Brevet FR2388211A1 — publié le 19781117

La présente-invention se rapporte aux installations du type " pompe à chaleur ", dans lesquelles l'énergie thermique est prélevée sur une source d'air et transférée vers un circuit d'utilisation par l'intermédiaire d'un réseau d'eau. De telles installations sont généralement réputées pour leur prix de revient important et pour leur rendement médiocre lorsqu'elles sont notamment employées pour le chauffage domestique. L'invention a pour but d'accroître le rendement de la pompe à chaleur air - eau par ltemploi d'un procédé qui ne nécessite pas pour être mis en oeuvre un agencement complexe de composants coûteux, ce qui permet d'en équiper les bâtiments, tels que les maisons individuelles, les locaux a' usage de bureaux, etc... Un tel équipement présente en effet un prix de revient tres amélioré par rapport aux équipements existants ou dits " ventilos - convecteurs ". Le procédé proposé par la présente invention consiste à - d'une part, prélever de l'air neuf extérieur à la tem pérature ambiante, - d'autre part, à le faire passer dans un échangeur de manière à ce qu'il reçoive de la chaleur, - enfin, à l'amener sous les convecteurs dans lesquels circule l'eau du système de chauffage des locaux. Un tel procédé, dont la mise en oeuvre s 'avère trés simple, présente l'originalité particulièrement avantageuse de rendre dynamique les convecteurs en question. On peut en effet qualifier de statiques " les convecteurs employés dans les installations connues à ce jour. On aboutit ainsi à une optimisation du fonctionnement d'une installation de chauffage équipée du dispositif, objet également de l'invention, permettant de mettre en oeuvre le procédé qui vient d'etre énoncé. Les avantages et les caractéristiques de l'invention seront mis en évidence à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé qui représente un schéma du dispositif de l'invention, en coupe longitudinale. On a représenté le circuit de transport de chaleur dans lequel circule un fluide caloporteur qui est de préférence un Fréon ( flèche F ). On a également représenté le circuit dans-lequel circule le fluide de transmission de chaleur du système de chauffage des locaux, ledit fluide étant de l'eau ( flèche E ). On reconnaît ainsi, les convecteurs 21 commandés par les thermostats 22. Sur ce circuit est placée une pompe 23 destinée à activer la circulation d'eau. En suivant le circuit emprunté par le fluide caloporteur, on trouve les composants principaux suivants : un compresseur I, un condenseur - échangeur 2 et un évaporateur 3. Le fluide caloporteur suit ainsi le circuit suivant, à partir du côté de refoulement du compresseur I. Le gaz formé par le fluide chaud, se trouvant sous une pression élevée, se déplace vers le condenseur - échangeur 2 où il se produit.une condensation avec transfert de chaleur à l'eau du système de chauffage des locaux. A la sortie du condenseur, le fluide condensé s'écoule vers- l'évaporateur 3 où il se vaporise et se détend, en recevant de la chaleur à partir de l'air extérieur passant par l'évaporateur. A la sortie de l'évaporateur le fluide à l'état gazeux est conduit sous basse pression jusqu'au coté d'admission du compresseur I où se produisent une compression et une augmentation naturelle de température. Dans la forme de réalisation illustrée, on a fait appa- de raître un échangeur 4 qui transmet au fluide sortant sous forme de gaz' l'évaporateur, la chaleur captée par un panneau solaire. Le dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus décrit comprend un échangeur 5 monté entre le condenseur 2 et l'évaporateur 3 et une turbine de préférence à haute pression 6, destinée à prélever et à propulser l'air neuf extérieur dans cet échangeur vers les convecteurs 21. Ainsi, lorsque le fluide condensé sort du condenseur 2, il traverse l'échangeur 5 avant d'atteindre l'évaporateur 3 de manière à ce que de la chaleur soit cédée dans cet échangeur à l'air neuf extérieur le traversant ( flèche A ). Cet air reçoit également de la chaleur transmise par l'eau chaude circulant dans les convecteurs. On remarquera que l'eau chaude traverse l'échangeur 5, lors de son retour vers le condenseur 2. L'échangeur 5 comprend donc deux circuits parallèles, l'un dans lequel circule le fluide condensé, l'autre dans lequel circule l'eau du système de chauffage. -Cet échangeur fonctionne ainsi comme un refroidisseur du fluide condensé et de l'eau chaude lors de son retour vers le condenseur. On aboutit de ce fait à une augmentation du rendement de la détente et à une augmentation de ltéchange AT au niveau du condenseur, ce qui constitue deux résultats particulièrement avantageux. L'échangeur permet en effet de " surcondenser " le fluide caloporteur en lui retirant des calories qui sont reçues par l'air neuf extérieur et d'abaisser la température de retour de l'eau au con denseur.- Les divers avantages et caractéristiques de l'invention, décrits ci-dessus seront mieux compris en se reportant aux températures mentionnées à titre d'illustration sur le schéma et qui sont bien entendu susceptibles de varier en fonction notamment de la température de l'air extérieur traversant les batteries. L'air neuf extérieur qui retrouve à une température de 50C est introduit dans les locaux à une température de 400C, après avoir été aspiré et propulsé Vers l'échangeur à double circuit dans lequel il est préchauffé et duquel il sort à une température de 250cri avant d'être amené sous les convecteurs 21 où il reçoit à nouveau de la chaleur. Ainsi, l'air neuf en traversant l'échangeur a reçu de la chaleur transmise par le fluide condensé dont la température a été abaissée de 500C à 300C et par l'eau chaude durant son retour vers le condenseur et dont la température a été abaissée de 450C à 350C. On constate de ce fait que le dispositif selon l'in- vention permet à la fois d'améliorer de manière accrue le rendement d'une installation de pompe à chaleur air - eau et réaliser la récupération de calories inutilisées. REVENDICATIONS I - Procédé permettant d'améliorer le coefficient de performance des pompes à chaleur air - eau et destiné notamment à rendre dynamique les convecteurs alimentés par de telles pompes, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il consiste à - prélever de l'air neuf extérieur à la température ambiante, - à le préchauffer en le faisant passer dans un échan geur de chaleur, - et à l'amener sous les susdits convecteurs. 2 - Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, comportant un compresseur, un condenseur et un évaporateur dans lesquels circule un fluide caloporteur, CARACTERISE PAR LE FAIT que l'échangeur permettant de préchauffer l'air neuf extérieur est monté entre le condenseur et l'évaporateur. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT que ledit échangeur est traverse, d'une part, par le circuit dans lequel circule le fluide caloporteur et, d'autre part, par le circuit dans lequel circule l'eau chaude alimentant les convecteurs. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT que l'échangeur est traversé par l'eau chaude alimentant les convecteurs lors de son retour vers le condenseur. 5 - Dispositif suivant les revendications 2 à 4, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il comporte une turbine permettant de prélever et de propulser l'air neuf extérieur dans l'échangeur vers les convecteurs.