FR3044077A1 - ELECTRICITY PRODUCTION FACILITY FOR AIR CONDITIONING - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet une installation de climatisation comprenant des moyens (2) de production de courant électrique, des moyens (3) de distribution de l'air dans une habitation et des moyens (4,5) pour stocker de l'énergie produite par les moyens (2) de production de courant, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (4,5) de stockage du type à matériaux à changement de phase qui en complément du mode de chargement par échange avec un flux d'air au contact des matériaux à changement de phase comprennent un équipement (6) électrique pour charger les dits moyens de stockage par un moyen (6A) de production de chaleur et par un moyen (6B) de production de froid, les dits moyens (6A, 6B) étant accolés aux matériaux à changement de phase se présentant sous forme de plaques.The subject of the invention is an air conditioning installation comprising means (2) for generating electric power, means (3) for distributing air in a dwelling and means (4,5) for storing energy. produced by the current generation means (2), this installation being characterized in that it comprises means (4,5) for storage of the phase change material type which, in addition to the mode of charging by exchange with a air flow in contact with the phase change materials comprise an electrical equipment (6) for charging said storage means with a means (6A) for generating heat and a means (6B) for producing cold, said means (6A, 6B) being contiguous with the phase change materials in the form of plates.
Description
INSTALLATION DE PRODUCTION D’ELECTRICITE POUR CLIMATISER L’invention se rapporte à une installation de production d’électricité avec stockage d’énergie pour climatiser.The invention relates to a power generation installation with energy storage for air conditioning.
Les autorités ont incités les particuliers à s’équiper de panneaux photovoltaïques en achetant à ces particuliers le courant électrique produit par les panneaux bien plus cher qu’il ne vendait leur courant provenant des centrales ou barrages. Le différentiel de coût était important et de plus il existait des subventions pour s’équiper.The authorities have encouraged individuals to equip themselves with photovoltaic panels by buying from these individuals the electric current produced by the panels much more expensive than it sells their current coming from power stations or dams. The cost differential was significant and moreover there were subsidies to equip.
Depuis, l’énergie achetée par un particulier aux grands fournisseurs a vu son coût régulièrement augmenté. Par contre la revente du courant électrique produit par les particuliers grâce aux panneaux photovoltaïques a vu son prix chuter d’où l’intérêt de consommer au mieux l’énergie produite par son installation.Since then, the energy purchased by an individual from large suppliers has seen its cost increase regularly. On the other hand, the resale of the electric current produced by private individuals thanks to photovoltaic panels has seen its price drop, hence the interest of consuming the energy produced by its installation as well as possible.
Les panneaux photovoltaïques produisent du courant essentiellement le jour alors que nous sommes absents de nos habitations.Photovoltaic panels produce electricity mostly during the day when we are away from our homes.
La consommation de l’énergie dans une habitation se partage entre le chauffage de l’habitation et de la nourriture puis ensuite l’éclairage. L’hiver c’est le poste chauffage de l’habitation qui est le plus grand consommateur par contre Tété il y aurait un besoin en froid.Energy consumption in a home is divided between heating the home and food and then lighting. In winter it is the heating station of the house which is the largest consumer cons Tété cons there would be a need for cold.
Certains panneaux photovoltaïques sont équipés de moyens en vue de les refroidir par balayage avec un flux d’air qui ; ainsi réchauffé, va être injecté dans l’habitation ou alimenter une pompe à chaleur d’un ballon à eau chaude sanitaire.Some photovoltaic panels are equipped with means for cooling them by sweeping with a flow of air which; warmed up, will be injected into the home or feed a heat pump of a hot water tank.
On constate que la production d’électricité se fait sur une période allant de 8h le matin à 20 h le soir avec un pic autour de 13h-14h (luminosité maximale). Il en est de même avec l’air chauffé par les panneaux photovoltaïques ou des panneaux solaires thermiques.It can be seen that the electricity production is over a period ranging from 8am in the morning to 20h in the evening with a peak around 13h-14h (maximum brightness). It is the same with air heated by photovoltaic panels or solar thermal panels.
Si on regarde la consommation électrique elle est souvent réduite en milieu de journée car les occupants sont au travail et il en est de même pour rutilisation de l’air chaud.If we look at the power consumption it is often reduced in the middle of the day because the occupants are at work and it is the same for the use of hot air.
