Brevet FR2453374A1 — publié le 19801031

La présente invention concerne un circuit comprenant un compresseur et une pompe a chaleur et destiné au chauffage et au refroidissement de bâtiments munis d'un chauffage à air, en particulier les habitations, et a la préparation d'eau chaude domestique, le circuit comprenant un accumulateur d'eau chaude, un condenseur placé dans cet accumulateur, un dispositif de refroidissement coopérant avec l'accumulateur d'eau chaude, un échangeur de chaleur, un évaporateur et un compresseur destine a pomper un fluide de transmission de chaleur dans les diverses parties d'un circuit de transmission de chaleur, le condenseur, l'échangeur de chaleur, l'éva- porateur et le compresseur étant montés l'un après l'autre et dans cet ordre dans une boucle. Lors de l'utilisation du chauffage à air dans les bâtiments, l'air qui doit être souffle est en général chauffé par des gaz de cheminée, de l'eau chaude ou un dispositif de chauffage électrique dans lequel l'air circule et est ensuite dirigé vers l'espace a chauffer. On a aussi utilisé des pompes à chaleur pour le chauffage de l'air et de l'eau domestique, le condenseur de la pompe a chaleur formant un dispositif de chauffage.Dans le cas du refroidissement, on a utilisé un ensemble séparé à cet effet, dans lequel l'air estsoufflé. On a par exemple utilisé à cet effet l'évaporateur d'un groupe de refroidissement, un dispositif de refroidissement a circulation d'eau froide ou un circuit de circulation d'un fluide de transmission de chaleur, le circuit refroidissant l'air par l'intermédiaire d'un ensemble fonctionnant a l'aide d'un liquide. Dans les constructions connues, il est en gene- ral nécessaire que deux dispositifs séparés d'échange de chaleur soient utilisés, l'un assurant le chauffage et l'autre le refroidissement. On a aussi utilisé des dispositifs d'échange de chaleur ayant une circulation d'un liquide de transmission de chaleur, le même dispositif d'échange de chaleur assurant le chauffage et le refroi dissement, mais, dans ce cas, des dispositifs d'échange de chaleur a liquide sont nécessaires en outre pour le chauffage et le refroidissement du fluide de transmission de chaleur. On a aussi utilisé une pompe à chaleur a cet effet si bien que, dans le cas du chauffage, le condenseur est utilisé comme émetteur de chaleur et l'évaporateur comme fixateur de chaleur.Dans le cas du refroidissement, la connexion est inversée si bien que le condenseur fonctionne a la manibre d'un fixateur de chaleur, avec refroidissement de l'air, et le condenseur fonctionne comme un émetteur de chaleur, c'est-a-dire gn condenseur, lorsque la chaleur est extraite. Cette connexion présente des risques importants de défectuosité et le fonctionnement n'est pas fiable. On a aussi utilisé, pour le pompage de chaleur, un procédé selon lequel, lorsqu'un refroidissement est nécessaire, l'évaporateur et le condenseur de la pompe a chaleur restent inchangés, mais les canaux de circulation d'air les rejoignant sont échangés si bien que, a la place d'un chauffage, c'est un refroidissement qui est obtenu. En pratique, ce procédé s'est révélé très difficile & mettre en oeuvre. L'invention élimine les inconvénients précites et concerne un circuit a compresseur et pompe a chaleur d'un type nouveau qui convient très bien en pratique. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, le meme dispositif d'échange de chaleur est utilise a a fois pour le chauffage et le refroidissement, dans une installation de chauffage d'air dans laquelle le chaux fage et le refroidissement sont assurés par une pompe à chaleur. L'invention concerne un circuit dans lequel ake l'eau ou de l'air peut être chauffé par la pompe a chaleur, mais seul l'air peut être refroidi. Le circuit selon l'invention comprend trois dispositifs différents d'échange de chaleur utilisés avec une pompe a chaleur, l'un des dispositifs d'0chaqge fonctionnant uniquement comme condenseur d'eau et étant placé dans un accumulateur d'eau chaude. Le second dispositif d'échange est placé dans le réseau de circulation d'air du bâtiment a chauffer ou à refroidir et il permet a la fois un chauffage et un refroidissement. Le troisième dispositif d'échange de chaleur est placé dans le canal d'évacuation d'air du batiment, et il ne fonctionne que comme dispositif d'échange de chaleur pour le refroidissement, fixant la chaleur de flair évacué. La quantité de chaleur de condensation produite par la pompe à chaleur peut être transmise soit au condenseur d'eau soit au dispositif d'échange de chaleur avec l'air qui circule, alors que les frigories disponibles peuvent être transmises soit au dispositif d'échange de chaleur utilisé pour la circulation de l'air, soit au dispositif d'échange de chaleur utilisé pour l'air évacué. Selon l'invention, la chaleur de condensation peut être transmise soit a l'accumulateur d'eau chaude permettant le chauffage d'eau domestique, soit à un ensemble de chauffage de l'air qui circule dans le b - timent si bien que l'ensemble de vaporisation est dispose de maniere que l'air évacué et l'air de la circulation dans le bâtiment peuvent être refroidis par l'ensemble de vaporisation alors que le chauffage et le cefroidis- sement de l'air de circulation sont réalisés dans le même ensemble. Dans le cas du chauffage, le fluide de transmission de chaleur (fluide de refroidissement) pompé par le compresseur circule dans l'ensemble en sens opposé au sens de circulation correspondant au refroidissement. Plus précisément, jie circuit selon l'invention se caractérise par la connexion du dispositif de refroidissement en parallèle avec iéchangeur de chaleur, par la