La présente invention concerne le domaine des dispositifs de production d'eau chaude sanitaire.

De très nombreux dispositifs de production d'eau chaude sanitaire ont déjà été proposés.

On a en particulier proposé de nombreux dispositifs de production d'eau chaude sanitaire comprenant un ballon d'eau chaude associé à une boucle de recharge comprenant une pompe à chaleur (PAC).

De tels dispositifs sont décrits par exemple notamment dans les documents CA 2754683, CN 201903116 et JP 2011169584.

On a également tenté de coupler de tels dispositifs de production d'eau chaude sanitaire à des circuits de chauffage afin notamment de profiter de la capacité de stockage thermique associé aux ballons d'eau chaude sanitaire.

Des exemples de telles propositions sont décrits dans les documents EP 2397778, WO2008/130306 et JP 2011141076.

Aucun des dispositifs connus ne donnent cependant totalement satisfaction.

Les documents EP 2397778 et WO2008/130306 divulguent plus précisément des installations du type schématisé sur la figure 1 annexée selon lequel le ballon d'eau chaude 10 dans lequel est prélevée l'eau chaude sanitaire est lui-même placé dans un corps de chauffe 20 associé à la pompe à chaleur 30. La pompe à chaleur comprend classiquement un évaporateur 32, un compresseur 34, un condenseur 36 et un détendeur 38. Le corps de chauffe 20 est associé par ailleurs au circuit de chauffage 40. Ces installations dans lesquelles le ballon d'eau chaude sanitaire 10 est placé dans un corps de chauffe 20 ne permettent pas d'optimiser le chauffage de l'eau dans le ballon 10 précité.

On observera par ailleurs que le document EP 2397778 se préoccupe essentiellement de tenter d'optimiser le couplage de la pompe à chaleur avec une source d'appoint. La source d'appoint est mise en service lorsque la température de l'eau dans le corps de chauffe atteint la température maximale produite par la pompe à chaleur et que la température de consigne du circuit de chauffage n'est toujours pas atteinte. On observera également que le document EP 2397778 préconise de scinder le corps de chauffe en un compartiment inférieur et un compartiment supérieur qui loge le ballon d'eau chaude 10, par une paroi de séparation sensiblement horizontale munie d'un orifice central.

Le document WO2008/130306 se préoccupe essentiellement d'assurer le couplage entre deux sources de chaleur, dont un capteur solaire, conçues pour charger l'évaporateur de la pompe à chaleur.

L'installation divulguée dans le document JP 2011141076 semble limitée au chauffage d'une baignoire. Elle est schématisée sur la figure 2.

Selon ce document une boucle de recharge 50 liée à la pompe à chaleur 30 alimente directement le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire et un couplage thermique 60 avec cette eau chaude sanitaire contenue dans le ballon 10 alimente le circuit de chauffage 40.

Le but exprimé dans ce document est de réduire la quantité d'eau chaude à température moyenne (50 à 40°C) au milieu du ballon 10 qui est générée lorsqu'il y a un besoin de chauffage et qui augmente de jour en jour.

A cette fin, le document JP 201141076 propose que quand le tarif de nuit est détecté et si la température en haut du ballon n'est pas assez élevée, l'eau réchauffée par la PAC à plus de 80°C est injectée au milieu du ballon. Ainsi l'eau au milieu du ballon résultant du mélange de l'eau à plus de 80°C provenant de la PAC et de l'eau à 50°C, atteint une température moyenne de 70°C. Puis, une fois cette température de 70°C atteinte, on injecte en haut du ballon l'eau chaude à 80°C provenant de la PAC. Ainsi, à la fin de la journée, la quantité d'eau à température moyenne (40°C) est diminuée alors que celle à basse température (15°C) est augmentée. Ce fonctionnement fait que le système de chauffage de la baignoire perturbe la stratification de l'eau stockée dans le ballon. D'autres systèmes connus sont décrits dans les documents FR 1430376, WO 2004/070279 et FR 2402841.

L'objectif de la présente invention est de proposer une nouvelle installation qui permette d'assurer en priorité le chauffage de l'eau chaude sanitaire tout en optimisant un circuit de chauffage auxiliaire selon les ressources thermiques disponibles et ce dans une configuration peu coûteuse, simple et fiable.

