Brevet FR3146340A1 — publié le 20240906

L’invention concerne un dispositif de récupérateur de chaleur dans un bâtiment (20) d’élevage d’animaux, le dispositif comprend : au moins une canalisation (21) d’air vicié débouchant dans une enceinte de traitement d’air vicié (22) ; au moins une pompe à chaleur (23) intégrant un évaporateur, un condensateur, et configurée pour récupérer l'énergie calorifique de l'air vicié dans l’enceinte de traitement d’air vicié (22), et pour que les calories produites par ledit condensateur chauffent une ressource air ou eau. La récupération de l’énergie calorifique est réalisée par un injecteur délivrant un fluide caloporteur à une vitesse minimum de 4 m/s dans une pluralité de canalisations (21), lesdites canalisations (21) sont des tubes (29) contenant le fluide caloporteur ; chaque tube (29) forme une pluralité de boucles récupérant la chaleur de l’air vicié dans l’enceinte de traitement d’air vicié (22). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de récupérateur de chaleur dans un bâtiment d’élevage d’animaux Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un dispositif de récupérateur de chaleur dans un bâtiment d’élevage d’animaux. Elle s’applique, en particulier, dans le domaine de la récupération de la chaleur dans un bâtiment. Dans le monde, les énergies ne sont pas exploitées entièrement. Il existe beaucoup de source d’énergie gratuite dite « perdue » qui n’est pas utilisée (chaleur fatale). Il existe des procédés de production de chaleur durable pour réaliser des économies d’énergies primaire, tel qu’une PAC. Le terme « PAC » désigne ne pompe à chaleur, c’est un appareil qui puise les calories de l’environnement extérieur pour les restituer dans un bâtiment. Certains documents de l’art antérieur proposent également des dispositifs de récupération de la chaleur. On connaît par exemple le document de publication FR3050259 qui parle d’un dispositif de chauffage d’un bâtiment pour le chauffage d’une enceinte d’élevage de porcs qui comporte une pompe à chaleur. Ce dispositif de chauffage s’installe dans des élevages de porcs et donc reste limitée, il n’est pas précisé que ce dispositif convient à tous les élevages. La pompe à chaleur comporte des avantages sur l’utilisation de l’énergie, cependant elle contient aussi des inconvénients à ne pas oublier, tel qu’une sonorité extérieure qui peut nuire sur les animaux ou les humains, son niveau de performance lors d’une période hivernale où les températures sont basses, et des maintenances difficiles à mettre en œuvre. Les températures basses sont atteintes vers les -5°C, les performances vont diminuer. Présentation de l’invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice. Plus précisément, l’invention a pour objectif de fournir un dispositif optimisé de récupération de la chaleur dans un bâtiment d’élevage d’animaux, bâtiment de stockage, ou bâtiment recevant du public. En particulier, un objectif de l’invention est de fournir une telle technique permettant de s’affranchir de tout autre système de réglage complexe. Un autre objectif de l’invention est de fournir une telle technique qui soit peu coûteuse à mettre en œuvre et qui ne nécessite pas d’entretien particulier. Un objectif de l’invention est de fournir un tel dispositif, qui puisse être adaptée aisément à des systèmes existants. Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints, selon un premier aspect, à l’aide d’un dispositif de récupérateur de chaleur dans un bâtiment d’élevage d’animaux, le dispositif comprend : - au moins une canalisation d’air vicié débouchant dans une enceinte de traitement d’air vicié ; -au moins une pompe à chaleur intégrant un évaporateur et un condensateur, et configurée d'une part pour récupérer en partie l'énergie calorifique de l'air chaud vicié dans l’enceinte de traitement d’air vicié, et d'autre part pour que les calories produites par ledit condensateur chauffent une ressource air ou eau ; remarquable en ce que la récupération de la partie d’énergie calorifique est réalisé par un injecteur délivrant un fluide caloporteur à une vitesse au minimum de 4 m/s dans une pluralité de canalisations, lesdites canalisations sont des tubes fins contenant le fluide caloporteur ; chaque tube forme une pluralité de boucles récupérant la