FR2993348A1

FR2993348A1 - Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe a chaleur en periode hivernale, par stockage d'energie en sol profond

Info

Publication number: FR2993348A1
Application number: FR1202006A
Authority: FR
Inventors: Stephane Boulet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2014-01-17

Abstract

La présente invention a pour objet d'optimiser sensiblement les performances d'une pompe à chaleur (PAC) en période hivernale et lorsque la température extérieure est très basse, en apportant à l'évaporateur de celle-ci un air réchauffé par prélèvement et stockage géothermique en sol profond, au moyen d'une cuve enterrée (CCT) contenant de l'eau, associée à un chauffe-eau thermodynamique (CE), un échangeur thermique (ECH) et un ou des panneaux solaires (PS).

Description

DISPOSITIF D'OPTIMISATION DES PERFORMANCES D'UNE POMPE A CHALEUR EN PERIODE HIVERNALE, PAR STOCKAGE D'ENERGIE EN SOL PROFOND.

Une pompe à chaleur (PAC) Air/eau prélève les calories de la chaleur dans l'air extérieur pour les transférer à l'eau d'un circuit de chauffage par exemple, un plancher chauffant, des radiateurs basse température ou des ventilo-convecteurs. Elle utilise le principe naturel par lequel la chaleur se diffuse toujours du plus chaud vers le plus froid, jusqu'à l'égalité des températures. Cet équipement présente toutefois une diminution évidente de ses performances en période hivernale et lorsque les températures extérieures sont très basses. Cet état de fait est généralement compensé par l'association à un chauffage central d'appoint qui a pour mission de prendre le relai en cas de grand froid c'est-à-dire au- delà de -15°C. Pour pallier cet inconvénient, et notamment éviter le givrage des unités extérieures il est souvent proposé l'adjonction d'un carter à l'arrière de l'évaporateur de l'unité extérieure. L'air entrant dans l'évaporateur est souvent réchauffé par l'apport de calories issues d'un moyen extérieur à la PAC tel que par exemple des panneaux solaires, des prélèvements en vide sanitaire ou des prélèvements sur puits canadiens. Les moyens de chauffage et particulièrement la PAC étant le plus souvent au repos et inutilisés en période estivale pour être mis en oeuvre au début de la période hivernale, l'auteur de la présente invention a imaginé un fonctionnement permettant d'exploiter la période inactive et sa caractéristique liée au réchauffement solaire pour optimiser le fonctionnement et les performances de l'installation en période active hivernale. Ainsi, pour apporter un élément nouveau et efficace, améliorant les performances des installations communément appliquées en matière de PAC, l'auteur de la présente invention a imaginé constituer en période estivale une réserve thermique en sol profond, fondée sur l'enfouissement d'une cuve remplie d'eau faite de forme et matériau particulièrement adaptés à une conductibilité thermique maximum.

Si l'apport d'un élément nouveau dans une installation destinée à prélever les calories de l'environnement naturel n'est pas en lui-même novateur, aucun des procédés jusqu'ici imaginés ou mis en oeuvre ne fait recours à un moyen de stockage thermique en sol profond, sous la forme d'une cuve métallique remplie d'eau jouant le rôle de condensateur thermique, emmagasinant en période estivale la chaleur solaire en l'entretenant et en la restituant simultanément à son environnement proche et directe qu'est le sol , pour enfin améliorer en période hivernale les performances d'une installation de chauffage incluant une pompe à chaleur. Par exemple, si le brevet français FR 2404813 de DELTA INECO déposé en 1977 exprime les mêmes intentions que la présente invention, il revendique dans le même objectif une association de trois énergies dont l'énergie éolienne qui n'est pas abordée dans le présent brevet. L'insuffisance des performances d'une pompe à chaleur en période hivernale et particulièrement lorsque la température extérieur est très basse est connue de tous au point que de nombreuses solutions ont été tentées pour améliorer le rendement de ce mode de chauffage. Parmi les moyens apportés, l'optimisation par énergie solaire est une des plus fréquemment rencontrée. On peut citer à l'appui de ce constat le brevet français FR 2425616 de THYSSEN INDUSTRIE de mai 1979 qui s'il est très proche du présent brevet dans l'objectif, revendique le positionnement de l'évaporateur de la pompe à chaleur dans un tunnel alimenté en air réchauffé exclusivement par énergie solaire. D'autres concepts ont été imaginés pour prélever la chaleur du sol afin d'améliorer les performances d'une installation incluant une pompe à chaleur.

On peut à ce propos citer le brevet FR 2495741 de Jean Emile OLIVET de décembre 1980 qui fait état dans ses revendications de prélèvements géothermiques au moyen de réservoirs à partir desquels partent des tuyauteries s'enfonçant plus profondément dans le sol mais exclut le recours à l'énergie solaire pour optimiser le rendement de l'énergie géothermique disponible comme le fait le procédé de la présente invention.

On peut citer également le brevet FR 2893396 de PLACE Bernard d'octobre 2005 qui recourt également à la géothermie par le moyen de circuits enterrés n'ayant rien de commun avec le principe de la présente invention qui fait appel à une cuve enterrée remplie d'eau, emmagasinant les calories solaires en période estivale par le contact avec le sol réchauffé pour les restituer audit sol environnant et/ou les utiliser dans l'alimentation du circuit d'optimisation de la pompe à chaleur au moment opportun.

La présente invention consiste en un dispositif permettant d'améliorer sensiblement les performances d'un circuit de chauffage recourant à une pompe à chaleur Air/Eau, par la constitution d'une réserve thermique profonde dans le sol environnant, constituée durant toute la période estivale, par le stockage de l'énergie thermique du sol profond dans un volume d'eau contenu dans une cuve métallique enterrée, transmettant elle-même l'énergie solaire accumulée au sol environnant pour maintenir une énergie géothermique stable et durable. En période hivernale soit la période où le dispositif et la pompe à chaleur sont activés, l'énergie thermique accumulée durant la période estivale est restituée pour améliorer sensiblement les performances du dispositif de chauffage et de la pompe à chaleur intégrée. Le dispositif de la présente invention fait préférablement appel pour son meilleur fonctionnement aux éléments suivants coopérant dans un circuit, pour compenser en période hivernale la température qui fait défaut à la pompe à chaleur pour qu'elle ait 20 un rendement optimum : Un élément pour capter la température en sol profond constitué par une cuve métallique désignée ci-après par les termes « Cuve capteur Thermique » et de préférence en acier ou tout autre matériau de conductibilité thermique optimum et 25 compatible avec le fonctionnement du dispositif. Elle a préférablement la forme d'un demi-cylindre et elle est constituée de manière à ce que son fond plat soit confondu avec le plan diamétral dudit cylindre. Le fond plat de ladite « Cuve capteur Thermique » est destiné à être placé en appui sur un plan préférablement horizontal et plat, d'une excavation réalisée dans le sol à 30 une profondeur suffisante pour que ladite « Cuve capteur Thermique » ne puisse être soumise aux effets des variations de température en surface du sol. La profondeur de trois mètres par rapport à la surface du sol semble être un bon compromis.

