CH703162A1 - energy recovery system renewable. - Google Patents

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CH703162A1
CH703162A1 CH00762/10A CH7622010A CH703162A1 CH 703162 A1 CH703162 A1 CH 703162A1 CH 00762/10 A CH00762/10 A CH 00762/10A CH 7622010 A CH7622010 A CH 7622010A CH 703162 A1 CH703162 A1 CH 703162A1
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Abstract

Système de récupération d’énergie renouvelable (1) comprenant un système de pompe à chaleur (2) avec au moins un moteur électrique (16, 16´) pour un compresseur (14) ou une pompe de circulation de fluide (18a, 18b), un ou plusieurs panneaux solaires photovoltaïques (3), et un convertisseur électronique (4) AC-DC/DC interconnecté entre les panneaux solaires et le système de pompe à chaleur. Le système comprend au moins un variateur de fréquence (16, 16´) connecté à une sortie courant continu DC (24, 25) du convertisseur et au moteur électrique pour l’alimentation et la commande du moteur électrique.Renewable energy recovery system (1) comprising a heat pump system (2) with at least one electric motor (16, 16 ') for a compressor (14) or a fluid circulation pump (18a, 18b) , one or more photovoltaic solar panels (3), and an electronic converter (4) AC-DC / DC interconnected between the solar panels and the heat pump system. The system comprises at least one frequency converter (16, 16 ') connected to a DC DC output (24, 25) of the converter and to the electric motor for powering and controlling the electric motor.

Description

[0001] La présente invention concerne un système de récupération d’énergie renouvelable, notamment d’énergie géothermique par un système de pompe à chaleur. The present invention relates to a renewable energy recovery system, including geothermal energy by a heat pump system.

[0002] Les pompes à chaleur conventionnelles récupèrent de l’énergie thermique du sol ou de l’air et pour cela ont besoin de pompes pour la circulation de fluides et d’un compresseur pour le changement de phase du fluide utilisé pour l’échange thermique. Les pompes à chaleur sont principalement utilisées dans des bâtiments pour le chauffage en hiver, ou pour le chauffage de piscines. Malgré l’utilisation d’énergie renouvelable, les pompes à chaleur nécessitent néanmoins entre 35 et 50% d’énergie électrique du réseau pour l’alimentation des moteurs électriques des circulateurs et du compresseur. [0002] Conventional heat pumps recover thermal energy from the ground or air and for this need pumps for the circulation of fluids and a compressor for the phase change of the fluid used for the exchange thermal. Heat pumps are mainly used in buildings for heating in winter, or for heating swimming pools. Despite the use of renewable energy, heat pumps nevertheless require between 35 and 50% of electrical energy of the network for the supply of the electric motors of the circulators and the compressor.

[0003] Pour réduire la consommation d’énergie non renouvelable, il est envisageable d’utiliser d’autres sources d’énergie comme des panneaux solaires photovoltaïques ou des turbines à vent. Les installations de turbines à vent ou de panneaux solaires photovoltaïques sont relativement coûteuses et leur connexion au système électrique d’une résidence ou d’un bâtiment pose un problème dans de nombreux pays, entre autre du fait que l’on ne peut pas injecter du courant dans le réseau public, quand bien même des solutions techniques existent. L’énergie solaire et/ou l’énergie du vent sont toutefois imprévisibles et/ou variables et ne permettent pas d’assurer, en continu et selon les besoins, l’énergie électrique dont a besoin une résidence, un bâtiment ou une autre construction. L’utilisation de systèmes d’énergie renouvelable étant aujourd’hui généralement plus coûteuse que l’énergie disponible du réseau électrique public, le coût d’installation et d’opération de systèmes d’énergie renouvelable tels que les pompes à chaleur ou les panneaux solaires photovoltaïques est un critère important pour la commercialisation de tels systèmes. To reduce non-renewable energy consumption, it is conceivable to use other energy sources such as photovoltaic solar panels or wind turbines. Wind turbine or photovoltaic solar panel installations are relatively expensive and their connection to the electrical system of a residence or building is a problem in many countries, among other things because one can not inject current in the public network, even if technical solutions exist. Solar energy and / or wind energy, however, are unpredictable and / or variable and do not allow to ensure, continuously and as needed, the electrical energy needed for a residence, building or other construction . The use of renewable energy systems is now generally more expensive than the energy available from the public grid, the cost of installing and operating renewable energy systems such as heat pumps or solar panels. Solar photovoltaic is an important criterion for the commercialization of such systems.

[0004] Un but de l’invention est de réaliser un système de génération d’énergie renouvelable qui est économe à installer et à utiliser et qui a un grand rapport entre l’énergie renouvelable générée et l’énergie non renouvelable utilisée pour sa génération. An object of the invention is to provide a renewable energy generation system that is economical to install and use and which has a large relationship between the generated renewable energy and non-renewable energy used for its generation .

[0005] Un des buts spécifiques de l’invention est de fournir un système de récupération d’énergie géothermique qui est très économe à installer et à utiliser et qui a une faible consommation d’énergie électrique provenant du réseau public. A specific object of the invention is to provide a geothermal energy recovery system that is very economical to install and use and has a low power consumption from the public network.

[0006] Les objets de l’invention sont réalisés par le système de récupération d’énergie renouvelable selon la revendication 1. The objects of the invention are realized by the renewable energy recovery system according to claim 1.

[0007] Dans la présente, on décrit un système de récupération d’énergie renouvelable comprenant au moins un moteur électrique à courant alternatif, un ou plusieurs panneaux solaires photovoltaïques, et un convertisseur électronique AC-DC/DC interconnecté entre les panneaux solaires et le moteur électrique. Le système comprend au moins un variateur de fréquence connecté à une sortie courant continue DC du convertisseur électronique AC-DC/DC et au moteur électrique configuré pour l’alimentation et la commande du moteur électrique. In the present, there is described a renewable energy recovery system comprising at least one AC electric motor, one or more photovoltaic solar panels, and an AC-DC / DC electronic converter interconnected between the solar panels and the solar panel. electric motor. The system comprises at least one frequency converter connected to a DC DC output of the AC-DC / DC electronic converter and to the electric motor configured for powering and controlling the electric motor.

[0008] Dans une forme d’exécution spécifique de l’invention, le système de récupération d’énergie renouvelable comprend un système de pompe à chaleur avec au moins un moteur électrique pour un compresseur ou une pompe de circulation de fluide, un ou plusieurs panneaux solaires photovoltaïques, un convertisseur électronique AC-DC/DC interconnecté entre les panneaux solaires et le système de pompe à chaleur, et au moins un variateur de fréquence connecté à une sortie courant continue DC du convertisseur électronique AC-DC/DC et au moteur électrique configuré pour l’alimentation et le contrôle de la vitesse et du courant du moteur électrique. In a specific embodiment of the invention, the renewable energy recovery system comprises a heat pump system with at least one electric motor for a compressor or a fluid circulation pump, one or more photovoltaic solar panels, an AC-DC / DC electronic converter interconnected between the solar panels and the heat pump system, and at least one frequency converter connected to a DC DC output of the AC-DC / DC electronic converter and to the motor configured for supplying and controlling the speed and current of the electric motor.

