FR3130015A1 - Installation for heating a fluid comprising at least one boiler and one heat pump - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une installation (2) de chauffage d’un fluide, comprenant au moins une chaudière à combustible (1,1’,1a, 1’a, 1b, 1’b), munie d’une cheminée (13) d’évacuation des fumées issues de la combustion du combustible, au moins une pompe à chaleur (3) comprenant un condenseur (32) et au moins un évaporateur (34, 34a, 34b), montés sur un circuit (30, 30a, 30b) de circulation d’un fluide caloporteur et un circuit de chauffage (4) qui raccorde la sortie (15) de la chaudière (1,1’,1a, 1’a, 1b, 1’b) à son entrée (14) en traversant l’élément chauffant (41), l’évaporateur (34, 34a, 34b) étant disposé dans la cheminée (13) et réalisant un échange thermique entre le fluide caloporteur et lesdites fumées. Figure pour l’abrégé : Fig. 3The present invention relates to an installation (2) for heating a fluid, comprising at least one fuel boiler (1,1',1a, 1'a, 1b, 1'b), provided with a chimney (13) evacuation of fumes resulting from the combustion of fuel, at least one heat pump (3) comprising a condenser (32) and at least one evaporator (34, 34a, 34b), mounted on a circuit (30, 30a, 30b ) circulation of a heat transfer fluid and a heating circuit (4) which connects the outlet (15) of the boiler (1,1',1a, 1'a, 1b, 1'b) to its inlet (14) passing through the heating element (41), the evaporator (34, 34a, 34b) being arranged in the chimney (13) and carrying out a heat exchange between the heat transfer fluid and said fumes. Figure for the abstract: Fig. 3
Description
DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
L'invention se situe dans le domaine des installations de chauffage d’un fluide circulant dans un circuit de chauffage, qui comprend des éléments chauffants, tels que par exemple des radiateurs, des planchers chauffants, des convecteurs, des ventilo-convecteurs ou tout autre moyen de chauffage par un fluide (notamment par de l’eau chaude).The invention lies in the field of installations for heating a fluid circulating in a heating circuit, which comprises heating elements, such as for example radiators, heated floors, convectors, fan coils or any other means of heating by a fluid (in particular by hot water).
La présente invention concerne plus spécifiquement l’optimisation du rendement des chaudières à combustible, par exemple des chaudières à gaz ou des chaudières à fioul, utilisées dans de telles installations.The present invention relates more specifically to the optimization of the efficiency of fuel boilers, for example gas boilers or fuel oil boilers, used in such installations.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
On connaît dans l’état de la technique les chaudières classiques ou « chaudières atmosphériques ».Conventional boilers or “atmospheric boilers” are known in the state of the art.
Un exemple de réalisation d’une telle chaudière classique est représenté sur la
Cette chaudière, référencée 1, comprend une enceinte 10, délimitant une chambre de combustion 11.This boiler, referenced 1, comprises an enclosure 10, delimiting a combustion chamber 11.
Un brûleur à combustible 110 et un échangeur de chaleur 111 dit « principal » sont disposés à l’intérieur de la chambre de combustion 11. Le brûleur à combustible 110 est par exemple un brûleur à gaz ou un brûleur à fioul.A fuel burner 110 and a so-called "main" heat exchanger 111 are arranged inside the combustion chamber 11. The fuel burner 110 is for example a gas burner or an oil burner.
Enfin, l’enceinte 10 est munie d’une cheminée 13 d’évacuation des fumées issues de la combustion du combustible.Finally, the enclosure 10 is provided with a chimney 13 for evacuating the fumes resulting from the combustion of the fuel.
L’échangeur de chaleur principal 111 comprend une entrée 112 et une sortie 113, l’entrée 112 étant raccordée à l’entrée 14 de la chaudière et la sortie 113 étant raccordée à la sortie 15 de la chaudière 1.The main heat exchanger 111 comprises an inlet 112 and an outlet 113, the inlet 112 being connected to the inlet 14 of the boiler and the outlet 113 being connected to the outlet 15 of the boiler 1.