La « Cuve capteur Thermique » métallique étant totalement enterrée et devant donc supporter la pression du remblai la séparant de la surface du sol, elle est étudiée et conçue dans des dimensions, épaisseurs de parois, volumes et aménagements, compatibles avec son utilisation dans un souci de résistance et de conductibilité thermique optimum des matériaux utilisés. Par exemple, dans le souci précédemment exprimé, elle peut être munie d'une ou plusieurs flasques extérieurement élevées perpendiculairement à son axe longitudinal d'épaisseur, de forme et dimensions compatibles avec leur fonction, dans le souci de résistance et conductibilité thermique des matériaux utilisés.

Soumise à la corrosion, la « Cuve capteur Thermique » de l'invention est munie d'une protection cathodique par anode sacrificielle ou tout autre moyen de protection contre les effets corrosifs sur le matériau métallique. La « Cuve capteur Thermique » est préférablement disposée dans le sol de telle manière que son seul fond plat repose par exemple sur un lit de sable fin préalablement saturé en eau avant remblaiement. En effet, le sable fin mouillé dispose d'une conductibilité thermique six fois supérieure à sa conductibilité à l'état sec (pour un dosage de 0,3 m3 d'eau pour 1m3 de sable sec) et permet ainsi d'améliorer sensiblement le transfert thermique de la « Cuve capteur Thermique » vers le sol. Par exemple, l'application intermédiaire d'une couche de sable fin mouillé d'une épaisseur d'une dizaine de centimètres entre le fond plat de la « Cuve capteur Thermique » et le fond plat de son logement dans le sol serait suffisante pour améliorer l'échange thermique entre les deux plans ainsi réunis. Le dispositif de la présente invention prévoit le maintien en humidité de la couche intermédiaire de sable fin par exemple au moyen des eaux de condensation produites et évacuées par le chauffe-eau thermodynamique du dispositif. La « Cuve capteur Thermique » de la présente invention dispose de préférence de deux accès libres, de dimensions compatibles avec le fonctionnement du dispositif, accès libres auxquels sont solidarisées les tuyauteries d'arrivée et de sortie d'eau. La « Cuve capteur Thermique » de la présente invention a pour fonction première d'emmagasiner durant la période estivale, dans son contenu liquide préférablement constitué d'eau, toute l'énergie thermique confinée dans le sol auquel elle est en contact, pour la restituer au dispositif en période hivernale et ainsi optimiser les performances de la pompe à chaleur (PAC) auquel le dispositif de l'invention est associé. Le liquide contenu peut être additionné d'adjuvants divers et notamment de produit antigel pour sécuriser le fonctionnement, par exemple en cas de coupure d'alimentation électrique.

Un élément pour augmenter lorsque nécessaire, la température de l'eau issue de la « Cuve capteur Thermique », constitué par un chauffe-eau thermodynamique de type standard, couramment utilisé dans les logements et dont la mission ici consiste à relever la température de l'eau issue de la « Cuve capteur Thermique » pour la rendre suffisante et compatible avec le fonctionnement du dispositif. Ledit chauffe-eau thermodynamique peut être réglé par exemple à une température située dans une fourchette de +5°C et +20°C, par exemple un réchauffement de l'eau sollicité à + 15°C. Un élément régulateur de température constitué d'une vanne trois voies mélangeuse animée sur ordre d'une sonde placée en amont de l'échangeur thermique et en charge de réguler la température de l'eau du circuit selon la demande et avant sa pénétration dans l'échangeur thermique. Elle recycle également l'eau refroidie en sortie dudit échangeur à ailettes. - Un élément assurant la circulation de l'eau dans le circuit du dispositif et désigné ci-après par le terme « circulateur ». Cet équipement est fonctionnel en période estivale comme en période hivernale, il assure la circulation de l'eau dans les deux circuits spécifiques. Il est animé électriquement et activé dans deux situations précises D'une part lors de la mise en route de la pompe à chaleur sur ordre d'un détecteur de mouvement situé à l'intérieur du carter de celle-ci et d'autre part selon le niveau d'ensoleillement extérieur dans le but d'éviter une surchauffe des panneaux solaires en période estivale et assurer la recharge thermique du sol. Dans cette situation particulière, le déclenchement dudit « circulateur » est ordonné par un interrupteur crépusculaire associé à un relais inverseur.

Un échangeur thermique Air/Eau de préférence à ailettes. Cet élément du dispositif a pour mission lorsque le dispositif est activé en période hivernale, de transmettre les calories portées par l'eau circulant dans le circuit vers l'air traversant ses ailettes, qui ainsi réchauffé est dirigé vers l'évaporateur de l'unité extérieure de la pompe à chaleur. Un carter applicable à l'unité extérieure de la Pompe à Chaleur (PAC). Il est thermiquement isolé sur ses faces intérieures et destiné à maintenir et canaliser l'air réchauffé issu du dispositif de l'invention vers l'évaporateur de ladite PAC. Il est préférablement fabriqué en acier inoxydable ou tout autre matériau résistant à l'exposition extérieure et à la corrosion. Ledit carter du dispositif de l'invention dispose d'une entrée d'air frais, la circulation de l'air dans ledit carter est réalisée par le ventilateur de la pompe à chaleur (PAC). - Un volet de régulation d'entrée d'air, commandé par servomoteur. Cet élément permet de réguler la température de l'eau du circuit afin d'éviter que celle-ci n'atteigne un niveau inadapté au fonctionnement optimum sous l'effet du ventilateur de la pompe à chaleur (PAC) dont le débit est important. La régulation de la température de l'eau est réalisée par l'action de deux thermostats déterminant les limites de température acceptables. Ledit volet de régulation est localisé sur le carter qui recouvre l'unité extérieure de la Pompe à chaleur (PAC) et placé en aval de l'échangeur thermique à ailettes. Il s'ouvre afin de privilégier l'entrée d'air extérieur sans que celui-ci ne passe au travers de l'échangeur thermique à ailettes.

II est activé dans deux situations précises : D'une part lorsque la température de l'eau du circuit contrôlée par thermostat, est mesurée proche de 0°C et d'autre part lorsque la température de l'eau du circuit contrôlée par thermostat, est inférieure à la température de l'air extérieur.

Un capteur d'énergie solaire, par exemple un panneau solaire à tube sous vide standard du commerce, ne nécessitant aucune modification ou aucune adaptation.