[0009] Avantageusement, le variateur de fréquence permet de contrôler et d’alimenter en tension/courant le moteur électrique qui entraîne le compresseur ou encore des pompes de circulation de la pompe à chaleur. L’appoint de l’énergie solaire photovoltaïque arrive dans le moteur électrique avec peu de perte car on évite l’utilisation d’onduleurs triphasés pour traiter le signal DC des panneaux solaires dans le convertisseur. Le convertisseur électronique AC-DC/DC de l’invention est économe et très facile à réaliser même pour des puissances faibles car il ne nécessite aucun self ou capacité de filtrage importante puisque les variateurs de fréquence en sont déjà pourvus. Advantageously, the frequency converter can control and supply voltage / current to the electric motor that drives the compressor or the circulation pumps of the heat pump. The addition of photovoltaic solar energy arrives in the electric motor with little loss because it avoids the use of three-phase inverters to process the DC signal of the solar panels in the converter. The AC-DC / DC electronic converter of the invention is economical and very easy to achieve even for low power because it does not require any self or significant filter capacity since the frequency inverters are already equipped.

[0010] Pour une installation de petite (<3 kW) ou de moyenne puissance (<10 kW), le compresseur peut avoir un moteur électrique triphasé et un variateur triphasé 400 V AC et les circulateurs peuvent avoir des moteurs électriques monophasés 230 V AC avec des variateurs de fréquence monophasés ou triphasés 230V AC. For a small installation (<3 kW) or medium power (<10 kW), the compressor can have a three-phase electric motor and a three-phase inverter 400 V AC and circulators can have single-phase electric motors 230 V AC with single-phase or three-phase 230V AC frequency inverters.

[0011] Pour une installation de grande puissance (>10 kW), le compresseur et les circulateurs peuvent avoir des moteurs électriques et des variateurs triphasés 400 V. For a high power installation (> 10 kW), the compressor and the circulators can have electric motors and three-phase inverters 400 V.

[0012] Le système de pompe à chaleur selon l’invention peut avantageusement inclure un système de stockage d’énergie comprenant un ballon de stockage d’énergie thermique afin de pouvoir utiliser la pompe à chaleur lorsque l’énergie solaire est suffisante pour alimenter les moteurs électriques. The heat pump system according to the invention may advantageously include an energy storage system comprising a thermal energy storage tank in order to be able to use the heat pump when the solar energy is sufficient to supply power to the plants. electric motors.

[0013] Le convertisseur électronique AC-DC/DC comprend au moins une entrée connectée au réseau électrique public alternatif et au moins une entrée en courant continu connectée aux panneaux solaires photovoltaïques. Le convertisseur électronique AC-DC/DC peut, en outre, comprendre une ou plusieurs sorties basse tension, telle qu’une sortie 24 Volts en courant continu, configurée pour l’alimentation de capteurs, de vannes, d’automates et de l’électronique ou encore une sortie 5, 10 ou 12 V pour des capteurs. The AC-DC / DC electronic converter comprises at least one input connected to the AC public grid and at least one DC input connected to the photovoltaic solar panels. The AC-DC / DC electronic converter may further comprise one or more low voltage outputs, such as a 24 VDC output, configured for the supply of sensors, valves, controllers and the controller. electronics or a 5, 10 or 12 V output for sensors.

[0014] Le convertisseur électronique AC-DC/DC est configuré pour opérer une conversion AC - DC qui redresse la tension du réseau public alternatif en une tension continue de valeur plus élevée que la tension du réseau, et une conversion DC - DC de la tension DC des panneaux photovoltaïques en une tension de valeur supérieure à la tension en courant continu DC du réseau public après conversion, ces deux conversions fournissant deux sources de courant. Les deux sources de courant peuvent êtres connectées à une alimentation du variateur de fréquence et mises en parallèle via des diodes de protection de l’alimentation. The AC-DC / DC electronic converter is configured to perform an AC-DC conversion which rectifies the voltage of the AC public network to a DC voltage of higher value than the mains voltage, and a DC-DC conversion of the DC voltage of the photovoltaic panels in a voltage greater than the DC voltage DC of the public network after conversion, these two conversions providing two sources of current. Both current sources can be connected to a frequency converter power supply and connected in parallel via diodes for protection of the power supply.

[0015] D’autres buts et aspects avantageux de l’invention ressortiront des revendications, de la description détaillée d’une forme d’exécution ci-après et des dessins annexés, dans lesquels: <tb>la fig. 1a<sep>est une illustration schématique d’un système de récupération d’énergie géothermique selon une forme d’exécution de l’invention, avec une installation solaire photovoltaïque de grande puissance (inférieure à 3kW); <tb>la fig. 1b<sep>est une illustration schématique d’un système de récupération d’énergie géothermique selon une forme d’exécution de l’invention, avec une installation solaire photovoltaïque de moyenne puissance (3 kW à 10 kW); <tb>la fig. 1c<sep>est une illustration schématique d’un système de récupération d’énergie géothermique selon une forme d’exécution de l’invention, avec une installation solaire photovoltaïque de grande puissance (supérieure à 10 kW); <tb>la fig. 2<sep>est un diagramme du circuit d’un convertisseur électronique AC-DC/DC selon une forme d’exécution de l’invention; <tb>la fig. 3a<sep>est une illustration schématique d’un moteur électrique d’un compresseur d’une pompe à chaleur d’un système de récupération d’énergie géothermique selon une forme d’exécution de l’invention; <tb>la fig. 3b<sep>est une illustration schématique d’une alimentation d’un variateur de fréquence et ses connexions à un panneau solaire selon une forme d’exécution de l’invention; <tb>la fig. 4<sep>est un schéma illustrant le principe de fonctionnement d’un variateur de fréquence; <tb>la fig. 5a<sep>est une illustration graphique de la forme d’onde à la sortie d’un variateur de fréquence et la fig. 5best un graphique de la relation entre tension moteur et vitesse moteur du variateur de fréquence; <tb>la fig. 6a<sep>est une illustration graphique du courant électrique fourni par un panneau solaire photovoltaique de 175 W en fonction de la tension à circuit ouvert pour différentes valeurs d’ensoleillement, et la fig. 6best une illustration graphique de la tension à circuit ouvert, respectivement du courant en court circuit d’un panneau solaire photovoltaique de 175 W en fonction de l’ensoleillement (en W/m2).Other objects and advantageous aspects of the invention will emerge from the claims, the detailed description of an embodiment below and the appended drawings, in which: <tb> fig. 1a <sep> is a schematic illustration of a geothermal energy recovery system according to one embodiment of the invention, with a photovoltaic plant of high power (less than 3kW); <tb> fig. 1b <sep> is a schematic illustration of a geothermal energy recovery system according to one embodiment of the invention, with a medium power photovoltaic solar installation (3 kW to 10 kW); <tb> fig. 1c <sep> is a schematic illustration of a geothermal energy recovery system according to one embodiment of the invention, with a photovoltaic solar plant of high power (greater than 10 kW); <tb> fig. 2 <sep> is a circuit diagram of an AC-DC / DC electronic converter according to one embodiment of the invention; <tb> fig. 3a <sep> is a schematic illustration of an electric motor of a heat pump compressor of a geothermal energy recovery system according to one embodiment of the invention; <tb> fig. 3b <sep> is a schematic illustration of a power supply of a frequency converter and its connections to a solar panel according to one embodiment of the invention; <tb> fig. 4 <sep> is a diagram illustrating the operating principle of a frequency converter; <tb> fig. 5a <sep> is a graphical illustration of the waveform at the output of a frequency converter and FIG. 5b is a graph of the relationship between motor voltage and motor speed of the frequency converter; <tb> fig. 6a <sep> is a graphic illustration of the electric current supplied by a 175W solar photovoltaic panel as a function of the open circuit voltage for different sunlight values, and FIG. 6b is a graphical illustration of the open-circuit voltage or the short-circuit current of a solar photovoltaic panel of 175 W as a function of sunlight (in W / m2).