Le fluide à chauffer pénètre dans la chaudière 1 par l’entrée 14, circule à l’intérieur de l’échangeur de chaleur principal 111 et en ressort réchauffé par la sortie 15 (trajet matérialisé par les flèches F1).The fluid to be heated enters boiler 1 through inlet 14, circulates inside main heat exchanger 111 and comes out heated through outlet 15 (path shown by arrows F1).
Inversement, les gaz chauds produits par le brûleur 110 circulent à contre-courant du fluide à chauffer (trajet matérialisé par les flèches F2). Les gaz chauds réchauffent le fluide circulant dans l’échangeur principal 111 puis les fumées issues de cette combustion s’échappent par la cheminée 13.Conversely, the hot gases produced by the burner 110 circulate against the current of the fluid to be heated (path materialized by the arrows F2). The hot gases heat the fluid circulating in the main exchanger 111 then the fumes resulting from this combustion escape through the chimney 13.
La combustion du combustible produit des fumées qui contiennent majoritairement de la vapeur d’eau et du CO2 et de l’azote (N2).The combustion of the fuel produces fumes which mainly contain water vapour, CO2 and nitrogen (N2).
Cette vapeur d’eau contient de la chaleur qui peut être divisée en deux parties, la chaleur dite « sensible » et la chaleur dite « latente ».This water vapor contains heat which can be divided into two parts, the so-called “sensible” heat and the so-called “latent” heat.
La chaleur sensible correspond à la chaleur due à la variation de température entre la température des fumées (par exemple 130°C environ) et la température ambiante (par exemple 10°C environ). La chaleur « latente » ou « chaleur de changement de phase », est celle qui est libérée lorsque l’eau passe de son état gazeux ou vapeur, à l’état liquide, sous forme de gouttes d’eau.Sensible heat corresponds to the heat due to the temperature variation between the temperature of the fumes (for example approximately 130°C) and the ambient temperature (for example approximately 10°C). The "latent" heat or "heat of phase change", is that which is released when water changes from its gaseous or vapor state, to the liquid state, in the form of drops of water.
Au contact d’un corps plus froid, la fumée échange sa chaleur, en réchauffant ainsi le corps et en se refroidissant en même temps. Au début, la vapeur cède sa chaleur sensible et se refroidit. En deçà d’une certaine température, dite « température de rosée », l’eau contenue dans les fumées se condense et libère ainsi sa chaleur latente. Celle-ci est bien plus importante que sa chaleur sensible (à titre d’exemple la chaleur latente contenue dans 1 kg de vapeur se condensant est la même que la chaleur sensible de 100 kg de vapeur se refroidissant de 10°C).In contact with a colder body, the smoke exchanges its heat, thus warming the body and cooling at the same time. At first, the vapor gives up its sensible heat and cools. Below a certain temperature, known as the "dew temperature", the water contained in the fumes condenses and thus releases its latent heat. This is much greater than its sensible heat (for example, the latent heat contained in 1 kg of condensing steam is the same as the sensible heat of 100 kg of steam cooling by 10°C).
Pour récupérer cette chaleur latente, il faut donc refroidir ces fumées jusqu’à la température de rosée de la vapeur d’eau contenue dans ces fumées. Dans le cas de fumées issues de la combustion de gaz naturel, cette température de rosée est de l’ordre de 57°C (et elle est de 47°C pour le fioul).To recover this latent heat, it is therefore necessary to cool these fumes to the dew temperature of the water vapor contained in these fumes. In the case of fumes from the combustion of natural gas, this dew temperature is around 57°C (and it is 47°C for fuel oil).
Une grande partie des chaudières utilisées dans le logement collectif ou dans les centrales de chauffage urbain ou industriel sont des chaudières de type classique. Ces chaudières n’arrivent pas à refroidir les fumées de combustion suffisamment pour atteindre la température de rosée et faire condenser la vapeur d’eau dans les fumées.A large part of the boilers used in collective housing or in district or industrial heating plants are conventional type boilers. These boilers are unable to cool the combustion fumes sufficiently to reach the dew point temperature and cause the water vapor to condense in the fumes.
La chaleur latente est ainsi perdue avec l’évacuation des fumées.The latent heat is thus lost with the evacuation of the fumes.
En conséquence, ces chaudières classiques ont un rendement faible, compris entre 80 % et 90 %, en fonction de leur température de fonctionnement.As a result, these conventional boilers have low efficiency, between 80% and 90%, depending on their operating temperature.