Le dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période hivernale, par stockage d'énergie thermique en sol profond, de la présente invention présente, compte tenu même de sa conception, deux circuits de fonctionnement, un premier circuit de fonctionnement en période estivale lorsque la pompe à chaleur (PAC) est inactive et que le dispositif n'a pour seule mission que de transférer l'énergie solaire à l'eau de la « cuve capteur thermique » et au sol environnant et de l'entretenir jusqu'à la période hivernale, un second circuit en période hivernale, lorsque la pompe à chaleur (PAC) est activée et doit résister à des températures extérieures très basses.

En période estivale, la température du sol est transmise avec quelques faibles pertes à l'eau contenue dans la « Cuve capteur Thermique », qui elle-même par l'intermédiaire de la conductibilité thermique du matériau la constituant recharge le sol de valeurs thermiques avoisinantes constituant ainsi en sol profond un environnement chaud favorable au fonctionnement du dispositif.

Le circulateur du dispositif, activé sur l'ordre d'un interrupteur photoélectrique extérieur, provoque la circulation de l'eau du circuit de telle manière que l'eau chaude quittant la cuve rejoint le circulateur en passant préalablement dans un pot de décantation et un purgeur automatique pour rejoindre après le circulateur, le panneau solaire à tubes sous vide du dispositif, en charge d'augmenter la température de l'eau du circuit par apport d'énergie solaire avant que celle-ci ne rejoigne la « Cuve capteur Thermique » qu'elle a initialement quitté. Ainsi, l'eau de la « Cuve capteur Thermique » opère un circuit fermé commandé exclusivement lorsque nécessaire, afin de maintenir pendant toute la période estivale une eau alimentée en énergie thermique destinée à être utilisée en période hivernale pour sécuriser et améliorer le fonctionnement de la pompe à chaleur (PAC) en basses températures extérieures. Le présent circuit est réalisé au moyen de plusieurs vannes dont certaines sont ouvertes ou fermées en fonction du circuit souhaité.

En période hivernale, lorsque la pompe à chaleur (PAC) est activée, l'animation d'un détecteur de mouvement placé dans le carter installé sur l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC) en aval de l'échangeur thermique, provoque l'activation du circulateur et l'animation de l'eau dans le circuit. L'eau chaude contenue dans la « Cuve capteur Thermique » quitte celle-ci pour rejoindre le chauffe-eau thermodynamique qui en fonction de la consigne qui lui a été donnée relèvera si nécessaire la température de l'eau. Elle poursuivra alors son chemin jusqu'à l'élément régulateur désigné ici par la « vanne 3 voies » qui a pour mission d'éviter un choc thermique éventuel dans l'échangeur thermique à ailette par afflux d'eau trop chaude par rapport à la demande et qui pour cela est activée sur ordre d'une sonde de température placée en aval du circulateur.

Après être passée par un purgeur automatique, l'eau poursuivra son circuit traversant le circulateur pour rejoindre l'échangeur thermique à ailette ou la chaleur de l'eau sera transmise à l'air qui rejoindra l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC). L'eau refroidie issue de l'échangeur thermique après l'échange est dirigée vers le panneau solaire à tubes sous vide pour remonter la température de l'eau avant que celle-ci ne rejoigne la « Cuve capteur Thermique » d'où elle était initialement issue en passant par un vase d'expansion, une soupape de sécurité et un point d'approvisionnement éventuel par le réseau. Ainsi, l'eau réchauffée par contact du sol profond et de la « Cuve capteur Thermique », apporte en sortie de l'échangeur thermique un air chaud qui, dirigé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC) à l'intérieur du carter de l'invention qui l'équipe, optimise considérablement les performances de ladite pompe à chaleur (PAC), évitant ainsi les inconvénients dus au gel et les coûts induits consécutifs. Le dispositif de l'invention prévoit toutefois une sécurité par la présence sur le carter équipant l'unité extérieure de la pompe à chaleur, de volets d'entrée d'air extérieur commandés par servomoteur animé par des thermostats de sécurité en cas de température du dispositif trop basse par rapport à la température extérieure. La présente invention a donc pour objet d'optimiser sensiblement les performances d'une pompe à chaleur (PAC) en période hivernale et lorsque la température extérieure est très basse, en apportant à l'évaporateur de celle-ci un air réchauffé par prélèvement et stockage géothermique en sol profond, au moyen d'une cuve enterrée contenant de l'eau, associée à un chauffe-eau thermodynamique, un échangeur thermique et un ou des panneaux solaires. La présente invention concerne un dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur (PAC) comprenant, associés successivement dans un circuit, les éléments actif principaux suivants : a) Un élément enterré en sol profond pour capter la température du sol et préférablement constitué d'un contenant métallique disposant dans son volume intérieur d'un liquide caloriporteur comme par exemple de l'eau additionnée d'adjuvant, préférablement un liquide antigel pour sécuriser le fonctionnement, notamment en cas d'interruption de l'alimentation électrique. b) Un élément annexé au dispositif pour relever si nécessaire la température du liquide du circuit et la porter à un niveau suffisant et compatible avec le fonctionnement du dispositif, constitué préférablement par un chauffe-eau thermodynamique. c) Un élément régulateur de la température du liquide du circuit pour adapter ladite température selon la demande, avant le passage du liquide du circuit dans l'échangeur thermique du dispositif, constitué préférablement par une vanne trois voies mélangeuse. d) Un élément en charge d'animer le liquide à l'intérieur du circuit, constitué préférablement d'un circulateur déclenché par la mise en action de la pompe à chaleur (PAC) ou selon l'ensoleillement. e) Un élément pour transférer à l'air la température du liquide du circuit afin que l'air ainsi réchauffé soit dirigé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur, constitué préférablement par un échangeur thermique air/eau à ailettes.