[0016] Faisant références aux figures, un système de récupération d’énergie géothermique et solaire 1 selon des formes d’exécution de l’invention comprend un système de pompe à chaleur 2, un ou plusieurs panneaux solaires photovoltaïques 3, un convertisseur électronique AC-DC/DC 4 interconnecté entre les panneaux solaires et le système de pompe à chaleur, des sondes géothermiques 6, et optionnellement un système de stockage d’énergie 5. Le système de pompe à chaleur 2 est connecté fluidiquement aux sondes géothermiques pour récupérer de l’énergie thermique du sol ou de l’air et fournir cette énergie à un ou plusieurs utilisateurs d’énergie thermique 7, tels que des bâtiments, piscines ou autres constructions. Le principe de récupération et de fourniture d’énergie par un système de pompe à chaleur est en soi bien connu et ne sera pas décrit en détail. Referring to the figures, a geothermal and solar energy recovery system 1 according to embodiments of the invention comprises a heat pump system 2, one or more photovoltaic solar panels 3, an electronic converter AC -DC / DC 4 interconnected between the solar panels and the heat pump system, geothermal probes 6, and optionally an energy storage system 5. The heat pump system 2 is fluidly connected to the geothermal probes to recover energy. the thermal energy of the ground or the air and supply this energy to one or more users of thermal energy 7, such as buildings, swimming pools or other constructions. The principle of recovery and supply of energy by a heat pump system is in itself well known and will not be described in detail.

[0017] Entre 30 et 50 % de l’énergie fournie par un système de pompe à chaleur conventionnel provient du réseau électrique, cette énergie étant nécessaire pour les pompes de circulation de fluide à travers l’échangeur de chaleur et dans les sondes géothermiques, et surtout pour le fonctionnement du compresseur de la pompe à chaleur. La régulation de l’énergie fournie à l’utilisateur par une pompe à chaleur conventionnelle est effectuée par l’enclenchement et le déclenchement du système, le temps d’enclenchement régulant la quantité d’énergie thermique fournie. Les moteurs électriques du compresseur et des pompes de circulation conventionnelles ont donc un système de régulation très simple de type commutateur pour l’enclenchement et le déclenchement des moteurs. Dans des systèmes conventionnels, les moteurs électriques sont connectés au réseau électrique urbain (en Europe courant alternatif 50 Hz et 230 Volts monophasé, 400 Volts triphasé). Dans les systèmes de pompe à chaleur conventionnels, les moteurs tournent à régime constant, non variable. Les systèmes de pompe à chaleur conventionnels ne comportent aucun système de stockage et cela n’aurait pas de sens puisqu’il n’y aurait aucun avantage à stocker de l’énergie dans un système de pompe à chaleur conventionnel. Between 30 and 50% of the energy supplied by a conventional heat pump system comes from the electrical network, this energy being necessary for the fluid circulation pumps through the heat exchanger and in the geothermal probes, and especially for the operation of the compressor of the heat pump. The regulation of the energy supplied to the user by a conventional heat pump is performed by the engagement and tripping of the system, the switching time regulating the amount of heat energy supplied. The electric motors of the compressor and conventional circulation pumps therefore have a very simple control system of the switch type for switching on and off the motors. In conventional systems, the electric motors are connected to the urban electricity network (in Europe alternating current 50 Hz and 230 Volts single-phase, 400 Volts three-phase). In conventional heat pump systems, engines run at constant, non-variable speeds. Conventional heat pump systems have no storage system and this would not make sense since there would be no benefit in storing energy in a conventional heat pump system.

[0018] La pompe à chaleur comprend un circuit de fluide traversant un échangeur de chaleur 8 et la sonde géothermique 6, le circuit comprenant une partie de circuit froid 10 et une partie de circuit chaud 12. La pompe à chaleur peut comprendre un seul circuit de fluide, ou deux circuits de fluide séparés par l’échangeur de chaleur. Pour la circulation du fluide dans le ou les circuits, le système de pompe à chaleur comprend un, deux, ou plusieurs circulateurs 18a, 18b comprenant des pompes à fluide entraînées par des moteurs électriques 15 ́. Le compresseur 14 comprend également un moteur électrique 15, typiquement de plus grande puissance que les moteurs électriques des circulateurs. The heat pump comprises a fluid circuit passing through a heat exchanger 8 and the geothermal probe 6, the circuit comprising a cold circuit portion 10 and a hot circuit portion 12. The heat pump may comprise a single circuit fluid, or two fluid circuits separated by the heat exchanger. For circulation of the fluid in the circuit or circuits, the heat pump system comprises one, two, or more circulators 18a, 18b including fluid pumps driven by electric motors 15. The compressor 14 also comprises an electric motor 15, typically of greater power than the electric motors of the circulators.

[0019] Le circulateur et le compresseur du système selon l’invention sont avantageusement alimentés et commandés par des variateurs de fréquence 16, 16 ́, ces variateurs de fréquence étant connectés aux sorties de tension à courant continu 24, 25 du convertisseur électronique 4. Le convertisseur électronique 4 a des entrées 23 en courant continu connectées aux panneaux solaires photovoltaïques 3 et a également des entrées 21, 22 pour du courant alternatif du réseau urbain triphasé (400 Vac) et monophasé (230 Vac). Le convertisseur électronique 4 peut avantageusement également comprendre une sortie basse tension, telle qu’une sortie 24 Volts en courant continu pour l’alimentation de capteurs, de vannes, d’automates et de l’électronique. Une forme d’exécution avantageuse du circuit du convertisseur est illustré à la figure 2. The circulator and the compressor of the system according to the invention are advantageously supplied and controlled by frequency converters 16, 16, these frequency converters being connected to the DC voltage outputs 24, 25 of the electronic converter 4. The electronic converter 4 has DC inputs 23 connected to the photovoltaic solar panels 3 and also has inputs 21, 22 for AC of the three-phase (400 Vac) and single-phase (230 Vac) urban network. The electronic converter 4 can advantageously also include a low-voltage output, such as a 24-volt DC output for the supply of sensors, valves, controllers and electronics. An advantageous embodiment of the converter circuit is illustrated in FIG.

[0020] Le convertisseur électronique 4 selon l’invention permet avantageusement de relier directement les panneaux solaires ainsi que le réseau électrique public aux moteurs électriques, en gérant l’apport des sources d’énergie électrique en fonction de l’ensoleillement, et aussi en permettant un contrôle des moteurs par les variateurs de fréquence, pour une utilisation optimale de l’énergie solaire dans une configuration très économique. The electronic converter 4 according to the invention advantageously makes it possible to directly connect the solar panels as well as the public electricity network to the electric motors, by managing the contribution of the sources of electrical energy according to the sunshine, and also in enabling motor control by frequency converters, for optimal use of solar energy in a very economical configuration.