disposition, dans les conduits dérivés de l'échangeur de chaleur et du dispositif de refroidissement, d1une soupape permettant à ment correspondant d'être déconnecté ou non du circuit, et par une connexion de shunt, munie d'une soupape, montée entre l'échangeur de chaleur et l'évaporateur, une première extrémité de cette connexion étant reliée au conduit de dérivation de l'échangeur de chaleur en un point qui est compris entre cet échan- geur et la soupape correspondante. Le circuit selon l'invention permet le chauffage de l'air et de l'eau chaude domestique a l'aide d'une même pompe à chaleur, ainsi que le refroidissement d1un batiment, le cas échéant. D'autres caractéristiques et avantages de l'ln- vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se re- férant au dessin annexé sur lequel la figure unique est un schéma d'un mode de réalisation de circuit selon l'in- vention. On considère d'abord le cas dans lequel de l'eau chaude domestique doit être disponible. Lorsque la pompe a chaleur fonctionne et qu'il faut de 1'eau chaude domestique, un compresseur 1 pompe des vapeurs de fluide de refroidissement dans un condenseur 2. Les vapeurs se condensent et échauffent l'eau, et elles parviennent à un serpentin 3 de refroidissement1 la soupape 5 étant fermée. Le liquide de refroidissement qui a assuré le refroidissement dans le serpentin circule dans l'accumulateur 10 et dans une soupape 4 ouverte jus- qu' à un détendeur 7, et il est à nouveau vaporisé dans un évaporateur 9 dans lequel le compresseur 1 aspire les vapeurs et les renvoie au circuit. Dans cette circulation, les soupapes 5 et 14 sont fermées alors que la soupape 4 est ouverte. On considère maintenant le cas oh il faut de l'eau chaude domestique et de l'air chaud de clrculation. Dans ces circonstances, l'air qui circule dans un batiment doit être chauffé et l'ensemble comprenant la pompe à chaleur fonctionne de la manière suivante. Le compresseur 1 pompe les vapeurs de fluide de refroidissement dans le condenseur 2 puis, par l'intermédiaire de la soupape ouverte 5, dans un condenseur 6 a air dans lequel les vapeurs chaudes se condensent alors que l'air de circulation souffle par un ventilateur 12 est échauffé Le liquide condensé provenant du condenseur 6 parvient au détendeur 7 et s'évapore dans l'évapora- teur 9, en refroidissant l'air évacué qui est soufflé par un ventilateur 11. Le compresseur 1 aspire alors des vapeurs dans l'évaporateur 9 et les fait circuler a nouveau.Au cours de cette circulation, la soupape 14 est fermée alors que les soupapes 4 et 5 sont ouvertes. On considère maintenant le cas où il faut de l'eau chaude domestique mais ou l'air de circulation doit être refroidi. Lorsque l'air qui circule dans le batiment doit être refroidi, le compresseur 1 pompe les vapeurs du fluide de refroidissement vers le condenseur 2 dans lequel les vapeurs se condensent et fournissent de la chaleur a l'eau, le fluide passant ensuite dans le serpentin 3 de refroidissement jusqu'! l'accumulateur 10 à partir duquel il parvient au détendeur 13 et, dans ce cas, il s 'évapore dans le condenseur 6 en refroidissant l'air qui circule sous la commande du ventilateur 12. Le compresseur 1 aspire les vapeurs par la canalisation 15 de shunt et les renvoie dans le circuit. Pendant l'opération de refroidissement, les soupapes 4 et 5 sont fermées et la soupape 14 est ouverte. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les ensembles de refroidissement et de chauffage de l'air évacué et de l'air qui circule peuvent être des dispositifs d'échange de chaleur a liquide ayant un circuit fermé de circulation et placés dans des canaux respectifs de circulation d'air alors que le liquide de transmission de chaleur des dispositifs d'échange est chauffé et refroidi par le condenseur et ltévaporateur de la pompe à chaleur. REVENDICATIONS 1. Circuit comprenant un compresseur et une pompe a chaleur, destiné au chauffage et au refroidissement des bâtiments fonctionnant par chauffage d'air, tels que les habitations, le circuit étant destiné a la préparation d'eau chaude domestique et comprenant un accumulateur (8) d'eau chaude, un condenseur (2) placé dans l'accumulateur, un dispositif (3) de refroidissement associé a l'accumulateur (8) d'eau chaude, un échangeur (6) de chaleur, un évaporateur (9) et un compresseur (1) destiné à pomper un fluide de transmission de chaleur dans les diverses parties du circuit de transmission de chaleur (2, 8, 3, 6, 9), le condenseur (2), l'échangeur (6) de chaleur1 l'éva- porateur (9) etlecompresseur (1) étant montés dans cet ordre, les uns après les autres, dans une boucle, ledit circuit étant caractérisé en ce que le dispositif (3) de refroidissement est monté en parallèle avec l'échangeur (6) de chaleur, les conduits dérivés de l'échangeur (6) de chaleur et du dispositif (3) de refroidissement comportent chacun une soupape (5, 4) permettant la déconnexion alternée de l'élément correspondant de circuit (6, 3), et une connexion (15) de shunt, comportant une soupape (14), et montée entre l'échangeur (6) de chaleur et l'évapora- teur (9), une première extrémité de la connexion étant reliée au conduit de dérivation de l'échangeur (6) de chaleur en un point compris entre cet échangeur et la soupape (5) qui lui correspond. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage des soupapes (5, 4, 14) dans les conduits de dérivation et dans la connexion de shunt est tel que, en cas de chauffage, la soupape (14) de la connexion de shunt est fermée et, parmi les soupapes (4, 5) des conduits de dérivation, la soupape (4) du conduit de dérivation du dispositif de refroidissement au moins est ouverte.