Brevet FR2176668A1 — publié le 19731102

La présente invention se rapporte à un dispositif de commande pour une machine d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption pour régler sa capacité de réfrigération et de chauffe pour qu'elle fournisse de 11 eau chaude et de l'eau réfrigérée simultanément en fonction des charges en eau chaude et en eau réfrigérée. La machine d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption est un type de machine réfrigérante à absorption à chauffe directe, et peut être appelée machine frigorifique à absorption. Si la charge du circuit d'eau chaude ou du circuit d'eau réfrigérée varie beaucoup à partir de la capacité de charge prédéfinie de la machine frigorifique à absorption, il est bien connu qu'il y a des inconvénients pour obtenir simultanément de l'eau chaude et de liteau réfrigérée d'une machine frigorifique à système à absorption. C'est ainsi, par exemple, que l'action de l'un ou l'autre des circuits d'eau chaude ou d'eau réfrigérée peut s'arrêter et, en raison de la formation de cristaux absorbants, le fonctionnement de la machine frigorifique à système à absorption se dégrade. Ainsi, d'une manière générale, il a été difficile d'utiliser une machine frigorifique à absorption quand il y a une fluctuation notable de la charge. La présente invention a pour un de ses objets de fournir un dispositif de commande pour une machine d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption pour surmonter les inconvénients des systèmes antérieurs indiqués ci-dessus. La présente invention a aussi pour objet de fournir un dispositif de commande d'une machine d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption, qui la règlera pour qu'elle fournisse simultanément de l'eau chaude et de l'eau réfrigérée en dépit d'une fluctuation notable de la charge et lors de n'importe quel rapport de la charge en eau chaude et en eau réfrigérée. Selon la présente invention, le dispositif de commande d'une machine d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption se caractérise par un ensemble de mécanismes et d'outils ayant une capacité de thermo-commande commandée par la température soit de l'eau chaude, soit de liteau réfrigéree, qui est choisie automatiquement par un détecteur de charge, par l'intermédiaire duquel le fonctionnement de la machine basé sur la commande du circuit d'eau réfrigérée est changé en un fonctionnement basé sur la commande du circuit en eau chaude et vice-versa. La présente invention sera maintenant décrite en relation avec les dessins ci-joints qui illustrent, à titre d'exemple seulement, deux formes de dispositifs de commande pour des machines d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption. Dans les dessins La figure 1 est une représentation schématique d'une machine d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption mettant en oeuvre des caractéristiques de la présente invention. La figure 2 est une représentation schématique, similaire à la figure 1,utilisant un dispositif de commande manuelle. La machine frigorifique à absorption telle qu'elle est utilisée ici comprend une enveloppe 1 à évaporation-absorption comprenant un évaporateur 2 et un absorbeur 3, une enveloppe 4 de production de condensation ayant un condenseur 5 et un générateur 6 de réfrigérant à basse pression, un générateur 7 de réfrigérant à haute pression avec un réchauffeur 8, comme par exemple un générateur à chauffe directe, un ballon d'eau chaude 10 et un échangeur de chaleur 18.De plus, des vannes de commande 9 et 29 sont prévues, la première vanne 9 étant placée en dessous d'un échangeur de chaleur 10', qui se trouve près du ballon d'eau chaude 10, et est raccordée au générateur haute pression 7 et au ballon d'eau chaude ; et la deuxième vanne 29 est placée en dessous de l'enveloppe 4 de génération de condensation et est raccordée au condenseur 5 et au générateur haute pression 7 par l'intermédiaire du générateur basse pression 6, qui sert de zone de séparation à effet secondaire. Dans la machine décrite ci-dessus, l'eau chaude est produite dans l'échangeur de chaleur 10' par l'échange de chaleur entre la vapeur de réfrigérant dans le ballon d'eau chaude 10 et 1' eau à chauffer, qui est alimentée par une conduite d'entrée-ll dans l'échangeur de chaleur 10' et qui provient de la conduite de sortie 12 ; et l'eau réfrigérée est produite dans l'échangeur de chaleur 14 situé dans l'évaporateur 2 par refroidissement de l'eau, qui est alimentée par une conduite d'entrée 1). Dans le fonctionnement de cette machine, une solution diluée comprenant le