CA2539263A1 - Appareil de chauffage et de climatisation - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un appareil permettant d'assurer alternativement la chauffage et la climatisation d'un volume, tel une pièce ou un local d'habitation, de travail ou de stockage ou tout autre lieu fermé. L'appareil selon l'invention comprend une unité de chauffage (1) à foyer fermé (2) avec un circuit aéraulique d'évacuation des calories produites par le foyer fermé (2) et une unité de climatisation, éventuellement réversible, comprenant au moins deux échangeurs dont un au moins, dit échangeur intérieur, est placé dans un circuit aéraulique interne communiquant à l'extérieur par le circuit aéraulique d'évacuation des calories du foyer fermé pour la diffusion de l'air de l'intérieur à l'extérieur de l'appareil. L'un au moins desdits échangeurs sera placé en aval et de préférence à la naissance du circuit aéraulique associé au foyer fermé (2). On peut ainsi obtenir au moins un flux d'air à température adaptée, au besoin rafraîchi, notamment en période de temps chaud et apporter en permanence ou occasionnellement des calories ou frigories supplémentaires au foyer fermé de chauffage, notamment en période de temps rafraîchi et froid.

Description

APPAREIL DE CHAUFFAGE ET DE CLIMATISATION
Za présente invention concerne un appareil permettant d'assurer alternativement le chauffage et la climatisation d'un volume, tel une pièce ou un local d'habitation, de travail ou de stockage ou tout autre lieu fermé.
Particulièrement, .l'invention se rapporte à
un appareil de chauffage formé d'un foyer fermé associé
à une unité de climatisation assurant par la relève du foyer fermé pour la fonction de chauffage et par la modulation et le dosage de l'apport de l'unité de climatisation aussi bien en air réchauffé qu'en air rafraîchi, une constance exceptionnelle de la température intérieure à la valeur de consigne souhaitée afin de garantir un confort supérieur par une d,0 ambiance climatique optimale.
L'invention concerne aussi un appareil pouvant être construit ou installé autour d'une unitë
de chauffage à foyer fermé par exemple du type cheminée ou poêle en faïence ou autre poêle. On appellera ci-après cet appareil installation car il est monté sur place.
L'utilisation de cheminées à foyer fermé ou ouvert, ou de poêles en faïence pour assurer le chauffage à titre principal ou complémentaire de locaux d'habitation, notamment individuels, a connu un regain d' intérêt, pour diverses raisons d' ordre économique ou esthétique. Ce type d'installation est souvent associé
à une certaine idée de qualité de vie et de confort. Il en est de même des installations de climatisation, qui après avoir été réservées à des usages essentiellement professionnels, suscitent à présent l'engouement du grand public.

2 De manière classique, la climatisation des locaux d'habitation ou autre en dehors des périodes de chauffe suppose un transfert de chaleur entre le volume à climatiser et l'extérïeur ou une autre zone. Les installations connues comportent un ensemble intérieur, composé d'un évaporateur/échangeur, d'un compresseur, et d'un détendeur ou capillaire, et un ensemble extérieur composé d'un condenseur/échangeur. Le transfert de chaleur est réalisé grâce aux changements d'état successifs d'un fluide réfrigérant, dont l'évaporation s'accompagne d'une absorption de chaleur et la condensation d'un dégagement de chaleur.
L'évaporateur/échangeur permet au fluide de se vaporiser en absorbant la chaleur du milieu ambiant, qui est restituée vers l'extérieur par le condenseur/échangeur lorsque le fluide se condense.
Entre ces deux éléments, le compresseur assure la circulation du fluide tout en augmentant sa pression et sa température, alors que le détendeur abaisse sa pression pour permettre son évaporation à basse température.
La répétition en boucle de ces fonctions permet d'assurer la climatisation du local. Il est donc nécessaire de prévoir deux dispositïfs et donc deux installatïons totalement distinctes pour assurer, d'une part la fonction de chauffage à titre principal ou complémentaire, et d'autre part la fonction de climatisation en dehors des périodes de chauffe.
I1 existe certes des climatiseurs dits réversibles qui offrent une fonction de chauffe.
Cependant, ce type d'installation peut éventuellement servir pour apporter une énergie calorifique d'appoint mais il ne permettra pas d'assurer de manière satisfaisante le chauffage de volumes de grandes dimensions. Par ailleurs, il perd une grande partie de son efficacité dès lors que la température extérieure

3 baisse au delà d'un certain seuil, les rendements des climatiseurs réversibles étant particulièrement faibles.
Pour pallïer ces inconvénients, certains climatiseurs réversibles comportent des résistances additionnelles dans des ensembles intérieurs, ce qui permet d'assurer un chauffage complémentaire même lorsque la température extérieure est particulièrement basse. Il est clair cependant que ces solutions restent complexes, donc onëreuses, et qu'elles supposent de toute façon des travaux d'implantation ïmportants.
I1 est donc intéressant de pouvoir coupler les fonctions de chauffage et de climatisation dans le cadre d'une installation unique, permettant de chauffer la pièce ou le local puïs d'en assurer la ventilation hors période de chauffe.
Une installation de ce type est décrite dans le document FR 2 814 227, qui concerne une installation de chauffage comportant une chaudière de chauffage et un circuit de circulation d'eau à travers des radiateurs, un générateur de froid étant disposé au voisinage de la chaudière.
Un échangeur thermique permet de transférer à
l'eau qui circule dans le circuit de circulation d'eau les frigories qui sont générées par le générateur de froid, et ainsi assurer une climatïsation. Cette dualité fonctionnelle, qui est basée sur l'utilisation du circuit de circulation d'eau de l'ïnstallation de chauffage central existante pour l'eau réfrigërée, n'est cependant pas pleinement satisfaisante dans la mesure où elle suppose une modification importante de l'ïnstallation de chauffage, à laquelle il faut associer un certain nombre d'éléments nouveaux pour assurer la fonction de climatisation. Par ailleurs, cette solution ne peut être mise en oeuvre que dans le cas où la fonction de chauffage est réalisée au travers d'une installation de chauffage central, et n'est pas

