Brevet FR2289855A1 — publié le 19760528

La présente invention concerne un groupe thermopompe pour le séchage de l'air, avec une surface de refroidissement et une surface de chauffe pour l'air, ainsi qu'avec un compresseur avec condenseur et évaporateur associés, notamment pour le chauffage et la déshumidification de piscines. Dans la méthode la plus répandue pour assécher l'air, le local humide est ventilé, ce qui a pour conséquence des pertes importantes de chaleur pendant la saison de chauffage où l'air de ventilation est froid. On réalise parfois des unités spéciales d'assèchement qui contiennent une thermopompe avec évaporateur et condenseur associés, la vapeur d'eau de l'air humide étant condensée sur une surface de refroidissement en liaison thermique avec l'évaporateur de la thermopompe, après quoi l'air déshumidifié est réchauffé sur une surface de chauffe qui est en liaison thermique avec le condenseur de la thermopompe. Le compresseur de celle-ci doit donc être en fonctionnement quand un assèchement de l'air est nécessaire, même si l'on n'a aucun besoin de la chaleur fournie par la condensation de la vapeur d'eau et cédée a l'air par le condenseur par l'intermédiaire de la thermopompe.Cet état de fonctionnement est motteux en été où aucun chauffage n'est nécessaire, mais où parfois on désire un refroidissement a cause du rayonnement solaire, par exemple dans les établissements de bain. Le but de l'invention est la réalisation d'un groupe de déshumidification de l'air, dont le fonctionnement soit plus économique que celui des systèmes connus signalés ci-dessus. Ce but est atteint par un groupe de déshumidification de l'air, caractérisé en ce que la surface de refroidissement est en liaison thermique avec un fluide en circulation qui échange de la chaleur avec l'évaporateur et un réservoir de chaleur et dont la température est plus basse que le point de rosée de l'air. En effet, dans ce groupe, la température de la surface de refroidissement est suffisamment basse pour déshumidifier l'air, même si le compresseur est hors service. Quand le compresseur ne travaille pas; l'énergie thermique fournie par la condensation de la vapeur d'eau de l'air est transmise au réservoir de chaleur et elle peut être ramenée de celui-ci è l'air ambiant par le démarrage du compresseur. Le groupe est caractérisé par la présence d'un échangeur de chaleur parcouru par un fluide en circulation et servant aussi bien d'évaporateur que de surface de refroidissement. Ceci correspond à une forme de réalisation économique, car pour obtenir l'échange de chaleur ci-dessus indiqué il suffit d'un seul échangeur de chaleur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de volets de réglage commandé par un hygrostat fait passer au travers de l'échangeur de chaleur une fraction d'air dont la valeur dépend du réglage du dispositif. On peut obtenir une surface de refroidissement plus grande avec une capacité proportionnellement plus grande en prévoyant, outre un échangeur de chaleur servant d'évaporateur, une surface de refroidissement qui peut être traversée par un fluide en circulation. On obtient une commande avantageuse de la forme de réalisation de l'invention à l'aide d'une soupape électromagnétique qui est commandée par un hygrostat et qui ouvre ou ferme le passage, au travers de la surface de refroidissement, du fluide maintenu en circulation. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le fluide circulant en circuit fermé est un liquide à l'abri du gel, et le terrain sert de réservoir de chaleur. Enfin, les dépenses de fonctionnement de la réalisation comportant un deuxième échangeur de chaleur sont encore réduites parce que le facteur de rendement de la thermopompe est amélioré par le refroidissement supplémentaire du produit de condensation du réfrigérant et que, par suite, l'eau de la piscineest réchauffée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une forme de réalisation du groupe thermopompe de l'invention - la figure 2 représente une deuxième forme de réalisation du groupe ; et - la figure 3 représente en vue de dessus la forme de réalisation représentée sur la figure 2. Les deux formes de réalisation de groupe thermopompe conforme à l'invention et représenté sur les dessins sont destinées à la déshumidification et au chauffage de l'air ambiant dans les établissements de bain relativement petits, ainsi qu'à la fourniture de chaleur à l'eau de la piscine. Il est caractéristique pour la forme de réalisation représentée sur la figure 1 qu'on ait prévu un seul