Afin d’améliorer les chaudières classiques, les chaudières à condensation ont été mises au point.In order to improve conventional boilers, condensing boilers have been developed.
Un exemple de réalisation d’une telle chaudière à condensation est représenté sur la
Cette chaudière est référencée 1’ et les éléments identiques à ceux de la chaudière classique 1 portent les mêmes références numériques.This boiler is referenced 1' and the elements identical to those of conventional boiler 1 bear the same numerical references.
Cette chaudière à condensation 1’ diffère de la chaudière classique 1 décrite précédemment en ce que l’enceinte 10 délimite également une chambre de condensation 12, séparée de la chambre de combustion 11.This condensing boiler 1' differs from the conventional boiler 1 described previously in that the enclosure 10 also defines a condensation chamber 12, separated from the combustion chamber 11.
Un échangeur de chaleur 121, dit « auxiliaire », est disposé à l’intérieur de la chambre de condensation 12.A heat exchanger 121, called "auxiliary", is arranged inside the condensation chamber 12.
L’entrée 122 de l’échangeur auxiliaire 121 est raccordée à l’entrée 14 de la chaudière 1’et la sortie 123 de cet échangeur est raccordée à l’entrée 112 de l’échangeur principal 111.Input 122 of auxiliary exchanger 121 is connected to input 14 of boiler 1 and output 123 of this exchanger is connected to input 112 of main exchanger 111.
Le fluide à chauffer (généralement de l’eau) pénètre dans la chaudière 1 par l’entrée 122 de l’échangeur auxiliaire 121, circule à l’intérieur de cet échangeur, en ressort par la sortie 123, circule à l’intérieur de l’échangeur principal 111 et en ressort par la sortie 113 (trajet matérialisé par les flèches F1).The fluid to be heated (usually water) enters the boiler 1 through the inlet 122 of the auxiliary exchanger 121, circulates inside this exchanger, comes out through the outlet 123, circulates inside the main interchange 111 and exits via exit 113 (path shown by the arrows F1).
Inversement, les gaz chauds produits par le brûleur 110 circulent à contre-courant du fluide à chauffer (trajet matérialisé par les flèches F2). Les gaz chauds réchauffent tout d’abord le fluide circulant dans l’échangeur principal 111 et perdent ainsi une partie de leur chaleur avant de pénétrer dans la chambre de condensation 12. Dans la chambre de condensation 12, ces gaz brûlés permettent de réchauffer (ou préchauffer) le fluide entrant, avant que celui-ci ne pénètre dans l’échangeur principal 111.Conversely, the hot gases produced by the burner 110 circulate against the current of the fluid to be heated (path materialized by the arrows F2). The hot gases first heat the fluid circulating in the main exchanger 111 and thus lose part of their heat before entering the condensation chamber 12. In the condensation chamber 12, these burnt gases make it possible to heat (or preheat) the incoming fluid, before it enters the main exchanger 111.
Le principe d’une chaudière à condensation est donc de mettre en contact les fumées traversant la chambre de condensation 12, avec les parois de l’échangeur auxiliaire 121, à l’intérieur duquel circule un fluide suffisamment froid pour que ces parois soient elles-mêmes suffisamment froides et pour que la vapeur d’eau contenue dans les fumées condense et restitue sa chaleur latente à l’échangeur 121. Ainsi, pour un même besoin de chauffage, la chaudière utilise moins de combustible, car la chaleur contenue dans les fumées sous forme de vapeur d’eau, (soit entre 10 à 20% de l’énergie de la combustion), n’est plus perdue mais est récupérée pour préchauffer l’eau dans l’échangeur auxiliaire 121.The principle of a condensing boiler is therefore to bring the flue gases passing through the condensation chamber 12 into contact with the walls of the auxiliary exchanger 121, inside which a fluid circulates cold enough for these walls to be themselves. even cold enough and so that the water vapor contained in the fumes condenses and restores its latent heat to the exchanger 121. Thus, for the same heating need, the boiler uses less fuel, because the heat contained in the fumes in the form of water vapour, (i.e. between 10 to 20% of the combustion energy), is no longer lost but is recovered to preheat the water in the auxiliary exchanger 121.