[0021] La configuration du convertisseur électronique peut dépendre de la puissance électrique des panneaux solaires photovoltaïques 3, comme illustré par les fig. 1a, 1bet 1c résumées ci-après à titre illustratif: The configuration of the electronic converter may depend on the electrical power of the photovoltaic solar panels 3, as shown in Figs. 1a, 1b and 1c summarized below by way of illustration:

[0022] Fig. 1a: Installation de petite puissance - Panneaux solaires photovoltaïques de moins de 3kW FIG. 1a: Small power plant - Photovoltaic solar panels less than 3kW

[0023] Le convertisseur électronique AC-DC/DC 4, qui permet d’alimenter en courant continu le variateur de fréquence 16 par son entrée triphasé ou par un bus DC si disponible, a les caractéristiques suivantes: Une entrée 21, 22 triphasé 400VAC/230VAC connectée au réseau électrique public Une entrée tension DC 23 de 150V DC à 250V DC connectée aux panneaux solaires photovoltaïques Une sortie tension 24 de 550V DC à 800V DC connectée au variateur de fréquence 16 du compresseur 14 Une sortie tension 25 de 350V DC à 450V DC connectée au variateur de fréquence 16 ́ des circulateurs 18a, 18b Une sortie tension 24V DC pour l’alimentation de vannes, automates, et de l’électronique Une sortie analogique DC/DC 0-10V pour la mesure de la puissance réseau Une sortie analogique 0-10V pour la mesure de la puissance solaire Puissance triphasée 1 à 10kWThe electronic converter AC-DC / DC 4, which can supply DC power to the frequency converter 16 by its three-phase input or by a DC bus if available, has the following characteristics: An input 21, 22 three-phase 400VAC / 230VAC connected to the public electricity grid A DC voltage input from 150V DC to 250V DC connected to photovoltaic solar panels A voltage output 24 from 550V DC to 800V DC connected to the frequency converter 16 of the compressor 14 A voltage output of 350V DC at 450V DC connected to the frequency converter 16 of the circulators 18a, 18b A 24V DC voltage output for the supply of valves, controllers, and electronics 0-10V DC / DC analog output for measuring network power 0-10V analog output for measuring solar power Three-phase power 1 to 10kW

[0024] Le compresseur a un moteur électrique 15 triphasé et un variateur 16 triphasé 400 V AC et les circulateurs 18a, 18b ont des moteurs électriques 15 ́ monophasés 230 V AC avec des variateurs de fréquence 16 ́ monophasés ou triphasés 230 V AC. The compressor has a three-phase electric motor 15 and a four-phase converter 400 V AC and the circulators 18a, 18b have single-phase electric motors 230 V AC with frequency inverters 16 single-phase or three-phase 230 V AC.

[0025] Fig. 1b: Installation de moyenne puissance - Panneaux solaires photovoltaïques de 3 à 10 kW [0025] FIG. 1b: Medium power plant - Photovoltaic solar panels from 3 to 10 kW

[0026] Le convertisseur électronique AC-DC/DC 4, qui permet d’alimenter en courant continu le variateur de fréquence 16 par son entrée triphasé ou par un bus DC si disponible, a les caractéristiques suivantes: Une entrée 21, 22 triphasé 400 VAC/230 VAC connectée au réseau électrique public Une entrée tension DC 23 de 600 V DC à 800 V DC connectée aux panneaux solaires photovoltaïques Une sortie tension 24 de 600 V DC à 800 V DC connectée au variateur de fréquence 16 du compresseur 14 Une sortie tension 25 de 350 V DC à 450 V DC connectée au variateur de fréquence 16 ́ des circulateurs 18a, 18b Une sortie tension 24 V DC pour l’alimentation de vannes, automates, et de l’électronique Une sortie analogique DC/DC 0-10 V pour la mesure de la puissance réseau Une sortie analogique 0-10 V pour la mesure de la puissance solaire Puissance triphasée 3 à 30 kWThe AC-DC / DC 4 electronic converter, which can supply DC power to the frequency converter 16 by its three-phase input or by a DC bus if available, has the following characteristics: An input 21, 22 three-phase 400 VAC / 230 VAC connected to the public electricity grid A DC voltage input 23 from 600 V DC to 800 V DC connected to photovoltaic solar panels A voltage output 24 from 600 V DC to 800 V DC connected to the frequency converter 16 of the compressor 14 A voltage output of 350 V DC at 450 V DC connected to the frequency converter 16 of the circulators 18a, 18b A 24 V DC voltage output for the supply of valves, controllers, and electronics 0-10V DC / DC analog output for measuring network power 0-10V analog output for measuring solar power Three-phase power 3 to 30 kW

[0027] Le compresseur a un moteur électrique 15 triphasé et un variateur 16 triphasé 400 V AC et les circulateurs 18a, 18b ont des moteurs électriques 15 ́ monophasés 230 V AC avec des variateurs de fréquence 16 ́ monophasés ou triphasés 230 V AC. The compressor has a three-phase electric motor 15 and a four-phase converter 400 V AC and the circulators 18a, 18b have single-phase electric motors 230 V AC with frequency inverters 16 single-phase or three-phase 230 V AC.

[0028] Fig. 1c: Installation de grande puissance - Panneaux solaires photovoltaïques de 10 kW à 100 kW [0028] FIG. 1c: High Power Installation - Photovoltaic Solar Panels from 10kW to 100kW

[0029] Le convertisseur électronique AC-DC/DC 4, qui permet d’alimenter en courant continu le variateur de fréquence 16 par son entrée triphasé ou par un bus DC si disponible, a les caractéristiques suivantes: Une entrée 21, 22 triphasé 400 VAC/230 VAC connectée au réseau électrique public Une entrée tension DC 23 de 600 V DC à 800 V DC connectée aux panneaux solaires photovoltaïques Une sortie tension 24 de 600 V DC à 800 V DC connectée au variateur de fréquence 16 du compresseur 14 et au variateur de fréquence 16 ́ des circulateurs 18a, 18b Une sortie tension 24 V DC pour l’alimentation de vannes, automates, et de l’électronique Une sortie analogique DC/DC 0-10 V pour la mesure de la puissance réseau Une sortie analogique 0-10 V pour la mesure de la puissance solaire Puissance triphasée 10 à 300 kWThe electronic converter AC-DC / DC 4, which supplies DC power to the frequency converter 16 by its three-phase input or by a DC bus if available, has the following characteristics: An input 21, 22 three-phase 400 VAC / 230 VAC connected to the public electricity grid A DC voltage input 23 from 600 V DC to 800 V DC connected to photovoltaic solar panels A voltage output 24 from 600 V DC to 800 V DC connected to the frequency converter 16 of the compressor 14 and to the frequency converter 16 of the circulators 18a, 18b A 24 V DC voltage output for the supply of valves, controllers, and electronics 0-10V DC / DC analog output for measuring network power 0-10V analog output for measuring solar power Three-phase power 10 to 300 kW

[0030] Le compresseur a un moteur électrique 15 triphasé et un variateur 16 triphasé 400 V AC et les circulateurs 18a, 18b ont des moteurs électriques 15 ́ triphasés 400 V AC avec des variateurs de fréquence 16 ́ triphasés 400 V AC. The compressor has a three-phase electric motor 15 and a four-phase converter 400 V 400 V AC and the circulators 18a, 18b have three-phase electric motors 400 V AC with frequency inverters 16 three-phase 400 V AC.

Principe de fonctionnementPrinciple of operation

[0031] Le système de pompe à chaleur 2 intègre le convertisseur électronique AC-DC/DC 4 et un contrôleur ou commande électronique en combinaison avec un ou plusieurs variateurs de fréquence 16, 16 ́ qui permettent de gérer la puissance de chauffe ou de rafraîchissement en fonction de l’énergie solaire photovoltaique disponible et des besoins de l’utilisateur. The heat pump system 2 incorporates the electronic converter AC-DC / DC 4 and a controller or electronic control in combination with one or more frequency converters 16, 16 which can manage the heating power or cooling depending on the available solar PV energy and the needs of the user.

[0032] Le convertisseur électronique AC-DC/DC 4 (voir fig. 1a-1cet 2) est configuré pour opérer deux types de conversion, une conversion courant alternatif AC en courant continu DC qui redresse le réseau alternatif 400 V AC et 230 V AC en une tension continue de 540 V DC et 310 V DC et une conversion courant continu DC -courant continu DC qui est la transformation de la tension en courant continu DC des panneaux photovoltaïques 3 en une tension légèrement supérieure (par exemple de 5 à 30%, par exemple d’environ 15%) à la tension en courant continu DC des réseaux publics 400 V AC / 230 V AC après conversion. The AC-DC / DC 4 electronic converter (see Fig. 1a-1cet 2) is configured to operate two types of conversion, an AC AC DC conversion that rectifies the AC 400 V AC and 230 V AC grid. AC in a DC voltage of 540 V DC and 310 V DC and DC-DC DC current conversion which is the transformation of the DC voltage DC photovoltaic panels 3 into a slightly higher voltage (for example from 5 to 30 %, for example about 15%) at the DC voltage DC of the public networks 400 V AC / 230 V AC after conversion.