Cet objectif est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une installation de chauffe-eau sanitaire comprenant un ballon d'eau chaude sanitaire, une source thermique, une boucle de recharge associant la source thermique et le ballon d'eau chaude et une boucle de chauffage liée au ballon d'eau chaude pour assurer le chauffage d'un circuit de chauffage auxiliaire, caractérisée en ce que la boucle de recharge et la boucle de chauffage communiquent directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire et qu'il est prévu des liaisons directes entre la boucle de recharge et la boucle de chauffage, mises sélectivement en service lorsque la température mesurée de l'eau chaude sanitaire l'autorise, et caractérisée en ce que les moyens de liaison de la boucle de recharge et de la boucle de chauffage comprennent deux vannes trois voies, l'une permettant de relier sélectivement la sortie de la boucle de recharge soit avec le ballon soit avec l'entrée de la boucle de chauffage et l'autre permettant de relier sélectivement la sortie de la boucle de chauffage soit avec le ballon soit avec l'entrée de la boucle de recharge.

Comme on l'exposera plus en détail par la suite, la mise en liaison sélective directe de la boucle de recharge et de la boucle de chauffage permet d'optimiser les performances du système sans perturber la température et la stratification de l'eau chaude sanitaire bien que celle-ci puisse circuler directement dans la boucle de recharge et dans la boucle de chauffage.

La combinaison conforme à la présente invention marque en cela une rupture par rapport à l'état de la technique bien que conduisant à une structure techniquement simple. De préférence, la source thermique est une pompe à chaleur. Avantageusement, la pompe à chaleur est réversible afin de permettre un fonctionnement en climatisation grâce à la liaison directe entre la boucle de recharge et la boucle de chauffage. Cette liaison directe permet de ne pas perturber la température et la stratification dans le ballon d'eau chaude sanitaire. Ainsi on obtient un système polyvalent autorisant notamment le chauffage à partir de l'eau chaude sanitaire.

Selon d'autres caractéristiques optionnelles et avantageuses de la présente invention :

. l'installation comprend un mitigeur qui assure un mélange entre de l'eau chaude prélevée en partie supérieure du ballon et de l'eau à une température inférieure, de préférence le retour de la boucle de chauffage.

. l'installation comprend un circuit additionnel de chauffage relié par deux piquages avec le volume interne du ballon d'eau chaude en parallèle de la boucle de chauffage.

. le retour de l'eau du circuit additionnel de chauffage est fait par un piquage en partie basse du ballon situé au-dessus ou au même niveau du point de piquage de la boucle de chauffage, tandis que le départ de l'eau du circuit additionnel de chauffage est fait par un piquage en partie haute du ballon situé en dessous ou au même niveau du point de piquage de la boucle de chauffage.

. la boucle additionnelle de chauffage est contrôlée par une pompe de circulation à vitesse variable et/ou une vanne de mélange contrôlée. . l'ensemble des canalisations qui débouche sous forme d'un retour dans le volume interne du ballon comprennent des brise jets.

. la mise en service de la boucle de chauffage est pilotée par une sonde de température placée sur le ballon à un niveau inférieur ou égal au point de piquage d'alimentation de la boucle de chauffage.

. deux sondes de température pilotent le fonctionnement de la boucle de recharge : une sonde installée sur le ballon pour détecter le niveau d'eau chaude et qui commande le démarrage de la boucle de recharge et une sonde installée soit en partie basse du ballon soit sur la canalisation d'eau froide de la boucle de recharge qui commande l'arrêt de la boucle de recharge et de la pompe à chaleur lorsque le ballon est chargé en eau chaude.

. l'eau chaude sanitaire circule dans la boucle de recharge et dans la boucle de chauffage.

. l'évaporateur de la pompe à chaleur est alimentée par un flux d'air. . l'installation comprend au moins un registre adapté pour diriger sélectivement vers l'évaporateur de la pompe à chaleur, un flux d'air provenant de l'intérieur d'un bâtiment, par exemple issu de la ventilation d'un bâtiment, ou un flux d'air provenant de l'extérieur.

. l'installation comprend au moins un registre adapté pour diriger sélectivement vers l'extérieur ou vers l'intérieur d'un bâtiment, le flux d'air qui a balayé l'évaporateur de la pompe à chaleur.

. la boucle de recharge et la boucle de chauffage comprennent chacune une pompe de circulation

. la boucle de recharge comprend un clapet anti-retour et une électrovanne.

. la boucle de chauffage comprend un purgeur.

. le circuit de chauffage est un circuit air.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :

- les figures 1 et 2 précédemment décrites représentent des exemples de réalisation conformes à l'état de la technique,

- la figure 3 représente un premier mode de réalisation d'une installation de chauffe-eau sanitaire conforme à la présente invention, et

- les figures 4 et 5 représentent deux variantes de réalisation de l'installation de chauffe-eau sanitaire conforme à la présente invention.

