Brevet FR2460458A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne un procédé pour enlever la glace formée sur l'évaporateur d'une pompe à chaleur, celle-ci étant le com- posant principal d'une installation de chauffage dans une maison ou analogue. Lorsque l'épaisseur de la couche de glace sur l'évaporateur d'une pompe à chaleur augmente, le rendement de cette pompe diminue. De ce fait, il est souhaitable de dégivrer l'évaporateur au moins une fois toutes les 24 heures. Selon la technique actuelle, on chauffe l'évaporateur d'une telle pompe à chaleur à l'aide d'un barreau métallique, chauffé par des mo- yens électriques et introduit dans un trou de l'évaporateur, ce dernier étant constitué, dans son ensemble, par un caisson en tôle métallique. Cependant, la réalisation d'un tel évaporateur pourvu d'un trou et d'un barreau est coûteuse, notamment dans le cas o la surface de l'éva- porateur est grande; en outre, la chaleur dégagée par le barreau ne se transmet que lentement aux parties de tôle étendues de l'évaporateur et les rebords de ces parties, tout au moins lorsqu'on ne consomme pas pour le chauffage des quantités d'électricité au delà du seuil écono- mique. On sait également envoyer le gaz réfrigérant chaud provenant du refoulement du compresseur de la pompe à chaleur, par l'intermédiaire d'une vanne d'inversion, par exemple une vanne comportant un aimant, jusqu'à l'évaporateur afin de fondre la glace déposée sur celui-ci, et utiliser comme évaporateur le condenseur ou le groupe de condenseurs de l'installation de pompe à chaleur, le gaz réfrigérant froid prove- nant du diffuseur ou détendeur de la pompe à chaleur traversant ainsi le condenseur. Un tel dégivrage de l'évaporateur présente plusieurs avantages. Il est possible de l'effectuer rapidement, car la chaleur du gaz réfrigérant chaud se transmet efficacement aux tôles et aux re- bords de l'évaporateur, et le dégivrage est économique. Cependant, le condenseur ou le groupe de condenseurs devient froid dans ce processus, de l'humidité se condense sur lui et de l'eau s'en égoutte, ce qui est évidemment un inconvénient, au moins pour autant que sont concernées certaines formes d'installations de pompes à chaleur conçues pour chauf- fer des logements. Selon la présente invention, on a constaté qu'il était inutile de permuter les fonctions de l'évaporateur et du condenseur de la pompe à chaleur pour obtenir un dégivrage rapide, efficace et économique de l'évaporateur. On obtient un résultat beaucoup plus satisfaisant si 1) - on déconnecte momentanément, par exemple une demi-heure toutes les 24 heures, le condenseur et le diffuseur du circuit de la pompe à chaleur, et 2) - on utilise le compresseur pour faire circuler le gaz réfri- gérant dans un circuit ne comportant, dans le sens du courant, que l'é\a- porateur, le compresseur et un serpentin d'échange thermique incorporé à un chauffe-eau ou analogue. L'eau du chauffe-eau est chauffée à une température de, par exemple 60 à 70 C, de préférence par la pompe à chaleur. Le nouveau circuit court ne fonctionne pas comme une pompe à cha- leur pendant l'opération de dégivrage. Il transmet la chaleur dégagée dans le chauffe-eau directement à l'évaporateur au moyen du gaz réfri- gérant, qui se trouve à une pression élevée du fait que toute la quan- tité de réfrigérant du circuit est gazéifiée.-^-- Ainsi, la présente invention concerne un procédé pour dégivrer un évaporateur de pompe à chaleur, à laquelle est raccordé un chauffe-eau ou analogue, par exemple un dispositif tel que décrit dans la demande de brevet PCT/SE 79 100078. Dans ce dispositif et pendant le fonction- nement normal de la pompe à chaleur, il y a échange thermique entre le gaz réfrigérant provenant du compresseur et l'eau dans le chauffe-eau lorsque le gaz réfrigérant circule à travers un serpentin placé dans l'eau. La température du gaz réfrigérant est ainsi abaissée, environ jusqu'à sa température de condensation, avant qu'il pénètre dans le con- denseur ou le groupe de condenseurs de la pompe à chaleur, lesquels condenseurs fonctionnent comme un radiateur. Les avantages d'une telle disposition sont décrits dans la demande PCT précitée. Ainsi, la caractéristique de la présente invention est que, lors- que l'évaporateur doit être dégivré, le gaz réfrigérant, après son pas- sage à travers le compresseur et le serpentin du chauffe-eau, dans le- quel il y a échange thermique entre le gaz réfrigérant et l'eau chaude, by-passe le condenseur ou le groupe de condenseurs ainsi que le diffu- seur et va directement à l'évaporateur afin de fondre la glace déposée sur ce dernier. Une autre caractéristique de la présente invention est qu'une petite portion du gaz réfrigérant, qui a circulé à travers le serpentin dans le chauffe-eau du fait de la pression créée par le com- presseur, est ramenée à l'entrée du compresseur afin d'y chauffer le gaz réfrigérant provenant de l'évaporateur et refroidi du fait de l'opé- ration de dégivrage, et afin de faire passer à l'état gazeux le réfri- gérant éventuellement liquéfié dans le gaz réfrigérant provenant de l'évaporateur et éviter ainsi des avaries du compresseur du fait de coups de bélier. On va maintenant décrire une réalisation préférée de la présente invention, en se reportant au dessin joint sur lequel La figure 1 représente le circuit d'une pompe à chaleur selon l'invention, lorsque la