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Title:
DEVICE FOR THE SEPARATION AND HBYRIDISATION OF RENEWABLE ENERGIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/030637
Kind Code:
A4
Abstract:
The invention relates to a device for the hydraulic separation and hybridisation of renewable energies for the purpose of heating buildings. The invention relates to a solar thermal system, the performance of which is amplified by a hydraulic device for separating the primary circuit in order to form the secondary circuit, to which the heating capacity of a renewable electricity production system is added. The hydraulic separator device consists of two separator vessels (8) and (9) connected to one another. A controlled stop valve (V17) is inserted on one of the two connectors. An electrical heat resistor (R12) is integrated into the first vessel (8), providing freeze protection for the heat transfer fluid which can be then be clear water. An electrical heat resistor (R13) is integrated into the second vessel (9), providing the additional energy necessary for the domestic hot water production and heating system.

Inventors:
STECLEBOUT THIERRY (FR)
Application Number:
PCT/IB2018/055887
Publication Date:
August 15, 2019
Filing Date:
August 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
STECLEBOUT THIERRY (FR)
International Classes:
F24D3/10; F24D3/08; F24D18/00; F24D19/10; G05D23/19; H03J3/28
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Claims:
1

REVENDICATIONS MODIFIÉES

reçues par le Bureau international le 01.07.2019

REVENDICATIONS

1) Système de chauffage hybride solaire comportant au moins un capteur solaire thermique (1) apte à chauffer un circuit hydraulique, au moins une unité de production d'énergie électrique renouvelable d'origine photovoltaïque (2) et/ou éolienne (3) apte à réaliser les besoins électriques de l'installation, une unité d'accumulation d'énergie électrique (5), au moins un automate programmable ou calculateur électronique (4), au moins un échangeur de chaleur terminal (16) (29) ou tout autre dispositif de chauffage à circulation de fluide caloporteur, une unité de chauffage d'eau sanitaire (14) ou autre unité de stockage de chaleur, un circuit hydraulique primaire de production de chaleur (10) et d'un circuit hydraulique secondaire de distribution de chaleur (11) proposant d'augmenter significativement les performances d'une installation solaire thermique en période de faible ensoleillement tout en éliminant le risque de surchauffe de l'installation en période de fort ensoleillement en substituant à l’échangeur calorifique intermédiaire entre le circuit primaire et le circuit secondaire tel que l’état de la technique actuelle par un dispositif direct de type hacheur hydraulique caractérisé par un double vase de découplage (8) et (9) reliés entre eux par l’intermédiaire d'une vanne d’arrêt pilotée (V17) permettant la continuité ou l'isolement des circuits primaire et secondaire dont le mouvement est généré par deux circulateurs (P6) et (P7) pilotés indépendamment par l'ECU (4). Un circuit hydraulique secondaire (11) est donc constitué d'une fraction du circuit primaire (10) par remplacement du liquide caloporteur de telle sorte que la chaleur du fluide primaire (t1) soit le plus directement et le plus rapidement acheminée vers le récepteur de chaleur logiquement sélectionné par l'ECU (4) qui l'orientera par

l’intermédiaire d’une vanne multivoies (V15) associée à la pompe (P7) ou par l’intermédiaire d'un vase de découplage à sorties multiples (9) (20) associé à des vannes (V24) (V25) (V26) et aux pompes (P21) (P22) (P23) vers le récepteur de chaleur sélectionné (14) (16) (29) (X)

2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le découplage des circuits primaire (10) et secondaire (11) permet d'intégrer dans le vase de découplage primaire (8) une résistance électrique thermique (R12) pour maintenir le circuit hydraulique primaire (10) hors gel lorsque celui-ci est isolé du circuit secondaire (11) par la fermeture de la vanne d’arrêt pilotée (V17) sans recourir à l'adjonction d'un additif chimique antigel.

3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le découplage des circuits primaire (10) et secondaire (11) permet d'intégrer dans le vase de découplage secondaire (9) ou (20) une résistance électrique thermique de puissance adéquate (R13) permettant de chauffer le circuit hydraulique secondaire (11) indépendamment du circuit primaire (10) en cas d'insuffisance de la température (t3) après son isolement du circuit primaire (10) par la fermeture de la vanne d’arrêt pilotée (V17). Cette caractéristique du dispositif permet en outre son accouplement à une installation de chauffage traditionnelle. 2

4) Dispositif selon les revendications 1 , 2 et 3 caractérisé en ce que le dispositif de découplage hydraulique (8) (9) (V17) permet l'hybridation par l'alimentation électrique des résistances thermiques (R12) et (R13) réalisée en priorité par une banque de batteries (5) rechargées par une production électrique d'origine renouvelable photovoltaïque (2) et/ou éolienne (3) sans les pertes d’énergie inévitables dans un réservoir d'échange de chaleur d'une installation solaire thermique actuelle.

5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit hydraulique solaire primaire (10) est compatible avec l'utilisation d'eau claire comme fluide caloporteur et donc raccordable au réseau d'eau du bâtiment.

6) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le dispositif de découplage hydraulique (8) (9) (20) (27) respecte dans sa construction le principe dimensionnel tel que leurs cotes relatives (y) et (z) soient inférieures à (x) à débit entrée/sortie équivalent, cette règle s'appliquant quel que soit le nombre d'entrées et de sorties

7) Système de chauffage hybride solaire selon les revendications 1 à 6 intégrant un dispositif de découplage hydraulique de type hacheur caractérisé en ce qu'il comporte un double vase de découplage (8) et (9) ou (8) et (20) entre lesquels est intercalée une vanne d’arrêt pilotée (V17) permettant de réunir ou de dissocier un circuit hydraulique solaire primaire (10) et un circuit hydraulique secondaire (11 )

8) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'un vase de découplage à double entrée (27) sur le circuit de distribution de chaleur en aval du dispositif de découplage (8) (9) (V17) ajouté à un fonctionnement à l'eau claire des circuits hydrauliques primaire (10) et secondaire (11 ) permet l'alternance dans l'échangeur thermique (29) et réaliser ainsi l'alternance entre le chauffage ou le rafraîchissement du bâtiment en y faisant circuler l'eau fraîche d'alimentation du réservoir d'eau chaude sanitaire.

9) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la distribution calorifique est réalisée en aval du découplage primaire (8) (V17) par l'intermédiaire d'un vase de découplage (20) dont les sorties sont équipées de vannes d'arrêt (V24) (V25) (V26) associées à des circulateurs (P21 ) (P22) (P23) pilotant chacun des circuits récepteurs calorifiques dont un circuit de sécurité thermique (X).

10) Dispositif de chauffage solaire hybride des bâtiments selon les revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte un logiciel d'exploitation intégré au calculateur (4) capable de piloter un fractionnement des circuits hydrauliques (10) (11 ) par le dispositif de découplage (8) (9) (V17), la distribution de chaleur et l'alimentation électrique des résistances chauffantes (R12) (R13) par l'intermédiaire des vannes (V15) (V17) (V24) (V25) (V26) et des circulateurs (P6) (P7) (P21 ) (P22) (P23) (P28) à partir des capteurs de température (t1 ) (t2) (t3) (t4) (t5) (t6) (t7) 3

11) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendication 2 à 10

caractérisé par un logiciel comportant une séquence d'étapes comme (0) (10) (11 ) avec leurs transitions associées pour protéger l'installation du gel en activant une résistance électrique chauffante (R12) située sur le circuit primaire (10) en amont du dispositif de découplage (8) (9) (V17) suivant la consigne de température du capteur solaire thermique (t1).

12) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendications 7 à 11 caractérisé par un logiciel comportant une séquence d'étapes comme (0) (20) (21 ) (22) avec leurs transitions associées de façon à produire une élévation rapide de la température (t2) en utilisant un circuit court, anticiper le temps d'ouverture de la vanne (V17) pour acheminer le fluide primaire réchauffé (10) directement dans le circuit secondaire (11) si sa température (t3) est inférieure à (t1) puis isoler le circuit primaire (10) du circuit secondaire (11 ) en fermant la vanne (V17) lorsque la température du circuit primaire (t2) devient inférieure à celle du circuit secondaire (t3)

13) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendications 9 à 12 caractérisé par un logiciel comportant une séquence d'étapes comme (1 ) (30) (31 ) (32) avec leurs transitions associées de façon à orienter le fluide caloporteur primaire réchauffé (10) selon la priorité établie entre la consigne de température du réservoir d'eau chaude sanitaire (t4) et la température ambiante (t6) vers l'échangeur de chauffage (16) (29) ou vers le réchauffement d'un réservoir d'eau chaude sanitaire (14)

14) Dispositif de chauffage solaire hybride selon les revendications 9 à 13 caractérisé par un logiciel comportant une séquence d'étapes comme (1 ) (40) (41 ) (42) avec leurs transitions associées de façon à sécuriser l'installation de chauffage hybride d'une surchauffe en dirigeant le circuit primaire (10) vers un circuit de dissipation annexe (X)

15) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendications 9 à 14 caractérisé par un logiciel comportant une séquence d'étapes comme (1 ) (50) (51 ) (52) (53) (60) avec leurs transitions associées de façon produire du chauffage en faisant circuler le fluide secondaire (11) éventuellement réchauffé par la résistance électrique chauffante (R13) vers l'échangeur de chauffage (16) (29) suivant les consignes de température ambiante (t6) et de température interne (t5) (t7) de l'échangeur

16) Dispositif de chauffage hybride solaire selon les revendications 8 à 15 caractérisé par un logiciel comportant une séquence d'étapes comme (1 ) (70) avec leurs transitions associées de façon à produire un rafraîchissement de la température ambiante (t6) en isolant la partie de l'installation comportant le vase de découplage (27) alimenté en eau fraîche par (M) et (N) ajouté au circulateur (P28) et à l’échangeur thermique (29) par l’intermédiaire de la fermeture des vannes (V24) (V25)

17) Dispositif de chauffage hybride solaire des bâtiments selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'échangeur thermique final est constitué d'un dispositif à eau chaude tel qu'un ventilo-convecteur (16) (29), un plancher hydraulique ou tout autre dispositif équivalent.