On va décrire dans un premier temps un mode de réalisation de l'installation de chauffe-eau sanitaire conforme à la présente invention illustré sur la figure 3 annexée. On retrouve sur la figure 3 annexée, une installation qui comprend un ballon d'eau chaude 100, une source thermodynamique 300 formée de préférence d'une pompe à chaleur (PAC), une boucle de recharge 130 destinée à chauffer l'eau chaude sanitaire contenue dans le ballon 100 et une boucle de chauffage 140 destinée à alimenter un circuit de chauffage auxiliaire 400.

Par la suite, la description sera faite en regard d'une installation comprenant, comme source thermodynamique, une pompe à chaleur, afin de simplifier la description.

Cependant, l'invention peut s'appliquer à toute autre ressource thermique équivalente.

Le ballon d'eau chaude 100 peut en lui-même faire l'objet de nombreux modes de réalisation connus de l'homme de l'art. Il ne sera donc pas décrit dans le détail par la suite.

Pour l'essentiel, le ballon d'eau chaude 100 comprend une cuve

110 thermiquement isolée qui possède une entrée 112 située en partie basse du ballon reliée à une arrivée d'eau et une sortie 114 située en partie supérieure du ballon reliée au point de prélèvement d'eau chaude.

De préférence, l'entrée 112 et la sortie 114 sont munies chacune d'un système brise jet 113, 115 destiné à éviter de perturber la stratification thermique de l'eau chaude au sein du ballon 100.

Un groupe de sécurité 102 est de préférence installé sur l'arrivée d'eau froide 112.

La source thermodynamique 300, lorsqu'elle est constituée d'une pompe à chaleur comme cela est illustrée sur les figures 3, 4 et 5 annexées, peut être formée de toute structure connue d'une pompe à chaleur exploitant un fluide frigorigène et composée d'un évaporateur 320, un compresseur 340, d'un condenseur 360 et d'un détendeur 380. L'évaporateur 320 est avantageusement un évaporateur à air, c'est-à- dire qu'il est alimenté par un flux d'air 322 mis en mouvement de préférence par un ventilateur 324. Le ventilateur 324 peut être prévu en amont de l'évaporateur 320 comme illustré sur la figure 3 ou en variante en aval de celui-ci. L'air déplacé par le ventilateur 324 sur l'évaporateur 320 peut être de l'air prélevé à l'extérieur ou à l'intérieur d'un bâtiment ou l'air issu de la ventilation du bâtiment qu'elle soit mécanique contrôlée ou naturelle. Sur les figures 3, 4 et 5 annexées, on a référencé 323 un registre adapté pour diriger sélectivement vers l'évaporateur 320 de la pompe à chaleur 300, un flux d'air provenant de l'intérieur ou de l'extérieur d'un bâtiment Au niveau de l'évaporateur, le flux d'air 322 transfère des calories au fluide frigorigène circulant dans le circuit fermé constitué par l'évaporateur 320, le compresseur 340, le condenseur 360 et le détendeur 380. De même sur les figures 3, 4 et 5 annexées, on a représenté schématiquement un registre 325 adapté pour diriger sélectivement vers l'extérieur ou vers l'intérieur d'un bâtiment, le flux d'air qui a balayé l'évaporateur 320 de la pompe à chaleur 300.

Le compresseur 340 élève la pression et la température du fluide frigorigène gazeux en le comprimant.

Le condenseur 360 est de préférence un condenseur à eau à double paroi, c'est-à-dire que le fluide frigorigène qui circule dans le circuit fermé de la pompe à chaleur 300 est en échange thermique avec un flux d'eau qui circule dans la boucle de recharge 130, mais qu'il n'y a pas de risque de contamination de l'eau chaude sanitaire par la pompe à chaleur 300 grâce à la structure double paroi du condenseur 360. Comme on le verra par la suite, ce flux d'eau provient directement du volume d'eau chaude sanitaire présente dans la cuve 110 du ballon 100.

Le fluide frigorigène transfère les calories puisées dans l'air au niveau de l'évaporateur 320 vers le flux d'eau au niveau du condenseur 360.

L'eau chaude produite dans le condenseur 360 est stockée dans le ballon 100 grâce à la boucle de recharge 130.

En été particulièrement, l'évaporateur 320 peut être alimenté non pas par de l'air extérieur, mais par de l'air prélevé à l'intérieur d'un bâtiment afin de rafraîchir celui-ci en prélevant les calories sur l'air puisé ainsi à l'intérieur du bâtiment. Ceci permet de rafraîchir « gratuitement » un bâtiment en produisant de l'eau chaude sanitaire. Le pilotage de la pompe à chaleur 300 est avantageusement corrélé avec la boucle de recharge 130 pour assurer une puissance thermique au niveau du condenseur 360 suffisante pour chauffer le flux d'eau à une température élevée, par exemple à 55°C. Le débit d'air 322 au niveau de l'évaporateur 320 est ainsi piloté proportionnellement à la puissance demandée.

