Brevet FR2370930A1 — publié le 19780609

LJinvention concerne un dispositif pour le réemploi9 dans une restallation de chauffage, de la chaleur dégagée dans une installation frigorifique où un condenseur du fluide frigorifique de lSinstallation frigorifique est conçu sous forme d'échangeur de chaleur, qui sert d'élément chauffant pour un fluide caloporteur dune installation de chauffage Des installations frigorifiques servent au refroidissement de volumes définis, par exemple de vitrines d armoires frigorifiques ou congélatrices dans des exploitations commerciales ou industrielles Elles sont, en général, exploitées au moyen d'un fluide frigorifique circulant en circuit fermé, fluide qui reçoit, dans un évaporateur d'un bloc frigorifique, la chaleur de la marchandise à refroidir et la cède à nouveau dans un condenseur, de sorte que la chaleur est amenée d'un endroit où elle est nuisible à un autre endroit où elle peut être cédée La chaleur cédée de cette façon dans l'air ou dans l'eau représente, particulièrement pour des installations frigorifiques commerciales ou industrielles, des quantités notables, qui sont cédées à 1 environnement, par l'intermédiaire du condenseur, a vrai dire essentiellement sans risque, mais aussi sans utilité On a donc cherché, en vue d'une réduction générale souhaitée des besoins en énergie, à rendre cette chaleur cédée réutilisable et ceci particulièrement pour le réchauffement de l'eau de consommation ménagère ou pour le chauffage des locaux Les quantités nécessaires d'veau de consommation ménagère réchauffée ne sont pas toutefois, en général, sufìsamment importantes pour que leur réchauffement nécessite la totalité de la chaleur cédée d'une installation frigorifique En outre, le transfert de la chaleur, du fait que l'eau de consommation ménagère ne s'écoule pas de façon continue, est difficile Malgré des dispositifs coûteuxtels que des réservoirs, organes de régulation etc, on ne peut réutiliserqu'une partie de la chaleur cédée qui se présente. Le chauffage de locaux, avec la chaleur cédée dont on dispose en provenance des installations frigorifiques, se fait directement sous forme d'un chauffage à air chaud, où la chaleur cédée par le condenseur est soufflée dans les locaux à chauffer au moyen d'un ou de plusieurs ventilateurs Ceci demande une dépense relativement faible du point dé vue équipement, mais ne permet chaque fois que le chauffage d'une salle ou d'un petit groupe de salles vOisines, ce qui fait qu'â nouveau, en général, on ne peut pas utiliser la totalité de la chaleur cédée qui se présente. Pour pouvoir réutiliser la plus grande partie de la chaleur cédée pour un chauffage de locaux! on a proposé occasionnellement une installation complète de chauffage pour un bâtiment ou un groupe de bâtiments, installation qui sera exploitée exclusivement avec la chaleur cédée par l'installation frigorifique Une telle installation de chauffage par chaleur cédée suffit effectivement, dans les conditions climatiques de lEurope Centrale et semblables, au chauffage de batiments pendant des périodes de transition, mais il faut prévoir, en outre, pour les jours ou les mois les plus froids, une installation de chauffage de type habituel. De cette façon, on peut effectivement réutiliser la chaleur cédée qui se présente en provenance d'une installation frigorifique pour sa plus grande part, mais les coûts de la réalisation d'une telle installation distincte chaleur cédée-chauffage, en plus de 1 'ins- tallation de chauffage traditionnel, sont considérables. L'objet de l'invention consiste à créer une installation pour réemploi de la chaleur cédée par une installation frigorifique, qui réutilise le plus possible la chaleur cédée qui se présente, entièrement dans un but de chauffage, avec un faible coût constructif et une grande sécurité d'exploitation, t'objet de l'invention est donc une installation-du type mentionné au début, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur est disposé en parallèle ou en série par rapport a un dispositif d'amenée de chaleur d'une installation de chauffage a l'eau chaude. Du fait que l'échangeur thermique est disposé en parallèle ou en série par rapport a un dispositif- d'amenée de chaleur d'une installation de chauffage à eau chaude, on peut utiliser une installation à eau chaude traditionnelle, dans laquelle l'échangeur thermique réalise la liaison avec l'installation frigorifique. Comme dans une telle installation de chauffage, il existe un débit permanent du fluide caloporteur, on obtient, de façon simple, un réemploi important de la chXleur cédée de l'installation frígorifiquee Comme pour l'échangeur - thermique, il stagit d'un bloc sans pièce mobile, il n'y a pratiquement pas de risque d'incident. En outre1 l'observation est possibles sans difficulté, de toutes les mesures de sécurité, qui doivent être respectées en liaison avec les fluides frigorigènes, en partig lier aucune pièce mobile n'est amenée dans le circuit frigorifique. Ei particulier,un tel dispositif satisfait aux exigences posées pour une installation