. Comme représenté à la figure 6, le compresseur est 20 architecturé autour d'une direction axiale X, qui est de préférence disposée verticalement, mais une autre disposition n'est pas exclue. Selon cet axe peut se déplacer le piston 71 monté mobile dans une chemise cylindrique 90. Ledit piston sépare la première chambre 81 25 et la deuxième chambre 82, ces deux chambres étant incluses dans l'enceinte de travail 8 avec la somme de leurs volumes V1+V2 sensiblement constante. Le piston 71 présente une portion supérieure en forme de dôme, par exemple hémisphérique. 30 L'enceinte de travail 8 est contenue structurellement dans un assemblage formé d'un carter chaud 96 et d'une culasse froide 95, avec interposition d'un anneau isolateur thermique 97. La première chambre 81, dite aussi 'chambre chaude', 35 est agencée au dessus du piston et couplée thermiquement à 3042857 11 une source chaude 11 (un brûleur 11 de combustible) qui apporte des calories directement au fluide gazeux dans la première chambre 81. La première chambre est de révolution avec une portion cylindrique de diamètre correspondant au 5 diamètre Dl du piston et une portion hémisphérique en partie supérieure, qui comprend une ouverture centrale 83 pour l'entrée et la sortie du fluide compressible. La source chaude 11 forme une calotte agencée tout autour de la chambre chaude 81, avec un injecteur lla de brûleur. 10 La deuxième chambre 82, dite aussi 'chambre froide', est agencée au dessous du piston et couplée thermiquement à une source froide (ici le retour du circuit de chauffage 91) pour ainsi transférer des calories du fluide compressible vers le circuit de chauffage. La deuxième 15 chambre est cylindrique, de diamètre Dl, et comprend plusieurs ouvertures 84 disposées en cercle autour de l'axe, sous le piston, pour l'entrée et la sortie du fluide compressible. Autour de la paroi de la chemise cylindrique 90 est 20 agencé un échangeur régénérateur 19, du type de ceux utilisés classiquement dans les machines thermodynamiques de type machine Stirling. Cet échangeur 19 (qu'on appellera aussi simplement 'régénérateur' dans la suite) comprend des canaux fluides de faible section et des éléments de 25 stockage d'énergie thermique et/ou un réseau serré de fils métalliques. Ce régénérateur 19 est agencé à une hauteur intermédiaire entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure de l'enceinte et présente un coté chaud 19a vers le haut et un coté froid 19b vers le bas. 30 À l'intérieur du régénérateur, on constate entre le côté chaud et le côté froid, un gradient de température important, le côté chaud ayant une température voisine de la température de la calotte du brûleur à savoir 700°C, le côté froid ayant une température voisine de la température 35 du circuit de chauffage à savoir une température comprise 3042857 12 entre 30°C et 70°C selon la ou les entité(s) présente(s) sur le circuit de chauffage. Un interstice annulaire de circulation 24 agencé contre la surface interne du carter chaud 96 relie l'ouverture 83 5 de la première chambre jusqu'au côté chaud 19a du régénérateur. Des canaux 25 dans la culasse 95 relient les ouvertures 84 de la deuxième chambre jusque au côté froid 19b du régénérateur. 10 Ainsi, lorsque le piston monte, le gaz compressible est chassé de la première chambre 81 par l'interstice de circulation 24, le régénérateur 19 et les canaux 25 en direction de la deuxième chambre froide 82. À l'inverse, lorsque le piston redescend, le gaz compressible est chassé 15 de la deuxième chambre froide 82 par les canaux 25, le régénérateur 19 et l'interstice de circulation 24, en direction de la première chambre 81. Le fonctionnement du compresseur est assuré par le mouvement alternatif du piston 71 entre le point mort bas 20 PMB et le point de haut PMH, ainsi que par l'action d'un clapet d'aspiration 41 sur l'entrée, d'un clapet antiretour 42 de refoulement sur la sortie. Les différentes étapes A, B, C, D, décrites ci-après sont représentées sur les figures 6 et 7. 25 Etape A. Le piston, initialement en haut, se déplace vers le bas et le volume de la première chambre 81 augmente alors que volume de la deuxième chambre 82 diminue. De par le fait, le fluide est poussé au travers du régénérateur 19 du bas 30 vers le haut, et se réchauffe au passage. La pression Pw augmente de façon concomitante. Etape B. Lorsque la pression Pw dépasse une certaine valeur, le clapet de sortie 42 s'ouvre et la pression Pw s'établit à 35 la pression P2 de sortie du fluide compressé et du fluide 3042857 13 est expulsé vers la sortie (le clapet d'entrée 41 reste bien sûr fermé pendant ce temps). Ceci se poursuit jusqu'au point mort bas du piston. Etape C. 5 Le piston, se déplace maintenant du bas vers le haut et le volume de la deuxième chambre augmente alors que première volume de la chambre diminue. De par le fait, le fluide est poussé au travers du régénérateur 19 du haut vers le bas, et se refroidit au passage. La pression Pw 10 diminue de façon concomitante. Le clapet de sortie 42 se ferme en début de montée. Etape D. Lorsque la pression Pw passe en dessous d'une certaine valeur, le clapet d'entrée 41 s'ouvre et la pression Pw 15 s'établit à la pression Pl d'entrée de fluide et du fluide est aspiré par l'entrée (le clapet de sortie 42 reste bien sûr fermé pendant ce temps). Ceci se poursuit jusqu'au point mort haut du piston. Le clapet d'entrée 41 se fermera dès le début de la descente du piston. 20 Les mouvements de la tige 18 sont commandés un dispositif d'auto-entrainement 14 agissant sur une extrémité de la tige. Ce dispositif d'auto-entrainement comprend un volant inertiel 142, une bielle 141 reliée audit volant par une liaison pivot, par exemple un palier à 25 roulement 143. La bielle 141 est reliée à la tige par une autre liaison pivot, par exemple un palier à roulement 144. La chambre auxiliaire 88 remplie du fluide gazeux de travail à une pression notée Pa. Lorsque le dispositif est en fonctionnement, la pression Pa dans la chambre 30 auxiliaire 88 converge vers une pression moyenne sensiblement égale à la demi-somme des pressions mini Pl et maxi P2. En effet, en raison du jeu fonctionnel réduit entre la bague 118 et la tige 18, en régime dynamique, cette très petite fuite ne nuit pas au fonctionnement et 35 reste négligeable. 