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l l ~3~71
La présente invention concerne une installation de
chauffage notamment pour le chauffage de locaux et pour la
production d'eau chaude sanitaire utilisant une source de
chaleur de préférence naturelle.
Différentes installations de ce type ont déjà
été proposées. Cependant, ces installations connues ont
une structure compliquée et nécessitent un nombre important
de conduits et de vannes si bien que leur prix reste très
elevé. De plus, les transferts de chaleur possible sont
limités.
La présente invention a pour but de remédier à ces
inconvénients et propose une installation de chauffage pré-
sentant une structure très simple tout en permettant des
échanges de chaleur entre tous les éléments formant cette
~ installation.
; L'installation de chauffa~3e selon la présente
invention, notamment pour la production de chaleur dans un
système à diffusion de chaleur, par exemple pour le chauffage
de locaux, et pour la production d'eau chaude sanitaire
stockée dans un ballon, comprend au moins une source de
chaleur et au moins un moyen pour le stockage de chaleur
; pouvant etre restituée ultérieurement et utilise un fluide
caloporteur tel que de l'eau mis en mouvement en circuit
` fermé dans le but d'effectuer les transferts de chaleur.
La source de chaleur peut etre formée par de l'eau
chaude, une pompe à chaleur, un échangeur géothermique ou
tout autre récupérateur de chaleur. Mais elle sera de préfé-
rence formée par des capteurs solaires. Le moyen de stockage
de chaleur peut etre formé par un ~allon contenant un volume
relativement important d'eau. une masse de terre ou par tout
~ 1 6397 1
autre moyen capable de retenir la chaleur.
L'installation de chauffa~e selon la présente
invention comprend en outre un conduit formant une boucle dans
laquelle le fluide peut circuler dans un sens et toute
l'installation est construite autour de cette boucle.
Selon la présente invention, ledit conduit en forme
de boucle présente une première portion aux extrémités de
laquelle est branché en dérivation un premier conduit per-
mettant audit fluide d'être associé thermiquement à ladite
source de chaleur en vue de faire circuler ledit fluide soit dans
ladite première portion soit dans ledit premier conduit de
dérivation, et une seconde portion disposée dans le sens
de circulation du fluide dans ladite boucle en aval de ladite
première portion et aux extrémités de laquelle est branché
en dérivation un second conduit permettant audit fluide d'être
associé thermiquernent audit moyen de stockage en vue de faire
circuler ledit fluide soit dans ladite première portion
soit dans ledit premier conduit de dérivation~
Selon la présente invention, ledit conduit en forme
.
de boucle comprend en outre une troisième portion située
entre lesdites première et seconde portions en aval de ladite
seconde portion et associée thermiquement à l'eau sanitaire
dudit ballon en vue d'échanges de chaleur entre le fluide
circulant dans la troisième portion de ladite boucle et
l'eau sanitaire du ballon quand ledit fluide circule dans
ladite troisième portion. En outre, un troisième conduit
permettant audit fluide d'être associé thermiquement audit
système~à diffusion de chaleur est branché sur ledit conduit
formant une boucle, en parallèle ou en dérivation à ladite
troisième pour que ledit fluide puisse circuler dans ladite
~ ~ .
-2-
~ 1 6397 1
troisième portion et/ou dans ledit troisième conduit associé
audit système à diffusion de chaleur.
Dans une première variante de réalisation préférée
de l'installation de chauffage selon la présente invention,
ladite troisième portion de ladite boucle forme avec un
circuit ou conduit de circulation de l'eau sanitaire exté-
rieur audit ballon un échangeur de chaleur en vue d'échanges
de chaleur entre le fluide circulant dans ladite troisième
portion et l'eau sanitaire quand ledit fluide circule dans
ladite troisième portion et l'eau sanitaire dans ledit circuit
ou conduit de circulation extérieur audit ballon.
L'installation de chauffage comprend, de préférence,
au moins une source de chaleur auxiliaire associée thermique-
ment audit conduit ou circuit d'eau sanitaire extérieur
au ballon. Cette source de chaleur auxiliaire est de préfé-
rence formée par une pompe à chaleur dont le condenseur est
associé thermiquement à l'eau sanitaire et dont l'évaporateur
est associé thermiquement audit fluide par l'intermédiaire
d'un conduit branché sur ladite boucle d'une part entre ladite
seconde portion du conduit formant une boucle et la jonction
entre ce conauit formant une boucle et le troisième conduit
associé thermiquement au système à diffusion de chaleur la
plus proche et d'autre part entre l'autre jonction entre le
conduit formant une boucle et le troisième conauit associé
thermiquement au système à diffusion de chaleur et ladite
première portion du conduit formant une boucle.