Toutefois, même pour une installation bien dimensionnée, il peut arriver que la température de l’eau de retour, au niveau de l’entrée 14, soit trop élevée pour permettre une bonne condensation. A titre d’exemple si l’eau de retour du réseau de chauffage est à une température voisine de 60°C, ce qui est fréquent, alors elle ne permet pas de refroidir suffisamment les fumées pour atteindre la température de rosée. La chaleur latente est perdue et le rendement est diminué.However, even for a well-sized installation, it may happen that the temperature of the return water, at inlet 14, is too high to allow good condensation. For example, if the return water from the heating network is at a temperature close to 60°C, which is frequent, then it does not cool the fumes sufficiently to reach the dew point temperature. Latent heat is lost and efficiency is reduced.
C’est également le cas par exemple s’il fait très froid à l’extérieur. Dans ce cas, la consigne de température de l’eau au départ de la chaudière, au niveau de la sortie 15, augmente car il faut augmenter la puissance des éléments chauffants du bâtiment. Ainsi, l’eau de retour, (entrée 14), revient plus chaude et la condensation ne peut pas avoir lieu ou alors de manière partielle. C’est d’autant plus pénalisant que cette situation se rencontre les jours les plus froids et donc là où la consommation de combustible est la plus importante.This is also the case, for example, if it is very cold outside. In this case, the water temperature set point leaving the boiler, at output 15, increases because the power of the heating elements in the building must be increased. Thus, the return water, (inlet 14), comes back hotter and condensation cannot take place or only partially. This is all the more penalizing as this situation occurs on the coldest days and therefore where fuel consumption is highest.
Dans ce cas, les fumées ne condensent pas et la chaudière à condensation 1’ n’est pas plus efficace qu’une chaudière classique 1.In this case, the fumes do not condense and the condensing boiler 1' is no more efficient than a conventional boiler 1.
Enfin, on connait également des installations de chauffage hybrides, qui combinent une chaudière et une pompe à chaleur (PAC) pour le chauffage et la production d’eau chaude. La chaleur produite par la PAC provient de l’air extérieur. Toutefois, l’efficacité de ces installations est perfectible.Finally, hybrid heating systems are also known, which combine a boiler and a heat pump (PAC) for heating and hot water production. The heat produced by the heat pump comes from the outside air. However, the efficiency of these installations can be improved.
L’invention a donc pour but de proposer une installation de chauffage qui permette d’optimiser la condensation des fumées à l’intérieur d’une ou de plusieurs chaudières, afin d’en récupérer la chaleur latente et d’améliorer ainsi le rendement global de l’installation de chauffage et de diminuer les émissions de CO2.The object of the invention is therefore to propose a heating installation which makes it possible to optimize the condensation of the fumes inside one or more boilers, in order to recover the latent heat therefrom and thus improve the overall efficiency. of the heating installation and to reduce CO2 emissions.
Un autre but de l’invention est de proposer une installation de chauffage qui permette de récupérer la chaleur des fumées de plusieurs chaudières, y compris des chaudières fonctionnant éventuellement avec des combustibles différents (tels que gaz, fioul, bois) ou présentant des puissances nominales différentes.Another object of the invention is to provide a heating installation which makes it possible to recover the heat from the flue gases of several boilers, including boilers possibly operating with different fuels (such as gas, fuel oil, wood) or having nominal powers different.