chaleur de l’air vicié dans l’enceinte de traitement d’air vicié. Grâce à ces dispositions, le dispositif de récupération de la chaleur permet d’exploiter une source d’énergie gratuite et perdue dans un procédé de production de chaleur durable afin de réaliser des économies d’énergie primaire. Grâce à ces dispositions, l’injection du mélange du fluide caloporteur et de l’huile avec une vitesse minimum de 4 ms permet d’éviter l’accumulation des fonds à l’intérieur des boucles et permet un phénomène de purge. Il permet de récupérer la chaleur dans une ou plusieurs pièces et la réinjecter. L’invention est avantageusement mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Dans un mode de réalisation, la pluralité de boucles forme une structure hélicoïdale, appelé « queue de cochon ». Grâce à ces dispositions, la géométrie des tubes fins permet une diffusion de l’air chaud horizontal parfaitement homogène dans les trois directions, et permet d’assurer une reprise d’air au centre du diffuseur pour optimiser la circulation d’air chaud créer une convexion de chaleur qui est récupérer par les tubes. Ce dispositif favorise la convection dans tout l’espace de l’enceinte de traitement d’air vicié. Dans un mode de réalisation, l’enceinte de traitement d’air vicié comporte plusieurs rangées de pluralité de boucles. Les boucles sont situées en hauteur, à proximité du plafond de l’enceinte de traitement d’air vicié. Grâce à ces dispositions, l’utilisation de plusieurs rangées de pluralité de boucles permet de récupérer un maximum de chaleur dans l’enceinte de traitement d’air vicié. Dans un mode de réalisation, la longueur de chaque rangée de pluralité de boucles est une valeur qui est à au moins quatre fois la longueur de l’enceinte de traitement d’air vicié. Dans un mode de réalisation, chaque boucle est séparée par un pas horizontal et par un pas vertical. Grâce à ces dispositions, l’application d’un pas horizontal et vertical permet d’optimiser de l’espace et permet d’éviter un effet isotherme. Dans un mode de réalisation, ledit pas horizontal est compris entre 40 mm et 60 mm et ledit pas vertical est compris entre 40 mm et 60 mm. Dans un mode de réalisation, le nombre de boucles est au moins égale au nombre entier de mètre linéaire de chaque tube. Dans un mode de réalisation, ledit fluide caloporteur est mélangé avec de l’huile. Grâce à ces dispositions, le mélange d’huile et de fluide calorifique permet de transporter de la chaleur avec efficacité. Dans un mode de réalisation, le bâtiment comporte une enceinte de lavage de l’air positionnée dans le flux d’extraction d’air vicié et après l’enceinte de traitement d’air vicié. Grâce à ces dispositions, l’utilisation d’un lavage de l’air après un passage dans l’enceinte de traitement d’air vicié permet de réduire les émissions d'ammoniac, d'odeur et de particules. Dans un mode de réalisation, l’injecteur forme une structure d’entonnoir comportant entre 25 brins et 40 brins, appelé tulipe, chaque brin est raccordé à une extrémité d’un tube. La longueur des brins est en fonction du nombre de brins. Grâce à ces dispositions, la structure de l’injecteur permet une meilleure homogénéisation du fluide caloporteur et de l’huile. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : La représente un dessin en vue de deux dimensions, d’un bâtiment d’élevage d’animaux avec un dispositif de récupération de chaleur ; La représente un dessin en vue de deux dimensions, d’un bâtiment d’élevage d’animaux avec un autre dispositif de récupération de chaleur ; La représente un dessin en vue de deux dimensions, d’un composant du dispositif de récupération de chaleur. La représente un dessin en vue de face, d’une pluralité de boucles espacées au vertical. La représente un dessin en vue de profil, d’une pluralité de boucles espacées à l’horizontal. La représente un exemple de système de fixation pour des boucles. La montre un dessin en vue deux dimensions. Le schéma montre une structure composée d’une surface rectangulaire avec une autre surface triangulaire. Le schéma montre l’intérieur de la surface rectangulaire qui est composé de deux flèches, d’un cylindre, d’une croix située à l’intérieur d’un cercle et une forme paréidolie. Selon un mode de réalisation, la structure est un bâtiment 20. Selon un mode de