Sur ledit conduit ou circuit d'eau sanitaire
extérieur au ballon est de préférence montée une pompe pour
la mise en mouvement de l'eau dans ce conduit en vue d'échan-
ges de chaleur entre ledit fluide et l'eau sanitaire dans
-3-
1 1 ~3g~1
ledit échangeur de chaleur.
Dans une seconde variante de réalisation préférée
de l'installation selon la présente invention, ladite
troisième portion est disposée à l'intérieur dudit ballon
si bien que l'échangeur de la première variante est formé
dans cette variante directement par le ballon d'eau sani- ~ -
taire~ De plus, un quatrième conduit de dérivation est
branché aux extrémités de cette troisième portion en vue de
faire circuler ledit fluide soit dans ce quatrième conduit
de dérivation soit dans ladite troisième portion.
Dans cette seconde variante de réalisation préférée,
également au moins une source de chaleur auxiliaire est de
préférence associée thermiquement à l'eau sanitaire. Cette
source de chaleur auxiliaire peut également être formée par
une pompe à chaleur dont l'évaporateur est associé thermique-
ment audit fluide par l'intermédiaire d'un conduit branché
sur ledit conduit formant une boucle d'un0 part entre ladite
seconde portion du conduit formant une boucle et la jonction
entre ce conduit formant une boucle et le troisième conduit
ass~cié thermiguement au système à diffusion de chaleur la
plus proche et d'autre part entre l'autre jonction entre le
conduit formant une boucle et le troisième conduit associé ~`
thermiquement au système à dlffusion de chaleur et ladite
~ première portion du conduit, formant une boucle, et dont
;; le condenseur est associé thermiquement à l'eau sanitaire.
Dans cette deuxième variante de réalisation préférée
de l'installation de chauffage selon la présente invention,
ledit ballon d'eau sanitaire comprend de préférence une
cloison intérieure délimitant deux compartiments dont l'un '
30 comprend ladite troisième portion et dont l'autre comprend ;-
' ~4~
1 3 639~1
le condenseur de la pompe à chaleur, ladite cloison permettant
un mouvement réciproque de l'eau à l'intérieur dudit ballon
d'un compartiment à l'autre. Il est néanmoins préférable
que les deux compartiments intérieurs dudit ballon communi-
quent par leur partie inférieure et par leur partie supé-
rieure pour que se crée un mouvement tournant de l'eau
dans le ballon.
Une vanne du type à deux directions de circulation
et à trois voies est de préférence montée à l'une des jonc-
tions entre ledit conduit formant une boucle et ledit conduitassocié thexmiquement à l'évaporateur de ladite pompe à
chaleur dans le but de faire circuler ledit fluide soit
dans ladite troisième portion soit dans ce conduit associé
thermiquement à l'évaporateur de la pompe à chaleur.
Les branches dudit conduit associé thermiquement
à l'évaporateur qui sont extérieures à cet évaporateur sont
de préférence reliées par un conduit de retour direct sur
lequel est montée une vanne pilotée par la température ou
la pression de l'évaporateur afin de maintenir cet évapo-
rateur à une température ou une pression convenable, unepompe entrainant ledit fluide étant disposée sur ledit
conduit associé thermiquement à l'évaporateur de la pompe à
chaleur entre l'une des jonctions entre ce conduit et le
conduit de retour direct et l'évaporateur de la pompe à
chaleur
; Ledit système à diffusion de chaleur peut être formé
par des éléments montés sur le conduit associé à ce système,
un conduit de retour direct étant également branché sur ce
conduit en parallèle audit système, une vanne mélangeuse étant
installée a l'une des jonctions entre ledit conduit associé
--5--
'. ~
' ' ' ' ' . ' ~' .
~ ~63`~7~
audit système et ce conduit de retour direct et une pompe
entraînant ledit fluide étant disposée sur ledit conduit
associé audit système entre la jonction entre ledit conduit
de retour direct et le conduit associé audit système et ledit
système.
Une pompe entraînant ledit fluide est de préférence
montée sur ledit conduit formant une boucle en un endroit de
ce conduit où le fluide est continuellement en circulation
lors des transferts de chaleur.
On prévoit de préférence des sondes de température
pour mesurer notamment la température de la source de chaleur,
la température du moyen de stocXage, la température du fluide
juste en amont de ladite première portion, la température
du fluide juste~en aval de ladite seconde portion, la tempé-
rature à l'entrée du système à diffusion de chaleur et la
température de l'eau sanitaire dans ledit ballon, en vue de
commander, grâce à un dispositif électrique ou électronique
automatique, les éléments de l'installation pour effectuer
les transferts de chaleur désirés et possibles.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide
de la description détaillée ci-après, donnée à titre d'exem-
ple non-limitatif et faite en référence aux dessins ci-joints,
dans lesquels:
la figure 1 représente de fa~on schématique une
` premlère variante de réalisation préférée d'une installation
de chauffage selon l'invention; et
la figure 2 représente également de fa~on sché-
matique une deuxième varlante de réalisation préférée d'une
installation de chauffage selon l'invention.