Un élément pour canaliser l'air ainsi réchauffé par l'échangeur thermique, vers l'évaporateur de la pompe à chaleur, préférablement constitué par un carter métallique rapporté sur ladite pompe à chaleur (PAC). g) Un élément régulateur de la température du liquide du circuit en fin de dispositif, par apport d'air extérieur non réchauffé, préférablement constitué par un ou des volets de régulation d'air commandés par servomoteur h) Un élément capteur de l'énergie solaire pour réchauffer le liquide du circuit refroidi après l'échange thermique, constitué par exemple par un ou des panneaux solaires à tubes sous vide. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément enterré en sol profond pour capter la température du sol est constitué d'une cuve métallique, de forme, volume et matériau compatibles avec le fonctionnement du dispositif et les caractéristiques de résistance et de conductivité qu'il impose, par exemple une cuve en acier de forme demi-cylindrique dont le fond plat est confondu avec le plan diamétral, munie sur son plan demi périphérique d'un ou plusieurs renforts de préférence de même matériau, pour augmenter la résistance à l'écrasement et favoriser la conductibilité thermique, ainsi que de deux orifices d'accès de préférence situés sur un de ses deux plans demi-circulaires, dont un pour l'évacuation et l'autre pour l'arrivée de l'eau du circuit.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la cuve métallique précédemment décrite et désignée ci-après « Cuve capteur Thermique », est installée en position horizontale, sur le fond plat d'une excavation à même de la recevoir et situé préférablement à une profondeur d'environ 3 mètres par rapport à la surface du sol. Cette profondeur est déterminée de manière à minimiser l'influence des éléments extérieurs sur la température géothermique de manière à garder à ce niveau une température stable.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention et dans le souci de stabilité, d'horizontalité et de conductibilité thermique, la « Cuve capteur Thermique » de l'invention n'est pas posée directement sur le sol de l'excavation qui la reçoit mais sur un lit de quelques centimètres de matériau meuble placé entre le fond plat de la « Cuve capteur Thermique » et le sol plat de l'excavation, par exemple un lit de sable fin préalablement saturé en eau. En effet, outre le fait que les caractéristiques de ce lit intermédiaire permettront de garantir une bonne stabilité et une bonne horizontalité de la « Cuve capteur Thermique », l'humidification du sable fin apporte une amélioration sensible de la conductibilité thermique et donc du transfert thermique de la « Cuve capteur Thermique » vers le sol. L'humidité de ce lit de sable étant entretenue par les eaux de condensation du chauffe-eau thermodynamique du dispositif de l'invention, la « Cuve capteur Thermique » assure ainsi la recharge thermique du sol pendant la période estivale et sa décharge thermique au profit de l'amélioration des performances de la pompe à chaleur en période hivernale.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention et selon le matériau utilisé pour la fabrication de la « Cuve capteur Thermique », un moyen de protection contre la corrosion est mis en oeuvre, par exemple le recours à une protection cathodique par anode sacrificielle pour une « Cuve capteur Thermique » en acier.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le chauffe-eau thermodynamique associé au circuit en aval de la « Cuve capteur Thermique » a pour mission d'apporter au liquide du circuit, préférablement de l'eau, les degrés de température nécessaires et suffisants pour atteindre la température la mieux adaptée au fonctionnement du dispositif. C'est un chauffe-eau thermodynamique standard du commerce dont la fonction est détournée de son mode fonctionnel traditionnel comme par exemple la production d'eau chaude sanitaire etc. Dans le présent circuit, il est utilisé à un bas niveau de ses capacités pour réchauffer le cas échéant l'eau issue de la « Cuve capteur Thermique » et amener sa température le plus près possible de la température idéale pour garantir un fonctionnement optimum de la pompe à chaleur (PAC). Il est par exemple réglé à une température moyenne de +5°C à +20°C et sa résistance thermique d'appoint est déconnectée. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la température dite « nominale » du liquide du circuit, obtenue par le chauffe-eau thermodynamique, est régulée avant de pénétrer dans l'échangeur thermique Air/Eau du dispositif au moyen d'une vanne trois voies mélangeuse commandée sur ordre d'une sonde de température placée en amont de l'échangeur thermique du dispositif. Elle règle la température de l'eau selon les besoins exprimés par recyclage de l'eau refroidie sortie de l'échangeur thermique.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le liquide caloriporteur préférablement de l'eau, est animé à l'intérieur du circuit par un moyen de circulation constitué par exemple par au moins une pompe de circulation à palettes désignée ici « Circulateur ». Cet équipement assure la mobilité du liquide dans le circuit quelle que soit la période et le mode de fonctionnement soit ; pendant la période estivale pendant laquelle la pompe à chaleur est inactive et pendant la période hivernale, période pendant laquelle la pompe à chaleur est active. Ledit circulateur de l'invention est activé automatiquement par la mise en action de la pompe à chaleur (PAC) sur ordre d'un détecteur de mouvement placé dans le carter de l'invention en amont de l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC). Il est également mis en action par exemple par un interrupteur crépusculaire associé à un relais inverseur permettant de mettre le circulateur en action en présence de soleil suffisant.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'échangeur thermique Air/Eau de l'invention est préférablement un échangeur thermique à ailettes dont la mission consiste à transférer la température du liquide caloriporteur circulant dans le circuit, à l'air passant par les ailettes. Ainsi, l'air réchauffé à la sortie de l'échangeur thermique est dirigé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur pour améliorer ses performances en période hivernale et en situation de basse température.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'air réchauffé sortant de l'échangeur thermique est orienté et canalisé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC) au moyen d'un carter rapporté à l'unité extérieure de la pompe à chaleur. Ledit carter rapporté est préférablement métallique, par exemple en acier inoxydable ou tout autre matériau résistant à l'exposition aux intempéries et isolé thermiquement sur ses faces intérieures. Il dispose d'une entrée d'air frais et la circulation de l'air en son intérieur est assurée par le ventilateur de l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC).

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le carter rapporté de l'invention et muni d'un ou plusieurs volets de régulation d'entrée d'air servocommandés a partir de thermostats placés en aval de l'échangeur thermique, de manière à pouvoir laisser entrer de l'air extérieur dans le carter de l'invention dans les cas où la température du liquide caloriporteur du circuit approcherait 0°C ou serait inférieure à la température extérieure sous l'effet du débit important du ventilateur de l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le capteur d'énergie solaire est constitué préférablement de panneaux solaires à tubes sous vide. Il a pour mission de réchauffer le liquide caloriporteur du circuit après que celui-ci ait perdu toute sa chaleur lors de son passage dans l'échangeur thermique, avant que celui-ci ne rejoigne la« Cuve capteur Thermique » du dispositif. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le circuit du dispositif comprend des moyens d'orientation du liquide caloriporteur constitués principalement de vannes ou électrovannes, des moyens de dépuration du liquide caloriporteur tels que par exemple des bacs de décantation et purgeurs, et d'autres moyens liés à l'équilibre et à la sécurité d'un circuit hydraulique tels que par exemple, vase d'expansion, soupape, alimentation réseau etc..

