Brevet FR2472149A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne un appareil combiné de refrige- ration et de chauffage, comportant une pompe de chaleur, dont le circuit complet de caloporteur avec compresseur, évaporateur et condenseur, est affecte à l'appareil de réfrigération, ainsi qu'un circuit secondaire rempli d'un caloporteur intermédiaire et dans lequel sont insérés d'une part le condenseur et d'autre part un echangeur de température auquel est affecté un réservoir d'eau chaude. Dans un appareil combiné de réfrigération et de chauffage connu (demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n" 26 09 C7'), les condenseurs d'un appareil de réfrigération du commerce sont disposés dans un conduit d'air, qu'une canalisation d'alimentation en air relie a une chambre d'échangeur de température, sur un réservoir d'eau chaude isolé thermiquement. Une canalisation de retour, dans laquelle une soufflante est incorporée, relie la chambre de l'échangeur de température au conduit d'air.Un thermorupteur mesure la température de l'eau dans le réservoir et la soufflante demeure branchée tant que cette température demeure inférieure à une valeur prédéterminée, de sorte que l'air traverse les condenseurs pour atteindre l'échangeur de température, puis revient aux condenseurs. Lorsque la température prédéterminée de l'eau est atteinte, la soufflante est par contre coupée et un orifice d'alimentation est ouvert automatiquement dans le conduit d'air, afin d'assurer le refroidissement des condenseurs nécessaire en service pour la réfrigération, l'extrémité supérieure du conduit d'air étant ensuite ouverte. Dans ce montage, le conduit d'air et les propriétés relativement mauvaises de transmission de chaleur par l'air produisent des pertes notables, qui interdisent une utilisation optimale de la chaleur produite par les condenseurs. L'invention a pour objet un appareil combiné de réftigération et de chauffage, permettant l'utilisation d'un caloporteur interme- diaire liquide, avec de faibles pertes thermiques sur le condenseur et sans commutation du circuit de caloporteur, tout en permettant un soutirage direct de chaleur dans le circuit de caloporteur quand le réservoir d'eau est chauffé. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le con denseur est réalisé sous forme d'un tube parcouru par le caloporteur une partie du tube est gainée avec maintien d'un intervalle par un tube de protection parcouru par le caloporteur intermédiaire liquide; et le condenseur est monté dans une chambre isolée thermiquement et pouvant être balayée par un fluide frigorigène. Dans l'appareil combiné de réfrigération et de chauffage selon l'invention, la chaleur produite par la partie gainee du condenseur, lors du fonctionnement en appareil de réfrigération, est absorbée par le caloporteur intermédiaire liquide circulant dans le tube de protection et permettant un échange de température beaucoup plus intense que l'air. I1 n'y a pratiquement pas de perte de chaleur par suite de la disposition du condenseur dans une chambre isolée thermiquement, de sorte que toute la chaleur produite par le condenseur peut être transmise par des canalisations a un échangeur de temperåture logé dans le réservoir d'eau chaude.De l'air est par contre insuffle dans la chambre comme fluide frigorigène quand le refroidissement du condenseur est insuffisant pour le fonctionnement de l'appareil de réfrigération, le contenu du réservoir d'eau étant chauffé. Dans ce cas de fonctionnement, la chaleur contenue dans le circuit de caloporteur est cédée par la partie non gainée du condenseur, sans retard par le débit d'air, de sorte qu'un soutirage de chaleur sans retard est assuré. Un refroidissement du calo?.orteur intermédiaire contenu dans le tube de protection par le débit d'air est donc inutile avant un soutirage de chaleur dans le circuit de caloporteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente le schéma des éléments fonctionnels; et la figure 2 représente le schéma électrique de la commande des éléments fonctionnels. Dans un appareil de réfrigération 1, une pompe de chaleur est insérée dans un circuit de caloporteur commun avec un compresseur 2, un évaporateur 3, une soupape de détente 4 et un condenseur réfrigérable, divisé en deux parties 5, 6. Un fonctionnement autonome de l'appareil de réfrigération 1 est ainsi possible. Le condensateur 5, 6 est constitué par un tube, dont la partie 5 est gainée avec naintien d'un intervalle par un tube de protection 7. La partie G non gainée du tube est disposée en amont de la partie 5 gainée par rapport au sens d'écoulement du fluide frigorigène. L'espace libre compris entre le tube de la partie 5 et le tube de protection 7 est parcouru par de l'eau servant de caloporteur intermediaire.Le tube de protection 7 est inséré dans un circuit d'eau 8, contenant un echangeur de température 9, une pompe de circulation 10 et un second échangeur de température 11. L'échangeur de température 9 se trouve la partie inférieure d'un réservoir d'eau chaude 12 isolé thermiquement, tandis que l'échangeur de température 11, branché en amont du tube de protection 7, est réalisé sous forme de réfrigérant à huile pour le compresseur 2. Un reservoir d'egalisation de pression 13 est en outre relie au circuit d'eau 8. Les parties 5, 6 du condenseur sont hélicoïdales, la partie 6 non gainee étant disposee coaxialement a l'intérieur de la partie 5 gainée.A l'intérieur de la partie 5 et par suite du tube de protection 7 hélicoidal, se trouve un conduit d'air 16, entourant la partie 6. Le conduit d'air 16 est disposé verticalement, au centre de la chambre 19. L'ensemble du condenseur 5, 6 ainsi constitué est recouvert par un capot 14, qui porte une couche 15 d'isolation thermique et dont l'extrémité