Brevet FR2415273A1 — publié le 19790817

DESCCIPTION DE L'INVENTION LUTARD i:ranòis Utilisation d'une Pompe à Chaleur en séparateur d'énergie calorifique. La présente invention concerne la séparation d'un fluide à une température de base donnée en une zone de température supérieure et une zone de température inférieure à la dite température de base. Actuellement lorsqu'on utilise un échangeur thermique pour réchauffer un ballon le rendement de l'échangeur diminue au fûr et à mesure que la température du ballon augmente. L'échange tend à s'annuler lorsque la température du ballon tend vers celle de la source de chaleur. Cela signifie donc que l'échangeur qui apporte dans le ballon l'énergie calorifique, voit son rendement diminuer au fdr et à mesure qu'il accomplit la fonction à laquelle il est précisément destinté. Le montage présenté vise à : - éloigner l'énergie calorifique de l'échangeur qui la transmet de façon que cet échangeur soit dans les conditions de rendement optimum. - concentrer l'énergie calorifique de telle sorte que les niveaux d énergie obtenus permettent une utilisation plus aisée et un volume de stockage plus restreint. Soit, suivant fig 1, une source d'énergie (S) reliée à un ballon de stockage (2) par l'intermédiaire d'un échangeur (1). Normalement la température obtenue dans le balcon s'uniformise par le jeu des convections. L'élévation de température dans le ballon cesse lorsque la température du ballon atteint celle de la source. Soit T cette température d'équilibre. Dlahs notre invention le fluide contenu dans le ballon alimente une Polype à Chaleur (3). Le montage permet l'utilisation d'une source froide et d'une source chaude commune pour alimenter la Pompe à Chaleur en circuit fermé. Le fluide empruntant le circuit (E) cède à l'évaporateur de la Pompe à Chaleur une partie de sa chaleur. Le fluide empruntant le circuit (C) prend dans le condenseur cette énergie calorifique.La différence de densité résultant de cet écart des températures permet une stratification du fluide. On obtient alors une zone supérieure chaude, une zone inférieure froide et une zone intermédiaire de température T donnée, zone dont l'importance varie avec le temps de fonctionnement de la Pompe à Chaleur. Ainsi l'énergie calorifique transmise par l'échangeur sera concentrée dans la zone haute et l'échangeur travaillera dans des conditions d'utilisation optimum dans la zone froide. Par exemple une source de chaleur à une température de 3,-C peut élever pratiquement la température de 1 000 litres d'eau à 300C. Au-dessus de cette température le relidement de l'échangeur devient quasi nul. Le pontage que nous décrivons dans notre invention permet d'obtenir environ 334 litres d'eau à 80'C et 666 litres d'eau à 50C. Le dispositif décrit ci-dessus permet de capter des sources de chaleur à basse température. Ces sources peuvent être de toutes natures : énergie calorifique résiduelle, énergie solaire etc... L'échangeur peut être de tout type. Il est à noter que dans le cas où l'échangeur est un caloduc et la Pompe à Chaleur est à effet PELTIER on peut obtenir un ensemble fonctionnant sans moteur puisque les circuits (E) et (C) peuvent s'établir en thermosiphon. Les applications sont importantes dans le captage de l'énergie solaire à basse température, elles sont égalements nombreuses dans les réalisations de chauffage et de refroidissement dans les domaines domestiques, agricoles et industriels. Le ballon de stockage peut être fermé et muni éventuellement d'un vase d'expansion, il peut être ouvert et le soutirage chaud ou froid sera compensé par une arrivée. Pour des raisons pratiques ou techniques (encombrement, surcharge devant être répartie etc...) les zones chaudes et froides peuvent être constituées dans des ballons séparés (fig 2). Le principe de fonctionnement reste le rêe. Pour des raisons également pratiques on peut monter des pompes à chaleur en série au lieu d'utiliser une seule Pompe plus importante. REVENDICATIONS -Le montage faisant l'objet de l'invention comporte l'utilisation d'une Pompe à Chaleur pour transférer une énergie calorifique et la concentrer en des zones privilégiées. Le montage particulier de la Pompe à Chaleur permet de soustraire un échangeur à l'énergie qu'il dissipe afin d'optimiser son rendement et d'élar gir sa plage de fonctionnement. Ensemble formé d'un échangeur thermique et d'un ballon à réchauffer carac térisé en ce qu'il comporte une Pompe à Chaleur associée au ballon de manière à transférer l'énergie calorifique et à la concentrer dans des zones privilégiées. 2- Ensemble selon revendication 1 caractérisé en ce que la Pompe à Chaleur est reliée en circuit fermé au ballon ; la source froide et la source chaude est conirnune de telle sorte qu'on obtient dans le ballon une zone supéricure chaude et une zone inférieure froide permettant d'améliorer le rendement de l'échangeur, 3- Ensemble selon revendication 1 caractérisé en ce que l'échangeur réchauffe un premier ballon servant de source froide à la Pompe à Chaleur dont la chaude constituera un deuxième ballon. 4- Ensemble selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la Pompe à Chaleur est fractionnée en Pompe à Chaleur montées en série. 5- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'échangeur est un caloduc. 6- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ta Pompe à Chaleur est du type à effet PELTIER.