pompe fonctionne comme pompe à chaleur au sens ordinaire du terme; et La figure 2 illustre un deuxième circuit de la même pompe à cha- leur, lorsque l'évaporateur de la pompe est en cours de dégivrage selon l'invention. La figure 1 montre comment circule le gaz réfrigérant dans une pompe à chaleur (voir notamment la demande de brevet précitée) qui tra- vaille en partie de manière usuelle en chauffant de l'eau dans un chauf- fe-eau (3) par l'intermédiaire d'un serpentin (2), ainsi que les pièces (non représentées) d'une maison au moyen du groupe de condenseurs (4) de la pompe à chaleur. Le compresseur (1) refoule du gaz réfrigérant surchauffé à travers le serpentin (2), placé dans le chauffe-eau (3), dont le contenu est chauffé, le résultat étant que la température du gaz réfrigérant est abaissée. Lorsque ce gaz réfrigérant arrive dans le groupe des condenseurs (4), il est condensé sous forme de réfrigérant liquide et cède sa chaleur de vaporisation, qui est utilisée directe- ment pour chauffer les pièces. Dans le diffuseur (5), la pression du liquide réfrigérant diminue et, dans l'évaporateur (6), le liquide ré- frigérant est transformé en gaz réfrigérant du fait de la chaleur de l'air, qui passe par l'évaporateur, le gaz réfrigérant étant ensuite remis en pression par le compresseur (1). La figure 2 montre comment l'évaporateur est dégivré; le gaz ré- frigérant chaud, quant il a quitté le serpentin (2) placé dans l'eau chaude du chauffe-eau (3), circule en partie à travers une section de tuyau de gros diamètre (8) jusqu'à l'évaporateur (6) et en partie à travers une section de tuyauterie de petit diamètre (9) directement jusqu'à l'entrée du compresseur, grâce à la vanne (7). Ainsi, une quan- tité relativement importante de gaz réfrigérant chaud circule à travers l'évaporateur (6) et le dégivre, et une quantité proportionnellement plus faible du gaz réfrigérant chaud arrive à l'entrée du compresseur (1) afin de ramener à l'état gazeux le réfrigérant éventuellement liqué- fié dans cette quantité plus importante de gaz réfrigérant qui circule à travers l'évaporateur (6) et est refroidie par le dégivrage. La quan- tité de gaz réfrigérant chaud devant traverser le tuyau (9), doit être calculée à tout moment en fonction de la tendance à la condensation du gaz réfrigérant dans l'évaporateur pendant le dégivrage. Il est souhai- table de ne laisser qu'une petite quantité de gaz réfrigérant chaud circuler à travers le tuyau (9), de façon à éliminer la présence de condensat de réfrigérant à l'entrée du compresseur, car alors le tra- vail du compresseur est aussi faible que possible et le rendement du dégivrage est excellent. O O O O O -O-O*O-O-O- 2460 458 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour dégivrer l'évaporateur (6) d'une installation de pompe à chaleur dans une maison ou analogue, par exemple selon la demande de brevet PCT/SE 79 100 078, dans laquelle il y a échange ther- mique dans un serpentin (2) entre le gaz réfrigérant chaud provenant du compresseur (1).et l'eau d'un chauffe-eau (3) ou analogue, ce gaz réfri- gérant chaud étant refroidi sensiblement jusqu'à sa température de con- densation avant son entrée dans un groupe de condenseurs (4) fonction- nant en tant que radiateurs de l'installation, caractéxrisé en ce que le gaz réfrigérant, qui est refoulé à travers le serpentin (2) du chauffe- eau (3), ou analogue, par le compresseur (1) by-passe le groupe de con- denseurs (4) et le diffuseur (5) de l'installation et circule directement jusqu'à l'évaporateur (6) qui est chauffé et ainsi dégagé de sa glace, et qu'en outre une petite quantité du gaz réfrigérant, qui a été refou- lée à travers le serpentin (2) du chauffe-eau (3) est amenée à l'entrée du compresseur (1), également au moyen de ce compresseur (1), afin de réchauffer à cette entrée le gaz réfrigérant provenant de l'évaporateur (6) et refroidi du fait du dégivrage, et pour ramener à l'état gazeux tout réfrigérant éventuellement liquéfié dans le réfrigérant provenant de l'évaporateur (6). 2 - Pompe à chaleur à évaporateur, par exemple selon la demande de brevet PCT/SE 79 100 078, dans laquelle il y a échange thermique dans un serpentin (2) entre le gaz réfrigérant chaud provenant du compresseur (1) et l'eau d'un chauffe-eau (3) ou analogue, ce gaz réfrigérant chaud étant refroidi sensiblement jusqu'à sa température de condensation avant son entrée dans un groupe de condenseurs (4) fonctionnant en tant que radia- teurs de l'installation, caractérisée en ce que, pour le dégivrage de l'évaporateur, elle comprend des moyens tels que le gaz réfrigérant, qui est refoulé à travers le serpentin (2) du chauffe-eau (3), ou analogue, par le compresseur (1), by-passe le groupe de condenseurs (4) et le dif- fuseur (5) de l'installation et circule directement jusqu'à l'évaporateur (6) qui est chauffé et ainsi dégagé de sa glace, et qu'en outre une peti- te quantité du gaz réfrigérant, qui a été refoulée à travers le serpen- tin (2) du chauffe-eau (3) est amenée à l'entrée du compresseur (1), éga- lement au moyen de ce compresseur (1), afin de réchauffer à cette entrée le gaz réfrigérant provenant de l'évaporateur (6) et refroidi du fait du dégivrage, et pour ramener à l'état gazeux tout réfrigérant éventuelle- ment liquéfié dans le réfrigérant provenant de l'évaporateur (6). 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