A cet effet, l’invention concerne une installation de chauffage d’un fluide, tel que de l’eau, comprenant au moins une chaudière à combustible, au moins une pompe à chaleur et un circuit fermé de chauffage comprenant au moins un élément chauffant et à l’intérieur duquel circule ledit fluide, ladite chaudière à combustible comprenant une enceinte à l’intérieur de laquelle sont disposés un brûleur à combustible, tel que du gaz ou du fioul et au moins un échangeur de chaleur, le brûleur permettant de chauffer le fluide circulant dans ledit échangeur, ladite enceinte étant munie d’une cheminée d’évacuation des fumées issues de la combustion du combustible, ladite pompe à chaleur étant munie d’un compresseur, d’un condenseur, d’un détendeur principal et d’au moins un évaporateur, montés sur un circuit fermé de circulation d’un fluide caloporteur, l’évaporateur de la pompe à chaleur étant disposé à l’intérieur de la cheminée d’évacuation des fumées de l’enceinte et réalisant un échange thermique entre le fluide caloporteur et les fumées issues de la combustion du combustible, de façon à faire condenser la vapeur d’eau contenue dans les fumées issues de la combustion du combustible et à réchauffer le fluide caloporteur, ledit circuit fermé de chauffage comprenant une canalisation qui raccorde la sortie de la chaudière à l’entrée de celle-ci en traversant ledit au moins un élément chauffant.To this end, the invention relates to an installation for heating a fluid, such as water, comprising at least one fuel boiler, at least one heat pump and a closed heating circuit comprising at least one heating element and inside which said fluid circulates, said fuel boiler comprising an enclosure inside which are arranged a fuel burner, such as gas or fuel oil and at least one heat exchanger, the burner making it possible to heat the fluid circulating in said exchanger, said enclosure being provided with a chimney for evacuating the fumes resulting from the combustion of the fuel, said heat pump being provided with a compressor, a condenser, a main pressure reducer and at least one evaporator, mounted on a closed circulation circuit for a heat transfer fluid, the evaporator of the heat pump being placed inside the smoke evacuation chimney of the enclosure and carrying out a heat exchange between the heat transfer fluid and the fumes resulting from the combustion of the fuel, so as to cause the water vapor contained in the fumes resulting from the combustion of the fuel to condense and to heat the heat transfer fluid, the said closed heating circuit comprising a pipe which connects the outlet of the boiler to the inlet thereof by crossing said at least one heating element.
Conformément à l’invention, cette installation comprend un circuit de dérivation, au travers duquel circule une fraction du fluide à chauffer, ce circuit de dérivation raccorde un point de raccordement de la canalisation du circuit de chauffage, situé en amont de l’entrée de la chaudière à un point de raccordement de la canalisation du circuit de chauffage, situé en aval de la sortie de la chaudière, et le condenseur de la pompe à chaleur est monté sur ledit circuit de dérivation pour réaliser un échange thermique entre ladite fraction du fluide à chauffer et le fluide caloporteur de la pompe à chaleur, de façon à refroidir le fluide caloporteur et à réchauffer ladite fraction de fluide à chauffer avant son retour dans ledit au moins un élément chauffant du circuit de chauffage.In accordance with the invention, this installation comprises a bypass circuit, through which circulates a fraction of the fluid to be heated, this bypass circuit connects a connection point of the heating circuit pipe, located upstream of the inlet of the boiler to a connection point of the heating circuit pipe, located downstream of the outlet of the boiler, and the condenser of the heat pump is mounted on said bypass circuit to carry out a heat exchange between said fraction of the fluid to be heated and the heat transfer fluid of the heat pump, so as to cool the heat transfer fluid and in reheating said fraction of fluid to be heated before returning to said at least one heating element of the heating circuit.
Grâce à ces caractéristiques de l'invention, la pompe à chaleur permet de récupérer une partie de la chaleur sensible et latente des fumées d’une ou de différentes chaudières pour chauffer une partie du fluide à réchauffer et diriger ensuite ce complément de fluide réchauffé en aval de la ou des chaudières, dans le circuit de chauffage, ce qui contribue à diminuer la consommation de carburant de ladite ou desdites chaudières.Thanks to these characteristics of the invention, the heat pump makes it possible to recover part of the sensible and latent heat of the fumes from one or different boilers to heat part of the fluid to be heated and then direct this additional heated fluid downstream of the boiler or boilers, in the heating circuit, which contributes to reducing the fuel consumption of said boiler or boilers.
De plus, le rendement global de l’installation de chauffage est augmenté.In addition, the overall efficiency of the heating installation is increased.
