Brevet FR2419472A1 — publié le 19791005

La présente invention se réfère aux procédés de climatisation de piscines ou locaux analogues par le moyen d'une machine thermodynamique fonctionnant en pompe à chaleur. On sait que lors d'un tel fonctionnement la machine fait circuler un fluide de travail entre une source chaude, dans laquelle il cède à un échangeur la chaleur correspondant suivant un certain coefficient de gain à l'énergie dépensée dans la machine, et une source froide où au contraire il absorbe de la chaleur à partir d'un autre échangeur à une température inférieure à celle de la source chaude. Généralement ce fluide est liquéfiable dans les conditions de son utilisation, la source chaude étant alors constituée par un condenseur et la source froide par un évaporateur, tandis que sa circulation est assurée par un compresseur. Mais on connart des machines fonctionnant sans liquéfaction, par exemple à air. I1 est d'autre part bien connu que la climatisation d'un local tel qu'une piscine comprend non seulement le chauffage de son at mosphère, mais encore le réglage du degré hygrométrique de celle-ci. Dans ces conditions on a proposé d'assurer la climatisation de telles piscines en faisant circuler l'air intérieur suivant un circuit de recyclage à travers la source froide, puis la source chaude d'une pompe à chaleur. Dans la source froide cet air se refroidit et une fraction de la vapeur d'eau qu'il renferme se condense, tandis que dans la source chaude il se réchauffe en même temps que son degré hygrométrique s'abaisse, de sorte que moyennant un réglage approprié il peut revenir à la piscine dans les conditions désirées de température et d'humidite. Bien entendu l'on prévoit par ailleurs des moyens pour assurer un taux approprié de renouvellement de l'atmosphère intérieure par évacuation d'un certain débit d'air dit "vicié" et rentrée correspondante d'air extérieur "frais Quand on connaît les conditions imposées, il est facile à l'aide du diagramme classique d'air humide de calculer la puissance nécessaire à l'entrainement de la pompe à chaleur en tenant compte des rendements des échangeurs, du compresseur et du moteur lui-même. En pratique cette puissance est assez élevée, ce qui grève à la fois les frais d'installation et ceux de fonctionnement de la piscine considérée. La présente invention vise à permettre de réduire la puissance en question. Conformément à l'invention l'on ne fait passer dans la source ffctde d- la pompe à chaleur qu'une fraction du dépit dvaiY~en circulation de recyclage à partir de la piscine ou local analogue, le reste de ce débit étant directement amené à l'entrée de la source chaude de ladite pompe. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la fraction du débit de recyclage qui traverse la source froide représente environ la moitié du débit total prévu. En outre conformément à l'invention, l'on prévoit préférablement la sortie d'air vicié et la rentrée d'air frais sur la canalisation qui amène à la source chaude de la pompe à chaleur le mélange de la fraction du débit d'air recyclé ayant traversé la source froide de celle-ci avec le reste de ce débit. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de climatisation de piscine ou analogue comportant application de l'invention. Fig. 2 reproduit sommairement le diagramme classique d'air humide avec indication du cycle parcouru par l'air recyclé dans une installation de la technique antérieure. Fig. 3 reproduit ce même diagramme, mais en montrant le cycle de recyclage suivant l'invention. Fig. 4 est un schéma semblable à celui de fig. 1, mais montrant en outre comment on peut assurer le renouvellement de l'air suivant l'invention. En fig. 1 on a schématiquement représenté en 1 la piscine à climatiser. De ce local part une canalisation de recyclage 2 qui se divise en deux branches 3 et 4. La première aboutit à l'entrée d'air 5 de la source froide s d'une pompe à chaleur, par exemple à l'évaporateur de celle-ci en la supposant du type à fluide de travail liquéfiable. Bien entendu cette source ou évaporateur s est réalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur que le fluide de travail et l'air traversent suivant des circuits séparés par des parois thermo-conductrices appropriées. La sortie d'air 6 de la source s est reliée par une canalisation 7 à la branche 4 précité