réalisation, l’intérieur de la surface rectangulaire montre le dispositif du bâtiment 20. Selon un mode de réalisation, ce bâtiment 20 est un bâtiment 20 d’élevage d’animaux. Selon un mode de réalisation, les flèches représentent le sens du passage de l’air dans le dispositif. Initialement, l’air provient de l’intérieur du bâtiment 20. L’air intérieur du bâtiment 20 est un air chaud remplit de dioxyde de carbone rejeté par les animaux, ou d’autres gaz spécifiques (ex : solvant). Selon un mode de réalisation, le cylindre représente l’évaporateur caloporteur. L’évaporateur caloporteur constitue l’une des parties de la pompe à chaleur 23 du dispositif. Une pompe à chaleur 23 qui est également appelée PAC est un appareil qui puise les calories de l’environnement extérieur pour les restituer dans un bâtiment 20. Selon un mode de réalisation, la pompe à chaleur 23 est un réseau de chauffage à base d'air vicié du bâtiment 20. La pompe à chaleur 23 contient un fluide caloporteur. La pompe se compose d’un évaporateur, d’un condenseur, d’un détendeur, et d’un compresseur. Le rôle du détendeur est d’abaisser la pression du fluide frigorigène sortant du condenseur. Le rôle du compresseur est d’augmenter la température du fluide caloporteur en le comprimant. Le fluide caloporteur est situé dans les circuits de la pompe à chaleur 23, et comporte des propriétés thermodynamiques qui régule les états liquide/gazeux. Selon un mode de réalisation, le fluide caloporteur est mélangé avec de l’huile ester. La pompe à chaleur 23 possède un condenseur. Le condenseur contient un gaz frigorifique. Selon un mode de réalisation, le gaz frigorifique est azéotropique et zéotropique. L’espace où est installé l’évaporateur de la pompe à chaleur 23 doit avoir une température d’ambiance maintenu en permanence. Selon un mode de réalisation, la température d’ambiance est maintenue en permanence à plus de 12 degrés soit à travers une température soit avec un débit d’air extrait suffisant. Selon un mode de réalisation, le débit d’air extrait suffisant est de 8 000 m3 à une température de 18 degrés. Selon un mode de réalisation, le cercle avec en son centre une croix représente une extraction d’air. L’extraction d’air est faite avec les canalisations 21 d’air du bâtiment 20. Les canalisations 21 renvoient l’air vicié produite par les animaux du bâtiment 20 jusqu’à l’évaporateur caloporteur. L’enceinte de la pompe à chaleur traite l’air vicié, appelé l’enceinte de traitement d’air vicié 23. Les canalisations 21 envoient l’air vicié dans l’enceinte de traitement d’air vicié 23. Le dispositif comporte un phénomène de condensation lié aux différences de température. Le phénomène de condensation comprend de l'air chaud chargé en vapeur d'eau qui entre en contact avec une surface suffisamment froide pour qu'il atteigne son point de rosée. Le point de rosée est le point d’étape où l’on passe d’une vapeur saturante à une vapeur contenant une infime partie de liquide. Le phénomène de condensation rince la surface extérieure de la canalisation 21. Le bâtiment 20 comporte une autre zone représentée par la forme paréidolie sur la figure, il s’agit d’un traitement d’air après l’enceinte de traitement d’air vicié 23. La forme paréidolie représente une douche de lavage d’air. Un lavage d’air est un système de traitement de l'air pour réduire les émissions d'ammoniac, d'odeur et de particules. Le lavage d’air intervient dans une enceinte positionnée dans le flux d’extraction d’air vicié et après l’enceinte de traitement d’air vicié 23. L’enceinte de traitement d’air vicié 23 et l’enceinte de lavage de l’air 25 sont reliées par une canalisation. Dans ces conditions, l’évaporateur de fluide calorifique fonctionne à des températures d’évaporation favorable à sa détente avec un minimum d’énergie primaire avec un débit massique favorisant un excellent retour d’huile indépendamment des pertes de charges inerrantes au design de l’évaporateur. Une énergie primaire représente une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation. Selon un mode de réalisation, l’énergie primaire est le gaz. Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention. La montre un dessin en vue deux dimensions. Le schéma est représenté par un triangle est un rectangle. Le triangle et le rectangle forme un bâtiment 20. Le bâtiment 20 est un bâtiment 20 d’élevage d’animaux. La comporte plusieurs caractéristiques de la . Le bâtiment 20 sur le schéma est plus petit que celui de la . La figure montre l’intérieur de la surface rectangulaire qui est composé de deux flèches, d’un cylindre, et d’une croix située à l’intérieur d’un cercle. Selon un de réalisation, les flèches représentent la circulation et le sens de passage de l’air 24 dans le bâtiment 20. Contrairement au schéma de la , l’évaporateur caloporteur représenté par le cylindre est situé devant les canalisations 21 d’air. Selon un mode de réalisation, l’air vicié du bâtiment 20 circule directement dans l’évaporateur caloporteur. Selon un mode de réalisation, l’air vicié va circuler dans la pompe à chaleur 23. La pompe à chaleur 23 comporte un évaporateur caloporteur, un condenseur, un compresseur et une détente. Après avoir sorti du condenseur, l’air passe par une canalisation 21. La canalisation 21 va emmener l’air jusqu’à l’extérieur du bâtiment 20. La montre un dessin en vue deux dimensions. Le schéma est divisé en deux parties. La première partie comporte deux objets, un objet de forme rectangulaire, et un objet de forme ovale et rectangulaire. Selon un mode de réalisation, l’objet rectangulaire est un châssis 26 et rectangulaire avec une extrémité ovale est un support de fixation 27. La deuxième partie comporte deux cercles et une forme composée de deux triangles. Selon un mode de réalisation, les deux cercles représentent la coupe d’un tube 29 fin. Selon un mode de réalisation, la forme composée de deux triangles représente un séparateur de tube 28. La forme du séparateur de tube 28 peut être comparée à un sablier. Les tubes 29 fins consistent à diffuser la chaleur du fluide calorifique mélangé avec de l’huile. La géométrie des tubes 29 fins permet une diffusion de l’air chaud horizontalement parfaitement homogène dans les trois directions, et permet d’assurer une reprise d’air au centre du diffuseur pour optimiser la circulation d’air chaud et favoriser la convection dans tout l’espace de l’enceinte de traitement d’air vicié. Selon un mode de réalisation, le fluide caloporteur et l’huile proviennent de la pompe à chaleur par injection. L’injection se fait avec un injecteur qui lie la pompe à chaleur avec un collecteur. Selon un mode de réalisation, l’injecteur est un injecteur 32 brins de forme dite « tulipe ». Le collecteur est fixé avec les tubes 29 fins. Selon un mode de réalisation, le collecteur est un collecteur 32 brins coopérant avec l’injecteur. Selon un mode de réalisation, les tubes 29 fins sont maintenus dans le vide à l’aide du séparateur. Le séparateur du tube 29 est assemblé avec le châssis 26 et le support de fixation 27. Le châssis 26 est fixé sur une paroi du bâtiment 20. Les tubes 29 fins sont maintenus dans le vide afin d’émettre de la chaleur dans le bâtiment 20. Selon un mode de réalisation, les tubes 29 fins forment une pluralité de boucles. Ces boucles s’étendent sur au moins 30 mètres. Selon un mode de réalisation, les boucles comportent un diamètre d’environ de 30 cm à 60 cm. A partir de la fixation avec le collecteur, les tubes 29 fins mesure en mètre linéaire 30 m. Selon un mode de réalisation, le séparateur de tube 28 consiste à passer de la section linéaire des tubes 29 fins à une pluralité de boucles. La montre un dessin en vue de deux dimensions. Le schéma représente une pluralité de cercles en vue de face. Selon un mode de réalisation, la pluralité de cercles représente les boucles des tubes 29 fins du dispositif. Selon un mode de réalisation, le dispositif de tubes 29 fins comporte au moins sept boucles suspendues les unes sur les autres. Selon un mode de réalisation, les boucles qui sont suspendues ne se touchent pas. Le mètre linéaire des longueurs de tuyau (indirectement le nombre de boucles) est en fonction des kW/m linéaire que le dispositif peut capter. Selon un exemple, le dispositif peut capter entre 5 kW et 35 kW. En vue de face, les boucles sont séparées d’environ 45 mm à 55 mm. Selon un exemple de réalisation, la distance est de 50 mm. Autour de chaque boucles, l’espacement consiste a évité un effet isotherme. Le terme isotherme est un effet thermodynamique qui se traduit par une température constante dans une pièce fermée. Le