On va tout d'abord décrire la structure et le
-6-
A ~::
1 ~ 639~ ~
fonctionnement de l'installation de chauffage représenté sur
la figure 1.
L'installation de chauffage représentée sur la
figure 1 est destinée à la production de chaleur dans un
système à diffusion de la chaleur repéré d'une manière géné-
rale par la référence 1 et formé par exemple par des panneaux
de sol 2 prévus pour le chauffage de locaux et pour la pro-
duction d'eau chaude sanitaire stockée dans un ballon repére
par la référence 3. Le système à diffusion de la chaleur
pourrait également être formé par des radiateurs ou autres
éléments de chauffage.
L'installation du chauffage comprend une source de
chaleur formée par des capteurs solaires repérés dans leur
ensemble par la référence 4 et un moyen pour le stockage de
chaleur qui peut être restituée ultérieurement. Ce moyen de
stockage est repéré d'une manière générale par la référence
5 et peut être formé d'une manière classique, par un ballon
rempli d'Pau ou par un volume de terre traversé par des
canalisations ou une combinaison de ces deux moyens.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le
fluide caloporteur utilisé pour le transfert de la chaleur est
formé par de l'eau.
L'installation de chauffage représenté sur la
figure 1 comprend une première vanne repérée d'une manière
générale par la référence 6 et une seconde vanne repérée
d'une manière générale par la référence 7. Ces vannes 6 et
7 sont du type à trois voies et comprennent deux entrées
respectivement 6a, 6b et 7a, 7b, et une sortie, respecti-
vement 6c et 7c. La sortie 7c de la vanne 7 est reliée
à l'entrée 6a de la vanne 6 par un conduit formant une pre-
mière branché repérée d'une manière générale par la référence
,
~ 1 8397~
8. La sortie 6c de la vanne 6 est reliée à l'entrée 7a de
la vanne 7 par un conduit formant une deuxième branché re-
pérée d'une manière générale par la référence 9. Les
branches 8 et 9 permettent, avec les vannes 6 et 7, de
former une boucle.
La branche 8 comprend une partie 8a adjacente à
la vanne 6 et formant une première portion de la boucle
formée par les branches 8 et 9 aux extrémités de laquelle
est branché en dérivation un conduit 10 qui permet à 1'eau
de transfert de chaleur d'être associée thermiquement au
capteur solaire 4. Ce conduit 10 est branché dlune part
sur la branche 8 à l'extrémité de sa partie 8a et d'autre
part sur l~entrée 6b de la vanne 6. Ce conduit 10 peut
être formé en plusieurs parties selon le montage des capteurs
solaires 4.
La branche 9 comprend une partie 9a adjacente
à la vanne 7 et formant une seconde portion de la boucle
formée par les branches 8 et 9 aux extrémités de laquelle
est branché en dérivation un conduit ll qui permet à l'eau
; 20 de transfert de chaleur d'être associée thermiquement au
moyen de stockage 5. Ce conduit 9a est branché d'une part
sur la branche 9 à l~extrémité de sa partie 9a et d~autre
part sur l'entrée 7_ de la vanne 7 et peut être formé de
plusieurs parties selon la structure du moyen de stockage 5.
La branche 8 comprend une partie 8b située entre
la vanne 7 et la partie 8a et formant une troisième portion
de la boucle formée par les hranches 8 et 9. Cette partie ~ ;
8b peut être associée thermiquement à l'eau sanitaire stockée ,
dans le ballon 3 grâce à un conduit 12 extérieur au ballon 3
de manière à former un échangeur de chaleur 13. La partie
.
~" ''
~ 3 6397 1
8_ peut avantageusement se présenter sous la forme d'un
serpentin.
Un conduit 14 branché sur la branche 8 en parallèle
à sa partie 8b en des points de jonction 34 et 35 permet à
l'eau de transfert de chaleur d'être thermiquement associée
au système à diffusion de la chaleur 1, ce conduit 14 étant
teL qu'il permet le montage convenable des panneaux de sol 2.
La branche 8 comprend alors deux parties 8c, 8_ reliant le
point de jonction 35 et la portion 8a et deux parties 8e
et 8f reliant le point de jonction 34 à la vanne 19.
; La branche 9 comprend deux parties 9b, 9c qui
relient la partie 9a à la sortie 6c de la vanne 6.
L'installation de chauffage représentée sur la
figure 1 comprend en outre une source de chaleur auxiliaire
formée par une pompe à chaleur repérée d'une manière géné-
rale par la référence 15 et thermiquement associée au conduit
cle retour 12a de l'eau sanitaire allant de l'échangeur 13
au ballon 3.