de chauffage dans des conditions climatiques tempérées Pendant les périodes relativement longues de transition, au printemps et en automne, et meme pendant les jours d'hiver pas trop froids, la chaleur cédée qui se présente en provenance de l'installation frigorifique peut suffirepour un chauffage suffisant tant des locaux que de l'eau de consommation ménagère Il peut donc éventuellement suffire de n'amender qu'aux jours froids une chaleur supplémentaire dans les circuits de chauffage, ce qui peut être fait avec les dispositifs habituels d'amenée de chaleur.On obtient alors, non seulement, une sensible économie d'énergie, mais aussi0 on peut réduire l'usure de l'installation traditionnelle dDamenée de chaleur, par exemple du brûleur et de la chaudière. En général, 19 installation frigorifique présente, après l'échangeur de chaleur, vu dans le sens du courant du fluide frigorifique, un autre condenseur pouvant etre mis en circuit. Ce condenseur est mis en circuit lorsque l'installation de chauffage ne fonctionne pas, de façon permanente ou temporaire, par exemple en été, lorsqu'aucun chauffage des locaux n'est nécessaire, et/ou si on ne doit pas réchauffer d'eau de consommation- ménagère. De préférence, l'installation frigorifique présente alors un dispositif de commande sur le circuit amont de l'autre condenseur, qui réagit selon l'état d'exploitation9 par exemple selon la pression, la température et/ou l'humidité du fluide frigorifique, pour-mettre en circuit l'autre condenseur. Il est favorable que aussi bien l'installation de chauffage que l'installation frigorifique présentent, en parallèle à l'échangeur thermique, des conduites de by-pass munies de robinets, de sorte que le circuit frigorifique et le circuit de chauffage puissent etre séparés l'un de l'autre, ce qui est particulièrement avantageux en cas de travaux de réparation ou de révision. Dans le cas dans lequel l'échangeur thermique est utilisé pour le préchauffage du fluide caloporteur; la sortie côté fluide caloporteur de l'échangeur thermique est reliée, par l'intermédiaire d'un organe de régulation, à l'entrée du dispositif d'amenée de chaleur. Ceci peut être avantageux si l'on souhaite une température de circuit aller élevée pour le fluide caloporteur, température qui soit au-dessus de la température de l'entrée côté flux de frigorifique et de l'échangeur thermique. Mais le dispositif peut aussi etre conçu de façon que les sorties coté fluide caloporteur de l'échangeur thermique ainsi que du dispositif d'amenée de chaleur soient reliées au circuit du fluide caloporteur par I?intermédiaire d'un dispositif de robinet à voies multiples. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin unique annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique représente un dispositif 1 pour le réemploi de la chaleur cédée par une installation frigorifique 2 dans une installation de chauffage 3. L'installation frigorifique 2 comporte un circuit habituel de fluide frigorifique. Ce fluide frigorifique se vaporise dans un évaporateur 4 qui appartient à un meuble frigorifique, par exemple une vitrine frigorifique, et reçoit alors de la chaleur en provenance de la marchandise disposée dans le meuble frigorifique et/ou en provenance de l'environnement du meuble frigorifique. La vapeur produite est comprimée dans un compresseur 5 et, ensuite, est condensée en cédant sa chaleur. Dans les installations frigorifiques traditionnelles, la chaleur cédée par le condenseur 6 est cédée, soit à l'air ambiant, soit à I'cau de refroidissement, ce par quoi le fluide frigorifique se condense. Ensuite, le fluide frigorifique condensé se détend dans un détendeur 7 et il est réintroduit dans 1 t évaporateur 4. A la place de l'installation frigorifique par compression décrite, on peut également utiliser une installation frigorifique par absorption. Dans le dispositif selon l'invention, est disposé, entre le compresseur 5 et le condenseur 6, un échangeur thermique 8, dans lequel est cédée la chaleur cédée à un fluide caloporteur, en général de lfeau, de l'installation de chauffage 3, eau qui se réchauffe de ce fait Le condenseur 6 n'est en exploitation que si l'on n'a pas besoin d'un chauffage de locaux ou d'eau de consommation ménagère, par exemple en été. L'installation de chauffage 3 est du type habituel et sert à un utilisateur 9, par exemple un radiateur pour chauffage par le sol ou pour chauffage par le plafond et/ou â un réchauffeur d'eau de consommation ménagère, ou la chaleur est cédée. L'eau qui s'y refroidit parvient alors, exclusivement comme dans les installations traditionnelles de chauffage, dans un dispositif d'amenée de chaleur 10, par exemple une chaudière, où elle est à nouveau réchauffée, par exemple par la combustion d'un gaz, de fuel ou de charbon ou par échange de chaleur produite à distance. Une pompe 11 sert a compenser toutes les pertes de pression qui se produisent dans le circuit de chauffage.Dans le dispositif selon l'invention, l'eau refroidie parvient, selon le besoin en chauffage ou selon la température