La boucle de recharge 130 est utilisée pour remplir le ballon 100 en eau chaude sanitaire chauffée au niveau du condenseur 360. La boucle de recharge 130 comprend un conduit 132 qui prélève de l'eau froide en bas du ballon 100 ou issu directement du réseau d'eau sanitaire grâce à une pompe 134 laquelle dirige l'eau ainsi prélevée vers l'échangeur eau du condenseur 360. La pompe 134 doit être adaptée aux contraintes sanitaires de l'eau sanitaire. L'eau sortant de l'échangeur du condenseur 360 est injectée en haut du ballon 100 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 136 et d'une électrovanne 137.

Plus précisément le conduit 132 débouche ainsi en partie supérieur du ballon par l'intermédiaire d'une vanne trois voies 510 dont la fonction sera décrite plus en détail par la suite.

Une variante peut être de placer la vanne 3 voies 510 à l'intersection entre les conduits 520 et 140 qui seront décrits par la suite.

Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3, la boucle de recharge 130 débouche en sortie de la vanne trois voies 510, via une conduite 512, dans le point haut de piquage 114. En variante, le circuit de recharge 130 pourrait déboucher directement dans le ballon 100 via la conduite 512 et indépendamment du point de piquage de sortie 114.

Le clapet anti-retour 136 installé sur la boucle de recharge 130 à proximité du point haut de piquage 114 empêche toute circulation en sens inverse de l'eau chaude, notamment par thermosiphon. Il sert également à empêcher le désamorçage de la pompe 134. Le clapet antiretour 136 peut être installé sur la conduite 130 entre la vanne 3 voies 510 et la pompe 134. L'électrovanne 137 empêche d'avoir un débit résiduel dans la conduite 130 lorsqu'il y a des soutirages d'ECS à haut débit et que la pompe à chaleur 300 est arrêtée. L'électrovanne 137 peut être installée n'importe où le long de la conduite 130.

De même, selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, l'entrée de la boucle de recharge 130 débouche sur l'arrivée d'eau 112. Dans cette configuration, le point de liaison entre la boucle de recharge 130 et le point d'entrée 112 dans le ballon est opéré en aval du groupe de sécurité 102 précité. Cependant, là encore, un point de piquage distinct du point d'arrivée d'eau froide 112 dans le ballon 100 peut être utilisé au niveau du ballon 100 pour le départ de la boucle de recharge 130.

L'homme de l'art comprendra à la lecture de la description qui précède, que selon l'invention la boucle de recharge 130 communique directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire 100 et en conséquence de l'eau chaude sanitaire circule dans le conduit 132 de la boucle de recharge 130.

La boucle de chauffage 140 a pour but le chauffage d'un fluide, de préférence un flux d'air utilisé dans le circuit auxiliaire de chauffage 400, par l'eau chaude sanitaire du ballon 100. De préférence, le flux d'air 400 est entraîné par un ventilateur ou équivalent 410. Ce dernier peut être prévu en amont ou en aval de l'échangeur 420 assurant l'échange de calories entre le flux d'air 400 du circuit auxiliaire de chauffage et le flux d'eau chaude sanitaire circulant dans la boucle de chauffage 140.

La boucle de chauffage 140 comprend un conduit 142 comportant un point de piquage 141 en partie haute du ballon 100 pour assurer l'alimentation de la boucle de chauffage 140 en eau chaude sanitaire à environ 55°C.

La boucle de chauffage 140 comprend une pompe 144 adaptée aux contraintes sanitaires de l'eau sanitaire, qui assure la circulation de l'eau chaude sanitaire dans la boucle de chauffage 140 et à travers réchangeur eau/air 420. Cette pompe 144 peut être prévue en amont ou en aval de l'échangeur 420 sur la boucle de chauffage 140.

Comme indiqué précédemment, l'air est poussé par le ventilateur 410 pour traverser l'échangeur 420 et refoulé ensuite dans l'espace habité du logement pour chauffer celui-ci.

Le retour d'eau refroidie sortant de la boucle de chauffage 140 à environ 25°C est fait par un point de piquage 148 en partie basse du ballon 100.

Un brise jet 149 est intégré sur la sortie du retour 148 de la boucle de chauffage 140.