Le condenseur 16 de la pompe à chaleur 15 est
thermiquement associé au conduit de retour 12a. L'évapo- :
rateur 17 de la pompe à chaleur 15 est thermiquement associé
~ ~ à un conduit 18 relié à l'évaporateur 17 et branché d'une
: ~: part sur la branche 8 entre ses parties 8c et 8d et d'autre
~ part à la sortie l9b d'une vanne à trois voies 19 du même
~ : `
: type que les vannes 6 et 7, cette vanne 19 étant par ailleurs
montée sur la branche 8 entre la vanne 7 et sa partie 8b et
:~ : plus précisément entre les parties 8f et 8e de telle sorte
que son entrée 19c reliée à la partie 8f soit du côté de
la sortie 7c de la vanne:7 et son autre sortie l9a reliée
à la partie 8e soit du côté de la partie 8b de la branche 8. -
_9_
- , ~, , .'.:
", ' ~'
1 1 639~ 1 :
Afin de maximiser le rendement de la pompe à
chaleur 15, on prévoit en dérivation sur la portion du
conduit 18 qui est extérieure à l'évaporateur 17 un conduit
de retour direct 20 relié à la portion 18a branchée entre
la sortie l9b et l'évaporateur 17. Le conduit 20 comprend
une vanne 21 qui est pilotée par la température de l'évapo-
rateur afin de maintenir cette température à une valeur
convenable.
Comme on peut le voir sur la figure 1, on relie
les deux branches du conduit 14 par un conduit 22 monté en
parallèle du système à diffusion de chaleur 2. Une vanne
mélangeuse 23 à trois voies est installée à l'une des
connexions entre le conduit 14 et le conduit 22. Ainsi,
on peut faire recirculer une partie de l'eau traversant
les radiateurs afin de ne consommer que la quantité de
chaleur nécessaire.
Afin de faire circuler l'eau dans les différents
conduits, on a prévu une pompe 24 sur la branche 9 entre la
vanne 6 et sa partie 9a, et plus précisément entre les parties
9c et 9b une pompe 25 sur le conduit 12 entre le ballon 3
et l'échangeur 13, une pompe 26 sur le conduit 14 entre la vanne
mélangeuse 23 et le système à diffusion de chaleur 1 et une
pompe 27 sur le conduit 18a entre le branchement du conduit
20 et l'évaporateur 17.
On va maintenant décrire les principaux modes
de circulation de l'eau de transfert de chaleur et les
~échanges de chaleur possibles à partir de ces modes de
circulation dans l'exemple représenté sur la figure 1.
Un premier mode de circulation consiste à faire
circuler l'eau dans le conduit 10 et les capteurs solaires
4 associés et dans la boucle formée par les branches 8 et 9
-10-
: '
1 ~ 6397 1
en évitant la partie 8a de la branche 8. Pour cela, la
vanne 6 est passante entre son entrée 6b et sa sortie 6c,
la vanne 7 est passante entre son entrée 7a et sa sortie 7c,
la vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie
l9a et la vanne 23 est non passante.
Un deuxième mode de circulation consiste à faire
circuler l'eau dans le conduit 11 et le moyen de stockage
5 qui lui est associé et dans la boucle formée par les
branches 8 et 9 en évitant la partie 9a de la branche 9.
Pour cela, la vanne 6 est passante entre son entrée 6a et
sa sortie 6c, la vanne 7 est passante entre son entrée
7b et sa sortie 7c et la vanne 19 est passante entre son
entrée l9c et sa sortie l9a et la vanne 23 est non passante.
Un troisiè~e mode de circulation consiste à faire
circuler l'eau dans le conduit 10 et les capteurs solaires 4
qui lui sont associés, dans le condu:it 11 et le moyen de stoc-
ka~e 5 qui lui est associé et dans la boucle formée par les
branches 8 et 9 en évitant la partie 8a de la branche 8 et la
partie 9a de la branche 9. Pour cela, la vanne 6 est passante
entre son entree 6b et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante en-
tre son entrée 7_ et sa sortie 7c, la vanne 19 est passante en-
tre son entrée l9c et sa sortie l9a et la vanne 23 est non
-- -- :
passante.
Dans ces trois cas, la pompe 24 permet l'entraîne-
ment de l'eau.
Le troisième mode de circulation indiqué ci-
dessus convient pour le transfert direct de chaleur du
capteur solaire 4 au moyen de stocka~e 5. On notera que,
dans ce cas, la partie ~b de la branche 8 sert uniquement
de conduit-
A partir de l'un de ces trois premiers modes decirculation, il est possible de chauffer l'eau du ballon 3
.