4 transposable à des chauffages de type traditionnel, tels qu'une cheminée ou un poêle.
Le document US 2001/0092 610 A10 décrït une installation dans laquelle un foyer est relié à un échangeur de chaleur lui-même relié à une prise d'air extérieure.
Le but poursuivi par cette installation est fort diffërent de celui de la présente invention, dans la mesure où ï1 s'agit icï uniquement de réchauffer de l0 l'aïr extérieur en utilisant la chaleur dégagée par la combustion à l'intérieur du foyer, pour ainsi améliorer les performances de l'installatïon de chauffage. Le document US 6 149 066 décrit également une installation destinée à permettre le réchauffement d'air extérieur en utilïsant l'énergie dissipée par un, appareil de chauffage, là également afin d'améliorer l'efficacité
de l'ïnstallation.
Le document JP 200299367 décrit un appareil de conditionnement d'air comportant un circuit de réfrigération couplé à un brûleur à gaz, afin de permettre en cas de besoin de réchauffer l'air refroidi diffusé par le circuit de réfrigération.
Les inventions citées ci-dessus n'ont que pour seul but de réguler la température de l'air diffusé à travers une installation de conditionnement d' air, et non pas d' assurer une fonction de chauffage indépendamment de la fonction de climatisation ou bénéficiant de la chaleur du condenseur à titre d'apport de calories.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvënients mentionnés ci-dessus en proposant un appareil et une installation combinant les fonctions de chauffage et de climatisation. L'ïnstallation et surtout l'appareil ne nécessitent pas de modifications structurelles importantes des pièces ou locaux ni de travaux difficiles d'adaptation.

Plus précisêment, l'invention exploite l'évacuation et la distribution de l'air chaud par les gaines de montée et de distribution de l'air chaud d'une unité de chauffage. De manière avantageuse, on

5 crée une liaison, un couplage ou une combinaison entre ces gaines d'air chaud et une unité de climatisation pour réaliser ainsi une distribution d'air à
température adaptée rafraîchi si nécessaire dans tous les volumes visés.
l0 L'invention sera mieux comprise au travers de la description donnée ci-après de plusieurs variantes possibles de réalisation, et en référence aux fïgures annexées dans lesquelles .
- la figure 1 est une vue en coupe illustrant une première forme de réalisation de l'installation selon la présente invention, mettant en oeuvre une cheminée à foyer fermé et une unité de climatisation située sous la dalle recevant l'unité de chauffage, - la figure 2 est une vue en coupe de l'installation selon une seconde forme de réalisation, dans laquelle l'unité de chauffage est un poêle en faïence, - la figure 3 est une vue en coupe illustrant une troisième forme de réalisation de l'installation selon la présente invention, dans laquelle l'unitë de climatisation est directement intégrée à l'unité de chauffage, - la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale montrant de façon générale un appareil compact conforme à l'invention prêt à être posé ou installé.
La présente invention procède du concept génëral inventif qui consiste à placer de préférence en aval du le circuit aéraulique d'évacuation des calories produites par un foyer fermé de chauffage, ou à la naissance de celui-ci, ou dans un circuit aéraulique

6 précédent, au moins un échangeur d'une unité de climatisation ou d'une pompe à chaleur comprenant au moins deux échangeurs, afin de produire au moins un flux d'air à température adaptée, au besoin rafraîchï, notamment en période de temps chaud et d'apporter en permanence ou occasionnellement des calories ou frigories supplémentaires au foyer fermé de chauffage, notamment en période de temps rafraîchi et froid.
L'appareil décrit ci-dessous peut être construit industriellement intégralement en série et se trouver dans le commerce prêt à poser ou à installer ou peut être constitué sur place à partir d'éléments ou d'organes existants par exemple un foyer fermé de cheminée ou de poêle.
1S La figure 1 représente un premier mode de réalisation selon lequel, l'appareil de chauffage et de climatisation selon la présente invention est constitué
sur place dans la pièce ou le local.
Selon ce mode de réalisation, on associe une cheminée à foyer fermé située dans la pièce ou le local à chauffer ou à ventiler à au moins un échangeur d'une unitë de climatisation dont une partie peut être disposée à l'extérieur de la pièce ou du local par exemple dans la cave de l'habitation ou du bâtiment.
L' unité de chauffage 1 peut consister en une cheminée 1' classique, qui est composée d'un foyer fermé 2 monté sur une tablette 3 elle-même disposée sur un socle 4 reposant sur la dalle 5 de la pièce ou du local, l'ensemble pouvant être semi encastré dans un caisson l6 en maÇonnerie. Le foyer fermé 2 est entouré
d'un jambage 6 surmonté d'une hotte 8 formant la partie supérieure de la cheminée 1'. Une poutre décorative 7 peut être interposée entre la base de la hotte 8 et le jambage 6.
Le foyer fermé 2 intègre un carénage 17 recevant dans sa partie supérieure au moins un, mais de préférence plusieurs conduits de montée puis