extérieure, dans l'échangeur thermique 8 et ensuite, à nouveau, par la pompe, à l'utilisateur 9 ou dans l'échangeur thermique 8 et, en même temps, dans les dispositifs d'amenée de chaleur 10, sur quoi l'eau réchauffée du dispositif d'amenée de chaleur 10, et l'eau réchauffée de l'échangeur thermique 8 sont mélangées dans un dispositif à robinet à voies multiples 12, ou bien l'eau ne parvient que dans l'échangeur thermique 8 jouant le rôle de préchauffeur d'eau et ensuite, par lrintermédiaire d'un organe de régulation 13, elle parvient au dispositif d'amenée de chaleur La figure montre en outre un dispositif de commande 14 disposé dans l'installation frigorifique 12, après l'échangeur thermique 8, dispositif de commande qui sert à la commande de mise en service d'un ventilateur 15 du condenseur traditionnel 6. Ce ventilateur, et donc le condenseur traditionnel 6, ne sont alors mis en service que si aucune chaleur n'est cédée temporairement ou en permanence à l'installation de chauffage 3ét si, de ce fait, la température du fluide frigorifique se tient au-dessus d'une température maximale prescrite. En outre, il est prévu, dans l'installation frigorifique 2, une conduite de by-pass 16 qui shunte l'échangeur thermique 8 et est munie d'un robinet 17. Pareillement, dans l'installation de chauffage 3, une conduite de by-pass 18, commandée par un robinet 19, est prévue pour shunter l'échangeur thermique 8. En cas d'incidents sur l'installation frigorifique 2 ou sur l'installation de chauffage 3, ou en cas de travaux de révision sur l'échangeur therinique 8, on peut, au moyen des conduites de by-pass 16 et 18, séparer fonctionnellement l'une de l'autre l'installation frigorifique 2 et l'installation de chauffage 3 et les exploiter isolément indépendamment l'une de l'autre. Pour avoir une exploitation satisfaisante du dispositif selon l'invention, la température de circuit aller de l'installation de chauffage, donc la température de sortie de l'eau qui sort de l'échangeur thermique 8, et donc la température d'entrée du fluide frigorifique qui entre dans l'échangeur thermique 8, doivent être les plus élevées possible, ce dont il faut tenir compte lors du choix du fluide frigorifique ainsi que de la conception des ensembles de l'installation frigorifique, particulièrement du compresseur En général, comme le fluide frigorifique qui sort de l'échangeur thermique 8 présente au moins la température mabiante, on atteint pour des différences de température de 10 à 15 dans l'échangeur thermique, des températures de circuit aller de l'eau de 45 à 50 C ; de plus faibles différences de températures nécessiteraient un échangeur thermique trop encombrant et de plus importantes différences de températures ne pourraient pas toujours etre atteintes du point de vue des ensembles de l'installation frigorifique 2 et du point de vue du fluide frigorifique. Ce nouveau dispositif est donc particulièrement avantageux pour des chauffages par le sol Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sorttir du cadre de l'invention R E v E N D I C A T I O N S 10) Dispositif pour réutilisation de la chaleur dégagée par une installation frigorifique dans une installation de chauffage, où un condenseur pour le fluide frigorifique de luinstallation frigorifique est conçu sous forme d'échangeur thermique, qui sert d'élément de chauffage pour un fluide caloporteur de llinstallation de chauffage, dispositif caractérisé en ce que l'échangeur thermique (8) est disposé en parallèle ou en série par rapport à un dispositif d'amenée de chaleur (10) d'uwe installation de chauffage par eau chaude (3). 20) Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation frigorifique (2) présente, en parallèle à l'échangeur thermique (8), une conduite de by-pass munie d'un robinet (17). 30) Dispositif, suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'installation frigorifique (2) présente, après l'échangeur thermique (8), vu dans le sens du débit du fluide frigorifique, un autre condenseur (6) pouvant etre mis en circuit. 4 ) Dispositif, suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'installation frigorifique.(2) présente, pour la mise en circuit du condenseur (6), un dispositif de commande (14), sur le circuit amont de l'autre condenseur (6) et réagissant à l'état d'exploitation du fluide frigorifique. 50) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans l'installation de chauffage (3), est disposée, en parallèle à l'échangeur thermique (8-), une conduite de by-pass (15) munie d'un robinet (19). 6 ) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la sortie côté fluide caloporteur de l'échangeur thermique (8) est reliée, par l'intermédiaire d'un organe de régulation (13), à l'entrée du dispositif d'amenée de chaleur (10) 70) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que les sorties, côté fluide caloporteur, de l'échangeur thermique (8) et du dispositif d'amenée de chaleur (10) sont reliées, par l'intermédiaire dtun robinet à voies multiples (12), à un utilisateur (9) de l'installation de chauffage (3)0