11 ~ S3971
et d'utiliser le système à diffusion de la chaleur 1,
séparément ou conjointement. On notera que dans le troi-
sième mode de circulation on peut en même temps chauffer
le moyen de stockage ou prendre sa chaleur en fonction
des échanges possibles et désirés.
En effet, pour réchauffer l'eau du ballon 3, on
actionne la pompe 25 qui fait circuler l'eau contenue dans
le ballon 3 dans l'échangeur 13, le conduit 12a traversant
le condenseur 16 de la pompe à chaleur 15 servant unique-
ment de conduit et non d'échangeur.
Pour la production de chaleur grâce au systèmeà diffusion de chaleur 1, on actionne la pompe 26 et la
vanne 23 mélangeuse permet une circulation convenable de
l'eau de transfert de chaleur dans le s~stème à diffusion
de la chaleur 1 avec retour direct possible par le conduit
22.
Un quatrième mode de circulation consiste à faire
circuler l'eau de transfert de chaleur dans les capteurs
4 et dans l'évaporateur 17. Pour cela, la vanne 16 est
passante entre son entrée 6b et sa sortie 6c, la vanne 7
est passante entre son entrée 7a et sa sortie 7c et la
vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie
l9b. L'eau circule alors dans le conduit 10 et les
capteurs 4 qui lui sont associés dans le conduit 1~ associé
à l'évaporateur 17 de la pompe à chaleur 15 et dans la
boucle formée par les branches 8 et 9 en évitant sa partie
8a et sa partie 8b.
Un cinquième mode de circulation consiste à
faire circuler l'eau de transfert de chaleur dans le moyen
de stoc~age 5 et dans l'évaporateur 17 de la pompe à
chaleur 15. Pour cela, la vanne 6 est passante entre
son entrée 6a et sa sortie 6c, la vanne 7 est passante
.
-12-
~ ~ ~3~7 ~
entre son entrée 7_ et sa sortie 7c et la vanne 19 est
passante entre son entrée l9c et sa sortie l9b. L'eau
circule alors dans le conduit 11 et le moyen de stockage
5 qui lui est associé, dans le conduit 18 associé à l'éva-
porateur 17 et dans la boucla formée par les branches
8 et 9 en évitant la partie 9a de la branche 9 et la
partie 8b de la branchè 8.
Un sixième mode de circulation consiste à faire
circuler l'eau de transfert de chaleur dans les capteurs
de chaleur 4, le moyen de stockage 5 et l'évaporateur 17
de la pompe à chaleur 15. Pour cela, la vanne 6 est
passante entre son entrée ~_ et sa sortie 6c, la vanne 7
est passante entre son entrée 7_ et sa sortie 7c et la
vanne 19 est passante entre son entrée l9c et sa sortie
19_. L'eau circule alors dans le conduit 10 et les cap-
teurs solaires 4 qui lui sont associés, dans le conduit
11 et le moyen de stockage 5 qui lui est associé, dans le
conduit 18 associé à l'évaporateur 17 de la pompe à chaleur
15 et dans la boucle formée par les branches 8 et 9 en
évitant les parties 8a et 8b de la branche 8 et la partie
9a de la branche 9.
Dans ces trois derniers modes de circulation,
l'eau de transfert de chaleur est entraînée par la pompe 24
et peut en outre être entraînée par la pompe 27 qui crée : -
; alors une circulation de retour direct à l'évaporateur
dans le conduit 20. A partir de ces quatrième, cinquième
et sixième modes de circulation, il est possible d'échauffer
la température de l'eau sanitaire contenue dans le ballon
3 ou d'utiliser le système à diffusion de chaleur 1 ou les
deux à la fois, en faisant fonctionner la pompe à chaleur
15.
En effet, pour échauffer l'eau contenue dans le
ballon 3, il suffit d'actionner la pompe 25 qui fait alors
-13-
~ ~3971
circuler l'eau dans le condenseur 16 par le conduit 12,
l'echangeur 13 n'ayant dans ce cas aucune fonction de
transfert de chaleur mais servant uniquement de conduit.
Pour la production de chaleur dans le système
à diffusion de chaleur 1, il suffit d'actionner la pompe
26, ainsi que la vanne mélangeuse 23. L'eau circule alors
dans la boucle formée par le conduit 14 et la partie 8b ~ ~'
de la branche 8. En faisant fonctionner la pompe 25, on
peut obtenir un échange de chaleur entre le condenseur 16
de la pompe à chaleur 15 et le système à diffusion de
chaleur 1 par l'intermédiaire de l'échangeur 13 dans lequel
un échange de chaleur se produit entre l'eau sanitaire
contenue dans le ballon 3 et circulant-dans le conduit 12 ~ ;
et l'eau circulant dans la partie 8b de la branche ~3 associée
dans ce cas au système à diffusion de chaleur 1.