Un purgeur 146 est installé sur la boucle de chauffage 140 entre la pompe 144 et l'échangeur 420.

En fonction du besoin de chauffage du logement, la pompe de circulation 144 et le ventilateur 410 sont commandés pour délivrer la puissance nécessaire.

Une sonde de température 143 placée sur le ballon 100 à un niveau inférieur ou égal au point de piquage 141 d'alimentation de la boucle de chauffage 140, donne l'information sur la quantité d'eau chaude encore disponible dans le ballon 100. En fonction de cette valeur, la boucle de chauffage 140 peut être mise en route ou arrêtée.

Deux sondes de température peuvent être utilisées pour commander le fonctionnement de la boucle de recharge 130. Une première sonde 133 détecte le niveau d'eau chaude et commande le démarrage de la boucle de recharge 130, c'est-à-dire la mise en service de la pompe à chaleur 300 et de la pompe 134. La deuxième sonde 135 est installée, soit en partie basse du ballon 100, soit sur la canalisation d'eau froide 132 en amont de l'échangeur 360. Elle commande l'arrêt de la boucle de recharge 130, c'est-à-dire de la pompe à chaleur 300 et de la pompe 134, lorsque le ballon 100 est chargé en eau chaude.

L'homme de l'art comprendra à la lecture de la description qui précède que la boucle de recharge 130 et la boucle de chauffage 140 qui communiquent chacune directement avec le volume interne du ballon d'eau chaude sanitaire 100 sont parcourues directement par l'eau chaude sanitaire.

Comme on l'a indiqué précédemment, il est de plus prévu selon l'invention, des liaisons sélectives directes entre la boucle de recharge 130 et la boucle de chauffage 140. Plus précisément, il est prévu une liaison sélective 500 entre la sortie de la boucle de recharge 130, c'est- à-dire le point haut de la boucle de recharge 130, et l'entrée de la boucle de chauffage 140 et une liaison sélective 600 entre la sortie de la boucle de chauffage 140, c'est-à-dire le point bas de la boucle de chauffage 140, et l'entrée de la boucle de recharge 130.

Les deux liaisons 500 et 600 sont mises en service, lorsque la température mesurée de l'eau chaude sanitaire à l'intérieur du ballon 100 l'autorise.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, la liaison 500 est formée de la vanne trois voies 510 précitée associée à un conduit 520. La vanne trois voies 510 pilotée par une consigne de température reçoit en entrée la sortie de la boucle de recharge 130 provenant du clapet anti-retour 136. Selon son état, la vanne trois voies 510 met en communication la sortie de la boucle de recharge 130, soit directement avec le volume interne 100 via la canalisation 512 , le cas échéant par l'intermédiaire du point de piquage haut 114 ou un point de repiquage distinct, soit avec la boucle de chauffage 140 par l'intermédiaire du conduit 520.

De manière symétrique, le moyen de liaison 600 comprend une vanne trois voies 610 associée à un tronçon de conduit 620. La vanne trois voies 610 reçoit sur son entrée la sortie de la boucle de chauffage 140 provenant de l'échangeur 420, via le conduit 142.

Selon son état, la vanne trois voies 610 met en communication la sortie de la boucle de chauffage 140 soit avec le point de piquage 148 dans le ballon 100, soit avec l'entrée de la boucle de recharge 130, par l'intermédiaire du conduit 620.

Ainsi la boucle de chauffage 140 n'est pas seulement raccordée au ballon 100, elle est aussi raccordée directement à la pompe à chaleur 300 via les conduits 520, 620 et les vannes trois voies 510, 610 associées. L'eau réchauffée par la pompe à chaleur 300 au niveau de la boucle de recharge 130 peut de ce fait soit être injectée au haut du ballon 100, soit être envoyée vers la boucle de chauffage 140. La vanne trois voies 510 est utilisée à cet effet. A la sortie de l'échangeur 420 de la boucle de chauffage 140, l'eau chaude sanitaire peut être renvoyée soit vers le bas du ballon au point de piquage 148, soit être envoyée directement vers la pompe à chaleur 300 selon la position que prend la deuxième vanne trois voies 610.

Les dispositions qui précèdent permettent de fournir du chauffage dans la boucle 140 à une température moins élevée que l'eau chaude sanitaire présente dans le ballon 100, par exemple 45°C.

