Brevet FR2259321A1 — publié le 19750822

L' invention a pour objet un procédé et une installation pour chauffer les pièces d'un bâtiment avec une pompe à chaleur qui prélève dans l'environnement la chaleur d'évaporation. Les installations de chauffage qui fonctionnent avec des pompes à chaleur sont calculées pour un fonctionnement rentable, de telle sorte qu'elles ne chauffent suffisamment les pièces à chauffer que si l'on dispose d'une source de chaleur ayant des températures relativement élevées toute l'année Si la température de la source de chaleur varie fortement, on prévoit dans les pièces à chauffer des dispositifs de chauffage d'appoint électriques pour assurer le chauffage pendant les jours très froids. Ceci présente toutefois l'inconvénient que la pompe à chaleur doit maîtriser des différences de température variables, d'où il résulte que son rendement est plus faible pour les grandes différences de température que pour les petites.Il en résulte que le rendement de la pompe à chaleur diminue justement pendant les jours froids La Demanderesse a déjà décrit, dans la Demande de Brevet français nO 75 00998 du 4 Janvier 1975, un procédé dans lequel la chaleur cédée par la pompe à chaleur amène un milieu de transport à une température qui est comprise entre la température ambiante et la température de chauffage nécessaire pour chauffer une pièce, et dans lequel on prévoit, dans au moins une des pièces à chauffer, une deuxième pompe à chaleur qui prélève de la chaleur au milieu de transport et l'amène à la température de chauffage recherchée Il est souhaitable dans ce cas de maintenir sensiblement constante, lors du fonctionnement du chauffage, la température du milieu de transport, étant donné qu'il en résulte dans ce cas des possibilités de réglage simples pour l'émission de chaleur de la deuxième pompe à chaleur. En conséquence, le but de l'invention est de maintenir sensiblement constante la différence entre la température de consigne constante du milieu de transport et la température variable de la source de chaleur. Ce but est atteint, conformément à l'invention, en ce que de la chaleur supplémentaire est amenée à l'évaporateur de la pompe à chaleur lorsque la température ambiante descend en dessous de la température pour laquelle la pompe à chaleur est calculée. Il est avantageux dans ce cas, d'une part, de n' avoir à calculer la pompe à chaleur que pour une température ambiante moyenne froide pour laquelle elle a"un bon rendement et, d'autre part, que celuici ne se détériore pas, notamment aux températures ambiantes basses, étant donné qu'on empêche que l'évaporateur soit alimenté par une source de chaleur ayant une température située en dessous de la température pour laquelle il est calculé. Un autre avantage obtenu par ce chauffage supplémentaire de l'évaporateur consiste dans l'élimination du risque de givrage. Une autre caractéristique avantageuse du procédé consiste en ce que la quantité- de chaleur à amener en supplément à l'évaporateur est commandée automatiquement en fonction de la température ambiante du moment. Une installation de chauffage pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention est caractérisée en ce qu'on prévoit un chauffage d'appoint électrique pour produire la chaleur supplémentaire. Une autre installation de chauffage pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention amène à l'évaporateur de la chaleur provenant du milieu de transport lui-même. Ce résultat est obtenu en ce qu'un échangeur thermique réchauffant de façon supplémentaire l'évaporateur peut autre mis en marche dans le circuit du milieu de transport à chauffer. Ce type de chauffage supplémentaire de l'évaporateur est surtout avantageux dans les périodes dans lesquelles on dispose dans le milieu de transport de plus de chaleur qutil n'est nécessaire pour chauffer les pièces. L'invention sera bien comprise dans la description ci-aprèg d'un exemple de réalisation d'une installation de chauffage comprenant le chauffage d'appoint de l'invention, représentée schématiquement sur la figure unique annexée. Sur le dessin est représentée une installation de chauffage central dans laquelle on prévoit une première pompe à chaleur 1 dans une chaufferie. Cette pompe à chaleur est reliée par des tuyaux à au moins une pompe à chaleur 2 dans l'une des pièces à chauffer. Les pompes à chaleur 1 et 2 sont constituées de façon connue par des évaporateurs V i, V 2, des compresseurs P 1, P 2, des condenseurs E 1, E 2 et des détendeurs D 1, D 2. Des agents frigorigènes circulent dans les pompes à chaleur et 2. Dans les tuyaux passe un fluide ou milieu de transport, notamment de l'eau. L'évaporateur V I de la pompe à chaleur I est