Brevet FR2317598A1 — publié le 19770204

La présente invention concerne un dispositif de fourniture de chaleur, tel que le chauffage de local, la préparation d'eau chaude ou analogues, à un b timent, avec une pompe à chaleur qui se compose essentiellement dfun évaporateur qui est alimenté par une soufflante en air venant de 1 t environnement, d'un condenseur qui fournit la chaleur fournie par la pompe à une tubulure chauffante, notamment pour une installation de chauffage, ainsi qu'unie soupape d'expansion et d'un compresseur qui fait circuler un réfrigérant en circuit fermé entre l'éva- porateur et le condenseur. Dans de telles pompes à chaleur, dites à air, la chaleur est empruntée à l'air qui traverse l'évaporateur. Afin que la température d'évaporation ne tombe pas trop bas pour une température de condensation égale ou montante, et pour permettre ainsi le rendement le plus favorable possible, l'air ne doit pas etre trop refroidi dans lléva- porateur. Cela signifie un refroidissement de quelques degrés centigrades seulement, donc la nécessité de grandes quantités d'air. Comme d'autre part le coefficient d'échange thermique entre l'air et l'évaporateur en métal est faible, de grandes surfaces dléchange thermique sont nécessaires du caté de l'air.De tels évaporateurs de réfrigérant à air sont donc relativement grands et nécessitent, à cause de l'existence de bruits d'écoulement apparaissant pour des vitesses supérieures à 3 m/s, des sections droites de gaine relativement grandes pour l'arrivée et le départ dé l'air. Dans les réalisations connues de telles pompas à chaleur, les évaporateurs sont placés au sous-sol ou à la cave L'arrivée et l'éva- cuation de flair se fait par des ouvertures des murs porteurs à socle de la maison et par des canaux qui sont enterrés dans le sol. L'air est donc aspiré et réévacué à proximité de la surface du sol. Ces ouvertures sont donc soumises à dè gros risques de souillure et, a cause de leur présence et du courant d'air, elles agissent défavorablement, surtout sur la zone de séjour à proximité du bâtiment. De plus, il faut prendre des mesures contre la pénétration de la pluie et des eaux de fonte de la neige.Comme il existe entre l'air aspiré et l'air refoulé une différence de température produite dans l'évaporateur, il faut éviter des courants d'échange entre le catesaspiration et refoulement. Les ouvertures d'aspiration et de refoulement doivent donc se trouver suffisamment loin l'une de l'autre et il faut tenir compte en plus de la direction des vents dominants. Ceci a par exemple pour conséquence que le terrain autour d'une maison destiné à une ou plusieurs familles est fortement limité en valeur utile pour la plantation, le séjour ou analogues à cause de l'installation d'air d'aspiration et de refoulement en cas de montage d'une pompe à chaleur. Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de fourniture de chaleur du type indiqué au début, qui cause peu de perturbations et agisse également de façon économique favorable sur le fonctionnement du dispositif. Le moyen conforme à l'invention dgatteindre ce but consiste en ce que l'évaporateur et la soufflante sont placés sous le toit du bâtiment et en ce que l'air aspiré par la soufflante à l'extérieur est fourni à l'évaporateur au travers d'un espace vide formé par le toit et une paroi établie à une certaine distance en dessous du toit. Il est particulièrement avantageux d'amener à ltévapo- rateur par un canal l'air introduit au travers de l'espace vide. De telles dispositions ont l'avantage que les ouvertures d'arrivée et d'évacuation d'air pour l'évaporateur, donc la pompe à chaleur, n'exercent aucune perturbation sur le bâtiment et son environnement. Un avantage particulier provient aussi de ce que la chaleur produite par le rayonnement thermique sur le toit peut être transmise à l'air aspiré, ce qui peut augmenter considérablement le rendement de la pompe à chaleur. En outre, on dispose de très grandes sections d'arrivée d'air et le risque de givrage est diminué. 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 coupe transversale au travers d'un bâtiment, - la figure 2 représente une coupe longitudinale au travers du toit du bâtiment et de l'évaporateur, et - la figure 3 représente un détail de l'installation. Sur la figure 1, le repère 10 désigne le mur extérieur d'un bâtiment qui possède de façon habituelle un grenier 13 formé par un plafond 11 et par un toit 12. Le bâtiment est alimenté en chaleur - notamment en eau chaude - à l'aide d'une pompe à chaleur 14 dont l'évaporateur 15 est placé au grenier. La pompe a chaleur est ce qu'on appelle une pompe à chaleur à air, c'est-8-dire que l'évaporateur 15 est alimenté en air de l'environnement. Cette alimentation en air a l'allure suivante on a aménagé sous le toit 12, parallèlement à celui-ci et à une certaine distance, une paroi 16 qui se compose dlun matériau isolant de la chaleur. La paroi 16 possède dans sa partie se trouvant au-delà du mur extérieur des ouvertures ou fentes 17 au travers desquelles l'air arrive de l'extérieur vers l'espace vide 18 situé