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WO2014044864A1 - Domestic water heating facility having a heating function - Google Patents

Domestic water heating facility having a heating function Download PDF

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Publication number
WO2014044864A1
WO2014044864A1 PCT/EP2013/069795 EP2013069795W WO2014044864A1 WO 2014044864 A1 WO2014044864 A1 WO 2014044864A1 EP 2013069795 W EP2013069795 W EP 2013069795W WO 2014044864 A1 WO2014044864 A1 WO 2014044864A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
loop
heating
hot water
balloon
installation according
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/069795
Other languages
French (fr)
Inventor
Mihai Radulescu
Catherine MARTINLAGARDETTE
Cédric TEUILLIERES
Original Assignee
Electricite De France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electricite De France filed Critical Electricite De France
Publication of WO2014044864A1 publication Critical patent/WO2014044864A1/en

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    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps

Definitions

  • a temperature probe 143 placed on the balloon 100 at a level less than or equal to the stitching point 141 for supplying the heating loop 140 gives information on the quantity of hot water still available in the balloon 100. depending on this value, the heating loop 140 can be turned on or off.
  • the invention takes advantage of this effect by multiplying the applications of the domestic hot water tank 100 and thus increasing the energy withdrawn into the tank, but also integrating the "free" cooling function, the invention allows that this ratio of static loss per kW / h of energy produced is even more diminished.
  • the return point 148 of the heating loop 140 having a large temperature delta at the bottom of the balloon 100, while for heating systems with a low temperature delta such as towel warmers, heated floors, etc. ... the return point 810 is placed in the lower part of the balloon but at a stitching point 810 located above the point 148 of the high temperature delta system,
  • 130 is preferably a double wall exchanger.

Landscapes

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Abstract

The present invention concerns a domestic water heating facility comprising a domestic hot water tank (100), a heat source (300), a refill loop (130) combined with the heat source (300) and the hot water tank (100) and a heating loop (140) connected to the hot water tank (100), characterised in that the refill loop (130) and the heating loop (140) communicate directly with the internal volume of the domestic hot water tank (100) and in that direct connections (500, 600) are provided between the refill loop (130) and the heating loop (140), brought selectively into service when allowed to do so by the measured temperature of the domestic hot water.

Description

Installation de chauffe-eau sanitaire à fonction de chauffage Installation of sanitary water heater with heating function
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de production d'eau chaude sanitaire. The present invention relates to the field of domestic hot water production devices.
De très nombreux dispositifs de production d'eau chaude sanitaire ont déjà été proposés.  A large number of hot water production devices have already been proposed.
On a en particulier proposé de nombreux dispositifs de production d'eau chaude sanitaire comprenant un ballon d'eau chaude associé à une boucle de recharge comprenant une pompe à chaleur (PAC).  In particular, we have proposed many devices for producing domestic hot water including a hot water tank associated with a charging loop comprising a heat pump (PAC).
De tels dispositifs sont décrits par exemple notamment dans les documents CA 2754683, CN 201903116 et JP 2011169584.  Such devices are described for example in particular in documents CA 2754683, CN 201903116 and JP 2011169584.
On a également tenté de coupler de tels dispositifs de production d'eau chaude sanitaire à des circuits de chauffage afin notamment de profiter de la capacité de stockage thermique associé aux ballons d'eau chaude sanitaire.  Attempts have also been made to couple such devices for producing domestic hot water with heating circuits in order in particular to take advantage of the thermal storage capacity associated with domestic hot water tanks.
Des exemples de telles propositions sont décrits dans les documents EP 2397778, WO2008/130306 et JP 2011141076.  Examples of such proposals are described in EP 2397778, WO2008 / 130306 and JP 2011141076.
Aucun des dispositifs connus ne donnent cependant totalement satisfaction.  None of the known devices, however, give complete satisfaction.
Les documents EP 2397778 et WO2008/130306 divulguent plus précisément des installations du type schématisé sur la figure 1 annexée selon lequel le ballon d'eau chaude 10 dans lequel est prélevée l'eau chaude sanitaire est lui-même placé dans un corps de chauffe 20 associé à la pompe à chaleur 30. La pompe à chaleur comprend classiquement un évaporateur 32, un compresseur 34, un condenseur 36 et un détendeur 38. Le corps de chauffe 20 est associé par ailleurs au circuit de chauffage 40. Ces installations dans lesquelles le ballon d'eau chaude sanitaire 10 est placé dans un corps de chauffe 20 ne permettent pas d'optimiser le chauffage de l'eau dans le ballon 10 précité.  Documents EP 2397778 and WO2008 / 130306 more specifically disclose installations of the type shown diagrammatically in the appended FIG. 1 according to which the hot water tank 10 in which the domestic hot water is taken is itself placed in a heating body. associated with the heat pump 30. The heat pump conventionally comprises an evaporator 32, a compressor 34, a condenser 36 and a pressure reducer 38. The heating element 20 is also associated with the heating circuit 40. These installations in which the domestic hot water tank 10 is placed in a heating body 20 do not optimize the heating of the water in the aforementioned balloon 10.
On observera par ailleurs que le document EP 2397778 se préoccupe essentiellement de tenter d'optimiser le couplage de la pompe à chaleur avec une source d'appoint. La source d'appoint est mise en service lorsque la température de l'eau dans le corps de chauffe atteint la température maximale produite par la pompe à chaleur et que la température de consigne du circuit de chauffage n'est toujours pas atteinte. On observera également que le document EP 2397778 préconise de scinder le corps de chauffe en un compartiment inférieur et un compartiment supérieur qui loge le ballon d'eau chaude 10, par une paroi de séparation sensiblement horizontale munie d'un orifice central. It will also be observed that EP 2397778 is essentially concerned with trying to optimize the coupling of the heat pump with an auxiliary source. The backup source is put into operation when the temperature of the water in the heating body reaches the maximum temperature produced by the heat pump and that the set temperature of the heating circuit is still not reached. It will also be noted that EP 2397778 recommends splitting the heating element into a lower compartment and an upper compartment housing the hot water tank 10, by a substantially horizontal partition wall provided with a central orifice.
Le document WO2008/130306 se préoccupe essentiellement d'assurer le couplage entre deux sources de chaleur, dont un capteur solaire, conçues pour charger l'évaporateur de la pompe à chaleur.  The document WO2008 / 130306 is essentially concerned with ensuring the coupling between two heat sources, including a solar collector, designed to charge the evaporator of the heat pump.
L'installation divulguée dans le document JP 2011141076 semble limitée au chauffage d'une baignoire. Elle est schématisée sur la figure 2.  The installation disclosed in JP 2011141076 seems limited to heating a bathtub. It is shown schematically in FIG.
Selon ce document une boucle de recharge 50 liée à la pompe à chaleur 30 alimente directement le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire et un couplage thermique 60 avec cette eau chaude sanitaire contenue dans le ballon 10 alimente le circuit de chauffage 40.  According to this document a recharge loop 50 connected to the heat pump 30 directly supplies the internal volume of the domestic hot water tank and a thermal coupling 60 with the domestic hot water contained in the tank 10 supplies the heating circuit 40.
Le but exprimé dans ce document est de réduire la quantité d'eau chaude à température moyenne (50 à 40°C) au milieu du ballon 10 qui est générée lorsqu'il y a un besoin de chauffage et qui augmente de jour en jour.  The purpose expressed in this document is to reduce the amount of hot water at medium temperature (50 to 40 ° C) in the middle of the flask 10 which is generated when there is a need for heating and which increases day by day.
A cette fin, le document JP 201141076 propose que quand le tarif de nuit est détecté et si la température en haut du ballon n'est pas assez élevée, l'eau réchauffée par la PAC à plus de 80°C est injectée au milieu du ballon. Ainsi l'eau au milieu du ballon résultant du mélange de l'eau à plus de 80°C provenant de la PAC et de l'eau à 50°C, atteint une température moyenne de 70°C. Puis, une fois cette température de 70°C atteinte, on injecte en haut du ballon l'eau chaude à 80°C provenant de la PAC. Ainsi, à la fin de la journée, la quantité d'eau à température moyenne (40°C) est diminuée alors que celle à basse température (15°C) est augmentée. Ce fonctionnement fait que le système de chauffage de la baignoire perturbe la stratification de l'eau stockée dans le ballon. D'autres systèmes connus sont décrits dans les documents FR 1430376, WO 2004/070279 et FR 2402841. To this end, document JP 201141076 proposes that when the night fare is detected and if the temperature at the top of the flask is not high enough, the water heated by the heat pump to more than 80 ° C is injected in the middle of the tank. ball. Thus the water in the middle of the flask resulting from the mixing of the water at more than 80 ° C from the PAC and the water at 50 ° C, reaches an average temperature of 70 ° C. Then, once this temperature of 70 ° C reached, is injected at the top of the flask hot water at 80 ° C from the PAC. Thus, at the end of the day, the amount of water at medium temperature (40 ° C) is decreased while that at low temperature (15 ° C) is increased. This operation causes the bathtub heating system to disturb the stratification of the water stored in the flask. Other known systems are described in documents FR 1430376, WO 2004/070279 and FR 2402841.