Pour la production du courant électrique, lorsqu’on ne l’utilise pas il est vendu par contre pour la chaleur, lorsqu’on ne l’utilise pas, elle est rejetée à l’atmosphère.For the production of electric current, when it is not used, it is sold for heat, when it is not used, it is released to the atmosphere.
Il est connu d’utiliser cet air chaud pour alimenter des batteries thermiques par exemple du type à matériau à changement de phase. On utilise le principe de la chaleur latente lors du changement de phase.It is known to use this hot air to supply thermal batteries for example of the phase change material type. The principle of latent heat is used during the phase change.
Selon cette solution, on fait passer au travers de cette batterie de l’air plus chaud que la température de changement de phase pour accumuler des calories dans cette batterie.According to this solution, it is passed through this battery air hotter than the phase change temperature to accumulate calories in this battery.
La nuit, pour récupérer les calories on fait passer sur cette batterie de l’air froid qui se réchauffe afin de venir chauffer les pièces de l’habitation. L’été on produit plus de courant et de chaleur mais le besoin en chaleur est remplacé par un besoin en air froid pour refroidir les pièces de l’habitation et il faut alors faire appel à des climatiseurs qui pourraient fonctionner avec le courant produit par les panneaux photovoltaïques. L’invention propose une solution pour améliorer le confort des habitants d’une maison équipée d’une installation selon l’invention. A cet effet, l’invention a pour objet une installation comprenant des moyens de production de courant électrique, des moyens de distribution de l’air dans une habitation et des moyens pour stocker de l’énergie produite par les moyens de production de courant, cette installation étant caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens de stockage du type à matériaux à changement de phase qui en complément du mode de chargement par échange avec un flux d’air au contact des matériaux à changement de phase comprennent un équipement électrique pour charger les dits moyens de stockage par un moyen de production de chaleur et par un moyen de production de froid, les dits équipements étant accolés aux matériaux à changement de phase se présentant sous forme de plaques. L’invention sera bien comprise à l’aide de la description ci-après faite à titre d’exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : FIG 1 ; une installation selon l’invention FIG 2 : élément de stockage avec matériaux à changement de phase FIG 3 un autre élément de stockageAt night, in order to recover the calories, cold air is sent to this battery, which heats up in order to heat the rooms of the house. In the summer, more current and heat are produced, but the need for heat is replaced by a need for cold air to cool the rooms of the house and it is necessary to use air conditioners that could work with the current produced by them. photovoltaic panels. The invention proposes a solution for improving the comfort of the inhabitants of a house equipped with an installation according to the invention. For this purpose, the subject of the invention is an installation comprising means for generating electric current, means for distributing air in a dwelling and means for storing energy produced by the power generation means, this installation being characterized in that it comprises storage means of the phase change material type which, in addition to the mode of charging by exchange with a flow of air in contact with the phase change materials, comprise electrical equipment for charging said storage means by a heat generating means and a cold generating means, said equipment being contiguous to the phase change materials in the form of plates. The invention will be better understood from the following description given by way of non-limiting example with reference to the drawing which represents: FIG 1; FIG. 2: storage element with phase-change materials FIG. 3 another storage element
En se reportant au dessin, on voit une installation 1 de production d’énergie installée dans une habitation.Referring to the drawing, we see an installation 1 of energy production installed in a dwelling.
Cette installation produit de l’électricité et pour ce faire elle comprend des panneaux 2 photo voltaïques posés par exemple en toiture. Des moyens 15 de conversion du courant continu en courant alternatif permettent soit d’utiliser le courant directement dans l’habitation soit l’injecter sur le réseau. Au lieu et place de panneaux photovoltaïques il pourrait s’agir d’une éolienne ou d’une combinaison éolienne plus panneaux photovoltaïques et/ou panneaux solaires thermiques. L’installation comprend également des moyens 30 de distribution d’air pour être distribué dans les différentes pièces de l’habitation et/ou venir alimenter un échangeur couplé à un ballon d’eau chaude.This installation produces electricity and to do this it includes 2 photo voltaic panels placed for example on the roof. Means 15 for converting the direct current into alternating current make it possible to use the current directly in the house or to inject it on the network. Instead of photovoltaic panels it could be a wind turbine or a combination of wind plus photovoltaic panels and / or solar thermal panels. The installation also includes means 30 for distributing air to be distributed in the various rooms of the house and / or supply a heat exchanger coupled to a hot water tank.