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le fonctionnement du dispositif de l'invention en période estivale, dont la mission consiste à stocker la chaleur géothermique du sol et la maintenir présente et constante, prête à être utilisée en période hivernale pour améliorer les performances de la pompe à chaleur, est décrit comme suit : La température du sol profond est captée et transférée par contact au liquide caloriporteur contenu dans la « Cuve capteur Thermique » enterrée à 3 mètres de profondeur de la surface du sol. Cette température est automatiquement et simultanément restituée par le lit de sable humide séparant le fond plat de la « Cuve capteur Thermique » du sol environnant et par la conductibilité thermique du matériau de ladite « Cuve capteur Thermique » et de ses éventuels flasques de renfort, pour constituer un environnement d'échange géothermique constant, stable et utilisable. Le liquide caloriporteur à température du sol, par exemple de l'eau, est animé dans le circuit par l'action du circulateur lui-même commandé par un interrupteur photoélectrique soumis à l'ensoleillement extérieur et/ou les indications d'une sonde thermique située dans le sol et à distance de la « Cuve capteur Thermique » mesurant la charge et la décharge thermique du sol environnant. Le liquide caloriporteur à température du sol quitte la « Cuve capteur Thermique » par l'orifice prévu à cet effet sur un de ses deux plans demi-circulaires verticaux, pour passer par un pot de décantation des boues éventuelles contenues, une vanne d'orientation ouverte, passer par un purgeur automatique assurant la suppression des microbulles et rejoindre le circulateur du dispositif. A la sortie du circulateur, le liquide caloriporteur dont la température est contrôlée par une sonde placée dès la sortie du circulateur, rejoint en passant par une vanne ouverte, le capteur solaire constitué par des panneaux solaires à tubes sous vide, qui sous l'effet du soleil extérieur relèvera la température du liquide avant que celui-ci ne rejoigne la « Cuve capteur Thermique » par l'orifice prévu à cet effet. Ainsi périodiquement et selon l'ensoleillement extérieur et la température du sol environnant, le liquide caloriporteur de la « Cuve capteur Thermique » est maintenu à une température suffisante pour pouvoir être prêt à une mise en oeuvre en période 30 hivernale.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le fonctionnement du dispositif de l'invention en période hivernale est décrit comme suit : La mise en action de la pompe à chaleur (PAC) conduit au déclenchement du détecteur de mouvement situé dans le carter de l'invention en aval de l'échangeur thermique du dispositif et en amont de l'évaporateur de la Pompe à chaleur (PAC), activant ainsi le circulateur provoquant la circulation du liquide caloriporteur dans le circuit du dispositif de l'invention. Le liquide caloriporteur à température du sol qui est contenu dans la « Cuve capteur Thermique » quitte celle-ci par l'orifice prévu à cet effet, pour passer par un pot de décantation des boues éventuelles contenues, passer par une vanne ouverte et rejoindre le chauffe-eau thermodynamique de l'invention afin que sa température soit relevée conformément aux consignes données, c'est-à-dire à une température suffisante pour garantir l'efficacité du dispositif. Le liquide caloriporteur ainsi porté à température est dirigé alors, en passant par une vanne ouverte, vers l'élément régulateur de la température c'est-à-dire la vanne trois voies de l'invention qui, selon les indications de la sonde de contrôle de température placée sur le circuit en amont de l'échangeur thermique de l'invention règlera la température du liquide caloriporteur en fonction du besoin avant que celui-ci ne pénètre dans l'échangeur thermique à ailettes de l'invention. Le liquide caloriporteur dont la température a été régulée par la vanne trois voies est alors dirigé vers l'échangeur thermique dans lequel il pénètre après être passé par une première vanne ouverte, un purgeur automatique, le circulateur et une seconde vanne ouverte. L'échangeur thermique à ailettes de l'invention agit alors en transférant l'énergie du liquide caloriporteur vers l'air passant par ses ailettes, l'air ainsi réchauffé rejoint par l'intérieur du carter de l'invention, l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC) améliorant ainsi les performances de celle-ci. Le liquide caloriporteur du circuit ayant perdu sa charge thermique dans l'échangeur thermique, ressort de celui-ci refroidi. Il est ensuite dirigé soit vers la vanne trois voies mélangeuse pour que celle-ci puisse assurer son fonctionnement, soit dirigé vers les panneaux solaires de l'invention. Lorsque la position de la vanne contrôlant cette orientation dirige le liquide caloriporteur vers les panneaux solaires de l'invention, celui-ci est réchauffé par lesdits panneaux solaires et redirigé en passant par une vanne ouverte, vers la « Cuve capteur Thermique » en passant éventuellement par un vase d'expansion, un point d'approvisionnement d'appoint et une soupape de sécurité. La description suivante en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en perspective de la « Cuve capteur Thermique » de l'invention. La figure 2 est une vue de la « Cuve capteur Thermique » de l'invention positionnée et enterrée en sol profond. La figure 3 est une vue schématique du carter de l'invention placé sur l'unité 15 extérieure de la pompe à chaleur (PAC) La figure 4 est un schéma de fonctionnement du dispositif de l'invention en période estivale. 20 La figure 5 est un schéma de fonctionnement du dispositif de l'invention en période hivernale. La présente invention concerne un dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur (PAC) comprenant, associés successivement dans un circuit, les 25 éléments actif principaux suivants : i) Un élément enterré en sol profond pour capter la température du sol et préférablement constitué d'un contenant métallique (CCT) disposant dans son volume intérieur d'un liquide caloriporteur (E) comme par exemple de 30 l'eau. 10 j) Un élément annexé au dispositif pour relever si nécessaire la température du liquide du circuit et la porter à un niveau suffisant et compatible avec le fonctionnement du dispositif, constitué préférablement par un chauffe-eau thermodynamique (CE). k) Un élément régulateur de la température du liquide du circuit pour adapter ladite température selon la demande, avant le passage du liquide du circuit dans l'échangeur thermique du dispositif, constitué préférablement par une vanne trois voies mélangeuse (VM). I) Un élément en charge d'animer le liquide à l'intérieur du circuit, constitué préférablement d'un circulateur (CR) déclenché par la mise en action de la pompe à chaleur (PAC) ou selon l'ensoleillement. 15 m) Un élément pour transférer à l'air la température du liquide du circuit afin que l'air ainsi réchauffé soit dirigé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur, constitué préférablement par un échangeur thermique air/eau à ailettes (ECH). 20 n) Un élément pour canaliser l'air ainsi réchauffé par l'échangeur thermique (ECH), vers l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC), préférablement constitué par un carter métallique rapporté (CM) sur ladite pompe à chaleur (PAC). 25 o) Un élément régulateur de la température du liquide du circuit en fin de dispositif, par apport d'air extérieur non réchauffé, préférablement constitué par un ou des volets de régulation d'air (VR) commandés par servomoteur sur ordre des thermostats (TA) et (TB). 10 30 p) Un élément capteur de l'énergie solaire pour réchauffer le liquide du circuit refroidi après l'échange thermique, constitué par exemple par un ou des panneaux solaires à tubes sous vide (PS).