L'objectif de la présente invention est de proposer une nouvelle installation qui permette d'assurer en priorité le chauffage de l'eau chaude sanitaire tout en optimisant un circuit de chauffage auxiliaire selon les ressources thermiques disponibles et ce dans une configuration peu coûteuse, simple et fiable.  The objective of the present invention is to propose a new installation which makes it possible to ensure priority heating of domestic hot water while optimizing an auxiliary heating circuit according to the thermal resources available and in an inexpensive configuration, simple and reliable.
Cet objectif est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une installation de chauffe-eau sanitaire comprenant un ballon d'eau chaude sanitaire, une source thermique, une boucle de recharge associant la source thermique et le ballon d'eau chaude et une boucle de chauffage liée au ballon d'eau chaude pour assurer le chauffage d'un circuit de chauffage auxiliaire, caractérisée en ce que la boucle de recharge et la boucle de chauffage communiquent directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire et qu'il est prévu des liaisons directes entre la boucle de recharge et la boucle de chauffage, mises sélectivement en service lorsque la température mesurée de l'eau chaude sanitaire l'autorise, et caractérisée en ce que les moyens de liaison de la boucle de recharge et de la boucle de chauffage comprennent deux vannes trois voies, l'une permettant de relier sélectivement la sortie de la boucle de recharge soit avec le ballon soit avec l'entrée de la boucle de chauffage et l'autre permettant de relier sélectivement la sortie de la boucle de chauffage soit avec le ballon soit avec l'entrée de la boucle de recharge.  This objective is achieved in the context of the present invention through a sanitary water heater installation comprising a domestic hot water tank, a heat source, a charging loop associating the heat source and the hot water tank and a heating loop connected to the hot water tank for heating an auxiliary heating circuit, characterized in that the charging loop and the heating loop communicate directly with the internal volume of the hot water tank and that there are direct connections between the charging loop and the heating loop, selectively switched on when the measured temperature of the domestic hot water permits, and characterized in that the connection means of the charging loop and the heating loop comprise two three-way valves, one for selectively connecting the output of the charging loop either with the balloon or with the input of the heating loop and the other for selectively connecting the output of the heating loop either with the balloon or with the input of the charging loop.
Comme on l'exposera plus en détail par la suite, la mise en liaison sélective directe de la boucle de recharge et de la boucle de chauffage permet d'optimiser les performances du système sans perturber la température et la stratification de l'eau chaude sanitaire bien que celle-ci puisse circuler directement dans la boucle de recharge et dans la boucle de chauffage.  As will be discussed in more detail below, the direct selective linking of the charging loop and the heating loop optimizes the performance of the system without disturbing the temperature and stratification of the domestic hot water. although it can flow directly into the charging loop and into the heating loop.
La combinaison conforme à la présente invention marque en cela une rupture par rapport à l'état de la technique bien que conduisant à une structure techniquement simple. De préférence, la source thermique est une pompe à chaleur. Avantageusement, la pompe à chaleur est réversible afin de permettre un fonctionnement en climatisation grâce à la liaison directe entre la boucle de recharge et la boucle de chauffage. Cette liaison directe permet de ne pas perturber la température et la stratification dans le ballon d'eau chaude sanitaire. Ainsi on obtient un système polyvalent autorisant notamment le chauffage à partir de l'eau chaude sanitaire. The combination according to the present invention marks in this a break with respect to the state of the art although leading to a technically simple structure. Preferably, the heat source is a heat pump. Advantageously, the heat pump is reversible to allow operation in air conditioning through the direct connection between the charging loop and the heating loop. This direct connection makes it possible not to disturb the temperature and stratification in the hot water tank. Thus we obtain a versatile system allowing including heating from domestic hot water.
Selon d'autres caractéristiques optionnelles et avantageuses de la présente invention :  According to other optional and advantageous features of the present invention:
. l'installation comprend un mitigeur qui assure un mélange entre de l'eau chaude prélevée en partie supérieure du ballon et de l'eau à une température inférieure, de préférence le retour de la boucle de chauffage. . the installation comprises a mixer that ensures a mixture between hot water taken from the upper part of the flask and water at a lower temperature, preferably the return of the heating loop.
. l'installation comprend un circuit additionnel de chauffage relié par deux piquages avec le volume interne du ballon d'eau chaude en parallèle de la boucle de chauffage.  . the installation comprises an additional heating circuit connected by two branch connections with the internal volume of the hot water tank in parallel with the heating loop.
. le retour de l'eau du circuit additionnel de chauffage est fait par un piquage en partie basse du ballon situé au-dessus ou au même niveau du point de piquage de la boucle de chauffage, tandis que le départ de l'eau du circuit additionnel de chauffage est fait par un piquage en partie haute du ballon situé en dessous ou au même niveau du point de piquage de la boucle de chauffage.  . the return of the water of the additional heating circuit is made by a tapping at the bottom of the balloon located above or at the same level of the stitching point of the heating loop, while the departure of the water from the additional circuit heating is done by a stitching at the top of the balloon located below or at the same level of the stitching point of the heating loop.
. la boucle additionnelle de chauffage est contrôlée par une pompe de circulation à vitesse variable et/ou une vanne de mélange contrôlée. . l'ensemble des canalisations qui débouche sous forme d'un retour dans le volume interne du ballon comprennent des brise jets.  . the additional heating loop is controlled by a variable speed circulation pump and / or a controlled mixing valve. . the set of pipes that opens in the form of a return to the internal volume of the balloon includes jet bursts.
. la mise en service de la boucle de chauffage est pilotée par une sonde de température placée sur le ballon à un niveau inférieur ou égal au point de piquage d'alimentation de la boucle de chauffage. . the commissioning of the heating loop is controlled by a temperature probe placed on the balloon at a level less than or equal to the supply point of the heating loop.
. deux sondes de température pilotent le fonctionnement de la boucle de recharge : une sonde installée sur le ballon pour détecter le niveau d'eau chaude et qui commande le démarrage de la boucle de recharge et une sonde installée soit en partie basse du ballon soit sur la canalisation d'eau froide de la boucle de recharge qui commande l'arrêt de la boucle de recharge et de la pompe à chaleur lorsque le ballon est chargé en eau chaude. . two temperature probes control the operation of the charging loop: a probe installed on the tank to detect the hot water level and which controls the start of the charging loop and a probe installed either at the bottom of the balloon or on the cold water pipe of the charging loop which controls the stop of the charging loop and the heat pump when the balloon is loaded with hot water.
. l'eau chaude sanitaire circule dans la boucle de recharge et dans la boucle de chauffage.  . domestic hot water circulates in the charging loop and in the heating loop.
. l'évaporateur de la pompe à chaleur est alimentée par un flux d'air. . l'installation comprend au moins un registre adapté pour diriger sélectivement vers l'évaporateur de la pompe à chaleur, un flux d'air provenant de l'intérieur d'un bâtiment, par exemple issu de la ventilation d'un bâtiment, ou un flux d'air provenant de l'extérieur.  . the evaporator of the heat pump is fed by a flow of air. . the installation comprises at least one register adapted to direct selectively towards the evaporator of the heat pump, a flow of air coming from the inside of a building, for example resulting from the ventilation of a building, or a airflow from the outside.
. l'installation comprend au moins un registre adapté pour diriger sélectivement vers l'extérieur ou vers l'intérieur d'un bâtiment, le flux d'air qui a balayé l'évaporateur de la pompe à chaleur.  . the installation comprises at least one register adapted to direct selectively towards the outside or towards the inside of a building, the air flow which has swept the evaporator of the heat pump.
. la boucle de recharge et la boucle de chauffage comprennent chacune une pompe de circulation . the charging loop and the heating loop each include a circulation pump
. la boucle de recharge comprend un clapet anti-retour et une électrovanne.  . the charging loop includes a check valve and a solenoid valve.
. la boucle de chauffage comprend un purgeur.  . the heating loop includes a trap.
. le circuit de chauffage est un circuit air. . the heating circuit is an air circuit.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :  Other features, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with reference to the appended drawings, given as non-limiting examples and in which:
- les figures 1 et 2 précédemment décrites représentent des exemples de réalisation conformes à l'état de la technique,  FIGS. 1 and 2 previously described represent exemplary embodiments according to the state of the art,
- la figure 3 représente un premier mode de réalisation d'une installation de chauffe-eau sanitaire conforme à la présente invention, et  FIG. 3 represents a first embodiment of a sanitary water heater installation according to the present invention, and
- les figures 4 et 5 représentent deux variantes de réalisation de l'installation de chauffe-eau sanitaire conforme à la présente invention.  - Figures 4 and 5 show two alternative embodiments of the sanitary water heater installation according to the present invention.
