Brevet FR3146338A1 — publié le 20240906

Ventilo-convecteur pour un système thermique d’un logement, le système thermique comprenant un circuit (17) d’un fluide caloporteur, le ventilo-convecteur comprenant : - au moins un échangeur thermique (11) pour assurer des échanges thermiques entre ledit fluide caloporteur et un flux d’air (18) et - au moins un ventilateur (12) pour forcer un mouvement dudit flux d’air (18) dans ledit au moins un échangeur thermique (11). Selon l’invention, le ventilo-convecteur comprend en outre une ou plusieurs turbines hydrauliques (13) génératrices d’électricité pour alimenter en électricité (16) au moins ledit ou lesdits ventilateurs (12). Figure de l’abrégé : Figure 1 Ventilo-convecteur La présente divulgation relève du domaine des radiateurs et plus particulièrement des radiateurs ventilés ou ventilo-convecteurs. Un ventilo-convecteur comprend généralement un échangeur thermique permettant d’assurer des échanges thermiques entre un fluide caloporteur et un flux d’air. L’air, une fois chauffé dans l’échangeur thermique par le fluide caloporteur, garantit alors le chauffage d’une pièce dans laquelle le ventilo-convecteur est installé. Classiquement, un tel ventilo-convecteur comprend également un ventilateur dans le but de forcer le mouvement du flux d’air à travers l’échangeur thermique. Il est connu qu’un tel ventilo-convecteur nécessite d’être raccordé à une ligne d’alimentation électrique. Or, s’il est relativement aisé d’anticiper la position des ventilo-convecteurs dans un habitat neuf, il est en revanche nettement plus compliqué de placer les ventilo-convecteurs quand il s’agit de rénovation de bâtiment puisqu’alors l’installation d’un ventilo-convecteur à un endroit thermiquement stratégique peut se révéler impossible du fait qu’un accès à une ligne électrique n’est pas directement possible. Pour connecter le ventilo-convecteur, des travaux de rénovation doivent dans ce cas aussi comprendre l’installation d’une nouvelle ligne électrique proche de celui-ci, augmentant coûts et temps des travaux. Le but de la présente invention est d’améliorer la situation. Résumé A cet effet, la présente divulgation a pour objet un ventilo-convecteur équipé d’une turbine sur le flux hydraulique, génératrice de l’énergie électrique nécessaire à son fonctionnement. Ce ventilo-convecteur n’a pas besoin d’être branché à une ligne électrique. En outre, ce ventilo-convecteur met en œuvre un agencement de ventilateurs lui offrant une meilleure compacité. Selon un premier aspect, il est donc proposé un ventilo-convecteur pour un système thermique d’un logement, le système thermique comprenant un circuit d’un fluide caloporteur, le ventilo-convecteur comprenant : au moins un échangeur thermique pour assurer des échanges thermiques entre ledit fluide caloporteur et un flux d’air et au moins un ventilateur pour forcer un mouvement dudit flux d’air dans ledit au moins un échangeur thermique, et dans lequel il comprend en outre une ou plusieurs turbines hydrauliques génératrices d’électricité pour alimenter en électricité au moins ledit ou lesdits ventilateurs. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le ventilo-convecteur comprend une batterie électrique, ladite batterie électrique étant alimentée par ladite ou au moins une desdites turbines ; - le ventilo-convecteur comprend un dispositif de contrôle, ledit dispositif étant alimenté électriquement par ladite ou au moins une desdites turbines ; - le ventilo-convecteur comprend deux échangeurs thermiques, un premier desdits échangeurs thermiques étant connecté à un circuit d’un fluide caloporteur chaud et l’autre échangeur étant connecté à un circuit d’un fluide caloporteur froid ; - ledit ou lesdits ventilateurs sont des ventilateurs axiaux ; - ladite ou lesdites turbines sont dimensionnées pour rester sous un niveau sonore de 30 dB lors d’un fonctionnement nominal. - le fluide caloporteur est de l’eau chaude ou froide. Il peut être couplé à un ou plusieurs adjuvants, comme du glycol, pour améliorer les échanges thermiques, prévenir du gel ou encore limiter la formation de dépôt dans le circuit hydraulique. Selon un second aspect, il est proposé un système thermique d’un logement comportant au moins un ventilo-convecteur dans l’un des modes de réalisation présenté ci-avant. Dans un mode de réalisation, le système thermique d’un logement comprend en outre un circulateur assurant un débit minimal de fluide caloporteur dans ledit au moins un ventilo convecteur. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 montre un schéma d’un ventilo-convecteur comprenant un unique échangeur thermique, un ventilateur, une turbine, une batterie, et un dispositif de contrôle, ainsi que les flux reliant ces composants, selon un premier mode de réalisation. Fig. 2 montre un schéma d’un ventilo-convecteur comprenant deux échangeurs thermiques, un ventilateur, deux turbines, une batterie, et un dispositif de contrôle, ainsi que les flux reliant ces composants, selon un deuxième mode de réalisation. Fig. 3 montre schématiquement un système thermique d’un logement comprenant un ventilo-convecteur dans un troisième mode réalisation et un circulateur. Les systèmes de chauffage d’un bâtiment comprennent souvent des ventilo-convecteurs. En chauffant l’air le traversant, un ventilo-convecteur permet de chauffer une pièce efficacement et/ou la maintenir à une température consigne. Pour y parvenir, il comprend nécessairement un échangeur thermique qui transfert la chaleur entre un fluide caloporteur qui le parcourt à l’intérieur (qui circule dans sa tuyauterie) et l’air à son contact à l’extérieur. Habituellement, le fluide caloporteur qui parcourt l’échangeur thermique dont il est question est de l’eau. Pour permettre un échange efficace de chaleur, un ventilo-convecteur brasse l’air qui entoure l’échangeur thermique avec un ventilateur. Un tel ventilo-convecteur configuré pour chauffer une pièce est donc raccordé à un circuit d’eau chaude pour fournir l’échangeur thermique avec une eau constamment chaude, mais aussi raccordé à un circuit électrique pour permettre d’alimenter en électricité le ventilateur et autres composants électroniques qu’il comprend. Symétriquement, un ventilo-convecteur configuré pour refroidir une pièce est classiquement raccordé à un circuit d’eau froide et un circuit électrique. Cependant, un raccordement au circuit électrique représente une contrainte, notamment sur des chantiers de rénovation, lorsqu’un ventilo-convecteur est installé à un endroit éloigné du circuit électrique. La présente divulgue donc un ventilo-convecteur ne nécessitant aucun raccordement électrique. Il est maintenant fait référence à la , représentant schématiquement un tel ventilo-convecteur avec l’ensemble de ses composants dans un premier mode de réalisation. Dans ce mode réalisation, ce ventilo-convecteur comprend un échangeur 11, un ventilateur 12 et une turbine hydraulique 13 génératrice d’électricité. Avantageusement, la turbine hydraulique 13 est placée dans le circuit hydraulique 17 d’eau chaude alimentant l’échangeur thermique 11. Lorsque l’eau circule dans le circuit, elle entraine avec elle les pales, engendrant une rotation du rotor de la turbine hydraulique 13. Cette rotation génère ainsi de l’électricité destinée à alimenter un circuit électrique 16, comprenant le ventilateur 12. Le ventilateur 12 une fois alimenté en énergie entre en rotation et crée un flux d’air 18 brassant l’air à travers l’échangeur thermique 11. La turbine hydraulique 13 est avantageusement placée dans le circuit d’eau 17 en amont de l’échangeur thermique 11. Alternativement, la turbine hydraulique 13 pourrait être placée en aval de l’échangeur thermique 11. Le ventilo-convecteur comprend ici une batterie 14 dans le circuit électrique 16 alimenté en électricité par la turbine hydraulique 13. Cette batterie 14 emmagasine le surplus d’électricité lorsque la turbine hydraulique 13 génère plus d’électricité que le ventilo-convecteur n’en consomme. De manière avantageuse, cette batterie 14 peut aussi d’alimenter le ventilateur 12 à la place ou en complément de la turbine hydraulique 13 lorsque celle-ci ne génère plus assez d’électricité pour un fonctionnement nominal du ventilo-convecteur. En effet, la quantité d’électricité générée par la turbine hydraulique 13 dépend directement