On peut noter en outre que le sixième mode de
circulation tel que décrit ci-dessus permet non seulement,
comme on l'a vu, d'échauffer l'eau sanitaire du ballon 3,
d'utiliser le système à diffusion de chaleur ou les deux
à la fois mais également et en même temps de chauffer le
moyen de stockage 5 si cela est possible ou de récupérer
sa chaleur.
Compte tenu de la structure de l'installation
de chauffage décrite ci-dessus, les modes de circulation
et les échanges de chaleur possibles qui viennent dlêtre
indiqués ne peuvent être considérés comme limitatifs.
~ D'autres modes de circulation et d'autres échanges de
; chaleur sont envisageables, notamment en combinant les
modes de circulation et les échanges de chaleur ci-dessus.
Afin de mettre en oeuvre l~installation de
chauffage qui vient d'être décrite, on prévoiera de
préférence un dispositif électrlque ou électronique pour
-14-
;'
1 3 6397 ~
la commande convenable des vannes 6, 7, 19, 21, 23, des
pompes 24, 25, 26 et 27 et de la pompe à chaleur 15, en
fonction des modes de circulation des fluides désirés.
Ce dispositif électrique ou électronique de commande de
l'installation pourra être automatisé et on pourra choisir
le mode de circulation des fluides en fonction de la tem-
pérature des différents éléments de l'installation et/ou
en fonction de différences de température existant entre
ces éléments en w e des transferts de chaleur possibles
et souhaités. -
Dans ce but, on peut prévoir une sonde de
température 28 installée sur le ballon 3, cette sonde de
température 28 permettant de commander l'installation dans
le but d'élever la température de l'eau continue dans le
~allon 3 entre deux seuils relativement espacés.
On peut é~alement prévoir une sonde de température
29 dans le moyen de stockage 5 et une sonde de température
30 dans la source de chaleur formée ici par des capteurs ~ -
solaires 4 et de mesurer la différence de température entre
le moyen de stockage 5 et les capteurs solaires 4 pour ~ ~
~avoir si un transfert de chaleur des capteurs solaires 4 ~ ;
en direction du moyen de stockage 5 est possible.
On peut également prévoir une sonde de température
31 montée sur la branche 8 en amont de sa partie 8a et de
~-- .
mesurer la différence entre la température fournie par
cette sonde 31 et la température ~ournie par la sonde 30
afin de savoir si les capteurs solaires 4 peuvent fournir
; de la chaleur à l'installation.
- ~,
On peut en outre prévoir une sonde de te~pérature
32 disposée sur la branche 8 à la sortie 7c de la vanne 7
et une sonde de température 33 disposée sur le conduit
i ~,;
~ -15- ~
~ :~ 63971
14 à l'entrée du système à diffusion de chaleur 1, la ~'
différence entre les températures mesurées par ces sondes
32 et 33 permettant de commander, si besoin est, la pompe
à chaleur 15 et la pompe 27.
Le dispositif de commande peut être soumis à
d'autres températures telles que par exemple la température
extérieure.
On va maintenant décrire l'installation de
chauffage représentée sur la figure 2.
Cette installation de chauffage présente une
grande partie de sa structure semblable à l'installation
de chauffage représentée sur la figure 1. -C'est pourquoi,
on a conservé les mêmes références pour les éléments et
parties communes à ces deux installations.
On voit en effet que l'installation représentée
sur la figure 2 comprend une boucle formée par les branches
8 et 9. Cette boucle comprend une portion 8a aux extrémités
de laquelle est branché en dérivation un conduit 10 associé
thermiquement aux capteur~s solaires 4, une portion 9a en
aval de ladite portion 8a aux extrémités de laquelle est
branché en dérivation un conduit 11 associé thermiquement
au moyen de stockage 5, une portion 8b disposée entre les
portions 8a et 9a en aval de la portion 9a et un conduit 14
assoclé thermiquement au système à diffusion de chaleur 1
et branché en parallèle à la portion 8b sur la branche 8
de la boucle en des points référencés 34 et 35 de telle
.
sorte que le point 35 soit du côté de la portion 8a.
De la même manière que précédemment, sont prévus
une vanne à trois voies 6 à l'une des extrémités de la
portion 8a, une vanne à trois voies 7 à l'une des extrémités
-16-
,
~ ~ 639~1
de la portion 9a, un conduit de retour direct 22 monté en
parallèle au système à diffusion de chaleur 1 et une vanne
mélangeuse 23 à l'une des extrémités de ce conduit 22,
ainsi qu'une pompe 24 montée sur la branche 9 entre la
vanne 6 et la portion 9a et une pompe 26 montée sur le
conduit 14 entre la vanne 23 et le système à diffusion de
chaleur 1.