On va décrire dans un premier temps un mode de réalisation de l'installation de chauffe-eau sanitaire conforme à la présente invention illustré sur la figure 3 annexée. On retrouve sur la figure 3 annexée, une installation qui comprend un ballon d'eau chaude 100, une source thermodynamique 300 formée de préférence d'une pompe à chaleur (PAC), une boucle de recharge 130 destinée à chauffer l'eau chaude sanitaire contenue dans le ballon 100 et une boucle de chauffage 140 destinée à alimenter un circuit de chauffage auxiliaire 400. We will first describe an embodiment of the sanitary water heater installation according to the present invention illustrated in Figure 3 attached. An installation which includes a hot water tank 100, a thermodynamic source 300 preferably formed of a heat pump (PAC), a refill loop 130 for heating the domestic hot water, is found in appended FIG. contained in the balloon 100 and a heating loop 140 for supplying an auxiliary heating circuit 400.
Par la suite, la description sera faite en regard d'une installation comprenant, comme source thermodynamique, une pompe à chaleur, afin de simplifier la description.  Subsequently, the description will be made with respect to an installation comprising, as a thermodynamic source, a heat pump, in order to simplify the description.
Cependant, l'invention peut s'appliquer à toute autre ressource thermique équivalente.  However, the invention can be applied to any other equivalent thermal resource.
Le ballon d'eau chaude 100 peut en lui-même faire l'objet de nombreux modes de réalisation connus de l'homme de l'art. Il ne sera donc pas décrit dans le détail par la suite.  The hot water tank 100 may in itself be the subject of many embodiments known to those skilled in the art. It will not be described in detail later.
Pour l'essentiel, le ballon d'eau chaude 100 comprend une cuve Essentially, the hot water tank 100 includes a tank
110 thermiquement isolée qui possède une entrée 112 située en partie basse du ballon reliée à une arrivée d'eau et une sortie 114 située en partie supérieure du ballon reliée au point de prélèvement d'eau chaude. 110 thermally insulated which has an inlet 112 located in the lower part of the balloon connected to a water inlet and an outlet 114 located in the upper part of the balloon connected to the hot water sampling point.
De préférence, l'entrée 112 et la sortie 114 sont munies chacune d'un système brise jet 113, 115 destiné à éviter de perturber la stratification thermique de l'eau chaude au sein du ballon 100.  Preferably, the inlet 112 and the outlet 114 are each provided with a jet jet system 113, 115 intended to avoid disturbing the thermal stratification of the hot water within the balloon 100.
Un groupe de sécurité 102 est de préférence installé sur l'arrivée d'eau froide 112.  A safety group 102 is preferably installed on the inlet of cold water 112.
La source thermodynamique 300, lorsqu'elle est constituée d'une pompe à chaleur comme cela est illustrée sur les figures 3, 4 et 5 annexées, peut être formée de toute structure connue d'une pompe à chaleur exploitant un fluide frigorigène et composée d'un évaporateur 320, un compresseur 340, d'un condenseur 360 et d'un détendeur 380. L'évaporateur 320 est avantageusement un évaporateur à air, c'est-à- dire qu'il est alimenté par un flux d'air 322 mis en mouvement de préférence par un ventilateur 324. Le ventilateur 324 peut être prévu en amont de l'évaporateur 320 comme illustré sur la figure 3 ou en variante en aval de celui-ci. L'air déplacé par le ventilateur 324 sur l'évaporateur 320 peut être de l'air prélevé à l'extérieur ou à l'intérieur d'un bâtiment ou l'air issu de la ventilation du bâtiment qu'elle soit mécanique contrôlée ou naturelle. Sur les figures 3, 4 et 5 annexées, on a référencé 323 un registre adapté pour diriger sélectivement vers l'évaporateur 320 de la pompe à chaleur 300, un flux d'air provenant de l'intérieur ou de l'extérieur d'un bâtiment Au niveau de l'évaporateur, le flux d'air 322 transfère des calories au fluide frigorigène circulant dans le circuit fermé constitué par l'évaporateur 320, le compresseur 340, le condenseur 360 et le détendeur 380. De même sur les figures 3, 4 et 5 annexées, on a représenté schématiquement un registre 325 adapté pour diriger sélectivement vers l'extérieur ou vers l'intérieur d'un bâtiment, le flux d'air qui a balayé l'évaporateur 320 de la pompe à chaleur 300. The thermodynamic source 300, when it consists of a heat pump as illustrated in Figures 3, 4 and 5 appended, may be formed of any known structure of a heat pump operating a refrigerant and composed of an evaporator 320, a compressor 340, a condenser 360 and a pressure reducer 380. The evaporator 320 is advantageously an air evaporator, that is to say that it is powered by a flow of air 322 preferably moved by a fan 324. The fan 324 may be provided upstream of the evaporator 320 as shown in Figure 3 or alternatively downstream thereof. The air moved by the fan 324 on the evaporator 320 may be air taken outside or inside a building or the air from the building ventilation whether mechanical controlled or natural. In FIGS. 3, 4 and 5 appended, there is referenced 323 a register adapted to direct selectively towards the evaporator 320 of the heat pump 300, a flow of air coming from the inside or the outside of a In the evaporator, the air flow 322 transfers calories to the refrigerant circulating in the closed circuit consisting of the evaporator 320, the compressor 340, the condenser 360 and the expander 380. Similarly in FIGS. 4 and 5, diagrammatically shown a register 325 adapted to selectively direct outward or inward of a building, the air flow that has swept the evaporator 320 of the heat pump 300.
Le compresseur 340 élève la pression et la température du fluide frigorigène gazeux en le comprimant.  The compressor 340 raises the pressure and temperature of the gaseous refrigerant by compressing it.
Le condenseur 360 est de préférence un condenseur à eau à double paroi, c'est-à-dire que le fluide frigorigène qui circule dans le circuit fermé de la pompe à chaleur 300 est en échange thermique avec un flux d'eau qui circule dans la boucle de recharge 130, mais qu'il n'y a pas de risque de contamination de l'eau chaude sanitaire par la pompe à chaleur 300 grâce à la structure double paroi du condenseur 360. Comme on le verra par la suite, ce flux d'eau provient directement du volume d'eau chaude sanitaire présente dans la cuve 110 du ballon 100.  The condenser 360 is preferably a double-walled water condenser, that is to say that the refrigerant circulating in the closed circuit of the heat pump 300 is in heat exchange with a flow of water flowing in. the charging loop 130, but that there is no risk of contamination of the domestic hot water by the heat pump 300 through the double wall structure of the condenser 360. As will be seen later, this flow of water comes directly from the volume of domestic hot water present in the tank 110 of the balloon 100.
Le fluide frigorigène transfère les calories puisées dans l'air au niveau de l'évaporateur 320 vers le flux d'eau au niveau du condenseur 360.  The refrigerant transfers the calories drawn into the air at the evaporator 320 to the water flow at the condenser 360.
L'eau chaude produite dans le condenseur 360 est stockée dans le ballon 100 grâce à la boucle de recharge 130.  The hot water produced in the condenser 360 is stored in the balloon 100 through the charging loop 130.
En été particulièrement, l'évaporateur 320 peut être alimenté non pas par de l'air extérieur, mais par de l'air prélevé à l'intérieur d'un bâtiment afin de rafraîchir celui-ci en prélevant les calories sur l'air puisé ainsi à l'intérieur du bâtiment. Ceci permet de rafraîchir « gratuitement » un bâtiment en produisant de l'eau chaude sanitaire. Le pilotage de la pompe à chaleur 300 est avantageusement corrélé avec la boucle de recharge 130 pour assurer une puissance thermique au niveau du condenseur 360 suffisante pour chauffer le flux d'eau à une température élevée, par exemple à 55°C. Le débit d'air 322 au niveau de l'évaporateur 320 est ainsi piloté proportionnellement à la puissance demandée. Especially in summer, the evaporator 320 can be supplied not by outside air, but by air taken from inside a building to cool it by taking the calories from the pulsed air. so inside the building. This makes it possible to cool a building "free of charge" by producing domestic hot water. The control of the heat pump 300 is advantageously correlated with the charging loop 130 to ensure a thermal power at the condenser 360 sufficient to heat the flow of water at an elevated temperature, for example at 55 ° C. The air flow 322 at the evaporator 320 is thus controlled proportionally to the power demanded.
La boucle de recharge 130 est utilisée pour remplir le ballon 100 en eau chaude sanitaire chauffée au niveau du condenseur 360. La boucle de recharge 130 comprend un conduit 132 qui prélève de l'eau froide en bas du ballon 100 ou issu directement du réseau d'eau sanitaire grâce à une pompe 134 laquelle dirige l'eau ainsi prélevée vers l'échangeur eau du condenseur 360. La pompe 134 doit être adaptée aux contraintes sanitaires de l'eau sanitaire. L'eau sortant de l'échangeur du condenseur 360 est injectée en haut du ballon 100 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 136 et d'une électrovanne 137.  The charging loop 130 is used to fill the balloon 100 with domestic hot water heated at the condenser 360. The charging loop 130 comprises a conduit 132 which draws cold water from the bottom of the balloon 100 or directly from the network. sanitary water through a pump 134 which directs the water thus withdrawn to the water exchanger condenser 360. The pump 134 must be adapted to the sanitary requirements of the sanitary water. The water leaving the exchanger of the condenser 360 is injected at the top of the tank 100 via a non-return valve 136 and a solenoid valve 137.