pour aboutir à une canalisation commune 8, laquelle arrive à l'entrée d'air 9 de la source chaude S (condenseur) de la pompe.La sortie 10 de la source S est reliée par une canalisation 11 à l'aspiration 12 d'un ventilateur 13 dont le refoulement 14 communique avec la piscine 1 par I'intermédiaire d'une canalisation 15. Deux vannes 16 et 17 sont disposées sur les canalisations 3 et 4. Lorsque le ventilateur 13 fonctionne, le débit d'air aspiré à partir de la piscine 1 se divise en deux fractions, l'une traversant la source froide s tandis que l'autre la contourne en quelque sorte pour rejoindre la première dans la canalisation commune 8. Le mélange traverse alors la source chaude S pour revenir à la piscine a travers le ventilateur. On règle préférablement les vannes 16 et 17 de façon que les deux fractions précitées soient égales. I1 est d'ailleurs b noter à cet égard qu'en général en raison de la perte de charge de l'air à la traversée de la source froide s, la vanne ló est inutile, le courant d'air ayant tendance à se concentrer dans la branche 4 et la vanne 17 suffisant pour le réduire à la valeur dEsirFe. On comprend qu'en réglant convenablement la température de la source froide s on puisse obtenir, comme suivant la disposition classique dans laquelle la première branche 4 n'est pas prévue, que l'air débits par la canalisation de rentrée 14 se trouve dans les conditions voulues de température et de degré hydrométrique. En fig. 2 les abscisses correspondent à la température réelle de l'air (mesurée au thermomètre normal), les ordonnées à sa teneur absolue en humidité, l'échelle oblique à l'enthalpie, et les courbes à allure parabolique à son degré hygrométrique (chaque courbe présentant un degré constant). Le point A représente l'air a l'intérieur de la piscine avec les conditions désirées de température t et de degré hygrométrique (humidité absolue) h. Dans la solution classique on refroidit cet air dans la source froide de la pompe à chaleur jusqu'a une température tl . Ce refroidissement s'effectue d'abord a humidité absolue constante jusqu'au point de saturation B, puis l'humidité de l'air se condense suivant la courbe de degré hygrométrique 100% (saturation) jusqu'a arriver au point C sur la verticale tl. L'air saturé à cette'température est ensuite rechauf- fé dans la source chaude a teneur constante hl en humidité absolue jusqu'a une température t2 (point D) avec un degré hygrométrique ap propre6. C'est dans ces conditions que l'air recyclé arrive à la piscine où il se mélange à l'atmosphère intérieure pour maintenir celle-ci aux conditions représentées par le point A. L'enthalpie, qui correspond à l'énergie mise en jeu, diminue de a à c lors du refroidissement et augmente de c à d lors du réchauffement, comme indiqué par les flèches. I1 convient de noter d'autre part que la masse d'eau condensée par unité de masse d'air est représentée par h-hl, c'est-à-dire par la distancé verticale entre les points B et C. Pour exposer maintenant le fonctionnement suivant l'invention, on se référera à fig. 3 qui reproduit le diagramme de fig. 2 avec l'indication des points remarquables A, B, C, D exposés plus haut, mais sans le tracé du cycle d'air suivant la solution classique, cela afin d'éviter toute confusion. Là encore on part du même débit d'un air représenté par le point A en vue de le recycler avec les paramètres d'humidité et-de température t2 et hl représentés par le point D, après avoir finalement condensé la méme masse d'eau par unité de masse d'air recyclé.Mais comme on ne fait passer dans la source froide que la moitié du débit recyclé (branche 3 de fig. 1), il faut que dans la fraction ainsi refroidie cette masse d'eau con densée soit deux fois plus forte, de sorte que la phase de refroidissement doit être poursuivie au-del du point C jusqu'd un point E (température t3) dont la distance verticale à B est double de celle de C. On mélange alors l'air saturé ainsi refroidi a la température t3 avec l'air de la branche 4, lequel est toujours représenté par le point A, puisque non encore traité. Les deux fractions mélangées étant substantiellement égales, le mélange obtenu est représenté par le point F, lequel se trouve pratiquement sur l'horizontale de C.Ce mélange est alors réchauffé dans la source chaude jusqu' arriver au point D qui correspond aux conditions