[0033] Ces deux sources de courant sont connectées à une alimentation 34 du variateur de fréquence 16, 16 ́ (voir fig. 3a et 3b) et mises en parallèle via des diodes de protection D1, D2 de l’alimentation et, de ce fait, on assure une isolation des deux sources de courant. Le point d’équilibre (tension identique des deux sources) doit être atteint quand on est au point de puissance maximale des panneaux solaires photovoltaïques. On tient compte aussi de la tolérance supérieure du réseau électrique public. These two current sources are connected to a power supply 34 of the frequency converter 16, 16 (see FIGS 3a and 3b) and connected in parallel via protection diodes D1, D2 of the power supply and, therefore, In fact, the two current sources are isolated. The equilibrium point (identical voltage of the two sources) must be reached when one is at the point of maximum power of the photovoltaic solar panels. Consideration is also given to the higher tolerance of the public electricity grid.

[0034] Si la puissance provenant des panneaux solaires photovoltaïques est insuffisante pour alimenter la pompe à chaleur, la tension va baisser en raison de l’impédance élevée des panneaux solaires photovoltaïques qui opèrent comme des sources de courant, et ensuite l’apport d’énergie électrique provient du réseau électrique en raison de son impédance plus faible. La transformation de l’apport de l’énergie électrique entre le réseau public et les panneaux solaires est donc opérée automatiquement en fonction de la puissance provenant des panneaux solaires. La tension DC du convertisseur électronique 4 ainsi obtenue est avantageusement utilisée directement pour l’alimentation du variateur de fréquence 16, 16 ́ par son alimentation triphasé ou monophasé ou par son bus DC si disponible. Sur les variateurs de fréquence triphasés, on peut connecter à la sortie DC 24, 25 du convertisseur électronique 4 uniquement deux phases L1, L2 (voir fig. 2, 3a) de l’alimentation 34 du variateur de fréquence 16, 16 ́. If the power from photovoltaic solar panels is insufficient to power the heat pump, the voltage will drop due to the high impedance of photovoltaic solar panels that operate as power sources, and then the contribution of Electrical energy comes from the power grid because of its lower impedance. The transformation of the contribution of the electrical energy between the public network and the solar panels is therefore operated automatically according to the power from the solar panels. The DC voltage of the electronic converter 4 thus obtained is advantageously used directly for supplying the frequency converter 16, 16 by its three-phase or single-phase power supply or by its DC bus, if available. On the three-phase frequency inverters, only two phases L1, L2 (see Fig. 2, 3a) of the power supply 34 of the frequency converter 16, 16 can be connected to the DC output 24, 25 of the electronic converter 4.

[0035] Cette configuration selon l’invention permet avantageusement d’utiliser la capacité de filtrage, d’accumulation et de régulation du variateur de fréquence car celui-ci contient des condensateurs de forte capacité sous une tension DC élevée (> 540 V DC), et le bobinage du moteur électrique 15, 15 ́ peut être utilisé comme self de lissage. This configuration according to the invention advantageously makes it possible to use the capacity of filtering, accumulation and regulation of the frequency converter because it contains capacitors of high capacity under a high DC voltage (> 540 V DC) , and the winding of the electric motor 15, 15 can be used as a smoothing choke.

[0036] Le convertisseur électronique AC-DC/DC 4 de l’invention est donc de faible coût et très facile à réaliser même pour des puissances faibles de 1-2 kilowatts car il ne nécessite pas de self et de capacités de filtrage importantes puisque les variateurs de fréquence 16, 16 ́ en sont déjà pourvus. The AC-DC / DC 4 electronic converter of the invention is low cost and very easy to achieve even for low power of 1-2 kilowatts because it does not require self and significant filtering capabilities since frequency converters 16, 16 are already provided.

[0037] L’appoint de l’énergie solaire photovoltaique arrive dans le moteur électrique avec peu de perte car on évite l’utilisation d’onduleurs triphasés pour traiter le signal DC des panneaux solaires dans le convertisseur. The extra solar photovoltaic energy arrives in the electric motor with little loss because it avoids the use of three-phase inverters to process the DC signal solar panels in the converter.

[0038] Le régulateur du variateur de fréquence permet de contrôler et d’alimenter en tension/courant le moteur électrique 15 qui entraîne le compresseur 14 de la pompe à chaleur 2 en fonction des données envoyées par le contrôleur 36 de la pompe à chaleur. The regulator of the frequency converter can control and supply voltage / current to the electric motor 15 which drives the compressor 14 of the heat pump 2 according to the data sent by the controller 36 of the heat pump.

[0039] Le contrôleur 36 de la pompe à chaleur va adapter la puissance de chauffe ou de refroidissement en fonction de l’énergie solaire électrique disponible et des besoins de l’utilisateur. The controller 36 of the heat pump will adapt the power of heating or cooling depending on the available solar energy and the needs of the user.

[0040] Si l’apport du soleil est trop important, il est possible d’emmagasiner l’énergie produite par la pompe à chaleur dans un ballon de stockage 30 dimensionné selon la puissance de la pompe à chaleur et la puissance des panneaux solaires photovoltaïques. Cette énergie pourra ensuite être utilisée plus tard dans la journée ou pendant la nuit, fonctionnant aussi bien en mode chauffage qu’en mode rafraîchissement. If the intake of the sun is too large, it is possible to store the energy produced by the heat pump in a storage tank 30 sized according to the power of the heat pump and the power of photovoltaic solar panels . This energy can then be used later in the day or at night, operating in both heating and cooling modes.

[0041] Selon un mode de fonctionnement avantageux de l’invention, en mode rafraîchissement la chaleur produite peut être envoyée dans les sondes géothermiques 6 pour stocker cette énergie dans le sol. On obtiendra un rendement annuel supérieur du système. According to an advantageous mode of operation of the invention, in cooling mode the heat produced can be sent into the geothermal probes 6 to store this energy in the ground. We will obtain a higher annual yield of the system.

[0042] Selon l’invention, la régulation de la pompe à chaleur permet d’optimiser le facteur d’utilisation de l’énergie solaire, idéalement proche de 100%, sans avoir la nécessité d’injecter l’électricité solaire dans le réseau public. According to the invention, the regulation of the heat pump optimizes the solar energy utilization factor, ideally close to 100%, without the need to inject solar electricity into the network. public.

Fonctionnement en hiverWinter operation

[0043] En hiver, la pompe à chaleur géothermique peut chauffer des résidences ainsi que l’eau sanitaire, l’électricité nécessaire à son fonctionnement venant principalement du réseau public 230 V monophasé ou 400 V triphasé. Si l’ensoleillement le permet, un apport électrique des panneaux solaires photovoltaïques permet de réduire la consommation sur le réseau public. In winter, the geothermal heat pump can heat residences and sanitary water, the electricity required for its operation mainly from the public network 230 V single-phase or 400 V three-phase. If sunshine allows it, an electrical supply of photovoltaic solar panels can reduce the consumption on the public network.

[0044] Le régulateur de la pompe à chaleur calcule en temps réel la puissance disponible par les panneaux solaires photovoltaïques et adapte sa puissance de chauffe pour obtenir le meilleur ratio énergie réseau/ énergie solaire. The controller of the heat pump calculates in real time the power available by photovoltaic solar panels and adapts its heating power to obtain the best ratio energy network / solar energy.