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément enterré en sol profond pour capter la température du sol est constitué d'une cuve métallique, de forme, volume et matériau compatibles avec le fonctionnement du dispositif et les caractéristiques de résistance et de conductivité qu'il impose, par exemple une cuve en acier de forme demi-cylindrique (CCT) dont le fond plat (F) est confondu avec le plan diamétral, munie sur son plan demi périphérique d'un ou plusieurs renforts (R) de préférence de même matériau, pour augmenter la résistance à l'écrasement et favoriser la conductibilité thermique, ainsi que de deux orifices d'accès (01) et (02) de préférence situés sur un de ses deux plans demi-circulaires (P1) et (P2) , dont un pour l'évacuation et l'autre pour l'arrivée de l'eau (E) du circuit. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la cuve métallique précédemment décrite et désignée ci-après « Cuve capteur Thermique » (CCT), est installée en position horizontale, sur le fond plat d'une excavation à même de la recevoir et situé préférablement à une profondeur d'environ 3 mètres par rapport à la surface du sol. Cette profondeur est déterminée de manière à limiter l'influence des éléments extérieurs sur la température géothermique de manière à garder à ce niveau une température stable.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention et dans le souci de stabilité, d'horizontalité et de conductibilité thermique, la « Cuve capteur Thermique » (CCT) de l'invention n'est pas posée directement sur le sol de l'excavation qui la reçoit mais sur un lit de quelques centimètres d'épaisseur de matériau meuble placé entre la surface extérieure du fond plat (F) de la « Cuve capteur Thermique » (CCT) et le sol plat de l'excavation, par exemple un lit de sable fin préalablement saturé en eau (S). En effet, outre le fait que les caractéristiques de ce lit intermédiaire (S) permettront de garantir une bonne stabilité et une bonne horizontalité de la « Cuve capteur Thermique » (CCT), l'humidification du sable fin apporte une amélioration sensible de la conductibilité thermique et donc du transfert thermique de la « Cuve capteur Thermique » (CCT) vers le sol. L'humidité de ce lit de sable (S) étant entretenue par les eaux de condensation du chauffe-eau thermodynamique (CE) du dispositif de l'invention, la « Cuve capteur Thermique » (CCT) assure ainsi la recharge thermique du sol pendant la période estivale et sa décharge thermique au profit de l'amélioration des performances de la pompe à chaleur (PAC) en période hivernale. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention et selon le matériau utilisé pour la fabrication de la « Cuve capteur Thermique » (CCT), un moyen de protection contre la corrosion est mis en oeuvre, par exemple le recours à une protection cathodique (PC) par anode sacrificielle pour une « Cuve capteur Thermique » (CCT) en acier. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le chauffe-eau thermodynamique (CE) associé au circuit en aval de la « Cuve capteur Thermique » (CCT) a pour mission d'apporter au liquide du circuit (E), préférablement de l'eau, les degrés de température nécessaires et suffisants pour atteindre la température la mieux adaptée au fonctionnement du dispositif. C'est un chauffe-eau thermodynamique(CE) standard du commerce dont la fonction est détournée de son mode fonctionnel traditionnel comme par exemple la production d'eau chaude sanitaire etc. Dans le présent circuit, il est utilisé à un bas niveau de ses capacités pour réchauffer le cas échéant l'eau (E) issue de la « Cuve capteur Thermique » (CCT) et amener sa température le plus près possible de la température idéale pour garantir un fonctionnement optimum de la pompe à chaleur (PAC). Il est par exemple réglé à une température moyenne de +5°C à +20°C et sa résistance thermique d'appoint est déconnectée. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la température dite « nominale » du liquide du circuit (E), obtenue par le chauffe-eau thermodynamique (CE), est régulée avant de pénétrer dans l'échangeur thermique Air/Eau (ECH) du dispositif au moyen d'une vanne trois voies mélangeuse (VM) commandée sur ordre d'une sonde de température (Stl.) placée en amont de l'échangeur thermique (ECH) du dispositif. Elle règle la température de l'eau (E) selon les besoins exprimés, par recyclage de l'eau (E) refroidie récupérée sortie de l'échangeur thermique (ECH).

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le liquide caloriporteur préférablement de l'eau (E), est animé à l'intérieur du circuit par un moyen de circulation constitué par exemple par au moins une pompe de circulation à palettes désignée ici « Circulateur » (CR) . Cet équipement assure la mobilité du liquide (E) dans le circuit quelle que soit la période et le mode de fonctionnement soit ; pendant la période estivale pendant laquelle la pompe à chaleur (PAC) est inactive et pendant la période hivernale, période pendant laquelle la pompe à chaleur (PAC) est active. Ledit circulateur (CR) de l'invention est activé automatiquement par la mise en action de la pompe à chaleur (PAC) et sur ordre d'un détecteur de mouvement (DM) placé dans le carter (CM) de l'invention en amont de l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC). Il est également mis en action par un interrupteur crépusculaire (IC) associé à un relais inverseur permettant de mettre le circulateur (CR) en action en présence de soleil suffisant.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'échangeur thermique Air/Eau (ECH) de l'invention est préférablement un échangeur thermique à ailettes dont la mission consiste à transférer l'énergie du liquide caloriporteur (E) circulant dans le circuit, à l'air passant par les ailettes. Ainsi, l'air réchauffé à la sortie de l'échangeur thermique (ECH) est dirigé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC) pour améliorer ses performances en période hivernale et en situation de basse température. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'air réchauffé sortant de l'échangeur thermique (ECH) est orienté et canalisé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC) au moyen d'un carter (CM) rapporté à l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC). Ledit carter (CM) rapporté est préférablement métallique, par exemple en acier inoxydable ou tout autre matériau résistant à l'exposition aux intempéries et isolé thermiquement sur ses faces intérieures. Il dispose d'une entrée d'air frais et la circulation de l'air en son intérieur est assurée par le ventilateur de l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC).

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le carter rapporté (CM) de l'invention est muni d'un ou plusieurs volets de régulation d'entrée d'air (VR) servo commandés a partir de thermostats (TA) et (TB) placés en aval de l'échangeur thermique (ECH), de manière à pouvoir laisser entrer de l'air extérieur dans le carter de l'invention dans les cas où la température du liquide caloriporteur (E) du circuit approcherait 0°C ou serait inférieure à la température extérieure sous l'effet du débit important du ventilateur de l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le capteur d'énergie solaire (PS) est constitué préférablement de panneaux solaires à tubes sous vide. Il a pour mission de réchauffer le liquide caloriporteur (E) du circuit après que celui-ci ait perdu toute sa chaleur lors de son passage dans l'échangeur thermique (ECH), avant que celui-ci ne rejoigne la« Cuve capteur Thermique » (CCT) du dispositif.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le circuit du dispositif comprend des moyens d'orientation du liquide caloriporteur constitués principalement de vannes ou électrovannes (V1), (V2), (V3), (V4), (V5), (V6), (V7), (V8), (V9) et (V10) des moyens de dépuration du liquide caloriporteur tels que par exemple un bac de décantation (D1), un purgeur automatique (PA), et d'autres moyens liés à l'équilibre et à la sécurité d'un circuit hydraulique tels que par exemple, vase d'expansion (VX), soupape (SP), alimentation réseau (AR) etc.. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le fonctionnement du dispositif de l'invention en période estivale, dont la mission consiste à stocker la chaleur géothermique du sol et la maintenir présente et constante, prête à être utilisée en période hivernale pour améliorer les performances de la pompe à chaleur (PCA), est décrit comme suit : La température du sol profond est captée et transférée par contact au liquide caloriporteur (E) contenu dans la « Cuve capteur Thermique » (CCT) enterrée à 3 mètres de profondeur de la surface du sol. Cette température est automatiquement et simultanément restituée par le lit de sable humide (S) séparant le fond plat (F) de la « Cuve capteur Thermique » (CCT) du sol environnant et par la conductibilité thermique du matériau de ladite « Cuve capteur Thermique » (CCT) et de ses éventuels flasques de renfort (R), pour constituer un environnement d'échange géothermique constant, stable et utilisable. Le liquide caloriporteur (E) à température du sol, par exemple de l'eau, est animé dans le circuit par l'action du circulateur (CR) lui-même commandé par un interrupteur photoélectrique (IC) soumis à l'ensoleillement extérieur et/ou les indications d'une sonde thermique (St2) située dans le sol et à distance de la « Cuve capteur Thermique » (CCT) mesurant la charge et la décharge thermique du sol environnant. Le liquide caloriporteur (E) à température du sol quitte la « Cuve capteur Thermique »(CCT) par l'orifice (01) prévu à cet effet sur un de ses deux plans demi- circulaires verticaux (P1) (P2) , pour passer par un pot de décantation (D1) des boues éventuelles contenues, une vanne d'orientation (V2) ouverte, passer par un purgeur automatique (PA) assurant la suppression des microbulles et rejoindre le circulateur (CR) du dispositif. A la sortie du circulateur (CR), le liquide caloriporteur (E) dont la température est contrôlée par une sonde (St1) placée dès la sortie du circulateur (CR), rejoint en passant par une vanne (V6) ouverte, le capteur solaire (PS) constitué par des panneaux solaires à tubes sous vide, qui sous l'effet du soleil extérieur relèvera la température du liquide (E) avant que celui-ci ne rejoigne la « Cuve capteur Thermique » (CCT) par l'orifice (02) prévu à cet effet.