7 PCT/FR2004/002429 d'évacuation de l'air réchauffé 10, par exemple deux, pour assurer la montée de l'air se réchauffant vers les extrémités supérieures qui débouchent à l'extérieur de la hotte 8 au travers de grilles de sortie 9.
A cet effet, le ou les conduits 10 ont de préférence une forme coudée, l'angle dans la partie coudée 15 desdits conduits étant fonction de l'inclinaison des parois latérales de la hotte 8.
Dans un mode de fonctionnement classique d'une cheminée de ce type, le foyer fermé 2 est alimenté par l'avant en combustible solide, en général du bois, et l'air chaud ainsi produit est acheminé au travers de la hotte 8 et évacué par les conduits d'évacuation 10 l'air chaud et le diffuser au travers des grilles 9 pour réchauffer la pièce ou le local et éventuellement d'autres pièces.
Selon l'exemple représenté, l'unité de climatisation qui peut être du type rëversible, comporte un bloc échangeur extérieur 20 raccordé à un bloc échangeur intérieur 21 par un conduit de type connu 22.
Le bloc échangeur extérieur 20 est disposé à
l'extérieur de la maison ou du bâtiment à équiper et le bloc échangeur intérieur 21 est de préférence disposé
sous le foyer fermé 2 et dans l'exemple reprësenté à la cave, sous la dalle 5 et en correspondance de la cheminée placée dans la pièce située au-dessus.
A cet effet, le bloc échangeur intérieur 21 sera monté sur un support 23 lui-même fixé au plafond.
En disposant 1e bloc échangeur intérieur 21 sur un support directement fixé au plafond, on réduit la distance la séparant de la cheminëe 1' et on peut ainsi limiter fortement les déperditions et la consommation.
Le bloc échangeur intérieur 21 est raccordé à
une gaine flexible 24 dont l'extrémité opposée débouche en partie basse du caisson 16 en maçonnerie, pour

8 assurer le retour vers le bas de 1' air réchauffé dans la pièce.
L'air rafraîchi sera diffusé dans la pièce au moyen d'une, de deux ou de plusieurs gaines flexibles 25 de préférence isolées thermiquement, raccordées à la partie supérieure du bloc échangeur intérieur 21 et débouchant dans la cheminée 1'.
Dans ce premier mode de réalisation et de mise en oeuvre de la présente invention, on raccorde les gaines de sortie 25 du bloc échangeur ïntérieur 21 de l'unité de climatisation aux conduits d'ëvacuation l0 situés sur le dessus du foyer 2 de la cheminée 1' , au moyen d'un raccord en forme de Y 30 qui sera disposé
de préférence au niveau du coude 15 d'un ou des conduits 10 de la cheminée.
Grâce au raccordement par gaines isolées thermiquement qui est ainsi effectué entre le bloc intérieur 21 de l'unité de climatisation et les conduits d'air chaud en sortie du foyer 2 de la cheminée l', on crée une distribution d'air rafraîchi dans tous les volumes prévus et ceci par les gaines de cette cheminée.
On dispose ainsi d'une installation à double fonction particulièrement compacte, puisqu'il sera possible de faire passer les gaines 25 de ventilation reliées au bloc échangeur intérieur 21 du climatiseur de part et d'autre du foyer 2 de la cheminée 1', et donc de les intégrer dans la cheminée, pour ainsi réaliser une installation totalement invisible dans la pièce d'habitation ou le local.
On pourra ainsi activer l'unité de climatisation en dehors des périodes de chauffe, en injectant l'air rafraîchi par l'ëvaporateur du climatïseur dans les conduits de sortie de l' air chaud de la cheminée, cette opération pouvant être effectuée manuellement ou grâce à un clapet automatique (non représentë) associé aux raccords 30 en Y. On pourra

9 aussi les faire fonctïonner conjointement, notamment dans le cas d'une unité de climatisation réversible.
L'installation selon la présente invention présente également comme avantage de diminuer fortement le volume sonore du climatiseur, et donc la gêne induite pour les occupants du logement ou du local.
De même, puisque l'aïr climatisé utilise la même sortie que l'air chaud, on dïminue les travaux d'emprise dans le logement et il n'est donc pas nécessaire de prévoir un système de distribution autonome et distinct pour l'air climatisé, d'oü une économie importante.
La mise en oeuvre de l' invention par rapport à ce premier mode de réalisation impliquant une l5 cheminée en tant qu'unité de chauffage peut faire l'objet d'autres applications.
Ainsi, selon une seconde forme de réalisation de l'installation de chauffage selon la présente invention, on raccorde le climatiseur à l'unité de chauffage à une installatïon dans laquelle la cheminée est remplacée par un poêle en faïence.
Selon cette variante de réalisation, l'installation comportera une unité de climatisation constituée comme précédemment d'un bloc extérieur 20 et d'un bloc intérieur 21, lequel est comme précédemment monté sur un support 23 fixé au plafond sous la dalle 5, en correspondance de l'unité de chauffage 1, qui est ici constituée d'un poêle en faïence 40 ou à pierres décoratives disposé dans la pièce ou le local. Le poêle en faïence 40 est placé sur un socle 41 lui-même posé
sur la dalle 5 du local.
L'ensemble peut comporter également une chaudière à bois 42 disposée à la cave, sous la dalle 5, et comportant une porte de chargement 43 et un 3~ récupérateur de chaleur 44. Un conduit de retour d' air 45 passant sur le côté de la chaudière 42 débouche à la base du socle 41 du poêle 40.