alimenté par exemple en air extérieur qui est, par exemple, à une température de OOC, Par le compresseur P 1, l'agent frigorigène évaporé est amené à une température plus élevée, par exemple 4O0C 11 agent frigorigène se condense dans le condenseur E 1 et cède sa chaleur par l'intermédiaire de l'échangeur thermique X 1 à l'eau circulant sous l'action d'une pompe 3,/L'eau réchauffée évapore, par l'intermédiaire d'un échangeur thermique W 2, un agent frigorigène dans l'évaporateur V 2 de la pompe à chaleur 2.Au moyen du compresseur P 2, l'agent frigorigène évaporé dans l'évaporateur V 2 est amené à une température plus élevée nécessaire pour le chauffage des pièces L'installation est dimensionnée de façon à assurer un chauffage de pièce suffisant pendant les jours d'hiver normaux. Afin d'assurer également pendant les jours particulièrement froids une évaporation suffisante de l'agent frigorigène dans 1' évaporateur V 1, ce dernier est raccordé à un échangeur thermique W 0. Cet échangeur thermique est raccordé à la canalisation du milieu dè transport par une vanne 4. En outre, dans le circuit du milieu de transport est placé un accumulateur 5 dans lequel est prévu un élément chauffant 6. Si la température Ta du milieu ambiant baisse, l'évaporateur V i est chauffé en supplément par l'échangeur thermique W 0 Ceci peut s'opérer dans l'installation représentée de différentes façons Par exemple, si la pompe à chaleur 2 prélève au milieu de transport de la chaleur et si la vanne 4 est ouverte pour alimenter 1' échan- geur thermique W 0, I1 élément chauffant électrique 6 est mis en marche, de sorte qu un prélèvement de chaleur s'effectuant par I1 intermédiaire de l'échangeur thermique W O n'a pas d'influence négative sur le chauffage de la pièce. Si la pompe à chaleur 2 n'est pas en circuit et Si la pompe à chaleur 1 travaille principalement sur l'accumulateur 5, la chaleur nécessaire pour réchauffer l'échangeur thermique W 0 peut alors être prélevée à l'accumulateur sans que soit mis en circuit l'élé- ment chauffant 6. le procédé conforme à l'invention peut également hêtre utilisé dans des installations de chauffage dans lesquelles on-prévoit à la place de la pompe à chaleur 2 d'autres éléments de chauffage de pièces. En outre, il est possible de réaliser le chauffage supplé mentaire pour l'évaporateur V I de différentes autres façons Par exemple, à la place de l'échangeur thermique V 0, on peut prévoir un dispositif de chauffage d'appoint électrique placé dans le courant d'air alimentant l'évaporateur V 1. Ce dispositif de chauffage d'appoint électrique n'est alors également mis en circuit que si la température du milieu alimentant l'évaporateur V1 descend en dessous de la température pour laquelle -la pompe à chaleur est calculée. REVEffl)ICÂTI0NS 1. Procédé pour chauffer les pièces d'un bâtiment avec une pompe à chaleur qui prélève lachaleur d'évaporation dans l'envi- ronnement, caractérisé en ce qu'on amène de la chaleur supplémentaire à l'évaporateur de la pompe à chaleur lorsque la température ambiante descend en dessous de la température pour laquelle la pompe à chaleur est calculée. 2. Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce que la quantité de chaleur amenée en supplément à 1' évaporateur est déterminée automatiquement en fonction de la température ambiante du moment. 3 Installation de chauffage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'on prévoit un dispositif de chauffage d'appoint électrique pour le chauffage supplémentaire de l'évaporateur (V 1). 4. Installation de chauffage selon la revendication 3, carac tdrisée en ce que le dispositif de chauffage d'appoint est placé dans le courant de milieu ambiant alimentant ltévaporateurX 5. Installation de chauffage selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un échangeur thermique (X 0) est associé à l'évaporateur (V 1). 6. Installation de chauffage selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (i 0) est alimenté à partir d'un accumulateur (5) chauffé par un chauffage électrique d'appoint. 7. Installation de chauffage selon la revendication 6, Ca- ractérisée en ce que 1' échangeur thermique (V 0) est raccordé au circuit du milieu de transport. 8. Installation de chauffage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (W o), qui réchauffe l'évaporateur (V 1), peut être mis en marche dans le circuit du milieu de transport. 9. Installation de chauffage selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (V 0) est alimenté, de manière intermittente ou continue, à partir de lfaccumulateur (5) chauffé par un chauffage d'appoint électrique, afin de diminuer le givrage ie l'évaporateur (V i) de préférence dans la zone dé *5 à -50C.