Ainsi périodiquement et selon l'ensoleillement extérieur et la température du sol environnant, le liquide caloriporteur (E) de la « Cuve capteur Thermique » (CCT) est maintenu à une température suffisante pour pouvoir être prêt à une mise en oeuvre en période hivernale.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le fonctionnement du dispositif de l'invention en période hivernale est décrit comme suit : La mise en action de la pompe à chaleur (PAC) conduit au déclenchement du détecteur de mouvement (DM) situé dans le carter (CM) de l'invention en aval de l'échangeur thermique (ECH) du dispositif et en amont de l'évaporateur de la Pompe à chaleur (PAC), activant ainsi le circulateur (CR) provoquant la circulation du liquide caloriporteur (E) dans le circuit du dispositif de l'invention.

Le liquide caloriporteur (E) à température du sol qui est contenu dans la « Cuve capteur Thermique » (CCT) quitte celle-ci par l'orifice (01) prévu à cet effet, pour passer par un pot de décantation (D1) des boues éventuelles contenues, passer par une vanne (V1) ouverte et rejoindre le chauffe-eau thermodynamique (CE) de l'invention afin que sa température soit relevée conformément aux consignes données, c'est-à-dire à une température suffisante pour garantir l'efficacité du dispositif. Le liquide caloriporteur (E) ainsi porté à température est dirigé alors, en passant par une vanne (V3) ouverte, vers l'élément régulateur de la température c'est-à-dire la vanne trois voies (VM) de l'invention qui, selon les indications de la sonde de contrôle de température (St1) placée sur le circuit en amont de l'échangeur thermique (ECH) de l'invention règlera la température du liquide caloriporteur (E) en fonction du besoin avant que celui-ci ne pénètre dans l'échangeur thermique à ailettes (ECH) de l'invention. Le liquide caloriporteur (E) dont la température a été régulée par la vanne trois voies (VM) est alors dirigé vers l'échangeur thermique (ECH) dans lequel il pénètre après être passé par une première vanne (V4) ouverte, le purgeur automatique (PA), le circulateur (CR) et une seconde vanne (V5) ouverte. L'échangeur thermique à ailettes (ECH) de l'invention agit alors en transférant l'énergie du liquide caloriporteur (E) vers l'air passant par ses ailettes, l'air ainsi réchauffé rejoint par l'intérieur du carter (CM) de l'invention, l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC) améliorant ainsi les performances de celle-ci. Le liquide caloriporteur (E) du circuit ayant perdu sa charge thermique dans l'échangeur thermique (ECH), ressort de celui-ci refroidi. Il est ensuite dirigé soit vers la vanne trois voies mélangeuse (VM) pour que celle-ci puisse assurer son fonctionnement, soit dirigé vers les panneaux solaires (PS) de l'invention. Lorsque la position de la vanne (V7) contrôlant cette orientation dirige le liquide caloriporteur (E) vers les panneaux solaires (PS) de l'invention, celui-ci est réchauffé par lesdits panneaux solaires (PS) et redirigé en passant par une vanne (V8) ouverte, vers la « Cuve capteur Thermique » (CCT) en passant éventuellement par un vase d'expansion (VX), un point d'approvisionnement (AR) d'appoint et une soupape de sécurité( SP).30