Plus précisément le conduit 132 débouche ainsi en partie supérieur du ballon par l'intermédiaire d'une vanne trois voies 510 dont la fonction sera décrite plus en détail par la suite.  Specifically, the conduit 132 thus opens in the upper part of the balloon via a three-way valve 510 whose function will be described in more detail later.
Une variante peut être de placer la vanne 3 voies 510 à l'intersection entre les conduits 520 et 140 qui seront décrits par la suite.  An alternative may be to place the 3-way valve 510 at the intersection between the ducts 520 and 140 which will be described later.
Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3, la boucle de recharge 130 débouche en sortie de la vanne trois voies 510, via une conduite 512, dans le point haut de piquage 114. En variante, le circuit de recharge 130 pourrait déboucher directement dans le ballon 100 via la conduite 512 et indépendamment du point de piquage de sortie 114.  According to the particular embodiment shown in FIG. 3, the charging loop 130 opens at the outlet of the three-way valve 510, via a line 512, in the high point of stitching 114. As a variant, the charging circuit 130 could lead to directly into the balloon 100 via the line 512 and independently of the outlet stitching point 114.
Le clapet anti-retour 136 installé sur la boucle de recharge 130 à proximité du point haut de piquage 114 empêche toute circulation en sens inverse de l'eau chaude, notamment par thermosiphon. Il sert également à empêcher le désamorçage de la pompe 134. Le clapet antiretour 136 peut être installé sur la conduite 130 entre la vanne 3 voies 510 et la pompe 134. L'électrovanne 137 empêche d'avoir un débit résiduel dans la conduite 130 lorsqu'il y a des soutirages d'ECS à haut débit et que la pompe à chaleur 300 est arrêtée. L'électrovanne 137 peut être installée n'importe où le long de la conduite 130. The non-return valve 136 installed on the charging loop 130 near the high tapping point 114 prevents any flow in the opposite direction of the hot water, in particular by thermosiphon. It also serves to prevent the defusing of the pump 134. The check valve 136 can be installed on the pipe 130 between the 3-way valve 510 and the pump 134. The solenoid valve 137 prevents a residual flow in the pipe 130 when there are high-flow DHW withdrawals and the heat pump 300 is stopped. Solenoid valve 137 may be installed anywhere along line 130.
De même, selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, l'entrée de la boucle de recharge 130 débouche sur l'arrivée d'eau 112. Dans cette configuration, le point de liaison entre la boucle de recharge 130 et le point d'entrée 112 dans le ballon est opéré en aval du groupe de sécurité 102 précité. Cependant, là encore, un point de piquage distinct du point d'arrivée d'eau froide 112 dans le ballon 100 peut être utilisé au niveau du ballon 100 pour le départ de la boucle de recharge 130.  Similarly, according to the embodiment shown in the accompanying figures, the inlet of the charging loop 130 opens on the water inlet 112. In this configuration, the connection point between the charging loop 130 and the point input 112 in the balloon is operated downstream of the aforementioned security group 102. However, here again, a stitching point separate from the cold water inlet point 112 in the balloon 100 can be used at the balloon 100 for the start of the refill loop 130.
L'homme de l'art comprendra à la lecture de la description qui précède, que selon l'invention la boucle de recharge 130 communique directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire 100 et en conséquence de l'eau chaude sanitaire circule dans le conduit 132 de la boucle de recharge 130.  Those skilled in the art will understand from reading the foregoing description that according to the invention the charging loop 130 communicates directly with the internal volume of the domestic hot water tank 100 and as a result of the domestic hot water circulates in the duct 132 of the charging loop 130.
La boucle de chauffage 140 a pour but le chauffage d'un fluide, de préférence un flux d'air utilisé dans le circuit auxiliaire de chauffage 400, par l'eau chaude sanitaire du ballon 100. De préférence, le flux d'air 400 est entraîné par un ventilateur ou équivalent 410. Ce dernier peut être prévu en amont ou en aval de l'échangeur 420 assurant l'échange de calories entre le flux d'air 400 du circuit auxiliaire de chauffage et le flux d'eau chaude sanitaire circulant dans la boucle de chauffage 140.  The purpose of the heating loop 140 is to heat a fluid, preferably an air stream used in the auxiliary heating circuit 400, by the domestic hot water of the tank 100. Preferably, the air stream 400 is driven by a fan or equivalent 410. The latter may be provided upstream or downstream of the exchanger 420 ensuring the exchange of heat between the air flow 400 of the auxiliary heating circuit and the hot water flow circulating in the heating loop 140.
La boucle de chauffage 140 comprend un conduit 142 comportant un point de piquage 141 en partie haute du ballon 100 pour assurer l'alimentation de la boucle de chauffage 140 en eau chaude sanitaire à environ 55°C.  The heating loop 140 comprises a conduit 142 having a stitching point 141 in the upper part of the balloon 100 for supplying the heating loop 140 with domestic hot water at approximately 55.degree.
La boucle de chauffage 140 comprend une pompe 144 adaptée aux contraintes sanitaires de l'eau sanitaire, qui assure la circulation de l'eau chaude sanitaire dans la boucle de chauffage 140 et à travers réchangeur eau/air 420. Cette pompe 144 peut être prévue en amont ou en aval de l'échangeur 420 sur la boucle de chauffage 140. The heating loop 140 comprises a pump 144 adapted to the sanitary constraints of the domestic water, which circulates the domestic hot water in the heating loop 140 and through water / air exchanger 420. This pump 144 may be provided upstream or downstream of the exchanger 420 on the heating loop 140.
Comme indiqué précédemment, l'air est poussé par le ventilateur 410 pour traverser l'échangeur 420 et refoulé ensuite dans l'espace habité du logement pour chauffer celui-ci.  As indicated above, the air is pushed by the fan 410 to cross the exchanger 420 and then discharged into the inhabited space of the housing to heat it.
Le retour d'eau refroidie sortant de la boucle de chauffage 140 à environ 25°C est fait par un point de piquage 148 en partie basse du ballon 100.  The return of cooled water leaving the heating loop 140 at about 25 ° C is done by a stitching point 148 in the lower part of the balloon 100.
Un brise jet 149 est intégré sur la sortie du retour 148 de la boucle de chauffage 140.  A jet breeze 149 is integrated on the return output 148 of the heating loop 140.
Un purgeur 146 est installé sur la boucle de chauffage 140 entre la pompe 144 et l'échangeur 420.  A trap 146 is installed on the heating loop 140 between the pump 144 and the exchanger 420.
En fonction du besoin de chauffage du logement, la pompe de circulation 144 et le ventilateur 410 sont commandés pour délivrer la puissance nécessaire.  Depending on the need for heating the housing, the circulation pump 144 and the fan 410 are controlled to deliver the necessary power.
Une sonde de température 143 placée sur le ballon 100 à un niveau inférieur ou égal au point de piquage 141 d'alimentation de la boucle de chauffage 140, donne l'information sur la quantité d'eau chaude encore disponible dans le ballon 100. En fonction de cette valeur, la boucle de chauffage 140 peut être mise en route ou arrêtée.  A temperature probe 143 placed on the balloon 100 at a level less than or equal to the stitching point 141 for supplying the heating loop 140 gives information on the quantity of hot water still available in the balloon 100. depending on this value, the heating loop 140 can be turned on or off.
Deux sondes de température peuvent être utilisées pour commander le fonctionnement de la boucle de recharge 130. Une première sonde 133 détecte le niveau d'eau chaude et commande le démarrage de la boucle de recharge 130, c'est-à-dire la mise en service de la pompe à chaleur 300 et de la pompe 134. La deuxième sonde 135 est installée, soit en partie basse du ballon 100, soit sur la canalisation d'eau froide 132 en amont de l'échangeur 360. Elle commande l'arrêt de la boucle de recharge 130, c'est-à-dire de la pompe à chaleur 300 et de la pompe 134, lorsque le ballon 100 est chargé en eau chaude.  Two temperature probes can be used to control the operation of the charging loop 130. A first probe 133 detects the hot water level and controls the start of the charging loop 130, that is to say the setting service of the heat pump 300 and the pump 134. The second probe 135 is installed either in the lower part of the tank 100 or on the cold water pipe 132 upstream of the exchanger 360. It controls the shutdown of the recharge loop 130, that is to say the heat pump 300 and the pump 134, when the balloon 100 is loaded with hot water.
L'homme de l'art comprendra à la lecture de la description qui précède que la boucle de recharge 130 et la boucle de chauffage 140 qui communiquent chacune directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire 100 sont parcourues directement par l'eau chaude sanitaire. Those skilled in the art will understand from reading the foregoing description that the charging loop 130 and the heating loop 140 which each communicate directly with the internal volume of the balloon Domestic hot water 100 are run directly by domestic hot water.