Enfin, une telle installation est plus flexible et particulièrement bien adaptée aux centrales thermiques pour le chauffage urbain ou aux centrales industrielles.Finally, such an installation is more flexible and particularly well suited to thermal power stations for district heating or to industrial power stations.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison :According to other advantageous and non-limiting characteristics of the invention, taken alone or in combination:
-l’installation comprend au moins deux chaudières à combustible montées en parallèle sur le circuit de chauffage, en ce que la pompe à chaleur comprend autant d’évaporateurs qu’il y a de cheminée d’évacuation des fumées, chaque évaporateur étant disposé à l’intérieur d’une cheminée d’évacuation des fumées et en ce que si il y a plusieurs évaporateurs, ceux-ci sont montés en parallèle sur le circuit fermé de circulation du fluide caloporteur ;-the installation comprises at least two fuel-fired boilers mounted in parallel on the heating circuit, in that the heat pump comprises as many evaporators as there are smoke evacuation chimneys, each evaporator being arranged inside a smoke evacuation stack and in that if there are several evaporators, these are mounted in parallel on the closed circulation circuit of the heat transfer fluid;
-au moins deux desdites chaudières à combustible possèdent une cheminée commune d’évacuation des fumées, et en ce qu’au moins l’un des évaporateurs est disposé dans la cheminée commune d’évacuation des fumées ;- at least two of said fuel-fired boilers have a common smoke evacuation chimney, and in that at least one of the evaporators is arranged in the common smoke evacuation chimney;
-une vanne à deux voies est disposée sur le circuit de dérivation en amont du condenseur ;-a two-way valve is arranged on the bypass circuit upstream of the condenser;
-la pompe à chaleur comprend au moins un détendeur secondaire, ledit au moins un détendeur secondaire étant disposé sur le circuit de circulation du fluide caloporteur, en aval du détendeur principal et en amont dudit au moins un évaporateur ;the heat pump comprises at least one secondary expansion valve, said at least one secondary expansion valve being arranged on the heat transfer fluid circulation circuit, downstream of the main expansion valve and upstream of said at least one evaporator;
-l’installation comprend un capteur de mesure de la température des fumées qui est disposé dans la cheminée de ladite au moins une chaudière à combustible, en amont de l’évaporateur, ce capteur de température permettant de mesurer la température des fumées en sortie de ladite chaudière ;the installation comprises a sensor for measuring the temperature of the flue gases which is placed in the chimney of the said at least one fuel boiler, upstream of the evaporator, this temperature sensor making it possible to measure the temperature of the flue gases at the outlet of the said boiler;
-l’installation comprend au moins un capteur de température, disposé sur la canalisation du circuit fermé de chauffage, choisi parmi : un capteur de mesure de la température disposé en amont du point de raccordement et en aval d’une pompe disposée sur ladite canalisation pour faire circuler le fluide dans le circuit, un capteur de température, disposé en aval de la sortie de la chaudière ou des chaudières et en amont du point de raccordement et un capteur de température, disposé en aval du point de raccordement et en amont du premier élément chauffant situé sur la canalisation, ce capteur de température disposé sur la canalisation permettant de mesurer la température du fluide à réchauffer circulant dans ladite canalisation au point où il se trouve ;- the installation comprises at least one temperature sensor, arranged on the pipe of the closed heating circuit, chosen from among: a temperature measurement sensor arranged upstream of the connection point and downstream of a pump arranged on said pipe to circulate the fluid in the circuit, a temperature sensor, arranged downstream of the outlet of the boiler or boilers and upstream of the connection point and a temperature sensor, arranged downstream of the connection point and upstream of the first heating element located on the pipe, this temperature sensor placed on the pipe making it possible to measure the temperature of the fluid to be heated flowing in the said pipe at the point where it is located;
-l’installation comprend un capteur de mesure de la température, disposé sur le circuit de dérivation en aval du condenseur, et qui permet de mesurer la température de la fraction de fluide à réchauffer circulant dans ledit circuit de dérivation, en aval du condenseur ;-the installation comprises a temperature measurement sensor, placed on the bypass circuit downstream of the condenser, and which makes it possible to measure the temperature of the fraction of fluid to be heated circulating in said bypass circuit, downstream of the condenser;
-l’installation comprend un capteur de mesure de la température, disposé sur le circuit de circulation du fluide caloporteur, en aval du ou des évaporateurs et en amont du compresseur, afin de mesurer la température du fluide caloporteur ;- the installation includes a temperature measurement sensor, placed on the heat transfer fluid circulation circuit, downstream of the evaporator(s) and upstream of the compressor, in order to measure the temperature of the heat transfer fluid;
-l’installation comprend une unité centrale de pilotage et en ce que celle-ci pilote le fonctionnement de la vanne à deux voies, du compresseur, du détendeur principal et de l’au moins un détendeur secondaire, en fonction des valeurs de température mesurées par au moins l’un des capteurs de mesure de la température choisi parmi les capteurs de température des fumées, les capteurs de température du fluide à réchauffer circulant dans le circuit fermé de chauffage, le capteur de température de la fraction de fluide à réchauffer et le capteur de température du fluide caloporteur.the installation comprises a central control unit and in that the latter controls the operation of the two-way valve, of the compressor, of the main expansion valve and of the at least one secondary expansion valve, as a function of the measured temperature values by at least one of the temperature measurement sensors chosen from among the flue gas temperature sensors, the temperature sensors of the fluid to be heated circulating in the closed heating circuit, the temperature sensor of the fraction of fluid to be heated and the heat transfer fluid temperature sensor.
DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Claims (10)
-ladite chaudière à combustible (1,1’,1a, 1’a, 1b, 1’b) comprenant une enceinte (10) à l’intérieur de laquelle sont disposés un brûleur à combustible (110), tel que du gaz ou du fioul et au moins un échangeur de chaleur (111, 121), le brûleur (110) permettant de chauffer le fluide circulant dans ledit échangeur (111, 121), ladite enceinte (10) étant munie d’une cheminée (13) d’évacuation des fumées issues de la combustion du combustible,
-ladite pompe à chaleur (3) étant munie d’un compresseur (31), d’un condenseur (32), d’un détendeur principal (33) et d’au moins un évaporateur (34, 34a, 34b), montés sur un circuit fermé (30, 30a, 30b) de circulation d’un fluide caloporteur, l’évaporateur (34, 34a, 34b) de la pompe à chaleur étant disposé à l’intérieur de la cheminée d’évacuation des fumées (13) de l’enceinte (10) et réalisant un échange thermique entre le fluide caloporteur et les fumées issues de la combustion du combustible, de façon à faire condenser la vapeur d’eau contenue dans les fumées issues de la combustion du combustible et à réchauffer le fluide caloporteur,
- ledit circuit fermé de chauffage (4) comprenant une canalisation (40) qui raccorde la sortie (15) de la chaudière (1,1’,1a, 1’a, 1b, 1’b) à l’entrée (14) de celle-ci en traversant ledit au moins un élément chauffant (41),
l’installation de chauffage (2)étant caractérisée
en ce qu’elle comprend un circuit de dérivation (43), au travers duquel circule une fraction du fluide à chauffer,
en ce que ce circuit de dérivation raccorde un point de raccordement (403) de la canalisation (40) du circuit de chauffage (4), situé en amont de l’entrée (14) de la chaudière (1,1’,1a, 1’a, 1b, 1’b) à un point de raccordement (404) de la canalisation (40) du circuit de chauffage (4), situé en aval de la sortie (15) de la chaudière (1,1’,1a, 1’a, 1b, 1’b),
et en ce que le condenseur (32) de la pompe à chaleur (3) est monté sur ledit circuit de dérivation (43) pour réaliser un échange thermique entre ladite fraction du fluide à chauffer et le fluide caloporteur de la pompe à chaleur (3), de façon à refroidir le fluide caloporteur et à réchauffer ladite fraction de fluide à chauffer avant son retour dans ledit au moins un élément chauffant (41) du circuit de chauffage (4).Installation (2) for heating a fluid, such as water, comprising at least one fuel boiler (1,1',1a, 1'a, 1b, 1'b), at least one heat pump (3) and a closed heating circuit (4) comprising at least one heating element (41) and inside which said fluid circulates,
-said fuel boiler (1,1',1a, 1'a, 1b, 1'b) comprising an enclosure (10) inside which are arranged a fuel burner (110), such as gas or fuel oil and at least one heat exchanger (111, 121), the burner (110) making it possible to heat the fluid circulating in the said exchanger (111, 121), the said enclosure (10) being provided with a chimney (13) evacuation of the fumes resulting from the combustion of the fuel,
- the said heat pump (3) being provided with a compressor (31), a condenser (32), a main expansion valve (33) and at least one evaporator (34, 34a, 34b), mounted on a closed circuit (30, 30a, 30b) for the circulation of a heat transfer fluid, the evaporator (34, 34a, 34b) of the heat pump being arranged inside the smoke evacuation chimney (13 ) of the enclosure (10) and carrying out a heat exchange between the heat transfer fluid and the fumes resulting from the combustion of the fuel, so as to condense the water vapor contained in the fumes resulting from the combustion of the fuel and to heat the heat transfer fluid,
- said closed heating circuit (4) comprising a pipe (40) which connects the outlet (15) of the boiler (1,1',1a, 1'a, 1b, 1'b) to the inlet (14) thereof by crossing said at least one heating element (41),
the heating system (2)being characterized
in that it comprises a bypass circuit (43), through which circulates a fraction fluid to be heated,