Claims

REVENDICATIONS1.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur (PAC) en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond, caractérisé en ce qu'il associe dans un même circuit hydraulique animé : a) Des moyens de capter la température géothermique du sol et la transmettre dans un liquide caloriporteur, constitués par une cuve préférablement métallique (CCT) remplie dudit liquide caloriporteur et enterrée en sol profond. b) Des moyens d'élévation de la température du liquide caloriporteur pour amener celle-ci à un niveau optimum pour le fonctionnement du dispositif, constitués préférablement par un chauffe-eau thermodynamique (CE). c) Des moyens pour réguler la température du liquide caloriporteur avant son entrée dans un échangeur thermique (ECH), constitués préférablement par une vanne trois voies mélangeuse (VM). d) Des moyens de transférer la température du liquide caloriporteur du circuit à l'air ambiant, constitués par l'échangeur thermique préférablement à ailettes (ECH). e) Des moyens de canaliser l'air ainsi réchauffé vers l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC), constitués préférablement par un carter métallique isolé (CM) rapporté sur tout ou partie de l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC). f) Des moyens de réguler la température de l'air apporté à l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC) en fonction de la température de l'air extérieur, constitués par exemple par des volets de régulation (VR). 2 9 9 3 3 4 8 25 g) Des moyens de capter l'énergie solaire pour élever la température du liquide caloriporteur résiduel après son passage dans l'échangeur thermique (ECH), constitués préférablement par un ou des panneaux solaires à tubes sous vide (PS). 5 h) Des moyens d'animer et d'orienter le liquide caloriporteur selon les périodes climatiques, période estivale ou période hivernale, constitués par exemple par une pompe de circulation à palettes (CR) et un jeu de vannes (V1 à V10). i) Des moyens de dépuration et de remise à niveau du liquide caloriporteur, 10 constitués par exemple par un pot de décantation des boues (D1), un purgeur automatique (PA), un vase d'expansion (VX), un point de remplissage (AR) et une soupape de sécurité (SP). j) Des moyens de gérer le fonctionnement du dispositif en fonction de la 15 température du sol, de la température du liquide caloriporteur du circuit, de la température de l'air extérieur et de l'ensoleillement, constitués par exemple par la sonde de température enterrée (St2), la sonde de température de circuit (St1), détecteur de mouvement (DM), les thermostats (TA) et (TB), l'interrupteur crépusculaire (IC). 20
2.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur (PAC) en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température géothermique en sol profond est captée pour améliorer les performance de la pompe à chaleur (PAC), au moyen d'une cuve de 25 préférence métallique (CCT), contenant un liquide caloriporteur tel que par exemple de l'eau et dont la forme, les dimensions, le matériau et les aménagements sont définis pour satisfaire aux critères de résistance et de conductibilité garantissant un prélèvement optimum de la température géothermique environnante. Ladite cuve de préférence métallique (CCT) est par exemple de forme demi cylindrique 30 dont le plan diamétral est le fond plat (F) et chaque extrémité les plans (P1) et (P2) perpendiculaires audit fond plat (F). 2 993 348 26
3.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur (PAC) en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon les revendications précédentes , caractérisé en ce que la cuve de préférence métallique (CCT) est munie d'un ou plusieurs renforts (R) placés sur son plan demi périphérique et 5 perpendiculairement à son fond plat (F), préférablement de même matériau, pour mieux capter et conduire l'énergie géothermique du sol vers le contenu de la cuve de préférence métallique (CCT) destiné à améliorer les performances de la pompe à chaleur (PAC) et la température du contenu de la cuve de préférence métallique (CCT) vers le sol pour créer un environnement et une température stable en sol profond. 10
4.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cuve de préférence métallique (CCT) est positionnée dans l'excavation qui la reçoit, son fond plat (F) reposant sur un 15 lit de matériau meuble constitué préférablement de sable fin humide et humidifié par l'apport de l'eau de condensation du chauffe-eau (CE) du dispositif, de manière à améliorer sensiblement la conductibilité thermique entre la cuve de préférence métallique (CCT) et le sol, favorisant ainsi l'échange thermique entre le sol et le contenu de la cuve de préférence métallique (CCT) et entre ladite cuve (CCT) et le sol. 20 Les orifices (01) et (02) situés sur un des plans demi-circulaires de ladite cuve de préférence métallique (CCT), permettent le départ du liquide caloriporteur (01) et son retour (02) après avoir apporté amélioration aux performances de la pompe à chaleur (PAC). 25
5.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que le chauffe-eau (CE) placé dans le circuit du dispositif en aval de la cuve de préférence métallique (CCT) est un chauffe-eau thermodynamique pour élever la température géothermique du liquide du circuit 30 et l'amener à un niveau optimum pour le meilleur fonctionnement du dispositif, par exemple la température de +15°C qui garantit le fonctionnement optimum de la pompe à chaleur (PAC). 2 993 348 27
6.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du liquide du circuit 5 issu de la cuve de préférence métallique (CCT) et relevée par le chauffe-eau (CE), est régulée par exemple au moyen d'une vanne trois voies mélangeuse (VM) commandée sur ordre de la sonde de température (St1), avant que ledit liquide du circuit ne pénètre dans l'échangeur thermique à ailettes (ECH). La dite vanne trois voies mélangeuse (VM) agit lorsque nécessaire par prélèvement du liquide du circuit en 10 sortie de l'échangeur thermique à ailettes (ECH), ledit liquide ayant refroidi après avoir perdu ses calories au bénéfice de l'air dirigé vers la pompe à chaleur (PAC) pour améliorer ses performances.
7.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période 15 hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en période hivernale, le liquide caloriporteur du circuit est prélevé par aspiration dans la cuve de préférence métallique (CCT) par l'orifice de sortie (01), passe par le chauffe-eau thermodynamique (CE) et la vanne trois voies mélangeuse (VM) pour rejoindre l'échangeur thermique (ECH) et le ou les panneaux solaires (PS) 20 pour retourner dans la cuve de préférence métallique (CCT) par l'orifice (02) sous l'action d'une pompe à circulation d'une pompe de circulation (CR) préférablement placée en aval de la vanne trois voies mélangeuse (VM) et en amont de l'échangeur thermique à ailettes (ECH). 25
8.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en période estivale, le liquide caloriporteur du circuit est prélevé par aspiration dans la cuve de préférence métallique (CCT) par l'orifice de sortie (01), et dirigé directement vers le ou les panneaux solaires (PS) du dispositif pour retourner 30 dans la cuve de préférence métallique (CCT) par l'orifice (02) sous l'action de la pompe de circulation (CR), en évitant le chauffe-eau thermodynamique (CE), la vanne trois voies mélangeuse (VM) et l'échangeur thermique (ECH) et la pompe à chaleur (PAC). 2 993 348 28
9.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (ECH) qui 5 effectue le transfert de la température du liquide caloriporteur du circuit vers l'air ambiant pénétrant par ses ailettes, est situé à l'intérieur du carter (CM) rapporté sur tout ou partie de l'unité extérieure de la pompe à chaleur (PAC) , de telle manière que l'air chaud qu'il produit est canalisé à l'intérieur dudit carter (CM) vers l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC). La température de l'air canalisé à l'intérieur du carter est 10 régulée au moyen de volets de régulation d'entrée d'air (VR) pour éviter que la température du liquide du circuit ne baisse excessivement ou que la température de l'air canalisé à l'intérieur du carter (CM) ne soit inférieure à la température extérieure.
10.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période 15 hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe de circulation (CR) est mise en fonctionnement en période hivernale dès la mise en fonctionnement de la pompe à chaleur (PAC) par l'intermédiaire d'un détecteur de mouvement placé dans le carter (CM) entre d'une part l'échangeur thermique (ECH) et d'autre part 20 l'évaporateur de la pompe à chaleur (PAC). Ladite pompe de circulation (CR) est mise en fonctionnement en période estivale sur ordre d'un interrupteur crépusculaire extérieur (IC) sensible à l'ensoleillement.
11.- Dispositif d'optimisation des performances d'une pompe à chaleur en période 25 hivernale par stockage d'énergie en sol profond selon la revendication 4, caractérisé en ce que quel que soit le circuit activé, que cela soit le circuit en période estivale ou le circuit en période hivernale, le liquide caloriporteur du circuit issu de la cuve de préférence métallique (CCT) est toujours soumis à un réchauffement par le ou les panneaux solaires (PS) avant de rejoindre par l'orifice (02) la cuve de préférence 30 métallique (CCT), qu'il soit passé par l'échangeur thermique (ECH) pour apporter de l'air chaud à la pompe à chaleur (PAC), ou qu'il soit passé hors de l'échangeur thermique (ECH).