du débit d’eau dans le circuit hydraulique 17. Selon les configurations du système de chauffage dans lequel le ventilo-convecteur est installé, ce débit peut être amené à varier, et la quantité d’électricité générée par la turbine hydraulique 13 aussi. Le ventilo-convecteur comprend également un panneau de contrôle 15 relié au circuit électrique 16, permettant notamment à un opérateur de contrôler les paramètres de fonctionnement du ventilo-convecteur. Selon la taille d’une pièce, son l’isolation thermique ou son niveau d’occupation par exemple, la force avec laquelle le ventilo-convecteur chauffe la pièce peut être ainsi ajustée. En modifiant notamment la tension moyenne à laquelle le ventilateur 12 est alimenté, on peut contrôler sa vitesse de rotation et de brassage de l’air 18, et donc la force avec laquelle le ventilo-convecteur va chauffer la pièce en question. Dans une variante non illustrée, le ventilo-convecteur comprend en plus un ou plusieurs capteurs de température intégrés, ou encore déportés, placés dans la même la pièce que le ventilo-convecteur. Ce ou ces capteurs communiquent leur température de mesure au ventilo-convecteur qui comprend en plus un calculateur pour traiter les signaux reçus de ce ou ces capteurs de température. Le panneau de contrôle 15 permet en outre à un opérateur de fixer une température de consigne et permet au ventilo-convecteur de fonctionner à un régime adapté pour que la température mesurée par le capteur atteigne ou maintienne la température de consigne. Dans cette variante, le panneau de contrôle comprend aussi un écran d’affichage, sur lequel est affiché la température de l’eau dans le circuit hydraulique et de l’air dans la pièce. Alternativement, le panneau de contrôle permet à l’utilisateur de fixer deux températures de consigne et de définir les plages horaires habituelles « de présence » et « d’absence » de l’utilisateur, dans lesquelles chaque température de consigne est respectivement effective. Ce dispositif de contrôle peut être commandé à distance par exemple par un réseau de communication sans-fil. Certains ventilo-convecteurs sont équipés d’un second échangeur thermique connecté à un second circuit d’un fluide caloporteur. Habituellement, tandis que le premier circuit est un circuit d’eau chaude, le second est un circuit d’eau froide. Cet agencement permet à un ventilo-convecteur aussi bien de chauffer que de refroidir une pièce, notamment lorsqu’il fait trop chaud dans celle-ci. Un tel ventilo-convecteur est alors qualifié de « réversible ». Il est maintenant fait référence à la , présentant schématiquement un ventilo-convecteur réversible et l’ensemble de ses composants, dans un deuxième mode de réalisation. Le ventilo-convecteur comprend ainsi un second échangeur thermique 21 parcouru par de l’eau froide provenant d’un second circuit hydraulique 27. Avantageusement, le ventilo-convecteur est pourvu d’une seconde turbine hydraulique 23 dans le second circuit hydraulique 27. En effet, les deux circuits hydrauliques fonctionnent en alternance (on ne chauffe pas en même qu’on refroidit) et la seconde turbine hydraulique 23 permet d’assurer un apport en électricité au circuit électrique 16. De manière avantageuse, ce mode de réalisation permet une alimentation en énergie des composants placés sur le circuit électrique 16, quel que soit le mode de fonctionnement (chaud ou froid) retenu. Dans une variante non-illustrée, le ventilo-convecteur comprend un second ventilateur destiné à brasser l’air autour du second échangeur thermique 21. Mais avantageusement, comme illustré dans la , les circuits fonctionnant en alternance, un même ventilateur 12 peut être disposé de sorte à brasser l’air des deux échangeurs thermiques. Préférentiellement, les échangeurs thermiques peuvent alors être placés côte-à-côte suivant un même premier axe et le ventilateur est alors agencé de sorte que son axe de rotation soit colinéaire avec ce premier axe. Dans une autre variante non-illustrée, le ventilo-convecteur comprend un ensemble de ventilateurs 12 assurant le brassage de l’air autour des échangeurs thermiques. Ce peut être le cas lorsqu’un ventilateur est remplacé par