Des moyens 4,5 pour stocker de l’énergie produite équipent également cette installation. Ces moyens de stockage sont chargés par de l’air à température adéquat balayant les matériaux de stockage qui sont agencés sous forme de plaques disposées parallèlement les unes à côté des autres. L’installation comprend des moyens 4,5 de stockage du type à matériaux à changement de phase qui en complément du mode de chargement par échange avec un flux d’air au contact des matériaux à changement de phase comprennent un équipement, électrique alimenté en courant pour charger les dits moyens de stockage l’équipement électrique étant constitué par un moyen 6A de production de chaleur et par un moyen 6B de production de froid, les dits moyens 6A, 6B étant accolés aux matériaux à changement de phase se présentant sous forme de plaques.Means 4.5 for storing the energy produced also equip this installation. These storage means are charged with air at an adequate temperature sweeping the storage materials which are arranged in the form of plates arranged parallel to each other. The installation comprises means for storage of the phase change material type which, in addition to the mode of exchange charging, with an air flow in contact with the phase change materials, comprises an electric power supply equipment. for charging said storage means the electrical equipment being constituted by a heat generating means 6A and a cold generating means 6B, said means 6A, 6B being contiguous with the phase change materials in the form of plates.
Les moyens 6A de production de chaleur sont, par exemple, une résistance électrique.The means 6A for producing heat are, for example, an electrical resistance.
Les moyens 6B de production du froid sont, par exemple, un module à effet Peltier ou un compresseur évaporateur.The means 6B for producing the cold are, for example, a Peltier effect module or an evaporator compressor.
Dans une forme de réalisation, l’installation comprend un premier 4A type de matériaux à changement de phase avec une température de fusion adaptée au moyen 6A de production de calories qui servira à réchauffer l’air et un second 5A type de matériaux à changement de phases avec une température de fusion adaptée au moyen 6B de production de froid qui servira à refroidir l’air.In one embodiment, the plant includes a first 4A type of phase change material with a melting temperature adapted to the calorie production means 6A that will be used to heat the air and a second 5A type of material to change the heat. phases with a melting temperature adapted to 6B cold production means that will serve to cool the air.
Les matériaux sont logés dans des caissons indépendants ou dans un caisson commun mais avec une séparation isolante.The materials are housed in independent boxes or in a common box but with an insulating separation.
Selon la période de l’année ou du besoin on utilise l’un ou l’autre des moyens de stockage.Depending on the period of the year or the need, one or the other of the storage means is used.
Le charment par courant électrique permet de s’affranchir des températures.The charm by electric current makes it possible to get rid of temperatures.
Pour refroidir il ne faut pas nécessairement être en dessous de zéro degré Celsius. Par exemple une température de 18° sera largement suffisante pour refroidir de l’air à 28°C.To cool it does not have to be below zero degrees Celsius. For example a temperature of 18 ° will be largely sufficient to cool air to 28 ° C.
Pour réchauffer, il en est de même, une mise en température de 24 degrés Celsius est suffisante pour chauffer de l’air à 16 degrés.To warm up, it is the same, a temperature setting of 24 degrees Celsius is sufficient to heat air to 16 degrees.
Ainsi, l’installation comprend des moyens 4 de stockage du type à matériau à changement de phase accumulant des calories produites par une résistance électrique et des moyens 5 de stockage du type à matériau à changement de phase combinés avec au moins un module 6B à effet Peltier alimenté en courant continu produit par les moyens 2 de production de courant électrique pour refroidir l’air avant introduction dans l’habitation par contact de l’air à refroidir sur les moyens de stockageThus, the installation comprises storage means of the phase change material type accumulating calories produced by an electrical resistance and storage means of the phase change material type combined with at least one effect module 6B. Peltier supplied with direct current produced by means 2 for producing electric current to cool the air before introduction into the house by contacting the air to be cooled on the storage means
Ainsi, on va charger les moyens de stockage 5 en frigories à l’aide du courant produit par l’installation ce qui va permettre, de refroidir l’air pendant la période la plus chaude de la journée. On utilise la « chaleur latente » de ces matériaux à changement de phases pour refroidir l’air chaud.Thus, the cold storage means 5 will be loaded with the aid of the current produced by the installation, which will allow cooling of the air during the hottest period of the day. The "latent heat" of these phase change materials is used to cool the hot air.