Comme on l'a indiqué précédemment, il est de plus prévu selon l'invention, des liaisons sélectives directes entre la boucle de recharge 130 et la boucle de chauffage 140. Plus précisément, il est prévu une liaison sélective 500 entre la sortie de la boucle de recharge 130, c'est- à-dire le point haut de la boucle de recharge 130, et l'entrée de la boucle de chauffage 140 et une liaison sélective 600 entre la sortie de la boucle de chauffage 140, c'est-à-dire le point bas de la boucle de chauffage 140, et l'entrée de la boucle de recharge 130.  As indicated above, it is further provided according to the invention, direct selective links between the charging loop 130 and the heating loop 140. More specifically, there is provided a selective connection 500 between the output of the recharge loop 130, ie the high point of the charging loop 130, and the input of the heating loop 140 and a selective link 600 between the output of the heating loop 140 is i.e., the low point of the heating loop 140, and the input of the charging loop 130.
Les deux liaisons 500 et 600 sont mises en service, lorsque la température mesurée de l'eau chaude sanitaire à l'intérieur du ballon 100 l'autorise.  The two links 500 and 600 are put into operation, when the measured temperature of the domestic hot water inside the balloon 100 allows it.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, la liaison 500 est formée de la vanne trois voies 510 précitée associée à un conduit 520. La vanne trois voies 510 pilotée par une consigne de température reçoit en entrée la sortie de la boucle de recharge 130 provenant du clapet anti-retour 136. Selon son état, la vanne trois voies 510 met en communication la sortie de la boucle de recharge 130, soit directement avec le volume interne 100 via la canalisation 512 , le cas échéant par l'intermédiaire du point de piquage haut 114 ou un point de repiquage distinct, soit avec la boucle de chauffage 140 par l'intermédiaire du conduit 520.  According to the embodiment shown in the accompanying figures, the link 500 is formed of the aforementioned three-way valve 510 associated with a conduit 520. The three-way valve 510 controlled by a temperature setpoint receives the output of the charging loop as input 130 from the non-return valve 136. According to its state, the three-way valve 510 communicates the output of the charging loop 130, either directly with the internal volume 100 via the pipe 512, where appropriate via the high stitching point 114 or a separate subchanging point, with the heating loop 140 via conduit 520.
De manière symétrique, le moyen de liaison 600 comprend une vanne trois voies 610 associée à un tronçon de conduit 620. La vanne trois voies 610 reçoit sur son entrée la sortie de la boucle de chauffage 140 provenant de l'échangeur 420, via le conduit 142.  In a symmetrical manner, the connecting means 600 comprises a three-way valve 610 associated with a duct section 620. The three-way valve 610 receives on its input the output of the heating loop 140 coming from the exchanger 420, via the duct 142.
Selon son état, la vanne trois voies 610 met en communication la sortie de la boucle de chauffage 140 soit avec le point de piquage 148 dans le ballon 100, soit avec l'entrée de la boucle de recharge 130, par l'intermédiaire du conduit 620.  According to its state, the three-way valve 610 communicates the output of the heating loop 140 either with the stitching point 148 in the balloon 100, or with the inlet of the charging loop 130, via the conduit 620.
Ainsi la boucle de chauffage 140 n'est pas seulement raccordée au ballon 100, elle est aussi raccordée directement à la pompe à chaleur 300 via les conduits 520, 620 et les vannes trois voies 510, 610 associées. L'eau réchauffée par la pompe à chaleur 300 au niveau de la boucle de recharge 130 peut de ce fait soit être injectée au haut du ballon 100, soit être envoyée vers la boucle de chauffage 140. La vanne trois voies 510 est utilisée à cet effet. A la sortie de l'échangeur 420 de la boucle de chauffage 140, l'eau chaude sanitaire peut être renvoyée soit vers le bas du ballon au point de piquage 148, soit être envoyée directement vers la pompe à chaleur 300 selon la position que prend la deuxième vanne trois voies 610. Thus the heating loop 140 is not only connected to the balloon 100, it is also connected directly to the heat pump 300 via conduits 520, 620 and associated three-way valves 510, 610. The water heated by the heat pump 300 at the charging loop 130 can therefore be injected at the top of the tank 100 or sent to the heating loop 140. The three-way valve 510 is used for this purpose. effect. At the outlet of the exchanger 420 of the heating loop 140, the domestic hot water may be returned to the bottom of the tank at the point of tapping 148, or sent directly to the heat pump 300 according to the position that takes the second three-way valve 610.
Les dispositions qui précèdent permettent de fournir du chauffage dans la boucle 140 à une température moins élevée que l'eau chaude sanitaire présente dans le ballon 100, par exemple 45°C.  The foregoing provisions make it possible to provide heating in the loop 140 at a lower temperature than the domestic hot water present in the balloon 100, for example 45 ° C.
Comme on l'a indiqué également précédemment, selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, la pompe à chaleur 300 est réversible afin de permettre un fonctionnement en climatisation grâce à une liaison directe entre la boucle de recharge 130 et la boucle de chauffage 140. L'installation conforme à la présente invention conduit alors à un système polyvalent autorisant notamment le chauffage à partir de l'eau chaude sanitaire et une climatisation. On peut ainsi concevoir de faire fonctionner l'installation en mode de climatisation pendant les périodes diurnes et en inversant la pompe à chaleur 300 en mode de recharge du ballon 100 pendant les périodes nocturnes.  As already indicated above, according to an advantageous characteristic of the present invention, the heat pump 300 is reversible in order to allow operation in air conditioning thanks to a direct connection between the charging loop 130 and the heating loop 140. The installation according to the present invention then leads to a multipurpose system allowing including heating from domestic hot water and air conditioning. It is thus conceivable to operate the installation in air conditioning mode during the daytime periods and by inverting the heat pump 300 in the charging mode of the balloon 100 during the nocturnal periods.
Le fonctionnement d'une pompe à chaleur en mode réversible est bien connu de l'homme de l'art. Il ne sera donc pas décrit dans le détail par la suite. Une pompe à chaleur réversible est capable d'inverser le sens de circulation du fluide frigorigène et en conséquence, non pas de puiser la chaleur contenue dans l'air extérieur pour la transférer à l'intérieur du ballon 100, mais au contraire de puiser la chaleur à l'intérieur de l'habitation par l'intermédiaire du circuit 400 et de la boucle 140 et de la transférer et de la rejeter à l'extérieur par l'intermédiaire de la boucle 130 et du flux 322. En mode climatisation, les boucles 140 et 130 sont mises en liaison directe par les vannes trois voies 510, 610. L'eau refroidie par la pompe à chaleur 300 est envoyée directement au niveau de l'échangeur 420 par la vanne 510, sans passer par le ballon 100, puis retourne dans la boucle de recharge 130 directement par l'intermédiaire de la vanne 610, toujours sans passer par le ballon 100. Cette disposition permet de faire fonctionner l'installation en mode climatisation en fournissant le froid nécessaire dans la maison sans casser la stratification thermique de l'eau chaude sanitaire dans le ballon 100. The operation of a heat pump in reversible mode is well known to those skilled in the art. It will not be described in detail later. A reversible heat pump is able to reverse the direction of circulation of the refrigerant and consequently, not to draw the heat contained in the outside air to transfer it inside the balloon 100, but on the contrary to tap the heat within the dwelling via the circuit 400 and the loop 140 and transfer and reject it to the outside through the loop 130 and the stream 322. In air-conditioning mode, the loops 140 and 130 are put into direct connection by the three-way valves 510, 610. The water cooled by the heat pump 300 is sent directly to the exchanger 420 via the valve 510, without passing by the balloon 100, then returns to the charging loop 130 directly via the valve 610, still without passing through the balloon 100. This arrangement makes it possible to operate the installation in cooling mode by providing the necessary cold in the house without breaking the thermal stratification of domestic hot water in the balloon 100.
On a représenté sur la figure 4 annexée, une variante de réalisation comprenant un mitigeur thermostatique 700 qui reçoit en entrée à la fois, d'une part de l'eau chaude en provenance du point de piquage haut 114 via la canalisation 118 et d'autre part de l'eau froide prélevée en partie basse du ballon, par exemple comme représenté sur la figure 4 au niveau du retour 148 formé en sortie de la boucle de chauffage 140, via la canalisation 704. L'eau peut également provenir directement de la boucle de chauffage 140 via la vanne trois voies 610. Le mitigeur thermostatique 700 fournit sur sa sortie 702 de l'eau chaude sanitaire à température régulée.  FIG. 4 appended hereto shows an alternative embodiment comprising a thermostatic mixing valve 700 which receives at the inlet, on the one hand, hot water coming from the upper stitching point 114 via the pipe 118 and on the other hand cold water taken from the bottom of the balloon, for example as shown in Figure 4 at the return 148 formed at the output of the heating loop 140, via the pipe 704. The water can also come directly from the heating loop 140 via the three-way valve 610. The thermostatic mixer 700 provides on its output 702 sanitary hot water at a controlled temperature.