in that this bypass circuit connects a connection point (403) of the pipe (40) of the heating circuit (4), located upstream of the inlet (14) of the boiler (1,1',1a, 1'a, 1b, 1'b) to a connection point (404) of the pipe (40) of the heating circuit (4), located downstream of the outlet (15) of the boiler (1,1', 1a, 1'a, 1b, 1'b),
and in that the condenser (32) of the heat pump (3) is mounted on the said bypass circuit (43) to carry out a heat exchange between the said fraction of the fluid to be heated and the heat transfer fluid of the heat pump (3 ), so as to cool the heat transfer fluid and to heat up said fraction of fluid to be heated before it returns to said at least one heating element (41) of the heating circuit (4).
-un capteur de température (54) disposé en amont du point de raccordement (403) et en aval d’une pompe (42) disposée sur ladite canalisation (40) pour faire circuler le fluide dans le circuit (4),
- un capteur de température (55), disposé en aval de la sortie (15) de la chaudière ou des chaudières (1,1’,1a, 1’a, 1b, 1’b) et en amont du point de raccordement (404),
- et un capteur de température (56), disposé en aval du point de raccordement (404) et en amont du premier élément chauffant (41) situé sur la canalisation (40),
ce capteur de température (54, 55, 56) disposé sur la canalisation (40) permettant de mesurer la température du fluide à réchauffer circulant dans ladite canalisation (40) au point où il se trouve.Heating installation (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one sensor for measuring the temperature, arranged on the pipe (40) of the closed heating circuit (4), chosen from :
-a temperature sensor (54) arranged upstream of the connection point (403) and downstream of a pump (42) arranged on said pipe (40) to circulate the fluid in the circuit (4),
- a temperature sensor (55), disposed downstream of the outlet (15) of the boiler or boilers (1,1',1a, 1'a, 1b, 1'b) and upstream of the connection point ( 404),
- and a temperature sensor (56), arranged downstream of the connection point (404) and upstream of the first heating element (41) located on the pipe (40),
this temperature sensor (54, 55, 56) arranged on the pipe (40) making it possible to measure the temperature of the fluid to be heated flowing in the said pipe (40) at the point where it is located.
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|---|---|---|---|
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| FR2112949 | 2021-12-03 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1376025A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-02 | GASTEC Technology B.V. | Heating apparatus and method for space heating and/or sanitary water heating |
| EP2336652A2 (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | Vaillant GmbH | Heating device |
| DE102011103628A1 (en) * | 2010-09-06 | 2012-03-08 | Christian Grahle | Method for enhancing efficiency of e.g. turbo supercharger, involves producing condensation energy of exhaust gas by cooling process so as to operate low-temperature heating circuit by using condensation energy |
| WO2014083440A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Gas Point S.R.L. | Heating apparatus comprising a condensing boiler and a heat pump |
-
2021
- 2021-12-03 FR FR2112949A patent/FR3130015B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1376025A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-02 | GASTEC Technology B.V. | Heating apparatus and method for space heating and/or sanitary water heating |
| EP2336652A2 (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | Vaillant GmbH | Heating device |
| DE102011103628A1 (en) * | 2010-09-06 | 2012-03-08 | Christian Grahle | Method for enhancing efficiency of e.g. turbo supercharger, involves producing condensation energy of exhaust gas by cooling process so as to operate low-temperature heating circuit by using condensation energy |
| WO2014083440A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Gas Point S.R.L. | Heating apparatus comprising a condensing boiler and a heat pump |
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| FR3130015B1 (en) | 2023-12-08 |
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