Brevet FR2457452A1 — publié le 19801219

Canoteur météorique pour pompe à chaleur avec appareillage d'optimisation du fonctionnement La présente invention concerne l'élément " évaporateur " d'une compe à chaleur avec un dispositif destiné à optimiser le fonctionnement du système du point de vue du coefficient de performance Les pompes à chaleur destinées au chauffage comprennent : un groupe frigorifiqua; un condenseur de fluide frigorigèns à air ou à eau, destiné à produire la chaleur utile sous forme d'air de chauffage ou d'eau de chauffage ( au autre fluide ) ; un détendeur; un évaporateur L'évaporateur est destiné à rejeter la froid produit par le groupe frigorifique en contre-partie de la chaleur utile produite .Ce froid est habituellement rejeté, soit dans l'air extérieur à l'aide d'un groupe comprenant une batterie de tubes à ailettes et un ventilateur placés dans un caisson, soit dans de l'eau ou autre liquide à l'aide d'un échangeur comprenant un serpentin noyé dans ltenceinte contenant l'eau, cette eau entant soit oerdue, soit recyclée . Dans ce dernier cas l'eau recyclée peut être réchauffée par Dassage dans des capteurs solaires, ou simplement dans des tubes placés quelques centimètres en dessous d'une aire ensoleillée, ou encore dans des eaux ou fluides dont la chaleur peut être récupérée Les eaux de rivière et les fluides dont la chaleur est récupérable sont @s meilleures sources froides disponibles et il est difficile de les concurrencer.Mais il n'y en a pas partout On fait alors appel à l'air extérieur ou au soleil , ce qui présente les inconvénients suivants : - 'air extérieur est souvent trop froid pour que le fonctionnement de la pompe à chaleur soit économique - le soleil n'est présent qu'une partie de la journée C'est pourquoi la présente invention a pour objet de faire appel comme " source froide " à tous les éléments " météoriques"disponibles, météorique " ôtant pris dans la mena signification que " météorologie ". Ces éléments sont - le soleil - l'air extérieur avec ia vapeur d'eau qu'il contient - la pluie. En outre la présente invention propose un dispositif permettant de stopper le système aux moments où son économie n'est pas favorable L'objectif de l'invention est atteint au moyen - d'u@ canoteur statique exposé aux éléments " météoriques - d'un dispositif de permissivité de fonctionnement Le c@@teur comprend s - sur les éléments traditionnels d'un évaporateur de fluide frigorigène , collec#teur de liquide avec tuyauterie d'alimentation et détendeur avec son train thermostatique évaporateur proprement dit constitué par une faisceau de tubes verticaux au par une plaque creuse formée da deux tôles assemblées, ou tout autre élément équivalent collecteur de gaz avec tuyauterie de retour - une plaaue pleine métallique couvrant toute la surface de l'évaporateur et assujettie ou soudée à l'évaporateur - en avant ( soit côté soleil ) de la plaque des ailettes métalliques perpendi culaires à la plaque, ou peu obliques, assujeties par soudaga ou autrement, à la plaque - en arrière de la plaque des ailettes comme ci-avant Le dispositif de permissivité comprend - un ou olusieurs pressostats " basse pression " placés sur la tuyauterie de retour des gaz - une horloge à contacts électriques journaliàre et hebdomadaIre ou tout autre dispositif de programmation - la filerie nécessaire Les sections des soudures ou fixations , d'évaporateur à plaque et de plaque à ailettes devront permettre le transfert de chaleur, de proche en oroche, des éléments " météoriques " au fluide frigorigène , par conduction Le capteur fonctinnne de la façon suivante ( voir Fig. 1 ) : - de jour, le rayonnement solaire 1 vient frapper la face avant de la plaque 4 et une partie des ailettes avant 5, le rayonnement solaire indirect peut frapper la face arrière de la plaque 4 et tout ou partie des ailettes arrière 6 . Cette chaleur est transférée au fluide frigorigène - de jour comme de nuit, l'air extérieur 2 circule autour du systeme et ce mou vampent est facilité par l'effet de cheminée dans les aléoles créés par les ailettes .L'ensemble reçoit de la chaleur prélevée sur l'air avec possibilité de capter également la chaleur de condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air . la chaleur sensible et à la chaleur latente prélevés sur l'air extérieur peut s'ajouter la chaleur de solidification da l'eau atmosphérique, le givre ainsi produit êtant évaporé par 13 suite par l'effet du rayonnement solaire .Ces chaleurs sont transférées au fluide frigorigène - de jour comme de nuit l'eau de pluie éventuelle 3 pourra également céder de la chaleur au système, par son simple refroidissement ( I'eau de pluie est toujours sensiblement à la température de l'air extérieur ) et même pat congélation .Chaleurs également transférées au fluide