La chaleur émise par la chaudière 92 monte et est récupérée dans deux conduits 10' à partir de deux ouvertures 96 ménagées dans la partie du plafond située au-dessus de la chaudière et dont les extrémités 5 opposées débouchent à l'intérieur du poêle 90 après avoir traversé la dalle 5.
L'évacuation et la diffusion de l'air chaud sont assurées au travers de deux orifices 97 de sortie comportant des grilles réglables non représentées,

10 disposées de part et d' autre dans la partie supérieure de chacune des parois latérales du poêle 90, juste en dessous de son plafond de faïence 48.
Le bloc échangeur intérieur 21 de l'unitë de climatisation est raccordé à l'un ou aux conduits 10' reliant la chaudière 42 et le poêle 90 par l'intermédiaire de deux gaines souples 25'.
La jonction entre le ou les conduits 10' et les gaines souples 25' est effectuée comme dans la variante précédente au moyen de raccords 30' en forme de Y.
On peut ainsi de la même manière, créer une distribution d'air rafraîchi dans la pièce lorsque l'installation de chauffage n'est pas en fonctionnement, grâce au couplage des conduits de ventilation du climatiseur et des gaines de montée d'air chaud de l'unitë de chauffage.
La figure 3 représente une troisième forme de réalisation d'une installation de chauffage et de climatisation selon l'invention, dans laquelle l'unité
de climatisation est directement intégrée à l'unité de chauffage formant ainsi un appareil entièrement constitué c'est-à-dire une unité fonctionnelle complète.
Selon cette variante, l'unité de climatisation est disposée directement sur la dalle 5 et sous le foyer 2 d'une unité de chauffage 1, qui dans l'exemple représenté consiste en un foyer fermé.

11 Selon cette variante de réalisation, l'air rafraîchi ou tempéré, généré en sortie de l'échangeur intérieur 21 du climatiseur passe directement sur les côtés de l'unité de chauffage 1 et l'utilisateur peut ainsi commander la diffusion, selon la période ou ses choix, de l'air froid, rafraîchi, tempéré ou chaud dans l'ensemble des volumes de la pièce ou du local et ceux attenants, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des aménagements ou des grilles supplémentaires par rapport à une installation de chauffage classique par cheminée avec distribution de l'air réchauffé.
L'air froid monte 1e long du foyer 2, dans l'espace ménagé entre la paroi extérieure et le caisson de l'unité de chauffage, pour rejoindre les gaines de montée d'air chaud 10 reliées à la partie supérieure du foyer 2.
Ce mode de rëalisation est encore plus simple que les deux précédents, dans la mesure où il supprime la nécessité d'intervenir de part et d'autre de la dalle de la pièce ou du local à équiper.
De ce fait, il n'est plus nécessaire de prévoir des travaux ou des moyens de raccordement entre la fonction cheminée et la fonction climatisation.
De nombreuses variantes de l'invention peuvent être imaginées tant dans la forme et la nature du foyer fermé que dans celles de l'unité de climatisation et de ses organes et des moyens permettant de les coupler aérauliquement l'un à l'autre.
I1 en est également ainsi de l'échangeur extérieur de l'unité de climatisation et de son compresseur qui peuvent être intégrés à la base de l'appareil selon l'invention. On peut même utiliser des unités de climatisation sans compresseur.
De manière avantageuse, et quelle que soit la variante de rëalisation envisagée, l'installation pourra comporter et comportera de préférence une unité
de climatisation de type réversible, ce qui procurera

12 l'avantage supplémentaire de permettre de chauffer le volume sans avoir à activer l'unité de chauffage, ou en activant celle-ci, d'apporter une chaleur complémentaire en cas de nécessité.
On pourra ainsi et d'une maniêre â la fois simple et rapide assurer une montée en température minimale du volume, par exemple en cas de chute modérée de la température ambiante ne nëcessitant pas une mise en route ou une remise en route de l'unité de chauffage et surtout assurer par des moyens de régulat.i0l1 49 une constance de 1a température des pièces ou des locaux et ceci quel que soit le régime de fonctionnement et l'allure de chauffe du foyer fermé 2.
A cet effet, les moyens de régulation 49 peuvent assurer la régulation entre la température de l'air chauffé par 1e foyer et celle du ou des échangeurs intérieurs dans le cas du régime mixte c'est-à-dire celui dans lequel les deux unités fonctionnent simultanément, car on peut disposer alors d'un supplément occasionnel dosable de puissance calorifique apporté par l'échangeur de l'unité de climatisation réversible fonctionnant alors en condenseur.
Ces moyens de régulation peuvent agir notamment sur le groupe de ventilation soufflant sur le ou les échangeurs intérieurs 21 ou par aspiration afin d'apporter une variabilité de débit au flux d'air complémentaire provenant du ou de ces échangeurs.
Ces moyens de régulation sont reliés à
différents capteurs de température placés aux endroits appropriés et notamment un ou plusieurs capteurs 49' de température de 1a pièce ou du local Bien entendu, ces moyens de régulation et ces capteurs s'appliquent de préférence à toutes les variantes et modes d'exécution et on peut utiliser ceux existant déjà sur l'unité de chauffage.