réfrigérant et l'absorbant, qui est de préférence une solution de bromure de lithium dans l'eau et est versée dans le générateur haute pression 7, est échauffée par le réchauffeur 8 qui utilise la chaleur de combustion et est séparée entre la vapeur de réfrigérant et une solution partiellement concentrée. Tout ou partie de la vapeur de réfrigérant séparée due la solution d'absorbant alimente le ballon d'eau chaude 10 et est condensé par transfert de la chaleur latente dans liteau qui passe dans l'échan- geur de chaleur 10' et est renvoyée dans le générateur haute pression 7. Ainsi, par le transfert de la chaleur, l'eau introduite dans la conduite d'entrée 11 est échauffée et sort de la conduite de sortie 12 sous forme d'eau chaude.D'autre part, tout ou partie de la vapeur de réfrigérant produite dans le générateur haute pression 7 alimente le générateur basse pression 6 puis le condenseur 5, et la solution partiellement concentrée passe dans le générateur basse pression 6 par la conduite 42. Dans le générateur basse pression 6, la solution partiellement concentrée est échauffée par la vapeur de réfrigérant passant dans le générateur basse pression 6 et est encore concentrée ce qui produit de la vapeur de réfrigérant. La vapeur de réfrigérant produite dans le générateur basse pression 6 est mélangée dans le condenseur 5 avec la vapeur de réfrigérant transférée depuis le générateur haute pression 7 et est condensée. Le réfrigérant condensé est envoyé dans ltévaporateur 2 et il est ré-injecté par la pompe de réfrigérant 16 dans l'échangeur de chaleur avec l'eau passant dans l'échangeur de chaleur 14, et produisant l'eau réfrigérée. Le réfrigérant évaporé dans l'évaporateur 2 est absorbé par la solution d'absorbant dans l'absorbeur 3, et est transféré dans le générateur haute pression 7 par la vanne de commande 17 de solution d'absorbant et l'échangeur de chaleur 18, et est encore séparé de la solution d'absorbant en absorbant et en réfrigérant. Sur le schéma, la référence 19 correspond à une pompe qui transfère la solution d'absorbant dans l'absorbeur 3, et les références 20 et 21 correspondent aux échangeurs de chaleur dans lesquels l'absorbeur 3 et le condenseur 5 sont refroidis par l'eau de refroidissement. Dans la machine d'alimentation en eau réfrigérée et en eau chaude à système à absorption indiquée ci-dessus, un dispositif de commande selon la présente invention est mis en place de la manière suivante. Dons la figure 1, la conduite de sortie 12 pour D'autre part, un détecteur de charge 30 est composé d'un thermodétecteur 31 qui détecte la température de sortie de l'eau réfrigérée, d'un thermodétecteur 32 qui détecte la température d'entrée de l'eau à réfrigérer et un dispositif comparateur 33 de commande de commutateur-inverseur. Les commutateurs-inverseurs 24 et 25 sont actionnés pour fonctionner automatiquement en mouvement parallèle par le détecteur de charge 30, ce qui a pour effet de connecter les points de contact fixes M1 et M2 avec les points de con-tact de refroidissement C1 et C2 ou les points de contact de réchauffement H1 et H2, respectivement.Et le thermocontrôleur principal 34 ou 34' est commandé par la température de l'eau réfrigérée quand la charge du circuit d'eau réfrigérée est supérieure à la charge prédéfinie ou par la température de l'eau chaude quand ladite charge est inférieure à la charge prédéfinie. Par conséquent, un des thermocontrôleurs principaux 34 ou 34' qui sert de contrôleur proportionnel pour la vanne de commande 17 de la solution d'absorbant réglant la quantité en circulation de solution d'absorbant et la vanne de commande 26 du combustible réglant la quantité de service de combustible pour le réchauffeur 8, est commandé de manière sélective par la température, soit de l'eau réfrigérée, soit de l'eau chaude, à l'aide des commutateurs-inverseurs 24 ou 25.De plus, le thermodétecteur 22 ou 23 n'étant pas connecté aux thermocontrôleurs 34 et 34', est connecté au thermocontrôleur auxiliaire 28 ou 27 par l'intermédiaire du commutateur-inverseur 24 ou 25 ayant ainsi le pouvoir de commander le circuit d'eau réfrigérée ou le circuit d'eau chaude, qui sont raccordés auxdits thermocontrôleurs auxiliaires 28 ou 27 respectivement, indépendamment du thermocontrôle de tous les circuits qui sont commandés par le thermocontrôleur principal 34 ou 34'. Par exemple, la température de l'eau chaude et la capacité de chauffe sont commandées par l'intermédiaire du thermocontrôleur auxiliaire 27 par changement de la surface de conduction thermique de l'échangeur de chaleur 10' par suite de la montée et de