3042857 14 Lorsque le volant tourne d'un tour, le piston balaye un volume correspondant à la distance entre le point mort et point mort bas, multipliée par le diamètre Dl. Le cycle thermodynamique, tel que représenté à la 5 figure 7 fournit un travail positif au dispositif d'autoentrainement. Toutefois d'une part pour le démarrage initial et pour des besoins de régulation de vitesse de rotation, on prévoit un moteur 17 couplé au volant inertiel 142. 10 Ce moteur peut être logé avantageusement dans la chambre auxiliaire 88 ou à l'extérieur avec un couplage magnétique à la paroi. Le moteur 17 est piloté par une unité de régulation, non représentée aux figures ; la commande du moteur permet 15 d'accélérer ou de ralentir la vitesse de rotation du volant inertiel, les flux thermiques échangés étant en relation quasi proportionnelle avec la vitesse de rotation du volant inertiel. Grâce au moteur 17, l'unité de régulation peut ajuster la vitesse de rotation entre typiquement 100 trs/m 20 et 500 trs/m, préférentiellement dans la gamme [200 - 300 trs/m]. On note également que le moteur 17 sert à faire démarrer le dispositif d'auto entraînement 14. On remarque que le piston 71 n'est pas un piston 25 récepteur de puissance (à l'inverse d'un moteur à combustion interne ou d'un moteur Stirling classique) mais simplement un piston déplaceur ; la puissance est fournie sous forme d'augmentation de pression de gaz de travail. On note que Vi + V2 + Vcanal = Vtotal si on fait 30 abstraction des variations du volume de la tige 18, Vi étant le volume de la première chambre, V2 étant le volume de la deuxième chambre et Vcanal étant le volume des canalisations 24,25 . De préférence on s'arrange pour avoir un volume mort de plus faible possible avec des 35 canalisations de petite section, par exemple on obtiendra 3042857 15 Vcanal REVENDICATIONS1. Chaudière thermodynamique pour échanger des calories avec au moins un circuit de chauffage (30), la chaudière comprenant un compresseur thermique (1), le compresseur thermique agissant sur une fluide compressible et comprenant au moins un étage de compression avec un piston (71) à déplacement alternatif séparant une première chambre (81) et une deuxième chambre (82), et un premier brûleur (11) de combustible formant source chaude couplée à la première chambre, et utilisant le circuit de chauffage comme source froide couplée à la deuxième chambre, le compresseur thermique formant la fonction compression d'une boucle de type pompe à chaleur réversible (31,34). 2. Chaudière thermodynamique selon la revendication 1, dans laquelle la chaudière thermodynamique fournit des calories au circuit de chauffage, la boucle de type pompe à chaleur réversible prélève des calories dans une unité extérieure (4) (mode hiver). 3. Chaudière thermodynamique selon la revendication 2, comprenant en outre un dispositif d'appoint (2), le dispositif d'appoint comprenant un brûleur auxiliaire (20), distinct du premier brûleur et un échangeur d'appoint (21) agencé sur le circuit de chauffage (30). 4. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le fluide compressible est du R744. 5. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel il est prévu une unité de modulation et un moteur (17) pour réguler, à savoir augmenter et/ou diminuer la vitesse de rotation du compresseur. 3042857 22 6. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la boucle de type pompe à chaleur comprend deux circuits disposés en cascade, à savoir un circuit de travail de gaz compressible (31, 1, 5, 7,6) et 5 un circuit d'eau glycolée (34, 4,6). 7. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le compresseur comprend au moins deux étages de compression en série, à savoir un deuxième étage 10 de compression (U2). 8. Chaudière thermodynamique selon la revendication 7, avec trois étages (U1, U2, U3). 15 9. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel les étages sont indépendants. 10. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant un préchauffeur d'air (9) 20 à l'entrée au moins du premier brûleur. 11. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant un échangeur principal (5) formant l'interface thermique essentiel entre le 25 circuit de fluide compressible (31) et le circuit de chauffage (30), et le compresseur est refroidi par le retour du circuit de chauffage qui passe d'abord dans au moins l'échangeur principal (5), puis dans la section froide du compresseur thermique. 30 12. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le retour du circuit de chauffage passe, après avoir refroidi le compresseur, dans l'échangeur d'appoint (21). 35 3042857 23 13. Chaudière thermodynamique selon la revendication 11, dans lequel l'échangeur principal (5) comprend un échangeur haute température (50) et un échangeur basse température (51). 5 14. Chaudière thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant un circuit d'eau chaude sanitaire (15,16). 10 15. Chaudière thermodynamique la revendication 13 et la revendication 14, dans laquelle l'eau chaude sanitaire (33) est réchauffée au moyen de l'échangeur haute température (50) qui est agencé sur le circuit de fluide compressible directement en sortie du compresseur thermique (1). 15 16. Chaudière thermodynamique la revendication 14, dans laquelle la chaudière thermodynamique prélève des calories dans le circuit de chauffage (30), et délivre ces calories soit dans le circuit d'eau chaude sanitaire ECS soit dans 20 l'unité extérieure (4), pour fournir une fonction climatisation.