13 L'invention se rapporte également â un appareil construit en grande série en usine ou en atelier et installé â titre d'équipement nouveau dans la pièce ou le local souhaité.
Selon un des modes d'exécution, l'appareïl selon l'invention est réalisé sous une forme compacte dans laquelle tous les organes et éléments constituant cette nouvelle unité fonctionnelle sont intégrés dans un même ensemble mécanique mécano-soudé ou autrement l0 assemblé.
Cet ensemble est compact et prêt à être posé
et installé en un emplacement approprié ou en l'ïntégrant dans un logement permettant tous les raccordements nécessaires notamment aérauliques.
On décrira ci-après à titre d'exemple un appareil de ce type en référence à la figure 4 sur laquelle i1 est représenté schématiquement vu en coupe longitudinale verticale.
Cet appareil se présente sous la forme d'un ensemble 50 prêt à être posé et installé formant un caisson métallique, le tout carrossé par un habillage insonorisant et thermiquement isolant.
T1 comprend en partie centrale une unité de chauffage 51 à foyer fermé 52 par exemple à combustible solide, notamment à bois. Le foyer fermé 52 présente de préférence une porte vitrée non visible sur la coupe d'accès au foyer pour son chargement en combustible et pour la vision des flammes. Le foyer fermé 52 est réalisé dans cet exemple sous la forme d'une boîte métallique 53 se poursuivant vers le haut par un avaloir ou boîte à fumées 54 débouchant à l'extérieur par une buse centrale de sortie 55 en vue de son raccordement au conduit de cheminée.
La partie supérieure, est entourée par un récupérateur 56 formant une chambre supérieure de récupération débouchant à l'extérieur par exemple par la paroi supérieure du caisson.

14 Tous les organes de l'appareil sont contenus dans le caisson 50 qui se poursuit vers le haut pour se terminer par une paroi supérieure 57 traversée par la buse centrale de sortie 55 et par une pluralité de buses d'évacuation telles que 58 de l'air à la température souhaitée pour le raccordement aux gaïnes par exemple flexibles et isolées, de transport et de distribution de l'air sortant de l'appareil. Le dos du foyer fermé 52 s'appuïe directement sur la paroi arrière du caisson 50 ou s'en éloigne d'un intervalle de récupération le long duquel monte en se réchauffant l'air venant d'en bas. Toutes les parois du caisson, arrière, latérales 59 et 60, et supérieure 57 du caisson 50 ainsi que sa paroi avant au dessus de la porte sont convenablement isolëes thermiquement pour éviter toute perte de chaleur et inversement toute entrée de chaleur dans le régime d'été ou ïntermédiaire.
Le foyer fermé 52 présente en partie inférieure sa propre entrée d'air comburant par exemple sous la forme d'un registre admettant de façon réglable l'air comburant et en partie supérieure 1'avaloir ou boîte â fumëes 54 avec de préférence le récupérateur de chaleur 56.
I1 existe un espace entre les parois 53 du foyer fermé 52 et celles isolantes du caisson extérieur formant une chambre périphérique intérieure de récupératïon 61 des calories. Cette chambre de rëcupération 61 se développe en hauteur. v'aïr monte le long de celle-cï en se réchauffant au contact des parois chaudes du foyer fermé 52. La chambre de récupération 61 se prolonge jusqu'à la boîte à fumées 54 pour récupérer et évacuer les calories rayonnées par toutes les parties chauffées par la chaleur du foyer.
La boîte à fumées 54 comportera de préférence son propre récupérateur intérieur ou extérieur par exemple le récupérateur 56 qui débouchera en partie supérieure de la chambre périphérique ïntérieure de récupération 61 ou d' une autre façon pour pouvoir être évacuée par les buses communes d'évacuation 58 servant de sortie à
la chambre périphérique de récupération 61.
L'ensemble 50 se termine vers le bas par un S bloc technique ïnférieur 62 refermant au moins un échangeur, mais de prëférence deux échangeurs 63 et 64, d'une même unité de clïmatisation dans un volume intérieur récepteur 65 ménagé dans le compartiment de la partie inférieure du bloc technique 62. Ce dernier l0 forme un support mécanique 66 pour l'ensemble 50 de l'appareil par lequel il repose sur le sol au moyen d'une plaque d'appui 67.
I1 s'agit de l'échangeur intérieur de l'unité
de climatisation pouvant devenir évaporateur ou