échangeur de chaleur 2 qui effectue l'échange de chaleur entre l'air humide de retour repéré par la flèche Pi, un liquide a l'abri du gel circulant dans un système de serpentin 14 dans le sol, et le gaz aspiré par un compresseur 4. La tubulure de refoulement du compresseur est reliée a un condenseur 5 servant de surface de chauffe. Les éléments du groupe sont placés dans une enceinte 1 qui est constituée de façon que l'air de retour Pi ou bien lèche l'échangeur de chaleur 2, ou bien est dévié par un volet 9 et il contourne l'échangeur. Le volet 9 est déplacé automatiquement par un moteur de volets qui est commandé par un hygrostat 10 disposé dans le local. L'air est forcé au travers du groupe par un ventilateur 6 et il balaye les lamelles de la surface de chauffe 5. Au cas où le compresseur 4 est en service, l'air est ainsi réchauffé. Finalement, l'air est poussé vers l'extérieur dans le sens de la flèche Pu. La zone de l'échangeur 2 balayée par l'air du local est munie u de lamelles et présente ainsi une grande surface de refroidissement dont la température est maintenue très proche de la température du sol au moyen du liquide non gelable maintenu en circulation par une pompe 3. Le groupe de l'invention comporte d'abord l'avantage que l'air P est déshumidifié par le passage entre les lamelles de l'échangeur 2, u même si le compresseur 4 n'est pas en service. L'énergie thermique fournie par la condensation de la vapeur d'eau de l'air est ainsi évacuée vers le sol par le serpentin 14, de sorte que cette chaleur n'est pas fournie à la surface 5, mais elle est accumulée dans le sol. La déshumidification est commandée par un hygrostat 10 qui est placé dans le local humide en même temps qu'un thermostat ll réglant le temps de fonctionnement du compresseur 4. Le ventilateur 6 démarre automatiquement, dès que le local a besoin de la circulation de l'air. L'efficacité du groupe peut être augmentée pendant le fonctionnement du compresseur 4 par le fait que le condensat de réfrigérant venant du condenseur 5 peut être dirigé au moyen d'une soupape électromagnétique 13 à trois voies commandée par un thermostat à eau 12, de façon à traverser un échangeur de chaleur 7 ou à le contourner. L'échangeur 7 peut être en liaison thermique avec l'eau de la piscine, si bien que le condensat de réfrigérant peut être refroidi davantage d'une température d'environ 350 C à environ 20 C, ce qui augmente le facteur de rendement de la thermopompe. il est avantageux que l'échangeur 7 fasse partie du système de filtrage de la piscine, muni d'une pompe de circulation 8. Les figures 2 et 3 représentent une autre forme de réalisation du groupe de l'invention. La différence essentielle avec la forme de réalisation précédemment décrite est que la surface de refroidissement 27 est séparée dans l'espace de l'évaporateur 30 de la thermopompe, mais qu'elle est en liaison thermique par l'intermédiaure du liquide à labri du gel, ce liquide étant maintenu en circulation dans un système de tuyaux enfoui dans le sol, à l'aide de la pompe de circulation 29. Le groupe représenté sur les figures 2 et 3 est prévu pour la déshumidification et/ou le chauffage de l'air ambiant dans un établissement de bain, ainsi que pour le chauffage de l'eau de la piscine. Le groupe est contenu dans une enceinte avec isolation phonique 45, de façon que le bruit du compresseur 26 passe aussi peu que possible vers l'extérieur.L'enceinte est en liaison avec une gaine à air 34 pour la fourniture d'air climatisé. Le groupe est de plus relié à un canal de retour au travers duquel l'air humide est aspiré hors de l'établissement de bain, après quoi il traverse un filtre 32 et, en cas de nécessité, il est ensuite déshumidifié et/ou réchauffé comme décrit ci-dessus. Outre le compresseur 26 indiqué plus haut et l'évaporateur 30, un condenseur 22 servant de surface de chauffe, un réservoir 25 de réfrigérant, un filtre desséchant 28, un voyant 31 ainsi qu'une soupape d'expansion thermostatique 41 appartiennent également à la pompe a chaleur. En comparaison avec la forme de réalisatirndécrite en premier, la grande surface 27 permet une plus grande capacité de déshumidification, de sorte que le degré de déshumidification peut être commandé, comme décrit ci-après > d'une façon sensiblement plus simple que dans l'exemple de réalisation de la figure 1. Le condensat s'égouttant de la surface 27 est amené à une évacuation de condensat 38 par l'intermédiaire d'un bac d'écoulement 39. Le groupe est muni en outre de moyens de commande d'une partie prédéterminée