A titre d'exemple, en mélangeant de l'eau à 25°C prélevée en partie basse du ballon 100 et de l'eau chaude sanitaire à 55°C prélevée en partie supérieur du ballon 100, on peut fournir de l'eau chaude à une température régulée entre 40 et 50°C.  For example, by mixing water at 25 ° C taken from the bottom of the flask 100 and the hot water at 55 ° C taken from the upper part of the flask 100, hot water can be supplied. at a controlled temperature between 40 and 50 ° C.
L'avantage majeur de cette option est l'utilisation du retour du chauffage 140 en complément à l'eau chaude sanitaire du ballon.  The major advantage of this option is the use of the return of the heater 140 in addition to the hot water of the balloon.
Ainsi, on réduit le flux d'eau chaude sanitaire à 55°C et on augmente l'autonomie du ballon.  Thus, it reduces the flow of domestic hot water to 55 ° C and increases the autonomy of the ball.
On a décrit précédemment, une boucle de chauffage 140 alimentant un circuit auxiliaire de chauffage 400 de type air.  A heating loop 140 has previously been described, supplying an auxiliary heating circuit 400 of the air type.
En variante, la boucle de chauffage 140 peut être conçue pour alimenter par l'intermédiaire de l'échangeur 420 un système de chauffage 400 de type eau. On a par ailleurs représenté sur la figure 5, une variante de réalisation destinée à l'alimentation en chauffage d'un module additionnel, par exemple l'alimentation en chauffage d'un radiateur ou d'un plancher chauffant, voire de tout autre moyen équivalent. Cette variante comprend en parallèle de la boucle de chauffage 140 sur le vecteur air, une boucle additionnelle 800 comprenant des piquages additionnels 805, 810 sur le ballon d'eau chaude sanitaire 100 permettant d'alimenter via une pompe de circulation 820 le primaire d'un échangeur 830 à plaque simple paroi. Le secondaire de cet échangeur 830 est connecté à une boucle de chauffage en eau technique, des radiateurs et/ou plancher chauffant. Cette boucle de chauffage est équipée elle-même d'une pompe de circulation alimentant les émetteurs formés par les radiateurs et planchers chauffants. Alternatively, the heating loop 140 may be designed to supply via the exchanger 420 a heating system 400 of the water type. FIG. 5 also shows an alternative embodiment for supplying heating to an additional module, for example the heating supply of a radiator or a heated floor, or even of any other means. equivalent. This variant comprises in parallel with the heating loop 140 on the air vector, an additional loop 800 comprising additional taps 805, 810 on the domestic hot water tank 100 for supplying via a circulation pump 820 the primary of an exchanger 830 with single wall plate. The secondary of this heat exchanger 830 is connected to a technical water heating loop, radiators and / or underfloor heating. This heating loop is itself equipped with a circulation pump supplying the emitters formed by the radiators and heated floors.
La pompe de circulation 820 et la pompe de circulation associée au secondaire, peuvent être installées en amont ou en aval de l'échangeur 830.  The circulation pump 820 and the circulation pump associated with the secondary can be installed upstream or downstream of the exchanger 830.
On notera que le retour de l'eau du circuit primaire au niveau du piquage 810 se fait par un piquage en partie basse du ballon situé au- dessus du point de piquage du retour chauffage 148 sur le vecteur air, ou au même niveau que ce point de piquage 148, voire à défaut dans le même point de piquage 148 de la boucle de chauffage 140. Un brise jet 811 est également intégré sur le retour chauffage 810.  It will be noted that the return of the water of the primary circuit at the stitch 810 is done by a stitching at the bottom of the balloon located above the stitching point of the heating return 148 on the air vector, or at the same level as stitching point 148, or even at the same stitching point 148 of the heating loop 140. A jet breeze 811 is also integrated on the heating return 810.
L'entrée 805 de la boucle 800 est quant à elle de préférence située en dessous du point de piquage 141 formant l'entrée de la boucle de chauffage 140, ou au même niveau que ce point de piquage 141, voire à défaut dans le même point de piquage 141 de la boucle de chauffage 140.  The input 805 of the loop 800 is in turn preferably located below the stitching point 141 forming the inlet of the heating loop 140, or at the same level as this stitching point 141, or even failing in the same stitching point 141 of the heating loop 140.
Dans le cas des radiateurs et des planchers chauffants, la variation de température de retour d'eau du circuit primaire en eau chaude sanitaire en fonction des besoins, peut casser la stratification thermique du ballon. L'utilisation d'une vanne de mélange sur ce même circuit hydraulique permet de réguler la température de départ d'eau et donc de mieux maîtriser également la température de retour d'eau. Dans le cas du plancher chauffant, une pompe de circulation à vitesse variable peut remplacer la vanne de mélange ou lui être ajoutée. In the case of radiators and underfloor heating systems, the change in return water temperature of the primary circuit in domestic hot water as needed, may break the thermal stratification of the tank. The use of a mixing valve on the same hydraulic circuit makes it possible to regulate the flow temperature of water and thus to better control also the return water temperature. In the case of underfloor heating, a variable speed circulation pump can replace or be added to the mixing valve.
En fonction du besoin de chauffage du logement, les pompes de circulation telles que 820 sont commandées pour délivrer la puissance nécessaire. Une sonde de température placée sur le ballon à un niveau inférieur ou égal au point de piquage d'alimentation donne l'information sur la quantité d'eau chaude encore disponible dans le ballon. En fonction de cette valeur la boucle de chauffage 800 peut être mise en route ou arrêtée. La sonde de température en question peut être la sonde de température 133 précitée.  Depending on the need for heating the housing, circulation pumps such as 820 are controlled to deliver the necessary power. A temperature probe placed on the flask at a level less than or equal to the supply tap point gives information on the amount of hot water still available in the flask. Depending on this value the heating loop 800 can be turned on or off. The temperature probe in question may be the aforementioned temperature probe 133.
Le circuit de chauffage 800 avec des radiateurs ou un plancher chauffant, voire tout moyen équivalent, peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation connus de l'homme de l'art. Il ne sera donc pas décrit dans le détail par la suite.  The heating circuit 800 with radiators or a heated floor, or any equivalent means, can be the subject of many embodiments known to those skilled in the art. It will not be described in detail later.
Les bâtiments neufs ou rénovés sont de plus en plus isolés, si bien que la répartition de consommation par logement se trouve fortement modifiée.  New or renovated buildings are increasingly isolated, so that the distribution of consumption per dwelling is greatly modified.
D'autre part, dans ce type de logement des problèmes de surchauffe apparaissent en mi-saison et en été. En effet, une inertie trop importante des émetteurs (sur le vecteur eau par exemple), ne permet pas de faire face aux variations rapides de températures intérieures en mi-saison, et en été les surchauffes apparaissent du fait d'un effet On the other hand, in this type of housing problems of overheating appear in mid-season and in summer. Indeed, too much inertia of the transmitters (on the water vector for example), does not make it possible to face the rapid variations of internal temperatures in mid-season, and in summer the overheating appear because of an effect
« thermos » des logements bien isolés. "Thermos" well insulated homes.
Ainsi, les besoins de climatisation deviennent prépondérant de nos jours et peuvent dans certaines régions surpassés les besoins de chauffage si l'orientation bio climatique du logement n'a pas pu être suffisamment exploitée.  Thus, air conditioning needs are becoming more prevalent today and may in certain regions exceed the heating needs if the bio-climatic orientation of housing has not been sufficiently exploited.
Par exemple dans une maison individuelle type RT2012 en zone For example in a single house type RT2012 in zone
H2, dont le bouquet technologique correspond à un optimum technico- économique, la répartition moyenne des besoins est de 18kWhep/m2 par an pour le chauffage, et à peu près autant pour la climatisation et pour l'Eau Chaude Sanitaire. Face à ces nouveaux profils de besoin, les produits proposés par les industriels ne permettaient pas jusqu'ici de satisfaire l'ensemble des exigences de l'usager à savoir le coût d'investissement, le confort d'ambiance (d'hiver, d'été et/ou demi-saison) le confort sur l'eau chaude sanitaire ou encore la facture énergétique (à travers la performance énergétique annuelle) pour ne citer que les principaux. H2, whose technological package corresponds to a technico-economic optimum, the average distribution of needs is 18kWhep / m 2 per year for heating, and about the same for air conditioning and hot water. Faced with these new profiles of need, the products proposed by the industrialists did not make it possible so far to satisfy all the requirements of the user to know the cost of investment, the comfort of environment (of winter, of summer and / or half-season) comfort on domestic hot water or the energy bill (through the annual energy performance) to name only the main ones.
Ajouté à ces difficultés croissantes à satisfaire les usagers des bâtiments bien isolés, l'invention permet de prendre en compte la problématique de la courbe de charge du réseau d'électricité qui fait qu'il est de plus en plus difficile pour les fournisseurs d'électricité d'assurer la couverture des besoins d'électricité aux heures de pointe en hiver. Ainsi, il devient également essentiel de promouvoir des solutions permettant l'effacement.  Added to these increasing difficulties in satisfying the users of well insulated buildings, the invention makes it possible to take into account the problem of the load curve of the electricity network which makes it more and more difficult for the suppliers of electricity to cover electricity needs during peak hours in winter. Thus, it also becomes essential to promote solutions allowing erasure.