15 condenseur dans le cas d'une unité de clïmatisation réversible. I1 peut s'agir, aussi comme dans l'exemple représenté sur la figure 4, des deux éléments échangeurs 63 et 64 parallèles d'une même unité de climatïsatïon remplissant tous les deux la même fonction soit d'évaporateurs soit de condenseurs dans le cas de la réversibilïté ou constituant les deux échangeurs classiques l'un évaporateur et l'autre condenseur avec par exemple deux voies d'évacuation, convenablement séparées par un clapet ou autre moyen.
Ce bloc technique inférïeur 62 est également convenablement isolé phoniquement et thermiquement et comporte sur chacune de ses faces latérales au droit de son échangeur respectïf une entrée d'air protégée chacune par un filtre. Le ou les échangeurs 63, 64 sont par exemple placës chacun sur un côté du volume intérieur 65. Un groupe de ventilation 68, par exemple un groupe aéraulique fonctionnant en aspiration, est disposé au-dessus du volume intérieur 65. L'entrée de celui-ci émerge dans le volume intérieur 65 et sa ou ses sortïes permettent d'établir un flux distribué à
partir d'une naissance centrale pour cheminer à plat 1e long d'un compartiment inférieur de distribution 69 et

16 alimenter uniformément et par le dessous la chambre de récupération 61 en air convenablement conditionné en température à partir de moyens de régulation 70.
Ceux-ci sont reliés à au moins un capteur 71 de la température de l'air ambiant dans la pièce ou le local et au moins à un capteur de température 72 de l'air dans la chambre de récupération au niveau du foyer et à un capteur de température 73 de l'air de sortie de l'appareil. En option, si nécessaire la régulation peut comprendre également un capteur de température 74 de l'air en sortie du bloc technique inférieur 62.
Les informations des capteurs sont prises en compte et gérées par des moyens classiques en vue de commander le fonctionnement du groupe de ventilation et celuï de l'unité de climatisation.
Le ou les échangeurs placés dans le volume intérieur 65 sont relïés à une unïté de climatisation avec ou sans compresseur. Tous les organes de cette unité de climatisation peuvent être regroupés et placés dans le compartiment du volume intérieur 65 y compris le compresseur s'il existe.
Bien entendu, selon différentes variantes, certains composants dont le deuxième échangeur et le compresseur peuvent être placés à l'extërieur de l'appareil ou dans un autre milieu que l'air ou enterrés ou autrement dïsposé.
La sortie du volume intérieur 65 comporte le groupe de ventilation 68 qui est chargé d'établir un débit réglable de flux aéraulique par exemple en aspirant l'air extérieur à travers au moins un ou à
travers les deux échangeurs 63 et 64 placés chacun devant une entrée d'air protëgée par un filtre.
Pour faciliter la compréhension, le trajet de l'air est reprësenté par des flèches sur la figure 4 depuis son entrée dans le compartiment du volume inférieur 66 jusqu'à sa sortie par les buses

17 PCT/FR2004/002429 d'évacuation 58.
Ainsi, le circuit de l'air se poursuit vers la base du foyer où il est dirigé directement vers la chambre périphérique de récupération 61 dans laquelle il pénètre et de laquelle il est évacué par la ou les gaines de sortie.
L'air frais, tempéré ou chaud transporté par les gaines d'évacuation est distribué dans la pièce ou le local et sort à la température souhaité par des bouches pourvues de grilles, mais peut être amené par d'autres gaines dans d'autres pièces attenantes ou plus éloignëes dans lesquelles il se diffuse par l'intermédïaire de bouches adaptées.
Ces gaines peuvent également se greffer sur un réseau de ventilatïon existant ou à constituer dans la maison ou le bâtïment.
Le volume 66 du bloc technique inférieur peut également contenir le compresseur de l'unité de climatisation et même, grâce à une isolation thermique suffisante et un ou des clapets d'orientation du flux, l'autre échangeur jouant le rôle d'ëvaporateur ou de condenseur selon le cas pour une unité de climatisation réversible.
La température de l'air sortant du volume inférieur 66 peut être mesurée par un capteur 74 puis comparée à la température de l'air à l'extérieur du foyer 2 par le capteur 72 ou celle des fumées ou toute autre traduisant l'allure de chauffe en vue d'établir une régulation de température de l'air de la pièce ou du local en fonction de la température de consigne donnée par le ou les occupants en agissant sur le supplément de calories ou de frïgories apporté par l'unité de climatisation. On dispose de deux moyens pour faire varier cette température de sortie du volume inférieur: d'une part la vitesse du groupe de ventilation et d'autre part le point de fonctionnement de l'unïté de climatïsation. Comme on le verra ci-après