inférieure est ouverte. L'extrémité inférieure du conduit d'air 16 vertical se trouve dans le même plan que le bas du capot 14, afin d'éviter une circulation d'air par ascendance thermique. Le conduit d'air 16 contient par contre une soufflante 18 équipée d'un moteur électrique et branchée lors du dépassement d'une température prédéterminée à la sortie du tube de protection ou de la partie 6. Dès que le circuit 8 de caloporteur intermédiaire ne cede pas une quantite de chaleur suffisante au réservoir d'eau chaude 12, la soufflante 18 produit ainsi une ventilation forcée du condenseur 5, 6 dans la chambre 19 délimitée par le capot 14. La partie 6 non gainée du condenseur est soumise directement à l'air de refroidissement et assure ainsi un refroidissement du condensateur suffisant pour le maintien du fonctionnement requis en réfrigération. La partie 5 peut aussi contribuer à cette action quand le debit d'air refroidit le caloporteur intermédiaire dans le tube de protection 7.En fonctionnement normal, le circuit de caloporteur intermédiaire 8 permet par contre d'utiliser pour le chauffage du réservoir d'eau chaude 12 non seulement la chaleur produite par le condenseur 5, 6, mas aussi la chaleur produite par l'échangeur de température 11 du compresseur 2. Afin d'assurer une commande optimale de l'appareil combiné de chauffage et de réfrigération, un thermorupteur 25 est couplé thermiquement à la sortie du tube ae protection 7 ou de la partie 6 et actionne un contact inverseur. Le contact de travail permet de brancher le moteur de la soufflar.te 18 quand une température supérieure prédéterminée est atteinte. Le contact de repos du thermorupteur 2S est par contre en serie avec un contact de travail d'un relais tempo risc 20 et un moteur d'entraînement de la pompe 10. Le contact de travail du relais temporisé 20 est par exemple actionné par une bilame 21 a chauffage separé, dont l'enroulement de chauffage 22 est branché en parallèle avec le moteur d'entraînement du compresseur 2. La pompe de circulation 10 est ainsi branchée avec retard par rapport au compresseur 2, c'est-à-dire uniquement quand une quantité de chaleur utilisable est disponible après un certain temps de fonctionnement sur la partie 5 du condenseur. Le contact de travail du relais temporisé 20 demeure fermé pendant un certain temps après la coupure du compresseur 2, permettant ainsi de transmettre au réservoir-d'eau chaude la quantité de chaleur encore-contenue dans la partie 5 du condenseur. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Appareil combiné de réfrigération et de chauffage, comportant une pomme de chaleur dont le circuit complet de caloporteur avec compresseur, évaporateur et condenseur, est affecté à l'appareil de réfrigération, ainsi qu'un circuit secondaire rempli d'un caloporteur intermédiaire et dans lequel sont inserés d'une part le condenseur et d'autre part un échangeur de température auquel est affecté un réservoir d'eau chaude, ledit appareil étant caractérisé en ce que le condenseur (5, 6), est réalise sous forme d'un tube parcouru par le caloporteur; une partie (5) du tube est gainée avec maintien d'un intervalle par un tube de protection (7) parcouru par le caloporteur intermédiaire liquide; et le condenseur (5, 6) est monté dans une chambre (19) isolée thermiquement et pouvant être balayee par un fluide frigorigène. 2. Appareil combiné de refrigeration et de chauffage selon revendication 1, caractérisé en ce que la partie (6) non gainée du tube est disposee en amont de la partie (5) gainée par rapport au sens d'écoulement du fluide frigorigène. 3. Appareil combiné de réfrigération et de chauffage selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre (19) comporte un capot (14) isolé thermiquement, ouvert dans le bas et entourant le condenseur (5, 6), ainsi qu'un conduit d'air (16) disposé à l'intérieur du capot (14); et la partie (6) non gainée du condenseur est disposée à l'intérieur et la partie gainee (5) à l'extérieur du conduit d'air (16). 4. Appareil combine de réfrigération et de chauffage selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par la disposition verticale du conduit d'air (16) au centre de la chambre (19). 5. Appareil combiné de réfrigération et de chauffage selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extré- mité inférieure du conduit d'air (16) se situe dans le même plan que le bord inférieur du capot (14). 6. Appareil combiné de réfrigération et de chauffage selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube de protection (7) est branché en série et en aval d'un échangeur de température (11), assurant l'échange de chaleur avec le compresseur (refrigérant à huile 11). 7. Appareil combiné de réfrigération et de chauffage selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par une soufflante (18), affectée au conduit d'air (16) et commutée en fonction de la température de la partie gainée du condenseur (5, 6). 8. Appareil combiné de réfrigération et de chauffage selon revendication 7, caractérisé en ce que le circuit du moteur d'entraînement de la soufflante comprend un thermorupteur (25) disposé à la sortie du caloporteur du condenseur (5, 6) ou à la sortie du caloporteur intermédiaire du tube de protection (7). 9. Appareil combiné de réfrigération et de chauffage selon une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le thermorupteur (25) comprend un contact inverseur, dont le contact de travail est relié au moteur d'entraînement de la soufflante et de le contact de repos est relié au montage en série d'un contact temporisateur (20) et d'un moteur d'entraînement de la pompe (10) de circulation du caloporteur intermédiaire; et le signal de commande du contact temporisateur (20) est prélevé sur le moteur d'entraînement du compresseur (2).