L'installation de chauffage représentée sur la
figure 2 comprend en outre un ballon d'eau sanitaire 36
comprenant à sa partie inférieure un conduit 37 d'alimen- .
tation en eau sanitaire et à sa partie supérieure un conduit
38 d'évacuation de l'eau sanitaire.
Le ballon 36 comprend une cloison intérieure 39
disposée verticalement et délimitant dans ce ballon 36
deux compartiments 40 et 41. Dans l'exemple représenté,
les compartiments 40 et 41 peuvent communiquer à leur partie
inférieure par un passage 42 et à leur partie supérieure '
par un passage 43.
La portion 8b de ladite boucle se présente sous
la ~orme d'un serpentin qui est disposé à l'intérieur du
compartiment 40 du ballon 36 pour que l'eau de transfert de
chaleur de la portion 8b soit associée thermiquement à l'eau
sanitaire contenue dans le ballon 36. Un conduit de déri-
vation 44 est branché sur la partie 8 de ladite boucle en
parallèle à la portion 8b en des points de jonction 45 et
46, le point de jonction 45 étant entre le point de jonction ::
34 et la portion 8b de la boucle tandis que le point de
jonction 46 est entre le~point de jonction 35 et la portion
~ ,
8b. Au point de jonction 46 est montée une vanne à trois
voies 47 qui permet de faire circuler l~eau de transfert :~
':
17- ~ ~
.
~ 3 639'~ :
de chaleur soit dans la portion 8b soit dans le conduit de
dérivation 44, les points de jonction 34 et 45 pouvant
alors se confondre.
De la meme manière que dans ]'exemple précédent ;
mais montée en partie différemment, l'installation de
chauffage représentée sur la figure 2 comprend également
une pompe à chaleur repérée d'une manière générale par la
référence 48.
La pompe à chaleur 48 comprend un évaporateur
49 qui est thermiquement associé, de la même manière que
dans l'exemple représenté sur la figure 1, à un conduit
18, 18a, le conduit 18 étant branché sur la branche 8
entre le point de jonction 35 et la portion 8a tandis
que le conduit 18a est branché sur la branche 8 entre le
point de jonction 34 et la portion 9a. Il est également
prévu un conduit de retour direct 20 sur lequel est monté
une vanne 21 qui peut être pivotée par la température de
l'évaporateur afin de maintenir cette température à une
valeur convenable et une pompe 27 permettant la circuIation ~
de l'eau dans le conduit 18, 18a et dans le conduit 20. ~ ;-
; ~ Une vanne à trois voies 19 est également prévue à la jonction
entre;~le conduit l8a et la branche 8 de la boucle.
La pompe à chaleur 48 comprend également un
condenseur 50 se présentant sous la forme d'un serpentin
qui est disposé dans le com~artiment 41 du ballon 36 pour ;
être associé thermiquement à l'eau sanitai~re contenue dans
le ballon. `
Afin de ne pas se répéter, on va décrire ci-après
:
~ le fonctionnement de l'installation de chauffage représentée
sur la figure 2 en se référant aux modes de clrculation
:
-18-
1 1 6397 t
de l'eau de transfert de chaleur et aux échanges de chaleur
possibles à partir de ces modes de circulation décrits à
propos de l'installation de chauffage représentée sur la
figure 1 et non limitatifs et on notera que la vanne 47 et
le conduit de dérivation 44 de l'installation représentée
sur la figure 2 remplissent les fonctions que remplissaient
le conduit 12 et la pompe 25 de l'installation de chauffage
représentée sur la figure 1.
Pour obtenir le premier, le deuxième et le troi-
sième modes de circulation de l'exemple précédent, il suffit de
régler les vannes 6, 7 et 19 comme précédemment et de ré-gler la
vanne 47 de telle sorte que l'eau de transfert de chaleur circu-
le dans le conduit de ~érivation 44 et noN dans la portion.8b.
De la même manière que précédemment, le troisième
mode de circulation convient pour le transfert direct de
chaleur du capteur solaire 4 au moyen de stockage 5 en
act.ionnant la pompe 24.
A partir de l'un de ces trois premiers modes de ::
circulation, il est possible co~ne précédemment de chauffer
I'eau du ballon 36 et d'utiliser le système à diffusion de
la chaleur 1, séparément ou conjointement.
En effet, pour chauffer l'eau du ballon 36, il
suffit d'actionner la vanne 47 pour que, grâce à la pompe
.
24, l'eau de transfert de chaleur circule dans la portion ~:
8b disposée dans le compartiment 40 du ballon 36 et non
dans le conduit de dérivation 44 et pour la production de
chaleur grâce au système à diffusion de chaleur 1, on
actionne, comme précédemment, la pompe 26 et la vanne
mélangeuse 23.
Les quatrième,~cinquième et sixième modes de
'~
~:
-19- ~ `
'
.. ~ .