La présente invention offre une solution à l'ensemble de la problématique ainsi posée.  The present invention offers a solution to the whole of the problem thus posed.
La présente invention offre en effet de nombreux avantages par rapport à l'état de la technique existant.  The present invention indeed offers many advantages over the existing state of the art.
En premier lieu, l'on notera que la présente invention permet à l'aide d'une seule et même installation de remplir l'ensemble des fonctions requises de mise à disposition permanente d'eau chaude sanitaire, de chauffage, de rafraîchissement, de climatisation et d'effacement. L'invention offre donc un avantage indéniable sur le plan économique.  In the first place, it should be noted that the present invention makes it possible, with the aid of a single installation, to fulfill all the required functions of permanent provision of domestic hot water, heating, cooling, air conditioning and erasure. The invention thus offers an undeniable advantage on the economic level.
Elle permet notamment une réduction des coûts d'investissement à travers l'utilisation d'une seule pompe à chaleur, d'un seul ballon et d'un seul réseau d'eau qui n'utilise que de l'eau sanitaire, sans aucune eau technique pour couvrir l'ensemble des besoins.  In particular, it allows a reduction in investment costs through the use of a single heat pump, a single flask and a single water system that uses only sanitary water, without any technical water to cover all needs.
Au-delà de la réduction des coûts et de la simplification des circuits hydrauliques, le fait d'utiliser de l'eau chaude sanitaire pour le chauffage présente également l'avantage de recourir à une solution permanente de stockage du chauffage.  In addition to reducing costs and simplifying hydraulic circuits, using domestic hot water for heating also has the advantage of using a permanent heating storage solution.
En effet, la demande d'électricité connaît une pointe à certaines heures du matin ou du soir ce qui accroît la pression sur la courbe de charge de réseau. Une partie importante de cette augmentation de la consommation est liée au chauffage. Il paraît donc opportun de chercher à effacer au mieux le chauffage en déphasant sa production de sa demande, ce qui revient à augmenter sa capacité de stockage. Indeed, demand for electricity peaks at certain hours of the morning or evening, which increases the pressure on the network load. A significant part of this increase in consumption is related to heating. It therefore seems appropriate to seek to erase the best heating by de-phasing its production demand, which is to increase its storage capacity.
Les solutions portant sur l'inertie des émetteurs comme les planchers chauffants ne semblent pas totalement satisfaisantes car la restitution de la chaleur dans le temps n'est pas parfaitement maîtrisée. Utiliser un stockage d'énergie dans le ballon d'eau chaude sanitaire comme préconisé dans le cadre de la présente invention est plus adéquat.  The solutions relating to the inertia of emitters such as heated floors do not seem completely satisfactory because the return of heat over time is not perfectly controlled. Using energy storage in the domestic hot water tank as recommended in the context of the present invention is more appropriate.
La présente invention permet par ailleurs d'éviter un ballon de stockage dédié uniquement au chauffage, ce qui engendre un surcoût et des déperditions statiques associées qui dégradent la performance du système.  The present invention also makes it possible to avoid a storage tank dedicated solely to heating, which generates an additional cost and associated static losses which degrade the performance of the system.
Utilisant un ballon commun pour la fourniture de l'eau chaude sanitaire et pour le chauffage, la présente invention permet également de bénéficier du fait que dans un ballon plus il y a d'énergie soutirée, plus la température moyenne de l'eau diminue, ce qui revient à diminuer la quantité d'énergie perdue à travers les pertes statiques du ballon.  Using a common balloon for the supply of domestic hot water and for heating, the present invention also makes it possible to benefit from the fact that in a balloon the more energy is withdrawn, the lower the average temperature of the water, which amounts to reducing the amount of energy lost through the static losses of the balloon.
Non seulement l'invention tire profit de cet effet en multipliant les applications du ballon d'eau chaude sanitaire 100 et ainsi en augmentant l'énergie soutirée dans le ballon, mais en intégrant également la fonction de rafraîchissement « gratuit », l'invention permet que ce rapport de perte statique par kW/h d'énergie produit est encore plus diminué.  Not only does the invention take advantage of this effect by multiplying the applications of the domestic hot water tank 100 and thus increasing the energy withdrawn into the tank, but also integrating the "free" cooling function, the invention allows that this ratio of static loss per kW / h of energy produced is even more diminished.
Ainsi, la présente invention offre une solution particulièrement adaptée aux bâtiments bien isolés où les besoins de chauffage sont faibles car cela permet de limiter l'encombrement du stockage et des pertes statiques associées, tout en maintenant une bonne stratification de l'eau chaude sanitaire dans le ballon 100.  Thus, the present invention offers a particularly suitable solution for well insulated buildings where the heating requirements are low because it allows to limit the storage space and associated static losses, while maintaining a good stratification of domestic hot water in the balloon 100.
L'homme de l'art comprendra en effet que la solution donnée dans le cadre de l'invention, bien qu'elle exploite une circulation directe de l'eau chaude sanitaire dans les boucles de recharge 130 et de chauffage 140, permet, grâce notamment aux liaisons sélectives directes autorisées entre ces boucles, de maintenir la stratification de l'eau chaude sanitaire dans le ballon 100 qui est un point clef. Those skilled in the art will understand that the solution given in the context of the invention, although it exploits a direct circulation of domestic hot water in the charging loops 130 and heating 140, allows, thanks in particular to the direct selective links allowed between these loops, to maintain the stratification of domestic hot water in the balloon 100 which is a key point.
L'invention permet notamment de garantir parfaitement la stratification thermique de l'eau chaude sanitaire à l'intérieur du ballon 100, grâce aux dispositions suivantes :  The invention makes it possible in particular to guarantee the thermal stratification of the domestic hot water inside the balloon 100, thanks to the following provisions:
. en positionnant le point de retour 148 de la boucle de chauffage 140 présentant un grand delta de température au niveau du bas du ballon 100, alors que pour les systèmes de chauffage avec un faible delta de température comme les sèche-serviettes, planchers chauffants, etc ... le point de retour 810 est placé en partie basse du ballon mais au niveau d'un point de piquage 810 situé au-dessus de celui 148 du système à fort delta de température,  . positioning the return point 148 of the heating loop 140 having a large temperature delta at the bottom of the balloon 100, while for heating systems with a low temperature delta such as towel warmers, heated floors, etc. ... the return point 810 is placed in the lower part of the balloon but at a stitching point 810 located above the point 148 of the high temperature delta system,
. en plaçant des brises jet 113, 149, 115 et 811 en sortie de l'ensemble des conduits qui débouchent sous forme d'un retour vers l'intérieur du réservoir 100  . by placing jet burs 113, 149, 115 and 811 at the outlet of all the ducts which open in the form of a return towards the interior of the tank 100
. en utilisant une vitesse de circulateur adaptée à la puissance de la pompe à chaleur ainsi qu'une intégration monobloc intérieure qui limite les pertes en ligne (permettant d'assurer une température de 55°C en sortie de la pompe à chaleur en permanence),  . by using a circulator speed adapted to the power of the heat pump as well as an internal monobloc integration which limits the losses in line (making it possible to ensure a temperature of 55 ° C at the output of the heat pump permanently),
. en utilisant un échangeur extérieur 360 (en effet les échangeurs extérieurs assurent une meilleure stratification que les serpentins immergés puisque la chaleur est introduite uniquement par le haut du ballon).  . using an external exchanger 360 (indeed the external exchangers provide better stratification than the submerged coils since the heat is introduced only from the top of the balloon).
On notera que l'échangeur 360 associé à la boucle de recharge Note that the exchanger 360 associated with the charging loop
130 est de préférence un échangeur double paroi. 130 is preferably a double wall exchanger.
La mise en fonctionnement de l'installation en alimentant l'évaporateur 320 non pas sur l'air extérieur mais sur l'air intérieur d'un bâtiment permet de bénéficier d'un rafraîchissement gratuit tout en produisant de l'eau chaude sanitaire. Il suffit pour cela de prévoir des registres appropriés permettant de diriger sélectivement les flux d'air en entrée et en sortie de l'évaporateur 320. Le mode de réalisation représenté sur la figure 5 est particulièrement adapté au chauffage d'un sèche-serviette grâce à l'échangeur 830. Cette solution offre l'avantage d'éviter de souffler de l'air chaud dans des pièces humides telles que salles de bain et cuisines et ainsi éviter de perturber la ventilation qui doit circuler de façon générale et permanente des pièces de vie à des pièces humides. Putting the plant into operation by supplying the evaporator 320 not with the outside air but with the indoor air of a building makes it possible to benefit from a free cooling while producing domestic hot water. It suffices for this to provide appropriate registers for selectively directing the flow of air at the inlet and outlet of the evaporator 320. The embodiment shown in Figure 5 is particularly suitable for heating a towel dryer with the heat exchanger 830. This solution has the advantage of avoiding blowing hot air in wet rooms such as rooms baths and kitchens and thus avoid disturbing the ventilation that must circulate in a general and permanent way of living rooms to wet rooms.