Comme on l'a indiqué également précédemment, selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, la pompe à chaleur 300 est réversible afin de permettre un fonctionnement en climatisation grâce à une liaison directe entre la boucle de recharge 130 et la boucle de chauffage 140. L'installation conforme à la présente invention conduit alors à un système polyvalent autorisant notamment le chauffage à partir de l'eau chaude sanitaire et une climatisation. On peut ainsi concevoir de faire fonctionner l'installation en mode de climatisation pendant les périodes diurnes et en inversant la pompe à chaleur 300 en mode de recharge du ballon 100 pendant les périodes nocturnes.

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur en mode réversible est bien connu de l'homme de l'art. Il ne sera donc pas décrit dans le détail par la suite. Une pompe à chaleur réversible est capable d'inverser le sens de circulation du fluide frigorigène et en conséquence, non pas de puiser la chaleur contenue dans l'air extérieur pour la transférer à l'intérieur du ballon 100, mais au contraire de puiser la chaleur à l'intérieur de l'habitation par l'intermédiaire du circuit 400 et de la boucle 140 et de la transférer et de la rejeter à l'extérieur par l'intermédiaire de la boucle 130 et du flux 322. En mode climatisation, les boucles 140 et 130 sont mises en liaison directe par les vannes trois voies 510, 610. L'eau refroidie par la pompe à chaleur 300 est envoyée directement au niveau de l'échangeur 420 par la vanne 510, sans passer par le ballon 100, puis retourne dans la boucle de recharge 130 directement par l'intermédiaire de la vanne 610, toujours sans passer par le ballon 100. Cette disposition permet de faire fonctionner l'installation en mode climatisation en fournissant le froid nécessaire dans la maison sans casser la stratification thermique de l'eau chaude sanitaire dans le ballon 100.

On a représenté sur la figure 4 annexée, une variante de réalisation comprenant un mitigeur thermostatique 700 qui reçoit en entrée à la fois, d'une part de l'eau chaude en provenance du point de piquage haut 114 via la canalisation 118 et d'autre part de l'eau froide prélevée en partie basse du ballon, par exemple comme représenté sur la figure 4 au niveau du retour 148 formé en sortie de la boucle de chauffage 140, via la canalisation 704. L'eau peut également provenir directement de la boucle de chauffage 140 via la vanne trois voies 610. Le mitigeur thermostatique 700 fournit sur sa sortie 702 de l'eau chaude sanitaire à température régulée.

A titre d'exemple, en mélangeant de l'eau à 25°C prélevée en partie basse du ballon 100 et de l'eau chaude sanitaire à 55°C prélevée en partie supérieur du ballon 100, on peut fournir de l'eau chaude à une température régulée entre 40 et 50°C.

L'avantage majeur de cette option est l'utilisation du retour du chauffage 140 en complément à l'eau chaude sanitaire du ballon.

Ainsi, on réduit le flux d'eau chaude sanitaire à 55°C et on augmente l'autonomie du ballon.

On a décrit précédemment, une boucle de chauffage 140 alimentant un circuit auxiliaire de chauffage 400 de type air.

En variante, la boucle de chauffage 140 peut être conçue pour alimenter par l'intermédiaire de l'échangeur 420 un système de chauffage 400 de type eau. On a par ailleurs représenté sur la figure 5, une variante de réalisation destinée à l'alimentation en chauffage d'un module additionnel, par exemple l'alimentation en chauffage d'un radiateur ou d'un plancher chauffant, voire de tout autre moyen équivalent. Cette variante comprend en parallèle de la boucle de chauffage 140 sur le vecteur air, une boucle additionnelle 800 comprenant des piquages additionnels 805, 810 sur le ballon d'eau chaude sanitaire 100 permettant d'alimenter via une pompe de circulation 820 le primaire d'un échangeur 830 à plaque simple paroi. Le secondaire de cet échangeur 830 est connecté à une boucle de chauffage en eau technique, des radiateurs et/ou plancher chauffant. Cette boucle de chauffage est équipée elle-même d'une pompe de circulation alimentant les émetteurs formés par les radiateurs et planchers chauffants.

La pompe de circulation 820 et la pompe de circulation associée au secondaire, peuvent être installées en amont ou en aval de l'échangeur 830.

On notera que le retour de l'eau du circuit primaire au niveau du piquage 810 se fait par un piquage en partie basse du ballon situé au- dessus du point de piquage du retour chauffage 148 sur le vecteur air, ou au même niveau que ce point de piquage 148, voire à défaut dans le même point de piquage 148 de la boucle de chauffage 140. Un brise jet 811 est également intégré sur le retour chauffage 810.

L'entrée 805 de la boucle 800 est quant à elle de préférence située en dessous du point de piquage 141 formant l'entrée de la boucle de chauffage 140, ou au même niveau que ce point de piquage 141, voire à défaut dans le même point de piquage 141 de la boucle de chauffage 140.