~ ~ 6397 1
circulation de l'exemple précédent peuvent s'appliquer
directement à l'installation de chauffage représentée sur
la figure 2 en réglant les vannes 6, 9 et 19 comme précé-
demment et en actionnant la pompe 24. On notera cependant
que dans ces modes de circulation, on évite à la fois la
portion 8b de la branche 8 et le conduit de dérivation 44.
Ces quatrième, cinquième et sixième modes de
circulation peuvent servir, comme précédemment, à échauffer
la température de l'eau sanitaire contenue dans le ballon
36 ou permettent d'utiliser le système à diffusion de chaleur
1 ou les deux à la fois, en faisant fonctionner la pompe à
chaleur 48. En effet, on peut chauffer l'eau sanitaire
contenue dans le ballon 36 simplement en actionnant la
pompe à chaleur 48 compte tenu du fait que son évaporateur
50 est placé dans le compartiment 41 du ballon 36.
Pour la production de chaleur dans le système
à diffusion de chaleur 1, il suffit, dans cet exemple, de
regler la vanne 47 de telle sorte que l'eau de transfert
de chaleur puisse circuler dans la portion 8b et non dans
le conduit de dérivation 44 et d'actionner la pompe 26 et
la vanne mélangeuse 23 ainsi que la pompe à chaleur 48,
l'eau de transfert de chaleur circulant alors dans un
: deuxième circuit traversant le système à diffusion de cha-
leur 1 et la poriton 8b. En effet, l'échange de chaleur
. entre le condenseur 50 de la pompe à chaleur 48 et la
portion 8b peut s'effectuer par l'intermédiaire de l'eau
sanitaire contenue dans le ballon 36, cette eau étant mise
en mouvement à l'intérieur du ballon 36 simplement par
thermosyphon en s'écoulant d'un compartiment à l'autre
par le passage inférieur 42 et le passage supérieur 43.
-20-
.~, .
!
`~ ~ 63971
On peut noter, de la même manière que dans
l'exemple précédent représenté sur la figure 1, que l'on
peut soit chauffer le moyen de stockage 5 si cela est
possible soit récupérer sa chaleur.
Comme dans l'exemple précédent, les modes de
circulation et les échanges de chaleur possibles qui viennent
d'être décrits en référence à la figure 2 ne peuvent être
considérés comme limitatifs, d'autres modes de circulation
et d'autres échanges de chaleur pouvant être envisagés en
combinant les modes de circulation et les échanges de
chaleur ci-dessus.
Pour la mise en oeuvre de l'installation de
chauffage représentée sur la figure 2, on prévoit de pré-
férence un dispositif électrique ou électronique pour la
commande convenable des vannes 6, 7, 19, 21, 23 et 47, des
pompes 24, 26 et 27 et de la pompe à chaleur 48, en fonction
des modes de circulation de l'eau de transfert de chaleur
désirés et possibles. Ce dispositif électrique ou élec-
tronique de commande de l'installation de chauffage pourra `
être automatisé et choisir le mode ~e circulation de l'eaude transfert de chaleur en fonction de la température des
; différents éléments de l'installation et/ou en fonction des
différences de température existant entre ces éléments en
vue des transferts de chaleur possibles et souhaités.`
Dans ce but, on a prévu dans l'installation de
cnauffage représentée sur la figure 2, comme dans l'ins- -
tallation de chauffage représentée sur la figure 1, une
sonde de température 28 dans le ballon d'eau sanitaire 36,
une sonde de température 29 dans le moyen de stockage 5,
3Q une sonde de température 30 dans la source de chaleur 4,
-21-
: ~ .
. . ~
i ~ 6397 1
une sonde de température 31 indiquant la température de
l'eau de transfert de chaleur dans la partie 8c juste en
amont de la portion 8a de la boucle et une sonde de tem-
pérature 33 située sur le conduit 14 à l'entrée du système
à diffusion de chaleur l. Le dispositif de commande élec-
trique ou électronique pourrait être également soumis à
d'autres températures 9i cela s'avérait nécessaire.
La présente invention ne se limite évidemment pas
aux deux exemples décrits ci-dessus. On peut en effet
modifier leur structure par exemple en changeant la posi
tion des différentes vannes ou la position des pompes
sans pour autant rnodifier leur fonctionnement. On peut
également prévoir, dans l'exem~le représenté sur la figure
2, un ballon d'eau sanitaire présentant une structure nette-
ment différente tout en permettant ~m échange de chaleur
entre l'évaporateur 50 de la pompe a chaleur 48 et la portion
8b traversée par l'eau de transfert de chaleur. On peut
en outre remplacer les pompes à chaleur lS et 48 par, par
exemple, une chaudière ou un élément chauffant d'un type
classique. Bien d'autres variantes de réalisation sont
possibles sans sortir du cadre de la présente invention.
:
~ -22-