entre la paroi 16 et le toit 12. L'air aspiré ou amené monte dans ltespace 18 ainsi que dans le grenier jusqu'au fatte 19 du toit et de là, au travers d'intervalles ou fentes 20, il parvient dans un canal d'aspiration 21 qui mène à l'évaporateur 15.A la partie inférieure de l'évaporateur est placée une soufflante 22 qui aspire l'air nécessaire et qui ramène à l'extérieur, par un canal d'évacuation 23, l'air refroidi dans lXéva- porateur 22' (voir figure 2). L'arrivée d'air au travers de l'espace 18 possède des avantages décisifs en cas de rayonnement solaire. Celui-ci réchauffe le toit ainsi que l'air aspiré à ltextérieur et longeant le dessous du toit. Ainsi, on peut améliorer d'une façon relativement considérable le rendement de la pompe à chaleur. Pour que la chaleur rayonnée ne soit pas dissipée par le vent et par les courants d'air à la surface extérieure, on peut disposer avantageusement, parallèlement au toit, une cloison 24 en matériau transparent, par exemple en matière plastique. Ainsi, la chaleur rayonnée est conservée dans le-toit ou dans les tuiles. De faibles couches de neige laissent passer les rayons lumineux et n'arrêtent pas complètement le rayonnement cité plus haut. De plus, il peut être avantageux de faire courir également à une certaine distance du mur extérieur 10 et parallèlement à celui-ci, une paroi 25 en un isolant thermique ou autre matériau opaque. Entre le bord inférieur et le sol se trouvent des ouvertures ou fentes 26. Des fentes analogues 27 peuvent se trouver également entre le bord supérieur de la paroi 25 et le toit 12. Une paroi isolante de ce type a l'avantage que la chaleur fournie par le mur et la fenêtre 28 dans l'espace vide 29 monte entre le mur extérieur et la paroi 25 et parvient à l'espace 18. Au travers de la fente 27, on aspire également de l'air de l'extérieur. Ceci est avantageux pour que la vitesse de l'air dans l'espace 29 ne soit pas trop grande et que la perte de chaleur ne soit pas augmentée. I1 est possible de réaliser également la paroi 25 en matériau transparent, surtout sur les cotés de la maison à fort ensoleillement. I1 peut être avantageux de prévoir des stores pour réduire l'action de la lumière sur le toit et les murs extérieurs, notamment en été, de façon que les locaux ne soient pas chauffés d'une façon indésirable. I1 n'est pas absolument nécessaire de prévoir un canal d'aspiration 21 vers ltévaporateur. Celui-ci peut être alimenté en air au travers de l'espace 18, même sans ce canal, surtout ai le grenier 13 est petit et bas. Comme le montre la figure 3, les cloisons 24 ou 25 peuvent être constituées sous la forme de stores relevables. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement d titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. RE VEND I CATI ON S 1. Dispositif de fourniture de chaleur, tel que le chauffage de local, la préparation d'eau chaude ou analogues, å un bflti- ment, avec une pompe à chaleur qui se compose essentiellement d'un évaporateur qui est alimenté par une soufflante en air venant de l'environ- nement, d'un condenseur qui fournit la chaleur fournie par la pompe à une tubulure chauffante, notamment pour une installation de chauffante, ainsi qu'une soupape d'expansion et d'un compresseur qui fait circuler un réfrigérant en circuit fermé entre l'évaporateur et le condenseur, caractérisé en ce que l'évaporateur et la soufflante sont placés sous le toit du bâtiment et en ce que l'air aspiré par la soufflante à Itexté rieur est fourni à l'évaporateur au travers d'un espace vide formé par le toit et une paroi établie à une certaine distance en dessous du toit. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air introduit au travers de l'espace vide est amené à l'évaporateur par l'intermédiaire d'un canal. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on a placé également contre le mur extérieur du bâtiment et à une certaine distance de celui-ci une deuxième paroi qui est en liaison avec l'espace vide sous le toit et en ce que l'air extérieur est également aspiré à l'extrémité inférieure de la deuxième paroi et amené audit espace vide au travers du second espace formé par cette paroi. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 3, caractérisé en ce que les parois sont en matériau isolant au point de vue thermique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on a placé au-dessus du toit et à une certaine distance de celui-ci une cloison transparente, mais non perméable à l'air. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde paroi contre le mur extérieur du estiment est constituée d'un matériau transparent et peut etre recouverte contre le rayonnement solaire, par exemple par des volets roulants, stores ou analogues. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on a placé en dessous de l'extrémité du toit et de la deuxième paroi des ouvertures pour l'entrée de l'air de l'exté- rieur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la soufflante est placée derrière l'évaporateur et en ce qu'elle mène à un canal de soufflage qui souffle l'air refroidi vers l'extérieur.