Brevet FR2329955A1 — publié le 19770527

La présente invention a trait à l'accumulation de l'énergie calorifique perdue dans un système de production de froid Dans un système de production de froid, il est bien connu que la température issue de la compression de la substance frigorigène est évacuée soit par un condenseur à eau, soit par un condenseur à air. La mise en oeuvre d'un tel système est liée, d'une part, à la consommation d'énergie électrique et, d'autre part, à la production de froid. Ces deux fonctions déterminent la quantité de chaleur à évacuer au condenseur. Jusqu'à ce jour, il était recommandé un minimum de perte de charge, c'est-à-dire de résistance au passage de la substance frigorigène allant au circuit du condenseur. De ce fait, les températures de condensation suivant les substances frigorigènes actuellement utilisées dans un système de production de froid sont de 30 à 459 C. Il est possible, sans détérioration du système, d'élever davantage les températures de condensation - ce qui s'avérait inutile jusqu'a présent puisque les calories issues de la condensation étaient perdues En effet, tout en restant dans les limites de tolérance mécanique, il est possible, dans le cas d'lSn ec aenseur à eau, de réduire le débit de la vanne à pression constant pour obtenir une augmentation de la compression de la substance frigorigène et, par conséquent, de sa température.Les substances frigorigènes telles que les fréons ont, pour des taux de compression identiques, des températures de condensation différentes.A titre d'exemple, le fréon 12 atteint une température de 700 C à la condensation pour un taux de compression de 20 ata, tandis que le fréon 114 atteint une température de 1200 C à la condensation pour un taux de compression identique au frelon 12. L'invention propose une possibilité d'accumuler une partie de l'énergie calorifique engendrée par les substances frigorigènes avant leur arrivée au condenseur. Il est évident que plus la température de condensation sera élevée, plus la rentabilité de l'invention sera importante. A cet effet, la substance frigorigène arrivant du compresseur est répartie dans un réseau de tubes à ailettes en cuivre dont la perte de charge n'excède pas 200 gr. Le pas des ailettes est au maximum de 1,5. Ce réseau est encastré dans un ensemble de briques réfractaires. La capacité d'échauffement du réfractaire suivant sa composition est actuellement connue en soi et permet dans un temps donné une accumulation d'énergie calorifique. La transmission entre tubes à ailettes et réfractaire s'effectue simultanément par conduction et radiation. Il en résulte que la capacité d'accumulation est fonction de la surface d'échange des tubes à ailettes et du poids du réfractaire. Après avoir perdu la majeure partie de ses calories dans l'accumulateur, la substance frigorigène continue son parcours vers le condenseur. L'invention propose, outre la possibilité d'accumuler de l'énergie calorifique suivant l'exposé ci-dessus, de restituer cette énergie quand et oA besoin en est. La disposition des éléments tubes à ailettes et réfractaire est telle qu'elle permet le passage d'un flux d'air engendré par un ventilateur. Le vide entre tube et ailettes permet seul le passage du flux d'air et la restitution des calories emmagasinées par le réfractaire. Selon les caractéristiques de l'invention, il y a accumulation et restitution d'une énergie qui était jusqu'à présent perdue, et ce, sans altérer le fonctionnement rationnel d'un système frigorifioue. Une telle invention offre, à titre d'exemple, les avantages suivants : Dans un ensemble de production de froid négatif - grands magasins, supermarchés, centres commerciaux - il est possible de restituer la nuit les calories accumulées le jour et de permettre ainsi le maintien en saison hivernale d'une température anti-gel dans les locaux publics. Dans le conditionnement de salles d'ordinateurs, l'accumulation quasi constante permet par l'intermédiaire d'une régulation adéquate de maintenir des températures de confort dans les locaux annexes. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui va suivre en se référant aux figures qui représentent schématiquement les circuits d'un tel ensemble d'accumulation. Seuls ont été représentés les éléments nécessaires à la bonne compréhension de l'invention, tout autre détail étant connu de l'homme de l'art. On trouvera sur la planche 1-2, en figure 1, un aspect général de ltextérieur de l'accumulateur. La figure 2 représente une coupe suivant AÂ. Sur cette coupe1 on voit en 1 les éléments réfractaires, en 2 les cavités recevant les tubes à ailettes et le passage de l'air dont le circuit est indiqué par des flèches. La figure 3 représente une coupe selon BE. On voit en 1 un faisceau tubulaire s'insérant entre deux éléments réfractaires, en 2 l'entrée de la substance frigorigène venant du compresseur, en 3 la sortie de la substance frigorigène allant au condenseur. Sur la planche 2-2, on trouvera en figure 4 un schéma type d'un circuit de refroidissement. Un compresseur 1 compresse la substance frigorigène. Gelle-ci arrive à l'accumulateur 2 qui stocke au passage l'énergie calorifique. Un condenseur 3 liquéfie la substance frigorigène qui, en arrivant à l'évaporateur 4 se détend, produit du froid et retourne sous forme de gaz au compresseur 1. La figure 5 montre schématiquement l'utilisation de l'invention dans la climatisation de salle d'ordinateur.A la prise d'air 1 est pris un air extérieur qui est récnauffé en L, aspiré avec la reprise d'ambiance v par un ventilateur 9, conditionné en 5 par un groupe de traitement d'air, et soufflé dans l'ambiance 6. un ventilateur 7 aspire une quantité d'air et le souffle en 8, après avoir passé dans l'accumulateur 9 restituant ainsi les calories stockées produites par le système friuorifique alimentant le groupe de traitement d'air. r"onctio:inement de l'invention Une substance frigorigène ayant atteint sa pression et sa température de travail est refoulée à la sortie du compresseur dans la batterie d'échange de l'accumulateur. après avoir échangé des calories par transmission avec le réfractaire et, de ce fait, augmenté la densité de sa vapeur, la substance frieorigène sort de l'accumulateur et entre dans le condenseur où elle finit de se condenser. Un ventilateur souffle de l'air qui entre dans l'accumulateur, passe dans le chicanage de la batterie d'échange et se charge au passage des calories restituées par le réfractaire, et ressort de l'accumulateur pour etre distribué. PEVENOICATIONS 1.- Appareil monobloc d'accumulation de calories, spécialement connu pour dispositifs de production de froid du type basé sur la circulation d'une substance frigorigène, et comportant essentiellement un échangeur tubulaire cuivre à ailettes encastré dans du réfractaire. Ledit échangeur est caractérisé par le Fait qu'il ne modifie en rien le cycle thermodynamique de la substance frigorigène. Un espace approprié entre ailettes et réfractaire permet le passage d'un flux d'air pour la restitution des calories. 2 - Appareil selon revendication 1 dans laquelle l'appareil est caractérisé par le fait que l'accumulation est placée dans le circuit haute pression d'un système de production frigoriFique entre compresseur et condenseur 3 - Appareil selon revendication 2, caractérisé par le Feit que la transmission calorifique se fait par l'intermédiaire d'un échangeur tubulaire en cuivre à ailettes intercalé dans une matière absorbante et réfractaire 4.- Appareil selon revendication 3 caractérisé par le fait que la restitution des calories accumulées se fait par l'intermédiaire d'une ventilation.