Le module à effet Peltier comporte deux faces opposées l’une produisant du froid et l’autre du chaud. On fixe la face du module à effet Peltier produisant du froid sur l’un des faces de la plaque de matériau à changement de phase en sorte de refroidir la plaque.The Peltier effect module has two opposite sides, one producing cold and the other hot. The face of the cold-producing Peltier module is fixed to one of the faces of the phase-change material plate so as to cool the plate.
Le courant électrique provient des moyens de production tels les panneaux photovoltaïques ou une éolienne mais on peut également utiliser le courant acheté à un distributeur.The electric current comes from the production means such as photovoltaic panels or a wind turbine but it is also possible to use the current purchased from a distributor.
Les matériaux à changement de phase sont agencés en forme de plaques 40 avec des moyens aptes à perturber l’écoulement pour un meilleur transfert entre l’air et les surfaces de plaques. L’été, on a besoin de rafraîchir la maison avec de l’air froid, il est donc possible en utilisant l’effet Peltier de l’emmagasiner dans un moyen de stockage pour l’utiliser ensuite pour refroidir de l’air qui sera ensuite distribué dans les pièces de l’habitation.The phase change materials are arranged in the form of plates 40 with means capable of disturbing the flow for better transfer between the air and the plate surfaces. In the summer, we need to cool the house with cold air, so it is possible by using the Peltier effect to store it in a storage medium and then use it to cool air that will be then distributed in the rooms of the house.
Un avantage des modules à effet Peltier est que l’alimentation est du continu ce qui ne nécessite pas de transformer le courant produit par les panneaux en courant alternatif. L’intérêt de l’usage du courant électrique pour agir sur les matériaux à changement de phase est que le stockage n’est pas tributaire et des températures de l’air qu’il est possible d’obtenir.An advantage of the Peltier effect modules is that the power supply is continuous, which does not require transforming the current produced by the panels into alternating current. The advantage of using electric current to act on phase change materials is that the storage is not dependent and the temperatures of the air that can be obtained.
Les matériaux du moyen de stockage sont logés dans un caisson isolant A comportant une entrée 10 et une sortie 11The materials of the storage means are housed in an insulating box A having an inlet 10 and an outlet 11
Un pilote peut ainsi gérer les différents flux d’air en fonction des températures, des besoins électriques immédiats, de la production du courant et des quantités de calories ou frigories disponibles ou à emmagasiner.A pilot can thus manage the various air flows according to the temperatures, the immediate electrical needs, the production of the current and the quantities of calories or frigories available or to store.
Le moyen de stockage est réalisé par des plaques 40 de matériau à changement de phase placé dans une enveloppe conductrice de la chaleur ou du froid disposées parallèlement entre elles avec un espace 41 entre les plaques pour la circulation d’air. L’air à chauffer ou chauffant circule entre les plaques où se produit un échange thermique.The storage means is formed by plates 40 of phase change material placed in a conductive envelope of heat or cold arranged parallel to each other with a space 41 between the plates for the circulation of air. The air to be heated or heated circulates between the plates where a heat exchange occurs.
Les deux moyens de stockage peuvent être logés dans un seul caisson mais seront séparés par une cloison isolante 50 et des volets permettent de sélectionner les entrées et sorties de l’air circulant dans le moyen de stockage.The two storage means may be housed in a single box but will be separated by an insulating partition 50 and shutters allow to select the inputs and outputs of the air flowing in the storage means.
On utilise un module 30 de gestion des flux d’air avec possibilité de mélange logeant une turbine ou un ventilateur. Ce module est disposé dans les combles .An airflow management module 30 is used with the possibility of mixing housing a turbine or a fan. This module is arranged in the attic.
Dans une autre forme de réalisation figure 3, on utilise un seul type de matériau à changement de phase avec, par exemple, une température de fusion de l’ordre de 22 à 23° et l’une des faces de la plaque en matériau à changement de phase est refroidie par un moyen 6B de production de froid, l’autre face de la plaque est chauffée avec un moyen 6A de production de chaleur.In another embodiment of FIG. 3, only one type of phase-change material is used with, for example, a melting temperature of the order of 22 to 23 ° and one of the faces of the plate phase change is cooled by a cold generating means 6B, the other side of the plate is heated with a heat generating means 6A.
Cette température moyenne permet l’hiver de réchauffer l’air qui par exemple ferait 16°C et l’été de refroidir de l’air qui ferait 27° C.This average temperature allows the winter to heat the air which for example would be 16 ° C and the summer to cool air that would be 27 ° C.
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