mélange de fluide calorifique et d’huile passent dans les boucles. Selon un mode de réalisation, le mélange traverse les boucles avec une vitesse. Ladite vitesse est d’environ de 4 m/s à 6 m/s. Selon un mode de réalisation, cette vitesse permet un phénomène de purge et de nettoyage des tubes. Le phénomène de purge empêche l’huile de tomber dans le fond des boucles sous l’effet de la vitesse d’écoulement du mélange. La montre un dessin en vue de deux dimensions. Le schéma représente des lignes séparées d’espaces. Selon un mode de réalisation, les lignes représentent les boucles en vue de côté. Les boucles sont espacées en horizontal d’air. Selon un mode de réalisation, l’espacement est d’environ de 45 mm à 55 mm à l’horizontal. Selon un exemple de réalisation, l’espacement horizontal et vertical est de 50 mm. Plus le débit de fluide caloporteur augmente, plus il est possible de rapprocher les tubes 29. Selon un exemple, l’espacement est de 45 mm et contient un débit de fluide caloporteur de 30000 m3/h dans les tubes 29. Dans cet exemple, l’espacement est plus faible car le débit est plus fort. Selon un autre exemple, l’espacement est de 55 mm et contient un débit de fluide caloporteur de 8000 m3/h dans les tubes 29. La vitesse de circulation de l’air dans le bâtiment 20 impacte l’écart entre les boucles. Selon un exemple, la vitesse de circulation de l’air est de 6m/s, le facteur est de 1,1. Selon un autre exemple de réalisation, pour 3m/s le facteur est de 0,9 et pour 0,5m/s le facteur est de 0,5. L’espacement est un pas qui consiste à optimiser de l’espace et la récupération de chaleur. La montre un système de fixation pour des boucles. Le système de fixation est un support de fixation 27 fait sur mesure pour la mise en place des boucles. Selon un exemple, le support de fixation 27 est fabriqué par impression 3D. Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens. Dispositif de récupérateur de chaleur dans un bâtiment (20) d’élevage d’animaux, le dispositif comprend : - au moins une canalisation (21) d’air vicié débouchant dans une enceinte de traitement d’air vicié (22) ; -au moins une pompe à chaleur (23) intégrant un évaporateur et un condensateur, et configurée d'une part pour récupérer en partie l'énergie calorifique de l'air chaud vicié dans l’enceinte de traitement d’air vicié (22), et d'autre part pour que les calories produites par ledit condensateur chauffent une ressource air ou eau ; caractérisé en ce que la récupération de la partie d’énergie calorifique est réalisé par un injecteur délivrant un fluide caloporteur à une vitesse au minimum de 4 m/s dans une pluralité de canalisations (21), lesdites canalisations (21) sont des tubes (29) fins contenant le fluide caloporteur ; chaque tube (29) forme une pluralité de boucles récupérant la chaleur de l’air vicié dans l’enceinte de traitement d’air vicié (22). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de boucles forme une structure hélicoïdale, appelé « queue de cochon ». Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’enceinte de traitement d’air vicié (22) comporte plusieurs rangées de pluralité de boucles. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la longueur de chaque rangée de pluralité de boucles est une valeur qui est au moins quatre fois la longueur de l’enceinte de traitement d’air vicié (22). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque boucle est séparée par un pas horizontal et par un pas vertical. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel ledit pas horizontal est compris entre 40 mm et 60 mm et ledit pas vertical est compris entre 40 mm et 60 mm. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le nombre de boucles est au moins égale au nombre entier de mètre linéaire de chaque tube (29). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide caloporteur est mélangé avec de l’huile. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le bâtiment (20) comporte une enceinte de lavage de l’air (25) positionnée dans le flux d’extraction d’air vicié et après l’enceinte de traitement d’air vicié (22). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’injecteur forme une structure d’entonnoir comportant entre 25 brins et 40 brins, appelé tulipe, chaque brin est raccordé à une extrémité d’un tube (29).