frigorigène Seule la neige sera un élément perturbateur, ne pouvant céder de chaleur et gênant les échanges . Le système devra permettre un moindre accrochage et un nettoyage rapide de cstte neige Le dispositif de permissivité fonctionne de la façon suivante ; ( voir Fig. 2 ) : - dans le cas où le fournisseur d'énergie a établi trois tarifs : heures nor- males, heures de pointe, heures creuses - l'horloge , mettra en jeu le pressostat réglé sur le 3nctionnement " jour " pendant les " heures normales " . mettra en jeu le pressostat réglé sur le fonctionnement " nuit " pendant les heures " creuses . mettra à l'arrêt complet le système pendant les heures " de pointe En fonctionnement n jour " l'horloge 7 met en service le pressostat e :: 3i le capteur est suffisamment alimenté an chaleur depuis la " sourro froide " le pressostat laisse fonctio@ner le groupe frigorifique qui transfère la chaleur au circuit utilisateur - dès que la basse pression attaint la valeur trop basse correspondant à une mauvaise alimentation en chaleur de l'évaporateur , le pressostat arrête le groupe frigorifique 10 - dès que la--pression remonte, le pressostat laisse à nouveau fonctionner le groupe frigorifique - ocur éviter des arrêts et redémarrages trop fréquents, il sera mis en place un élément de temporisation sur la mise en marche du groupe frigorifique En fonctionnement " nuit " l'horloge 7 met en service le pressostat S et le fonctionnement est identique au précédent, à csla près qus, le prix de l'énergie ttant de nuit moins élevé, le pressostat de nuit pourra être réglé à une pression plus basse que le pressostat de jour Une partie des composants du système décrit existe dans 19 commerce : groupe frigorifique , évaporateur, pressostat, ..... Le système béhéficiera dans le temps des améliorations apportées par les constructeurs à leurs matériels sans que cela change i'objet et les moyens de la présente invention La pompe à chaleur équipée du dispositif décrit aura un coefficient de parformance moyen journalier supérieur tant à celui d'une pompe équi oa d'un simple capteur solaire qu'à celui d'une pompe équipée d'un évapora- teur à air La pompe éouipés du disoositif décrit pouvent fonctionner de @ui uit comme de jour, il sera possIble de réduire, par rapport aux solutions actuelles, l'importance du stockage de chaleur, relais entre la pompe à chaleur et l'utilisation. Le dispositif objet de l'invention est destiné à servir de " source froide " de chaleur à un système quelconque de pores à chaleur REVENDICATIONS '.- Dispositif permettant, adjoint à l'évaporateur d'une pompe à chaleur, ce canter l'énergie à bas potentiel contenue dans les éléments météoriques natu rnis : rayonnement solaire direct; et indirect - air - vapeur d'eau contenue dans l'air - pluie - et d'optimiser le coefficient de performance moyen de la pom@s à chaleur caractérisé par un appareillage complémentaire à l'évaporateur d'une-pompe à chaleur st comprenant : plaque métallique pleine assujetie à 1t évaporateur , ailettes métalliques pleines assujetties à la plaque, perpendiculaIrement à celle-ci, verticales, sur la face avant et sur la face arrière ae la plaque ; tous ces éléments êtant axposés aux divers éléments météoriques et plus partic@- lièrement : la olaoue au rayonnement solaire direct et indirect, les ailettes avant au rayonnement solaire réfléchi sur la plaque, les ailettes arrière à l'air extérieur, l'ensemble à la vaoeur d'eau atmosphérique et à la pluie caractérisé en outre par un appareillage complémentaire à l'évaporateur et zov- oranant : des pressostats " basse pression " placés en parallèle entre eux et leur ensemble placé en série sur le circuit électrique alimentant l'organe de mise en marche et d'arrêt du moteur de la pompe à chaleur, un seul pressestat à la fois tant mis on service , at le pressostat utile tant ms en service suivant un programme établi sur norl@ge à contacts électriques d'epès les horaires du fournisseur d'énergie primaire 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les ailettes peuvent assujetties à la plaque obliq@e- ment à celle-ci 3.- Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que les ailettes peuvent être horizontales 4.- Dispositif selon les revendiactions 1 et 2caractérisé par le fait que les ailettes peuvent être en chevrons 5. Dispositif selon les revendi@@tions 1 et 2 caractérisé par le fait que les ailettes peuvent âtre disposées en alvéoles géométriques 6.- Dispositif selon les revendi@@tions 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé par le fait que la tôle métallique servant à fabriquer les ailettes et la plaque peut être ajourée 7.- Dispositif selon les revendications 1,2, 3, 4, 5 et 6 caractérisé par le fait que le programme des pressostats peut être un programme quelconque établi par l'utilisateur