Dans le cas des radiateurs et des planchers chauffants, la variation de température de retour d'eau du circuit primaire en eau chaude sanitaire en fonction des besoins, peut casser la stratification thermique du ballon. L'utilisation d'une vanne de mélange sur ce même circuit hydraulique permet de réguler la température de départ d'eau et donc de mieux maîtriser également la température de retour d'eau. Dans le cas du plancher chauffant, une pompe de circulation à vitesse variable peut remplacer la vanne de mélange ou lui être ajoutée.

En fonction du besoin de chauffage du logement, les pompes de circulation telles que 820 sont commandées pour délivrer la puissance nécessaire. Une sonde de température placée sur le ballon à un niveau inférieur ou égal au point de piquage d'alimentation donne l'information sur la quantité d'eau chaude encore disponible dans le ballon. En fonction de cette valeur la boucle de chauffage 800 peut être mise en route ou arrêtée. La sonde de température en question peut être la sonde de température 133 précitée.

Le circuit de chauffage 800 avec des radiateurs ou un plancher chauffant, voire tout moyen équivalent, peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation connus de l'homme de l'art. Il ne sera donc pas décrit dans le détail par la suite.

Les bâtiments neufs ou rénovés sont de plus en plus isolés, si bien que la répartition de consommation par logement se trouve fortement modifiée.

D'autre part, dans ce type de logement des problèmes de surchauffe apparaissent en mi-saison et en été. En effet, une inertie trop importante des émetteurs (sur le vecteur eau par exemple), ne permet pas de faire face aux variations rapides de températures intérieures en mi-saison, et en été les surchauffes apparaissent du fait d'un effet

« thermos » des logements bien isolés.

Ainsi, les besoins de climatisation deviennent prépondérant de nos jours et peuvent dans certaines régions surpassés les besoins de chauffage si l'orientation bio climatique du logement n'a pas pu être suffisamment exploitée.

Par exemple dans une maison individuelle type RT2012 en zone

H2, dont le bouquet technologique correspond à un optimum technico- économique, la répartition moyenne des besoins est de 18kWhep/m ² par an pour le chauffage, et à peu près autant pour la climatisation et pour l'Eau Chaude Sanitaire. Face à ces nouveaux profils de besoin, les produits proposés par les industriels ne permettaient pas jusqu'ici de satisfaire l'ensemble des exigences de l'usager à savoir le coût d'investissement, le confort d'ambiance (d'hiver, d'été et/ou demi-saison) le confort sur l'eau chaude sanitaire ou encore la facture énergétique (à travers la performance énergétique annuelle) pour ne citer que les principaux.

Ajouté à ces difficultés croissantes à satisfaire les usagers des bâtiments bien isolés, l'invention permet de prendre en compte la problématique de la courbe de charge du réseau d'électricité qui fait qu'il est de plus en plus difficile pour les fournisseurs d'électricité d'assurer la couverture des besoins d'électricité aux heures de pointe en hiver. Ainsi, il devient également essentiel de promouvoir des solutions permettant l'effacement.

La présente invention offre une solution à l'ensemble de la problématique ainsi posée.

La présente invention offre en effet de nombreux avantages par rapport à l'état de la technique existant.

En premier lieu, l'on notera que la présente invention permet à l'aide d'une seule et même installation de remplir l'ensemble des fonctions requises de mise à disposition permanente d'eau chaude sanitaire, de chauffage, de rafraîchissement, de climatisation et d'effacement. L'invention offre donc un avantage indéniable sur le plan économique.

Elle permet notamment une réduction des coûts d'investissement à travers l'utilisation d'une seule pompe à chaleur, d'un seul ballon et d'un seul réseau d'eau qui n'utilise que de l'eau sanitaire, sans aucune eau technique pour couvrir l'ensemble des besoins.

Au-delà de la réduction des coûts et de la simplification des circuits hydrauliques, le fait d'utiliser de l'eau chaude sanitaire pour le chauffage présente également l'avantage de recourir à une solution permanente de stockage du chauffage.

En effet, la demande d'électricité connaît une pointe à certaines heures du matin ou du soir ce qui accroît la pression sur la courbe de charge de réseau. Une partie importante de cette augmentation de la consommation est liée au chauffage. Il paraît donc opportun de chercher à effacer au mieux le chauffage en déphasant sa production de sa demande, ce qui revient à augmenter sa capacité de stockage.