[0045] La pompe à chaleur selon l’invention peut avantageusement fonctionner en continu pendant la journée en évitant un fonction enclenchement / déclenchement (Start and Stop) des pompes à chaleur conventionnelles, ce qui permet l’obtention d’un bon rendement. The heat pump according to the invention can advantageously operate continuously during the day by avoiding a start / stop function of conventional heat pumps, which allows obtaining a good performance.

[0046] Si l’apport solaire est trop important, on peut chauffer un ballon de stockage complémentaire 30 qui permet d’emmagasiner cette énergie pour la restituer en fin de journée et profiter de l’électricité réseau de nuit qui est à plus bas tarif. S’il n’y a pas suffisamment de soleil, la pompe à chaleur peut puiser son électricité sur le réseau public. If the solar input is too important, we can heat a complementary storage tank 30 which can store this energy to restore it at the end of the day and enjoy the electricity network at night which is cheaper . If there is not enough sun, the heat pump can draw its electricity from the public grid.

Fonctionnement au printempsSpring operation

[0047] L’apport solaire photovoltaïque est plus important qu’en hiver et le besoin en énergie thermique moindre, et par conséquent la pompe à chaleur va pouvoir fonctionner pratiquement uniquement qu’avec l’énergie solaire. Solar photovoltaic input is more important than in winter and the need for lower heat energy, and therefore the heat pump will be able to operate almost only with solar energy.

[0048] Le surplus pendant la journée peut-être emmagasiné dans un ballon de stockage 30 et restitué pendant la nuit. The surplus during the day can be stored in a storage balloon 30 and returned during the night.

Fonctionnement en étéSummer operation

[0049] L’apport solaire étant maximal et les besoins en chaleur étant réduits sauf pour l’eau chaude, la pompe à chaleur peut fonctionner en mode rafraîchissement en utilisant uniquement l’énergie solaire photovoltaique. Le stockage du froid peut se faire dans un ballon de stockage d’eau qui sera utilisé selon la demande. La chaleur qui est générée peut avantageusement être envoyée dans les sondes géothermiques et on peut utiliser le sol pour stocker l’énergie thermique. Cette énergie stockée peut être utilisée notamment en automne, et même en hiver. Solar input being maximum and heat requirements being reduced except for hot water, the heat pump can operate in cooling mode using only photovoltaic solar energy. Cold storage can be done in a water storage tank that will be used as requested. The heat that is generated can advantageously be sent to the geothermal probes and the soil can be used to store thermal energy. This stored energy can be used especially in autumn, and even in winter.

Fonctionnement en automneOperation in autumn

[0050] Similaire à celui du printemps, mais le rendement sera supérieur car on peut récupérer une partie de l’énergie envoyée dans le sol en été. Similar to that of spring, but the yield will be higher because we can recover some of the energy sent into the ground in summer.

Fonctionnement en stand-byStand-by operation

[0051] Quand la pompe à chaleur est arrêtée, l’électronique peut néanmoins être alimentée par les panneaux solaires photovoltaïques via convertisseur électronique AC-DC/DC pendant la journée même si le soleil n’est pas présent. Cela permet d’optimiser l’utilisation des panneaux solaires photovoltaïques. When the heat pump is stopped, the electronics can still be powered by photovoltaic solar panels via electronic converter AC-DC / DC during the day even if the sun is not present. This optimizes the use of photovoltaic solar panels.

Câblage variateur de fréquence avec moteur triphaséFrequency inverter wiring with three-phase motor

[0052] Le variateur de fréquence est utilisé pour convertir la tension continue (DC) du convertisseur solaire photovoltaique en une tension alternative triphasée utilisable directement par un moteur électrique triphasé avec un contrôle de la vitesse et du courant, comme illustré par les graphiques de fig. 5a, 5b. Le moteur électrique entraîne le compresseur 14 de la pompe à chaleur ainsi que les pompes de circulation P1, P2 pour le chauffage et des sondes géothermiques 6. Le variateur de fréquence 16, 16 ́ contient des condensateurs de forte capacité qui permettent d’emmagasiner suffisamment d’énergie pour produire les pointes de courant nécessaires au moteur. The frequency converter is used to convert the DC voltage of the solar photovoltaic converter into a three-phase AC voltage directly usable by a three-phase electric motor with a speed and current control, as illustrated by the graphs of FIG. . 5a, 5b. The electric motor drives the compressor 14 of the heat pump as well as the circulation pumps P1, P2 for heating and geothermal probes 6. The frequency converter 16, 16 contains capacitors of high capacity which allow to store sufficiently of energy to produce the current peaks needed by the motor.

[0053] L’invention combine des panneaux solaires photovoltaïques avec un variateur de fréquence du marché, et permet d’utiliser le contrôleur 36 du variateur de fréquence 16 pour générer une tension alternative triphasé avec un contrôle de la vitesse et du courant du moteur électrique 15, 15 ́. The invention combines photovoltaic solar panels with a frequency converter on the market, and allows to use the controller 36 of the frequency converter 16 to generate a three-phase AC voltage with a control of the speed and current of the electric motor. 15, 15.

[0054] Faisant référence aux fig. 1a-1c et 4, le contrôleur 36 de la pompe à chaleur envoie la référence de vitesse au variateur de fréquence 16,16 ́, 16 ́ ́ en fonction de plusieurs paramètres tel que: Puissance de chauffe ou de refroidissement nécessaire Puissance solaire disponible Puissance consommée sur le réseau public COP (coefficient de performance de la pompe à chaleur)configurés pour produire le maximum d’énergie via la pompe à chaleur en utilisant au minimum l’énergie du réseau public mais au maximum l’énergie solaire. [0054] Referring to FIGS. 1a-1c and 4, the controller 36 of the heat pump sends the speed reference to the frequency converter 16, 16, 16 according to several parameters such that: Heating or cooling power required Solar power available Power consumed on the public network COP (coefficient of performance of the heat pump) configured to produce the maximum energy through the heat pump using at least the energy of the public network but at the maximum solar energy.

Le raccordement sur le variateur de fréquenceConnection to the frequency converter

[0055] L’alimentation 34 du variateur de fréquence 16, 16 ́ se fait par ces bornes de raccordement normalement utilisées pour le raccordement sur les réseaux triphasés 400 VAC/50 Hz (Europe). Le convertisseur électronique 4 produit une tension continue, et par conséquent on utilise uniquement deux bornes L1, L2 pour alimenter le variateur de fréquence (L1 = +V, L2 = -V). Faisant référence à la fig. 3, le pont de six diodes D1, D2 laisse passer le courant suivant le sens des flèches, donc on n’a pas de court-circuit. Ces diodes sont dimensionnées pour supporter des tensions inverses de 1000 V DC, ce qui permet le fonctionnement du régulateur solaire avec une tension jusqu’à 800 V DC. The power supply 34 of the frequency converter 16, 16 is by these connection terminals normally used for connection on three-phase networks 400 VAC / 50 Hz (Europe). The electronic converter 4 produces a DC voltage, and therefore only two terminals L1, L2 are used to supply the frequency converter (L1 = + V, L2 = -V). Referring to FIG. 3, the bridge of six diodes D1, D2 passes current in the direction of the arrows, so there is no short circuit. These diodes are sized to withstand reverse voltages of 1000 V DC, which allows operation of the solar controller with a voltage up to 800 V DC.