la chute du niveau de la solution de réfrigérant dans le ballon d'eau chaude 10, qui sont provoquées par la vanne de commande 9.Et la température de l'eau réfrigérée et la capacité de refroidissement sont commandées par le thermocontrôleur auxiliaire 28 en réglant l'ouverture de la vanne de commande du réfrigérant 29, qui est placée dans le circuit 40 de la conduite de réfrigérant entre le générateur basse pression 6 et le condenseur 5. Dans le fonctionnement du dispositif de commande, les thermodétecteurs 22 et 23 actionnent ltensemble de mécanismes et d'outils dont la capacité de thermocommande est en combinaison avec les thermocontrôleurs 34 et 34', aussi ces détecteurs et ces thermocontrôleurs principaux peuvent être désignés par le terme général de contrôleurs proportionnels. Ainsi, les contrôleurs proportionnels pour le circuit d'eau réfrigérée et pour les circuits d'eau chaude sont représentés par les termes contrôleur proportionnel 23-34 et contrôleur proportionnel 22-34', respectivement.Cependant, quand on utilise le thermodétecteur électrique, on obtient généralement une sortie de l'amplificateur du détecteur qui résulte de la mise en place dans l'amplificateur d'un thermocontrôleur principal qui a la fonction d'une commande proportionnelle. Par conséquent, la signification du terme "contrôleur proportionnel" ne doit pas être limité au seul exemple donné ci-dessus ; si nécessaire, il est possible d'utiliser le thermodétecteur comme le contrôleur proportionnel séparément. De plus, le terme "ensemble de mécanismes et d'outils à capacité de thermocommande" est utilisé comme terme général pour les mécanismes et outils qui commandent l'ensemble du circuit d'eau réfrigérée et d'eau chaude.Par exemple, le terme "système de mécanismes et d'outils à capacite de thermocommande" comprend la vanne de commande 17 de solution d'absorbant et la vanne de commande 26 du combustible. I1 est, cependant, possible de réaliser les buts de la présente invention sans établir de limites à ces vannes. Le fonctionnement du dispositif de commande ci-dessus pour la machine d'alimentation en eau réfrigérée et chaude à système à absorption sera encore plus évident après lecture de la description suivante. Quand la charge du circuit d'eau réfrigérée est supérieure à une certaine quantité -par exemple 30 ss de la charge totale d' eau réfrigérée et chaude- les deux points de contact fixes M1 et M2 des commutateurs-inverseurs 24 et 25 sont connectés avec les points de contact de refroidissement C1 et C2, respectivement. Par conséquent, le contrôleur proportionnel 23-34 qui est monté sur le circuit d'eau réfrigérée, actionne les mécanismes et outils à capacité de thermocommande comme la, vanne de commande 17 de la solution d'absorbant et la vanne de commande 26 de combustible et commande la capacité d'eau réfrigérée comme la commande proportionnelle pour l'ensemble du circuit d'eau chaude et réfrigérée, c 'est-à-dire tout le circuit de réfrigérant.D'autre part, le thermodétecteur 22 détecte la température de sortie de l'eau chaude et actionne le thermocontrôleur auxiliaire 27, par lequel la vanne de commande 9 est réglée et provoque la montée et la chute du niveau de solution de réfrigérant dans le ballon d'eau chaude ce qui se traduit par le changement de la surface de conduction thermique de l'échangeur de chaleur 10'. Ainsi, le circuit d'eau chaude est commandé séparément depuis la commande proportionnelle pour l'ensemble du circuit d'eau chaude et réfrigérée, on obtient de cette manière de l'eau chaude à une température comprise dans une gamme établie de températures. De plus, quand la charge du circuit d'eau réfrigérée est inférieure à une certaine quantité, les commutateurs-inverseurs 24 et 25 sont changés automatiquement par le détecteur de charge 30, ce qui fait que les points de contact fixes M1 et M2 connectent avec les points de contact de chauffe H1 et H2, respectivement. Par conséquent, le contrôleur proportionnel 22-34', qui est monté sur le circuit d'eau chaude, actionne la vanne de commande 17 de solution d'absorbant et la vanne de commande 26 de combustible, et ainsi la capacité de thermocommande de l'ensemble du circuit de réfrigérant de la machine est commandée par la température de l'eau chaude, qui sert d'entrée pour la commande. Dans ce cas, par exemple, les thermodétecteurs 31 et 32 détectent les températures respectives de sortie et d'entrée de 1' eau réfrigérée, et transmettent les signaux détectés aux compara teurs 35 et 36, dans lesquels les températures fixées respectives sont prédéfinies, respectivement. En