Les solutions portant sur l'inertie des émetteurs comme les planchers chauffants ne semblent pas totalement satisfaisantes car la restitution de la chaleur dans le temps n'est pas parfaitement maîtrisée. Utiliser un stockage d'énergie dans le ballon d'eau chaude sanitaire comme préconisé dans le cadre de la présente invention est plus adéquat.

La présente invention permet par ailleurs d'éviter un ballon de stockage dédié uniquement au chauffage, ce qui engendre un surcoût et des déperditions statiques associées qui dégradent la performance du système.

Utilisant un ballon commun pour la fourniture de l'eau chaude sanitaire et pour le chauffage, la présente invention permet également de bénéficier du fait que dans un ballon plus il y a d'énergie soutirée, plus la température moyenne de l'eau diminue, ce qui revient à diminuer la quantité d'énergie perdue à travers les pertes statiques du ballon.

Non seulement l'invention tire profit de cet effet en multipliant les applications du ballon d'eau chaude sanitaire 100 et ainsi en augmentant l'énergie soutirée dans le ballon, mais en intégrant également la fonction de rafraîchissement « gratuit », l'invention permet que ce rapport de perte statique par kW/h d'énergie produit est encore plus diminué.

Ainsi, la présente invention offre une solution particulièrement adaptée aux bâtiments bien isolés où les besoins de chauffage sont faibles car cela permet de limiter l'encombrement du stockage et des pertes statiques associées, tout en maintenant une bonne stratification de l'eau chaude sanitaire dans le ballon 100.

L'homme de l'art comprendra en effet que la solution donnée dans le cadre de l'invention, bien qu'elle exploite une circulation directe de l'eau chaude sanitaire dans les boucles de recharge 130 et de chauffage 140, permet, grâce notamment aux liaisons sélectives directes autorisées entre ces boucles, de maintenir la stratification de l'eau chaude sanitaire dans le ballon 100 qui est un point clef.

L'invention permet notamment de garantir parfaitement la stratification thermique de l'eau chaude sanitaire à l'intérieur du ballon 100, grâce aux dispositions suivantes :

. en positionnant le point de retour 148 de la boucle de chauffage 140 présentant un grand delta de température au niveau du bas du ballon 100, alors que pour les systèmes de chauffage avec un faible delta de température comme les sèche-serviettes, planchers chauffants, etc ... le point de retour 810 est placé en partie basse du ballon mais au niveau d'un point de piquage 810 situé au-dessus de celui 148 du système à fort delta de température,

. en plaçant des brises jet 113, 149, 115 et 811 en sortie de l'ensemble des conduits qui débouchent sous forme d'un retour vers l'intérieur du réservoir 100

. en utilisant une vitesse de circulateur adaptée à la puissance de la pompe à chaleur ainsi qu'une intégration monobloc intérieure qui limite les pertes en ligne (permettant d'assurer une température de 55°C en sortie de la pompe à chaleur en permanence),

. en utilisant un échangeur extérieur 360 (en effet les échangeurs extérieurs assurent une meilleure stratification que les serpentins immergés puisque la chaleur est introduite uniquement par le haut du ballon).

On notera que l'échangeur 360 associé à la boucle de recharge

130 est de préférence un échangeur double paroi.

La mise en fonctionnement de l'installation en alimentant l'évaporateur 320 non pas sur l'air extérieur mais sur l'air intérieur d'un bâtiment permet de bénéficier d'un rafraîchissement gratuit tout en produisant de l'eau chaude sanitaire. Il suffit pour cela de prévoir des registres appropriés permettant de diriger sélectivement les flux d'air en entrée et en sortie de l'évaporateur 320. Le mode de réalisation représenté sur la figure 5 est particulièrement adapté au chauffage d'un sèche-serviette grâce à l'échangeur 830. Cette solution offre l'avantage d'éviter de souffler de l'air chaud dans des pièces humides telles que salles de bain et cuisines et ainsi éviter de perturber la ventilation qui doit circuler de façon générale et permanente des pièces de vie à des pièces humides.

Pour augmenter les performances de la pompe à chaleur 300 en mode chauffage et/ou production d'eau chaude sanitaire, il est possible d'associer l'évaporateur 320 à la ventilation mécanique contrôlée simple flux et ainsi de récupérer ses calories gratuites.

Les pompes 134, 144 et 820 dans lesquelles circulent l'eau chaude sanitaire doivent respecter les caractéristiques qui les rendent compatibles avec l'eau chaude sanitaire, c'est-à-dire essentiellement de ne pas polluer en quoi que ce soit l'eau chaude sanitaire qui circule à travers lesdites pompes. Un exemple non limitatif de telle pompe est la pompe Stratos ECO-Z-25/1-5 BMS de Wilo.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.