Caractéristiques des panneaux solaires photovoltaïquesFeatures of photovoltaic solar panels

[0056] Faisant référence aux fig. 6aet 6b, un panneau solaire photovoltaïque produit un courant en fonction de l’ensoleillement et cela d’une manière proportionnelle. La puissance maximale en fonction de l’ensoleillement est pratiquement toujours disponible avec la même tension de sortie, la différence étant d’environ 10%. De plus, cette puissance reste essentiellement constante dans la même plage de tension, ce qui facilite la construction du convertisseur électronique 4 et sa conversion DC-DC. [0056] Referring to FIGS. 6a and 6b, a photovoltaic solar panel produces a current depending on the sunlight and that proportionally. The maximum power depending on the sunshine is almost always available with the same output voltage, the difference being about 10%. In addition, this power remains essentially constant in the same voltage range, which facilitates the construction of the electronic converter 4 and its DC-DC conversion.

Exemple panneaux solaire de 175 WExample solar panels of 175 W

Convertisseur A C-DC/DCConverter A C-DC / DC

[0057] Selon une forme d’exécution, le convertisseur utilise la technologie PWM en mode Push-pull à une fréquence moyenne de 100 kHz pour la conversion DC/DC. Cette fréquence est un bon compromis car elle permet d’utiliser des composants électroniques standard. Le transformateur peut par exemple être de type Ferroxcube type ETD59 avec des pertes à une fréquence de 150 Khz qui ne sont pas trop élevées. Le dimensionnement du transformateur est optimisé en fonction des caractéristiques tension/courant des panneaux solaires photovoltaïques, pour atteindre un duty-cycle d’environ 49 % pour obtenir le maximum de puissance du transformateur. Une protection contre la surtension peut être prévue quand la tension DC du convertisseur dépasse les 800 V DC, car les condensateurs des variateurs de fréquence triphasés 400VAC/50 Hz du marché ont une tension maximale de fonctionnement à 800 VDC. Pour une puissance supérieure à 2 kW, le convertisseur électronique AC-DC/DC peut être configuré pour ne fournir que les conversions basse puissance pour alimenter les pompes de circulations ainsi que le contrôleur de la pompe à chaleur. According to one embodiment, the converter uses PWM technology in push-pull mode at an average frequency of 100 kHz for DC / DC conversion. This frequency is a good compromise because it allows the use of standard electronic components. The transformer may for example be Ferroxcube type ETD59 with losses at a frequency of 150 Khz which are not too high. The size of the transformer is optimized according to the voltage / current characteristics of the photovoltaic solar panels, to reach a duty cycle of about 49% to obtain the maximum power of the transformer. Overvoltage protection may be provided when the DC voltage of the inverter exceeds 800 V DC, since the capacitors of the 400VAC / 50 Hz three-phase frequency converters on the market have a maximum operating voltage of 800 VDC. For a power higher than 2 kW, the AC-DC / DC electronic converter can be configured to supply only the low power conversions to supply the circulating pumps as well as the controller of the heat pump.

Le contrôleur de la pompe à chaleurThe controller of the heat pump

[0058] Le contrôleur de la pompe à chaleur 36 peut être de type industriel courant tel que le Saia PCD1m, ayant suffisamment d’entrées analogiques pour analyser au mieux les besoins, le rendement et la productivité d’énergie, tels que: Mesure puissance électrique absorbée sur réseau public Mesure puissance électrique produite par les panneaux solaires Mesure puissance calorifique de la pompe à chaleur Mesure température externe. Mesure température interne de la maison Mesure température ECS (Eau Chaude Sanitaire) Mesure température de départ chauffage Mesure température de retour chauffage Mesure débit eau de chauffage Mesure température de départ évaporateur Mesure température de retour évaporateurThe controller of the heat pump 36 may be of industrial current type such as Saia PCD1m, having enough analog inputs to analyze the needs, efficiency and productivity of energy, such as: Measure electrical power absorbed on public network Measure electrical power produced by solar panels Heat output measurement of the heat pump External temperature measurement. Measure internal temperature of the house DHW temperature measurement (Sanitary hot water) Heating flow temperature measurement Heating return temperature measurement Heating water flow measurement Evaporator flow temperature measurement Evaporator return temperature measurement

[0059] La combinaison avantageuse de panneaux solaires et d’un variateur de fréquence avec un convertisseur électronique pour relier les deux selon l’invention peut être utilisée dans d’autres applications que la pompe à chaleur, par exemple dans des systèmes de ventilation d’un bâtiment, ou pour des systèmes de production industrielle utilisant de l’énergie thermique. Avantageusement, l’invention permet, sans modification importante, de connecter des variateurs de fréquence disponibles sur le marché sur des panneaux solaires photovoltaïques sans la nécessite d’utiliser un onduleur triphasé. Les moteurs électriques triphasés ont un très bon rendement, il est donc très avantageux d’utiliser cette énergie solaire par l’entremise de variateurs de fréquence. The advantageous combination of solar panels and a frequency converter with an electronic converter for connecting the two according to the invention can be used in other applications than the heat pump, for example in ventilation systems. 'a building, or for industrial production systems using thermal energy. Advantageously, the invention makes it possible, without significant modification, to connect frequency converters available on the market on photovoltaic solar panels without the need to use a three-phase inverter. Three-phase electric motors have a very good efficiency, so it is very advantageous to use this solar energy through frequency inverters.

Liste d’éléments référencés dans les figuresList of elements referenced in the figures

[0060] <tb>1<sep>système de récupération d’énergie géothermique et solaire <tb><sep>2<sep>pompe à chaleur <tb><sep><sep>8<sep>échangeur de chaleur <tb><sep><sep>10<sep>circuit froid <tb><sep><sep>12<sep>circuit chaud <tb><sep><sep>14<sep>compresseur <tb><sep><sep><sep>15 moteur électrique <tb><sep><sep><sep>16 variateur de fréquence <tb><sep><sep><sep>34 alimentation du variateur <tb><sep><sep>18a, 18b;<sep>circulateurs <tb><sep><sep><sep>15 ́ moteur électrique <tb><sep><sep><sep>16 ́ variateur de fréquence <tb><sep><sep><sep>34 alimentation du variateur <tb><sep><sep>36<sep>contrôleur <tb><sep>3<sep>panneaux solaires photovoltaïques <tb><sep><sep>23<sep>sortie DC <tb><sep>4<sep>convertisseur électronique AC-DC/DC <tb><sep><sep>21<sep>entrée réseau triphasé 400 VAC <tb><sep><sep>22<sep>entrée réseau monophasé 230 VAC <tb><sep><sep>23<sep>entrée connexion panneaux photovoltaïques150-250 V DC <tb><sep><sep>24<sep>sortie DC - 550-800 V DC <tb><sep><sep>25<sep>sortie DC - 300-500 V DC <tb><sep><sep>26<sep>sortie DC – 24 V DC <tb><sep>5<sep>système de stockage d’énergie <tb><sep><sep>28<sep>vanne <tb><sep><sep>30<sep>ballon de stockage <tb><sep><sep>32<sep>circuit <tb><sep>6<sep>sondes géothermiques <tb><sep>7<sep>utilisateur d’énergie thermique[0060] <tb> 1 <sep> geothermal and solar energy recovery system <tb> <sep> 2 <sep> heat pump <tb> <sep> <sep> 8 <sep> heat exchanger <tb> <sep> <sep> 10 <sep> cold circuit <tb> <sep> <sep> 12 <sep> hot circuit <Tb> <September> <September> 14 <September> compressor <tb> <sep> <sep> <sep> 15 electric motor <tb> <sep> <sep> <sep> 16 frequency converter <tb> <sep> <sep> <sep> 34 drive power supply <tb> <sep> <sep> 18a, 18b; <sep> circulators <tb> <sep> <sep> <sep> 15 electric motor <tb> <sep> <sep> <sep> 16 frequency converter <tb> <sep> <sep> <sep> 34 drive power supply <Tb> <September> <September> 36 <September> controller <tb> <sep> 3 <sep> photovoltaic solar panels <tb> <sep> <sep> 23 <sep> DC output <tb> <sep> 4 <sep> AC-DC / DC electronic converter <tb> <sep> <sep> 21 <sep> 400 VAC three-phase network input <tb> <sep> <sep> 22 <sep> 230 VAC single phase mains input <tb> <sep> <sep> 23 <sep> photovoltaic panels connection input 150-250 V DC <tb> <sep> <sep> 24 <sep> DC output - 550-800 V DC <tb> <sep> <sep> 25 <sep> DC output - 300-500 V DC <tb> <sep> <sep> 26 <sep> DC output - 24 V DC <tb> <sep> 5 <sep> energy storage system <Tb> <September> <September> 28 <September> valve <tb> <sep> <sep> 30 <sep> storage tank <Tb> <September> <September> 32 <September> Circuit <tb> <sep> 6 <sep> geothermal probes <tb> <sep> 7 <sep> thermal energy user