Pour augmenter les performances de la pompe à chaleur 300 en mode chauffage et/ou production d'eau chaude sanitaire, il est possible d'associer l'évaporateur 320 à la ventilation mécanique contrôlée simple flux et ainsi de récupérer ses calories gratuites.  To increase the performance of the heat pump 300 in heating mode and / or domestic hot water production, it is possible to associate the evaporator 320 with controlled single-flow mechanical ventilation and thus recover its free calories.
Les pompes 134, 144 et 820 dans lesquelles circulent l'eau chaude sanitaire doivent respecter les caractéristiques qui les rendent compatibles avec l'eau chaude sanitaire, c'est-à-dire essentiellement de ne pas polluer en quoi que ce soit l'eau chaude sanitaire qui circule à travers lesdites pompes. Un exemple non limitatif de telle pompe est la pompe Stratos ECO-Z-25/1-5 BMS de Wilo.  The pumps 134, 144 and 820 in which domestic hot water circulates must comply with the characteristics that make them compatible with domestic hot water, that is to say essentially not to pollute water in any way. domestic hot water circulating through said pumps. A non-limiting example of such a pump is the Wilo Stratos ECO-Z-25 / 1-5 BMS pump.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.  Of course, the present invention is not limited to the particular embodiments which have just been described but extends to any variant within its spirit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation de chauffe-eau sanitaire comprenant un ballon d'eau chaude sanitaire (100), une source thermique (300), une boucle de recharge (130) associant la source thermique (300) et le ballon d'eau chaude (100) et une boucle de chauffage (140) liée au ballon d'eau chaude (100) pour assurer le chauffage d'un circuit de chauffage auxiliaire, caractérisée en ce que la boucle de recharge (130) et la boucle de chauffage (140) communiquent directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire (100) et qu'il est prévu des liaisons directes (500, 600) entre la boucle de recharge (130) et la boucle de chauffage (140), mises sélectivement en service lorsque la température mesurée de l'eau chaude sanitaire l'autorise, et caractérisée en ce que les moyens de liaison (500, 600) de la boucle de recharge (130) et de la boucle de chauffage (140) comprennent deux vannes trois voies (510, 610), l'une permettant de relier sélectivement la sortie de la boucle de recharge (130) soit avec le ballon (100) soit avec l'entrée de la boucle de chauffage (140) et l'autre permettant de relier sélectivement la sortie de la boucle de chauffage (140) soit avec le ballon (100) soit avec l'entrée de la boucle de recharge (130). 1. Sanitary water heater installation comprising a hot water tank (100), a heat source (300), a charging loop (130) associating the heat source (300) and the hot water tank (100). ) and a heating loop (140) connected to the hot water tank (100) for heating an auxiliary heating circuit, characterized in that the charging loop (130) and the heating loop (140) communicate directly with the internal volume of the domestic hot water tank (100) and that direct connections (500, 600) are provided between the charging loop (130) and the heating loop (140), selectively connected to service when the measured temperature of the domestic hot water permits, and characterized in that the connection means (500, 600) of the charging loop (130) and the heating loop (140) comprise two valves three channels (510, 610), one for selectively connecting the output of the charging loop (130 ) with the balloon (100) or with the inlet of the heating loop (140) and the other for selectively connecting the output of the heating loop (140) with the balloon (100) or with the input of the charging loop (130).
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source thermique (300) est une pompe à chaleur.  2. Installation according to claim 1, characterized in that the heat source (300) is a heat pump.
3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pompe à chaleur (300) est réversible afin de permettre un fonctionnement en climatisation grâce aux liaisons directes entre la boucle de recharge (130) et la boucle de chauffage (140).  3. Installation according to claim 2, characterized in that the heat pump (300) is reversible to allow operation in air conditioning through the direct links between the charging loop (130) and the heating loop (140).
4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un mitigeur (700) qui assure un mélange entre de l'eau chaude prélevée en partie supérieure du ballon (100) et de l'eau à une température inférieure, de préférence le retour de la boucle de chauffage (140).  4. Installation according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a mixer (700) which provides a mixture between hot water taken from the upper part of the balloon (100) and water to a lower temperature, preferably the return of the heating loop (140).
5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit additionnel de chauffage (800) relié par deux piquages (805, 810) avec le volume interne du ballon d'eau chaude (100) en parallèle de la boucle de chauffage (140). 5. Installation according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises an additional heating circuit (800) connected by two taps (805, 810) with the internal volume of the hot water tank (100) in parallel with the heating loop (140).
6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le retour (810) de l'eau du circuit additionnel de chauffage (800) est fait par un piquage en partie basse du ballon (100) situé au-dessus ou au même niveau du point de piquage (148) de la boucle de chauffage (140), tandis que le départ (805) de l'eau du circuit additionnel de chauffage (800) est fait par un piquage en partie haute du ballon (100) situé en dessous ou au même niveau du point de piquage (141) de la boucle de chauffage (140).  6. Installation according to claim 5, characterized in that the return (810) of the water of the additional heating circuit (800) is made by a stitching in the lower part of the balloon (100) located above or at the same level of the stitching point (148) of the heating loop (140), while the starting (805) of the water of the additional heating circuit (800) is made by a stitching at the top of the balloon (100) located in below or at the same level of the stitching point (141) of the heating loop (140).
7. Installation selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que la boucle additionnelle de chauffage (800) est contrôlée par une pompe de circulation à vitesse variable et / ou une vanne de mélange contrôlée.  7. Installation according to one of claims 5 or 6, characterized in that the additional heating loop (800) is controlled by a variable speed circulation pump and / or a controlled mixing valve.
8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'ensemble des canalisations qui débouche sous forme d'un retour dans le volume interne du ballon (100) comprennent des brises jets (113, 115, 149, 811).  8. Installation according to one of claims 1 to 7, characterized in that all of the pipes which opens in the form of a return in the internal volume of the balloon (100) comprise jet breezes (113, 115, 149, 811).
9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la mise en service de la boucle de chauffage (140) est pilotée par une sonde de température (143) placée sur le ballon à un niveau inférieur ou égal au point de piquage d'alimentation de la boucle de chauffage (140).  9. Installation according to one of claims 1 to 8, characterized in that the commissioning of the heating loop (140) is controlled by a temperature sensor (143) placed on the balloon at a level less than or equal to supply stitching point of the heating loop (140).
10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que deux sondes de température pilotent le fonctionnement de la boucle de recharge (130) : une sonde installée sur le ballon (100) pour détecter le niveau d'eau chaude et qui commande le démarrage de la boucle de recharge (130) et une sonde (135) installée soit en partie basse du ballon (100) soit sur la canalisation d'eau froide (132) de la boucle de recharge (130) qui commande l'arrêt de la boucle de recharge (130) et de la pompe à chaleur (300) lorsque le ballon (100) est chargé en eau chaude. 10. Installation according to one of claims 1 to 9, characterized in that two temperature sensors control the operation of the charging loop (130): a probe installed on the balloon (100) to detect the level of hot water and which controls the start of the charging loop (130) and a probe (135) installed either at the bottom of the balloon (100) or on the cold water line (132) of the charging loop (130) which controls stopping the charging loop (130) and the heat pump (300) when the balloon (100) is loaded with hot water.
11. Installation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'eau chaude sanitaire circule dans la boucle de recharge (130) et dans la boucle de chauffage (140). 11. Installation according to one of claims 1 to 10, characterized in that the domestic hot water circulates in the charging loop (130) and in the heating loop (140).
12. Installation selon l'une des revendications 1 à 11, prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que l'évaporateur (320) de la pompe à chaleur (300) est alimentée par un flux d'air.  12. Installation according to one of claims 1 to 11, taken in combination with claim 2, characterized in that the evaporator (320) of the heat pump (300) is supplied by a stream of air.
13. Installation selon l'une des revendications 1 à 12, prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un registre adapté pour diriger sélectivement vers l'évaporateur (320) de la pompe à chaleur (300), un flux d'air issu de la ventilation d'un bâtiment.  13. Installation according to one of claims 1 to 12, taken in combination with claim 2, characterized in that it comprises at least one damper adapted to selectively direct towards the evaporator (320) of the heat pump (300 ), a flow of air from the ventilation of a building.
14. Installation selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la boucle de recharge (130) et la boucle de chauffage (140) comprennent chacune une pompe de circulation (134, 144).  14. Installation according to one of claims 1 to 13, characterized in that the charging loop (130) and the heating loop (140) each comprise a circulation pump (134, 144).
15. Installation selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la boucle de recharge (130) comprend un clapet anti-retour (136) ainsi qu'une électrovanne (137).  15. Installation according to one of claims 1 to 14, characterized in that the charging loop (130) comprises a non-return valve (136) and a solenoid valve (137).
16. Installation selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la boucle de chauffage comprend un purgeur (146).  16. Installation according to one of claims 1 to 15, characterized in that the heating loop comprises a trap (146).
17. Installation selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que le circuit de chauffage (400) est un circuit air.  17. Installation according to one of claims 1 to 16, characterized in that the heating circuit (400) is an air circuit.
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