Brevet FR2245920A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne un systeme econmmique de chauffage et de réfrigération combinés, réalisé par l'utilisation de la chaleur produite par la compression de l'air atmosphérique et l'utilisation du froid produit par la détente de ce mime air comprimé. Quand on comprime une masse d'air dans un compresseur, on élève sa température, et toute ltenergie dépensée pour la compression se retrouve dans ltéchauffement de cet air, comme il est facile de le mesurer, par exemple dans l'échauffement de l'eau de refroidissement dtun compresseur d'air à pistons à haute pression, ou la mesure est facile, pour son bilan thermique. Nais on n'utilise jamais la chaleur contenue dans cette eau, comme moyen de chauffage, par exemple. Quand on détend l'air, précédemment comprimé, dans un moteur pneumatique ou une turbine de détente, on refroidit considérablement l'air détendu. Mais on n'utilise jamais ensemble le froid produit par cet air detendu et l'énergie mécanique produite pr cette détente. Le dispositif suivant l'invention permet D'utiliser la chaleur produite par la compression de flair, pour alimenter une installation de chauffage central à eau ou à vapeur. D'utiliser l'énergie mécanique produite par la détente de l'air comprimé pour diminuer l'énergie demandée par le compresseur à son moteur de commande : tur bine à gaz de pétrole ou à vapeur, ou moteur électrique. D'utiliser totalement ou non, le froid produit par l'air détendu. Le dessin annexé illustre à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention Tel outil est représenté, le dispositif comporte une turbine à vapeur ou à gaz de pétrole ou un moteur électrique I actionnant un compresseur d'air 2, enfermé ou non dans une enceinte 3, dans laquelle ils cédent le peu de chaleur que rayonne leurs calorifuges, à une masse d'eau circulant dans un réservoir enveloppe 4 et provenant en 5 d'une installation de chauffage central classique. De l'air atmosphérique aspiré en 6 est comprimé dans le compresseur 2 et conséquement échauffé fortement.Cet air cède, à pression constante, la plus grande partie de sa chaleur, équivalente à toute l'énergie dépensée par le compresseur, à l'eau circulant à contre courant de l'air chaud, dans un échangeur de chaleur 7. 4 la sortie de I'échangeur 7, liteau chaude part en 8 bers les locaux à chauffer, et l'air refroidi, à pression constante, part vers une turbine de détente 9, En se détendant dans cette turbine 9, l'air comprimé cède sous forme d'énergie mécanique, l'énergie qu'il perd sous forme thermique, en se refroidissant, à l'arbre commun sur lequel sont montés, la turbine de commande, le compresseur et la turbine de détente. L'air détenduddans la turbine est dirigé, soit vers une armoire frigorifique d'où-il sort en 11, soit vers l'extérieur, si les besoins de froid sont faibles ou nuls. Le moteur de commande, à vapeur, à gaz de pétrole ou électrieité, dont la consommation en régime stabilisé est très faible est dimensionné en conséquence. Considéré comme un système isolé, c'est-à-dire en vase clos, en circuit fermé, le refoulement d'air froid étant relié à l'aspiration, l'appareil fonctionne en deux temps. 1 Temps - Elévation de la pression de ltair et augmentation de la chaleur qu'il contient, par agitation des molécules d'air. 20 Temps - Retour à la pression d'origine et absorbtion de la chaleur développée pendant le premier 10 Temps L'énergie dépensée est récupérée. Tout s'annule. Considéré en circuit ouvert la chaleur emmagasinée dans l'air au 10 Temps pat agitation des molécules n'est pas restituée, mais utilisée pour le chauffage. Elle est en quelque sorte extraite en permanence de l'air traité. Avec les excellents rendements des compresseurs, turbines, échangeurs actuels, on peut calculer en première approximation que pour 1 calorie dépensée à la turbine de commande, la machine donnera 3 calories utilisables pour le chauffage. C'est-à-dire 1 calorie dépensée à la turbine et 2 calorie extraite de l'air traité et rejeté à très basse température. Le froid sous-produit du traitement de l'air étant fourni en plus, en abondance, gratuitement. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où un besoin de chaleur s'accompagne d'un besoin de froid, mais aussi pour le chauffage seul, car l'économie annuelle importante d'énergie qu'il consomme sous quelque forme que ce soit, lui permet d'amortir enIpeud'années des frais d'installation beaucoup plus chers que pour les systemes de chauffage et de réfrigération conventionnels. Le dispositif doit- donc être rapidement compétitif pour le chauffage, réfrigération des grands immeubles d'habitation,de bureaux, de maisons isolées, d'industries consommant à la fois de la chaleur et du froid. il permet sur les bateaux de toute sorte des économies importantes de prix, de poids, de volume de toute espèce de combustibles. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant d'abtenir, d'une façon très ééonomique le chauffage de loyaux quelconques, en même temps que la réfrigération d'autres locaux à usage frigorifiques. Caractérisé par le fait que la chaleur produite par l'agitation des molécules de l'air, quand on le comprime dans un compresseur, est utiliseecomme moyen de chauffage central au lieu d'être rejetée, comme hatituellem**t. Caractérisé par le fait que la pression de l'air ainsi comprimé et refroidi à pression constante dans l'échangeur destiné au chauffage central, est utilisée ensuite pour restituer sur l'arbre du compresseur une grande partie de-ltener- gie qu'il utilise pour la compression. Caractérisé par le fait que le froid utilisé dans les locaux de réfrigiration est fourni gratuitement par la détente de l'air comprimé. Caractérisé par l'assemblage, sur un arbre commun d'une turbine de commande à gaz de pétrole ou à vapeur ou d'un moteur électrique, d'un compresseur d'air et d'une turbine de détente. Cet ensemble tournant étant destiné à utiliser, dans un circuit ouvert, la chaleur produite par la compression de l'air, et l'énergie motrice et le froid produits par la détente de cet air comprimé.