conséquence, le détecteur de charge 30 actionne les commutateurs-inverseurs 24 et 25 en mouvement parallèle quand la température d'entrée et la température de sortie de l'eau réfrigérée sont inférieures aux températures res pectives prédéfinies tl et t2, tl est-à-dire quand la char- ge d'eau réfrigérée est faible- ou quand la température de sortie et la température d'entrée de l'eau réfrigérée sont supérieures aux températures respectives prédéfinies t1 + a, t2 + ss -ctest-à- dire quand la charge d'eau réfrigérée est élevée. Quand la capacité totale de thermocommande de la machine d'alimentation en eau chaude et réfrigérée est réglée par la commande du circuit d'eau chaude, le circuit d'eau réfrigérée est réglée par la commande de la quantité de la vapeur de réfrigérant transférée du générateur basse pression 6 dans le condenseur ; c?t- te commande étant due au réglage de la capacité de chauffe du générateur basse pression 6 par rapport à la vapeur de réfrigérant qui résulte à son tour du réglage de la vanne decommande 29 du réfrigérant par le thermocontrôleur auxiliaire 28 par l'intermédiaire d'un thermodétecteur pour l'eau réfrigérée. Ainsi, on obtient de l'eau réfrigérée à une température comprise dans une gamme établie de températures. De plus, quand les commutateurs-inverseurs 24 et 25 passent des points de contact de refroidissement C1 et C2 aux points de contact de chauffe H1 et H2, il est souhaitable de régler la vanne de commande 29 du réfrigérant par l'intermédiaire du thermocontrôleur auxiliaire 28 en commençant par fermer la vanne 29 à fond et ensuite en l'ouvrant progressivement en réponse à la montée de température de l'eau chaude et d'avoir le thermodétecteur 37, qui est monté sur le circuit d'eau réfrigérée, et le thermocontrôleur de protection 38, par lequel la pompe de réfrigérant 16 est arrêtée quand la température de l'eau réfrigérée tombe en dessous de la température fixée, par exemple, 30C, et le fonctionnement de la machine est aussi complètement arrêté quand la température de l'eau réfrigérée descend encore plus bas. Quand les deux charges d'eau chaude et d'eau réfrigérée sont faibles et quand la machine est principalement actionnée par l'intermédiaire de la commande du circuit d'eau chaude, un commutateur à came (non représenté) qui est monté sur la vanne de commande 17 de solution d'absorbant, est actionné et ensuite il y a fermeture de la vanne de commande 26 du combustible avec l'élévation de température de l'eau chaude, ce qui arrête le fonctionnement de la machine.De plus, quand la machine fonctionne essentiellement par l'intermédiaire de la commande du circuit d'eau réfrigérée, la température de sortie de l'eau réfrigérée tombe à une température proche du point de congélation au fur et à mesure de la diminution de la charge d'eau réfrigérée, et quand la température de sortie de l'eau réfrigérée tombe en raison de la diminution de charge d'eau réfrigérée, la pompe de réfrigérant 16 s'arrête par suite de l'action du thermodétecteur 37 de protection pour empêcher la congélation, et le fonctionnement de la machine est alors arrêté par la fermeture de la vanne de commande 26 du combustible par suite de l'action du commutateur à came de la meme manière que dans le circuit d'eau chaude. Quand le dispositif de commande manuelle est utilisé pour réaliser les objets de la présente invention (voir figure 2), le fonctionnement de la machine et l'action du dispositif de commande sont similaires à ceux indiqués dans la figure 1, à cette exception près que les commutateurs-inverseurs chauàge-refroidissement 24 et 25 sont actionnés à la main. Selon la présente invention, la capacité de thermocommande de l'ensemble du circuit de réfrigérant de la machine d'alimentation en eau chaude et réfrigérée est commandée en fonction de la charge, faisant porter la charge la plus élevée entre les charges de l'eau chaude et de l'eau réfrigérée. I1 est donc possible de fournir simultanément de l'eau chaude et de l'eau réfrigérée et dans tout- rapport sans aucune dégradation des fonctions de la machine. De plus, quand l'eau chaude et l'eau réfrigérée sont utilisées respectivement pour le chauffage et le refroidissement, il est possible de modifier le fonctionnement de la machine de ce refroidissement de pointe à cette chauffe de pointe et vice-versa, et de commander le fonctionnement de la machine en rapport avec l'importance des charges de chauffe et de refroidissement. Ainsi, la machine d'alimentation en eau chaude et réfrigérée à système à absorption, selon la présente invention, c'est-à-dire la machine d'alimentation en eau chaude et réfrigérée à système à absorption utilisant le dispositif de commande automatique selon la présente invention, par rapport aux anciennes machines frigorifiques à système à absorption, présente des avantages comme la simplification de la commande de conservation et de fonctionnement, et l'élargissement de son do maine d'utilisation. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaltront à l'homme de l'art. REVENDI CATI oes 1 - Dispositif de commande pour machine d'alimentation en eau chaude et en eau réfrigérée à système à absorption fournissant de l'eau chaude et de l'eau réfrigérée simultanément par l'intermédiaire d'un circuit de réfrigérant identique, caractérisé en ce que la capacité de thermocommande de l'ensemble du circuit de réfrigérant est contrôlée par le réglage de la vanne de commande du combustible du générateur à chauffe directe en raison de ce que, soit le contrôleur proportionnel installé sur le circuit d'eau réfrigérée, soit le contrôleur proportionnel installé sur le circuit d'eau chaude, et soit le circuit d'eau chaude, soit le circuit d' eau réfrigérée sont commandés par le thermodétecteur connecté sur un desdits circuits, ledit thermodétecteur n'étant pas connecté avec la vanne de commande du combustible, indépendamment de la commande de la capacité de thermocommande de l'ensemble du circuit du réfrigérant en raison de l'état de la vanne de commande du combustible. 2 - Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le contrôleur proportionnel utilisé est sélectionné par l'importance de la charge du circuit d'eau réfrigérée et la vanne de commande du combustible est réglée par 1 'in- termédiaire du contrôleur proportionnel installé sur le circuit d' eau réfrigérée quand la charge du circuit d'eau réfrigérée est supérieure à la charge prédéfinie, ou le contrôleur proportionnel installé sur le circuit d'eau chaude quand la charge du circuit d' eau réfrigérée est inférieure à la charge prédéfinie. 3 - Dispositif de commande pour une machine d'alimentation en eau chaude et en eau réfrigérée à système à absorption fournissant de l'eau chaude et de l'eau réfrigérée simultanément en fonction de leurs charges par l'intermédiaire d'un circuit de réfrigérant identique, caractérisé par le fait que ledit dispositif de commande comprend un contrôleur proportionnel installé sur le circuit d'eau réfrigérée ; un contrôleur proportionnel installé sur le circuit d'eau chaude ; une vanne de commande du réfrigérant de condensation réglant le débit de réfrigérant passant dans le condenseur~; une vanne de commande réglant le débit de réfrigérant passant dans le ballon d'eau chaude ; une vanne de commande du combustible réglant proportionnellement le flux thermique du générateur à chauffe directe ; un commutateur-inverseur refroidissement-réchauffement pour le circuit d'eau réfrigérée, dont le point de contact fixe correspondant est connecté au thermodétecteur installé sur le circuit d'eau réfrigérée, dont un des points de contact mobile est raccordé à la vanne de commande du réfrigérant de condensation et l'autre est raccordé à la vanne de commande du combustible ; et un commutateur-inverseur de refroidissement-réchauffement pour le circuit d'eau chaude, dont le point de contact fixe correspondant est raccordé au thermodétecteur installé sur le circuit d'eau chaude, dont un des points de contact mobile est raccordé à la vanne de commande pour le débit de réfrigérant dans le circuit d'eau chaude et l'autre est raccordé à la vanne de commande du combustible ; les points de contact mobiles desdits commutateurs-inverseurs passant de l'un à l'autre en mouvement parallèle ; et la vanne de commande du combustible raccordé auxdits commutateurs-inverseurs étant réglée par le contrôleur proportionnel pour l'eau réfrigérée quand la char- ge d'eau réfrigérée oit supérieure ou le contrôleur proportionnel pour liteau chaude quand la charge d'eau chaude est supérieure. 4 - Dispositif de commande selon la revendication 3, ca ractérisé en ce que la vanne de commande pour l'eau chaude est installée au-dessous de l'échangeur de chaleur pour l'eau chaude et entre ledit échangeur de chaleur et le générateur. 5 - Dispositif de commande selon la revendication 3, ca ractérisé en ce que la machine d'alimentation en eau chaude et en eau réfrigérée à système à absorption est un système à double effet dont le générateur basse pression est entre le générateur haute pression et le condenseur et dont la vanne de commande du réfrigérant de condensation est installée entre ledit générateur basse pression et le condenseur.