du courant d'air passant au travers de la surface 22 et entraîné au travers du groupe par le ventilateur 21, alors que le reste du courant d'air est détourné sans contact autour de la surface de chauffe. Parmi ces moyens se trouvent deux volets de réglage 24 et 37 entraînés par un moteur et réglés par un thermostat d'ambiance. Cette disposition inexistante dans la forme de réalisation décrite en premier est utilisée quand le groupe est prévu pour une grande capacité de déshumidification, car il peut être nécessaire de maintenir le compresseur 26 en service pour que la température du liquide a antigel reste faible, même si on ne désire pas un réchauffement de l'air ambiant.Ceci neconduit cependant pas a une surchauffe de la surface 22, parce que le réfrigérant, comme dans la première forme de réalisation, peut évacuer sa chaleur par l'inter médiaire d'un échangeur de chaleur en liaison thermique avec l'installation de filtrage de la piscine, cet échangeur étant raccordé au circuit de réfrigérant par l'intermédiaire de prises de raccordement 35 et d'une soupape a trois voies 23 a commande magnétique. La régulation du processus de déshumidification résulte de l'action d'un hygrostat qui est placé dans l'nstaîlation de bain et qui commande une soupape électromagnétique 42 pour la fermeture ou la libération du passage du liquide à antigel au travers de la surface 27. La soupape 42 peut être actionnée par un moteur dans le sens d'une régulation de la vitesse d'écoulement du liquide a antigel au travers de la surface 27. Au lieu de la surface oblique 27, on peut utiliser une surface de refroidissement s'étendant perpendiculairement au groupe, a peu près sur toute sa section droite. Comme on le voit d'après la description précédente, la forme de réalisation représentée sur les figures 2 et 3 fonctionne de façon très économique pour le réchauffage et la déshumidification de l'air et pour le chauffage de liteau, parce qu'aucune chaleur n'est perdue. Le dégagement de chaleur du compresseur est fourni à l'art ambiant par l'intermédiaire de l'air parcourant le groupe. L'énergie récupérée au cours de la condensation de la vapeur de l'air peut être accumulée dans le sol, ce qui fait monter légèrement la température du liquide a antigel. Ceci est avantageux, parce que la pression d'aspiration du compresseur est par suite plus élevée quand l'énergie est restituée a l'air par l'intermédiaire de la surface chauffante 22. Si le compresseur tourne et si la chaleur est fournie a l'eau de la piscine et/ou a l'air, la température du liquide a antigel peut être abaissée pour augmenter la capacité de déshumidification. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Groupe thermopompe pour la déshumidification de l'air, avec une surface de refroidissement et une surface de chauffe pour l'air, ainsi qu'avec un compresseur aveccondenseur et évaporateur associés, caractérisé en ce que la surface de refroidissement est en liaison thermique avec un fluide en circulation qui est en relation d'échange de température avec l'évaporateur et avec un réservoir de chaleur, et dont la température est plus basse que le point de rosée de l'air. 2. Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on a prévu un échangeur de chaleur parcouru par le fluide en circulation et servant aussi bien d'évaporateur que de surface de refroidissement. 3. Groupe selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on a prévu un dispositif de volets de réglage commandé par un hygrostat, le dispositif faisant passer au travers de l'échangeur une quantité d'air dépendant de son réglage. 4. Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on a prévu, outre un échangeur de chaleur servant d'évaporateur, une surface de refroidissement pouvant être parcourue par un fluide en circulation. 5. Groupe selon la revendication 4, caractérisé par une soupape électromagnétique qui est commandée par un hygrostat et qui libère ou ferme le passage du fluide en circulation au travers de la surface de refroidissement. 6. Groupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fluide en circulation est un liquide à l'abri du gel et en ce que le sol sert de réservoir de chaleur. 7. Groupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'air froid déshumidifié léchant la surface de chauffe est réchauffé en vue du chauffage d'une piscine, caractérisé en ce qu'on a prévu un deuxième échangeur de chaleur qui refroidit le condensat de réfrigérant venant de la surface de chauffe et qui fournit la chaleur dégagée a liteau de la piscine.