plusieurs ventilateurs plus petits, permettant avantageusement une meilleure compacité au ventilo-convecteur. A titre d’exemple, les ventilateurs 12 peuvent comprendre une roue comportant une pluralité de pâles s’étendant à partir de cette dernière, ces pâles étant agencées de sorte que le flux d’air créé par leur rotation traverse les ventilateurs 12 selon leur axe de rotation : ils sont dits « axiaux ». Alternativement, les pâles peuvent être agencées pour que le flux d’air contourne le ou les ventilateurs 12, qui sont alors dits « tangentiels » et permettent avantageusement d’assurer un bon brassage de l’air dans les échangeurs thermique tout en rendant l’agencement des composants du ventilo-convecteur plus compact. Selon le mode de réalisation, la ou les turbines hydrauliques sont dimensionnées pour pouvoir alimenter les composants qui le nécessitent dans le ventilo-convecteur. De manière avantageuse, pour des raisons de confort sonore, les turbines hydrauliques peuvent encore être dimensionnées pour rester sous un niveau sonore de 30 dB et préférentiellement de 25 dB. Il est maintenant fait référence à la , représentant schématiquement un système thermique d’un logement comprenant un ventilo-convecteur dans un troisième mode de réalisation. Les éléments du ventilo-convecteur de la portant les mêmes références que ceux du ventilo-convecteur illustré à la représentent les mêmes objets, lesquels ne seront pas décrits de nouveau ci-après. Avantageusement, ce système thermique comprend un circulateur 39 qui assure un débit minimal forcé dans le circuit hydraulique 17. Ce débit est suffisant pour entraîner la rotation des pâles de la turbine hydraulique 13 présente dans le même circuit. Cela permet, lorsque que le ventilo-convecteur est inactif, de générer un minimum d’électricité dans le circuit électrique 16 et ainsi de recharger la batterie 14 et d’alimenter le panneau de contrôle 15 du ventilo-convecteur. Ce ventilo-convecteur illustré à la comprend en outre un système de communication 35, lui permettant de communiquer le niveau de sa batterie au circulateur 39. Le circulateur peut ainsi adapter son activité : par exemple, si la batterie 14 est pleine, il n’est pas nécessaire d’assurer le débit minimal pour sa recharge. Dans une variante, le système comprend autant de circulateurs que de circuits hydrauliques, de sorte à assurer un débit minimal dans tous les circuits. Ventilo-convecteur pour un système thermique d’un logement, le système thermique comprenant un circuit (17) d’un fluide caloporteur, le ventilo-convecteur comprenant : - au moins un échangeur thermique (11) pour assurer des échanges thermiques entre ledit fluide caloporteur et un flux d’air (18) et - au moins un ventilateur (12) pour forcer un mouvement dudit flux d’air (18) dans ledit au moins un échangeur thermique (11), caractérisé en ce qu’il comprend en outre une ou plusieurs turbines hydrauliques (13) génératrices d’électricité pour alimenter en électricité (16) au moins ledit ou lesdits ventilateurs (12). Ventilo-convecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une batterie électrique (14), ladite batterie électrique (14) étant alimentée par ladite ou au moins une desdites turbines (13). Ventilo-convecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de contrôle (15), ledit dispositif (15) étant alimenté électriquement (16) par ladite ou au moins une desdites turbines (13). Ventilo-convecteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend deux échangeurs thermiques, un premier (11) desdits échangeurs thermiques étant connecté à un circuit (17) d’un fluide caloporteur chaud et l’autre échangeur (21) étant connecté à un circuit (27) d’un fluide caloporteur froid. Ventilo-convecteur selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit ou lesdits ventilateurs (12) sont des ventilateurs axiaux. Système thermique d’un logement comportant au moins un ventilo-convecteur selon l’une quelconques des revendications 1 à 5. Système thermique d’un logement selon la revendication précédente comprenant en outre un circulateur (39) assurant un débit minimal de fluide caloporteur dans ledit au moins un ventilo convecteur.