choisies pour l'air recyclé. L'enthalpie au refroidissement est ici représentée par ae pour la fraction ayant traversé la source froide, soit pour la moitié du débit recyclé. Rapportée au débit total elle est donc ae/2. Quant à l'enthalpie au réchauffement, conne ce dernier est opéré sur le mélange représenté par le point F et qui est égal a la totalité du débit recyclé, elle correspond a fd. Or il est facile de vérifier sur le diagramme que ae/2 et fd sont respectivement inférieurs à ac et à cd. Donc pour obtenir finalement identiquement le même débit d'air recyclé dans les conditions de température et d'humidité désirées, l'invention a permis un gain sur la puissance de la pompe à chaleur. En fait ce gain, variable en fonction des paramètres en cause (température extérieure, degré d'occupation de la piscine, etc...), peut monter jusqu'a environ 30%. On a supposé ci-dessus en référence aux figures décrites, que la fraction de l'air en recyclage traversant la source froide re présentait la moitié du débit total. Certes on peut s'écarter de cette proportion en conservant néanmoins un avantage sur la disposition classique, mais ce qu'il convient de souligner, c'est que l'étude du diagramme d'air humide ainsi que de nombreux essais pratiques ont démontré que c 'était avec cette division par deux du débit du courant d'air recyclé qu'on obtenait en moyenne l'avantage maximal. Dans les explications qui précèdent en référence à fig. 1 à 3 on ne s'est pas préoccupé du renouvellement de l'air à l'intérieur de la piscine. On peut évidemment l'assurer par tout moyen connu indépendamment du circuit de recyclage, les pertes de chaleur et l'évacuation d'humidité qu'il entraîne étant simplement prises en compte dans la détermination des conditions à réaliser pour l'air recyclé. Mais il est toutefois préférable de combiner ce renouvellement d'air avec le recyclage lui-méme et fig. 4 montre à cet égard une disposition préférée. Dans cette figure la canalisation mélangeuse 8 qui aboutit à la source chaude S est pourvue d'une sortie 18 d'air vicié et d'une entrée 19 d'air neuf disposées à la suite l'une de l'autre dans le sens de l'écoulement, chacune comportant une vanne de réglage 20, 21. Une autre vanne 22 est disposée dans la canalisation 8 ellemême entre la sortie 18 et l'entrée 19. Par ailleurs on a divisé la canalisation 2 de fig. 1 en deux éléments 23, 24 respectivement raccordés à l'aspiration 25 et au refoulement 26 d'un second ventilateur 27 disposé de manière à aspirer dans la piscine. Les vannes 20, 21 étant ouvertes, on peut par la vanne 22 régler l'évacuation d'air vicié et la rentrée d'air frais respectivement à partir de la canalisation 8 et dans celle-ci, les vannes 20, 21 n'intervenant qu'à titre secondaire pour parfaire la réglage et compenser de faibles inégalités de débit des deux ventilateurs 13 et 27 qui doivent théoriquement brasser la même quantité d'air pour éviter toute surpression ou dépression dans la piscine. Du fait des inégalités de conditions entre l'air vicié sortant et l'air frais rentrant les explications données plus haut en référence au diagramme d'air humide se trouvent perturbées, mais on peut aisément vérifier qu'elles ne le sont pas plus qu'avec la solution classique, de sorte que l'avantage assuré par l'invention ne s'en trouve pas di minué. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la climatisation des piscines et locaux analogues par le moyen d'un circuit de recyclage d'air traversant successivement en échange de chaleur la source froide et la source chaude d'une pompe à chaleur, caractérisé en ce qu'on ne fait passer dans la source froide qu'une fraction du débit d'air recyclé, le reste de ce débit étant directement amené à l'entrée de la source chaude. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction du débit d'air de recyclage qui traverse la source froide représente environ la moitié du débit total prévu. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel on renouvelle progressivement l'atmosphère intérieure de la piscine ou autre par le moyen d'une sortie d'air vicié et d' une rentrée d'air frais, caractérisé en ce qu'on prévoit cette sortie et cette rentrée sur la canalisation qui amène à la source chaude le mélange de la fraction du débit d'air recyclé ayant traversé la source froide avec le reste de ce débit.