Claims (11)

1. Système de récupération d’énergie renouvelable (1) comprenant au moins un moteur électrique (16, 16) pour un compresseur (14) ou une pompe de circulation de fluide (18a, 18b) d’un système de pompe à chaleur (2) ou un autre système de transfert d’énergie, et un ou plusieurs panneaux solaires photovoltaïques (3), caractérisé en ce que le système comprend un convertisseur électronique (4) AC-DC/DC interconnecté entre les panneaux solaires et le moteur électrique, au moins un variateur de fréquence (16, 16 ́) connecté à une sortie courant continu DC (24, 25) du convertisseur et au moteur électrique configuré pour l’alimentation et le contrôle du moteur électrique.A renewable energy recovery system (1) comprising at least one electric motor (16, 16) for a compressor (14) or a fluid circulation pump (18a, 18b) of a heat pump system ( 2) or another energy transfer system, and one or more photovoltaic solar panels (3), characterized in that the system comprises an electronic converter (4) AC-DC / DC interconnected between the solar panels and the electric motor at least one frequency converter (16, 16) connected to a direct current output DC (24, 25) of the converter and to the electric motor configured for the supply and control of the electric motor. 2. Système de récupération d’énergie renouvelable (1) comprenant un système de pompe à chaleur (2) avec au moins un moteur électrique (16, 16 ́) pour un compresseur (14) ou une pompe de circulation de fluide (18a, 18b), et un ou plusieurs panneaux solaires photovoltaïques (3), caractérisé en ce que le système comprend un convertisseur électronique (4) AC-DC/DC interconnecté entre les panneaux solaires et le système de pompe à chaleur, et au moins un variateur de fréquence (16, 16 ́) connecté à une sortie courant continu DC (24, 25) du convertisseur et au moteur électrique pour l’alimentation et la commande du moteur électrique.2. A renewable energy recovery system (1) comprising a heat pump system (2) with at least one electric motor (16, 16) for a compressor (14) or a fluid circulation pump (18a, 18b), and one or more photovoltaic solar panels (3), characterized in that the system comprises an electronic converter (4) AC-DC / DC interconnected between the solar panels and the heat pump system, and at least one dimmer frequency converter (16, 16) connected to a direct current output DC (24, 25) of the converter and to the electric motor for the supply and control of the electric motor. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de pompe à chaleur comprend plusieurs moteurs électriques AC pour le compresseur et la ou les pompes de circulation de fluide (18a, 18b), chacun des moteurs électriques étant connecté à un variateur de fréquence (16, 16 ́), chaque variateur de fréquence étant connecté à une sortie de tension à courant continu (24, 25) du convertisseur électronique (4).3. System according to claim 2, characterized in that the heat pump system comprises several AC electric motors for the compressor and the fluid circulation pump (s) (18a, 18b), each of the electric motors being connected to a variator. frequency converter (16, 16), each frequency converter being connected to a DC voltage output (24, 25) of the electronic converter (4). 4. Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que le compresseur a un moteur électrique triphasé et un variateur triphasé 400 V AC et les circulateurs ont des moteurs électriques monophasés 230 V AC avec des variateurs de fréquence monophasés ou triphasés 230 V AC.4. System according to claim 3 characterized in that the compressor has a three-phase electric motor and a three-phase inverter 400 V AC and the circulators have 230 V AC single-phase electric motors with single-phase or three-phase 230 V AC frequency inverters. 5. Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que le compresseur et les circulateurs ont des moteurs électriques et des variateurs triphasés 400 V.5. System according to claim 3 characterized in that the compressor and the circulators have electric motors and three-phase inverters 400 V. 6. Système selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu’il inclut un système de stockage d’énergie (5) comprenant un ballon de stockage (30) d’énergie thermique.6. System according to one of claims 2 to 5, characterized in that it includes an energy storage system (5) comprising a storage tank (30) of thermal energy. 7. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le convertisseur électronique (4) AC-DC/DC comprend au moins une entrée (21, 22) configurée pour être connectée au réseau électrique public alternatif et au moins une entrée (23) en courant continu connectée aux panneaux solaires photovoltaïques (3).7. System according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic converter (4) AC-DC / DC comprises at least one input (21, 22) configured to be connected to the AC public grid and at least one input (23) direct current connected to photovoltaic solar panels (3). 8. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le convertisseur électronique (4) AC-DC/DC comprend une sortie basse tension, telle qu’une sortie 24 Volts en courant continu, configurée pour l’alimentation de capteurs, de vannes, d’automates et de l’électronique.8. System according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic converter (4) AC-DC / DC comprises a low voltage output, such as a 24 VDC output, configured for the supply of sensors , valves, automata and electronics. 9. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le convertisseur électronique AC-DC/DC est configuré pour opérer une conversion AC - DC qui redresse la tension du réseau public alternatif en une tension continue de valeur plus élevée que la tension du réseau, et une conversion DC - DC de la tension DC des panneaux photovoltaïques en une tension de valeur supérieure à la tension en courant continu DC du réseau public après conversion, ces deux conversions fournissant deux sources de courant.9. System according to one of the preceding claims, characterized in that the AC-DC / DC electronic converter is configured to perform an AC-DC conversion which rectifies the voltage of the AC public network to a DC voltage higher than the value. network voltage, and a DC - DC conversion of the DC voltage of the photovoltaic panels to a voltage greater than the DC voltage DC of the public network after conversion, these two conversions providing two sources of current. 10. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le convertisseur électronique AC-DC/DC est configuré pour opérer une conversion AC - DC qui redresse la tension du réseau public alternatif en une tension continue de 540 V DC et 310 V DC et une conversion DC - DC de la tension en courant continu DC des panneaux photovoltaïques (3) en une tension supérieure de 5 à 30% à la tension en courant continu DC des réseaux publics 400 V AC / 230 V AC après conversion.10. System according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic converter AC-DC / DC is configured to perform a conversion AC - DC which rectifies the voltage of the AC public network to a DC voltage of 540 V DC and 310 V DC and a DC - DC conversion of the direct current DC voltage of the photovoltaic panels (3) to a voltage 5 to 30% higher than the DC voltage DC of the public networks 400 V AC / 230 V AC after conversion. 11. Système selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que les deux sources de courant sont connectées à une alimentation (34) du variateur de fréquence et mises en parallèle via des diodes de protection D1, D2 de l’alimentation.11. System according to claim 10 or 11, characterized in that the two current sources are connected to a power supply (34) of the frequency converter and connected in parallel via protective diodes D1, D2 of the power supply.
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