18 cette possibilité interviendra en cas de régime mixte et en cas d'utilisation de l'unité de climatisation en relève du foyer fermé c'est-à-dire lorsque la puissance de feu se réduira. L'invention offrant cette possibilité permet de mieux réguler la température de la pièce, sachant que cette température provenant du seul chauffage à bois est assez difficile à maintenir constante. Cet avantage apporte et confère un confort inégalé dans le cadre du chauffage à bois par cheminée.
l0 Le fonctionnement de l'appareil s'avère particulïèrement simple. On le décrira sommairement ci-après.
En hiver, ou en saïson de chauffe, dans le cas d'une unité de climatisation réversible, on profite du complément de chaleur que procure le condenseur. Ce complément vient s'ajouter de façon dosée par les moyens de régulation, aux calories générées par le foyer. De plus, il permet une montée en chaleur plus rapide et dans certains cas de viser une puissance calorifique plus faible pour le foyer.
En été ou en saison de temps chaud, l'échangeur de chaleur de l'unité de climatïsation réversible fonctionne en tant qu'évaporateur et le foyer fermé ne fonctionne plus ou très occasionnellement. Cet évaporateur procure un flux d'air rafraîchi qui monte le long du foyer, pour ressortir en partie supérieure par le réseau de gaines.
En intersaïson deux cas principaux sont à
envisager.
I1 fait encore frais ou assez frais dehors et l'échangeur est utilisé en tant que condenseur fournissant de façon dosée des calories complémentairès voire des frigories au foyer qui peut fonctionner en allure réduite.
Ou bien, il fait moins frais, mais pas encore assez chaud pour souhaiter de l'air rafraîchi, mais de l'air tempéré ou légèrement chaud le matin et le soïr,

19 alors que pendant la journée il peut faire déjà chaud.
L'invention permet de couvrir tous ces besoins. Durant la journée, il suffit de faire fonctionner l'échangeur de l'unité de climatisation en évaporateur poux rafraîchir l'air ou la tempérer par rapport à celle que produit 1e foyer en allure réduite. Le soir et le matin, il suffit de faire fonctionner l'échangeur de l'unité
de climatïsation en condenseur pour produire de l'air à
température convenable sans avoir besoin d'allumer le l0 foyer.
Comme on peut le constater, cet appareil est utile dans tous les cas pour apporter le confort d'ambiance souhaité. Il fournïra selon les désirs ou les besoins, de l'air à la température ambiante idéale et ceci à partir d'un seul et même appareil situé à
l'intérieur même de la pièce ou du local.
L'appareil et l'installation de chauffage et de climatïsation selon la présente invention ont été
décrits ci-dessus au travers de plusieurs variantes de réalisation qui ne sont cependant pas limitatives.
La solutïon proposée par l'invention est aisément transposable à une installation dans laquelle une chaudière à bois est intégrée dans un poêle en faïence, l'unité de chauffage n'étant alors plus dissociée. Le poêle comportera alors sur l'avant une porte de chargement permettant d'alimenter la chaudière à bois ainsi qu'un orïfice situé sur la façade avant pour sortie de l'air 'chaud, et en partie arrière un récupérateur de chaleur.
Le raccordement entre l'appareil de climatisation situé à la cave et le poêle sera réalisé
au moyen de deux gaines flexibles courant à l'arrière du poêle et dëbouchant dans un caisson supérieur comportant un orifice pour l'évacuation de l'air froid.
De même, les variantes décrites font référence à l'utilisation de bois en tant que combustïble mais il doit être bien comprïs que tout autre type de combustible compatible pourra être utilisé sans que cela ne remette en cause les principes généraux de fonctionnement de l'invention.
Si l'unité de climatisation est à compresseur, 5 celui-ci peut être placé à l'intërieur de l'installation ou de l'appareil.
Bien entendu, les unités de climatïsation sans compresseur sont également visées.
En ce qui concerne l'autre échangeur, il peut 10 être placé â l' extérieur ou à l' intérieur de la pièce ou du local ou de la maison ou du bâtiment dans lequel est disposée l'unité de chauffage.
Le ou les échangeurs extérieurs à l'appareil sont placés dans les endroits ou dans les milieux les 15 plus appropriés, à l'intérieur, à l'extérieur, dans l'aïr, dans l'eau, enterrés ou autrement disposés.
On peut aussi envisager une unité de climatïsation à plusieurs échangeurs extérïeurs placës dans des milieux différents par exemple dans l'air pour

20 l'un et dans l'eau pour l'autre.
L'unité de climatisation peut être du type pompe à chaleur ou tout type de moyen de transfert d'énergie calorifique avec un ou plusieurs échangeurs dans l'air, dans l'eau ou enterrés.

Claims (36)

REVENDICATIONS

1. Appareil mixte de chauffage et de climatisation pour lieux d'habitation et locaux comprenant une unité de chauffage (1) à foyer fermé (2) et un circuit aéraulique d'évacuation des calories produites par le foyer fermé (2) caractérisé en ce qu'il est formé d'une part de l'unité de chauffage (1) à foyer fermé (2) comprenant le circuit aéraulique d'évacuation des calories pour la diffusion à l'extérieur de l'appareil de l'air réchauffé par le foyer fermé (2) et par éventuellement son ensemble de sortie des gaz et fumées de combustion et d'autre part d'une unité de climatisation comprenant au moins deux échangeurs dont un au moins, dit échangeur intérieur, est placé dans un circuit aéraulique interne communiquant à l'extérieur par ledit circuit aéraulique d'évacuation des calories du foyer fermé pour 1a diffusion de l'air de l'intérieur à l'extérieur de l'appareil.

2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'un au moins des échangeurs est placé en aval et de préférence à la naissance du circuit aéraulique associé au foyer fermé (2).

3. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité de climatisation est réversible.

4. Appareil selon la revendication 1 ou 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il comprend les deux échangeurs d'une unité
de climatisation et un groupe de ventilation amenant le flux aéraulique provenant de l'unité de climatisation dans le circuit aéraulique de l'unité de chauffage (1) à foyer fermé (2).

5. Appareil selon la revendication 1 ou 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il comprend tous les organes constituant une unité de climatisation et un groupe de ventilation amenant le flux aéraulique provenant de l'unité de climatisation dans le circuit aéraulique de l'unité de chauffage (1) à foyer fermé (2).

6 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité de climatisation comprend une régulation de fonctionnement en fonction de l'allure constante de l'air de sortie.

7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes de 1 à 4 caractérisé en ce que l'unité de climatisation comprend une régulation de fonctionnement en fonction de la température de la pièce ou du local dans lequel se trouve l'appareil pour garder une température constante de l'air de sortie.

8. Appareil selon l'une des revendications précédentes 6 ou 7 caractérisé en ce que la régulation de fonctionnement de l'unité de climatisation agit sur le régime du groupe de ventilation.

9. Appareil selon l'une des revendications précédentes 6 ou 7 ou 8 caractérisé en ce que la régulation de fonctionnement de l'unité de climatisation agit sur le régime du groupe de ventilation et sur le point de fonctionnement de l'unité de climatisation.

10. Appareil selon l'une quelconque des revendications de 6 à 9 caractérisé en ce que le foyer fermé possède sa propre régulation d'allure de chauffe associée à la régulation de l'unité de climatisation.

11. Appareil mixte de chauffage et de climatisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité de chauffage (1) à foyer fermé (2) présente un ou plusieurs conduits d'évacuation (10).

12. Appareil de chauffage et de climatisation selon les revendications 1 ou 18 caractérisé en ce qu'au moins un des conduits d'évacuation (10) de l'unité de chauffage (1) est raccordé à l'un des deux au moins échangeurs de l'unité de climatisation.

13. Appareil de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'échangeur intérieur de l'unité de climatisation est placé sous le foyer fermé (2).

14. Appareil de chauffage et de climatisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de climatisation est de type réversible.

15. Appareil de chauffage et de climatisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité de chauffage (1) est une cheminée à foyer fermé.

16. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité de chauffage (1) est un poêle à combustible solide.

17. Appareil de chauffage et de climatisation suivant l'une des revendications 1 et 10 à 19, caractérisée en ce que l'unité de chauffage (1) est un poêle en faïence (40).

18. Appareil de chauffage et de climatisation suivant l'une des revendications 1 et 10 à 14, caractérisé en ce que l'unité de chauffage (1) est un poêle à pierres décoratives.

19. Appareil de chauffage et de climatisation suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de chauffage (1) est un poêle en faïence (40) ou à pierres décoratives associé à une chaudière (42).

20. Appareil de chauffage et de climatisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le raccordement entre les conduits d'évacuation (10) pour la circulation de l'air réchauffé et l'échangeur intérieur (21) de l'unité de climatisation est effectué au moyen de deux gaines flexibles (25).

21. Appareil de chauffage et de climatisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des conduits d'évacuation (10) forme un coude (15).

22. Appareil de chauffage et de climatisation suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les gaines flexibles (25) de liaison de l'échangeur intérieur (21) de l'unité de climatisation sont intégrées dans l'unité de chauffage (1).

23. Appareil de chauffage et de climatisation suivant la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que le raccordement entre les conduits d'évacuation (10) de l' unité de chauffage (1) et les gaines flexibles (25) partant de l'échangeur intérieur (21) de l'unité de climatisation est réalisé au moyen d'un raccord (30) en Y.

24. Appareil de chauffage et de climatisation suivant la revendication 23, caractérisé en ce que le raccord (30) en Y
est disposé au niveau du coude (15) des conduits d'évacuation (10) de l'unité de chauffage (1).

25, Appareil de chauffage et de climatisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'échangeur antérieur (21) de l'unité de climatisation est monté
sur un support (23) directement fixé au plafond.

26. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'autre échangeur de l'unité de climatisation est à l'extérieur de la pièce ou du local.

27. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes de 1 à 25 caractérisé en ce que l'autre échangeur de l'unité de climatisation est à placé à l'intérieur de la pièce ou du local

28. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes de 1 à 25 caractérisé en ce que l'autre échangeur de l'unité de climatisation se trouve à l'intérieur de l'appareil.

29. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'autre échangeur de l'unité de climatisation est un échangeur plongé dans un autre milieu.

30. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'autre échangeur de l'unité de climatisation est un échangeur enterré.

31. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes de 1 à 18 caractérisé en ce que l'autre échangeur de l'unité de climatisation est un échangeur plongé dans l'eau.

32. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'autre échangeur de l'unité de climatisation est celui d'une pompe à chaleur.

33. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité de climatisation est une pompe à chaleur.

34, Appareil selon la revendication précédente caractérisé en ce que le compresseur de l'unité de climatisation ou celui de la pompe à chaleur est intégré ou incorporé à

l'appareil.

35. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'unité de chauffage (1) à foyer fermé (2) présente plusieurs conduits d'évacuation (10) et en ce qu'au moins un des conduits d'évacuation (10) est raccordé à l'un des deux au moins échangeurs de l'unité de climatisation.

36. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'on réalise une distribution et une diffusion d'air rafraîchi par le couplage des conduits d'évacuation de l'unité de climatisation avec ceux de l'unité de chauffage.