Brevet FR2469668A1 — publié le 19810522

La présente invention concerne une pompe à chaleur combinée avec un compresseur; un condensateur et un vaporisateur dans un circuit réfrigérant en vue de chauffer le contenu d'un chauffe-eau. Dans les installations connues de ce genre, le chauffe-eau et la pompe à chaleur sont constructivement disposés indépendamment l'un de l'autre et uniquement reliés par une conduite circulatoire dotée d'une pompe de circulation, laquelle conduite atteint le condensateur de la pompe à chaleur et dans laquelle le contenu du chauffe-eau est remué. La pose et l'isolation d'une telle conduite entraînent souvent des frais importants de matériel et de main-d'oeuvre, sans même parler de la disposition désavantageuse de la pompe de circulation. En plus, cette pompe indispensable au fonctionnement de l'installation constitue unegêne en raison des pannes possibles et absorbe constamment de l'énergie pour être efficace.La disposition séparée du chauffeeau et de la pompe à chaleur exige en plus des connexions électriques relativement compliquées pour la liaison entre le thermostat à monter sur le chauffe-eau et la commande de la pompe à chaleur, d'où accroissement supplémentaire des frai. de montage. Un autre inconvénient particulièrement important réside dans le fait qu'à la conduite circulatoire se produit en dépit de l'isolation prévue,des pertes de chaleur inévitables se traduisant par un résultat négatif quant à la température à atteindre du chauffe-eau. L'invention vise un perfectionnement des installations précitées en vue d'éviter les inconvénients signalés, consistant à réunir intimement la pompe à chaleur et le chauffe-eau en un seul bloc. I1 suffit tout simplement d'assembler directement la pompe à chaleur au chauffe-eau et de disposer le condensateur de cette pompe à l'intérieur du chauffe-eau. Dans ces conditions l'échange de chaleur entre le condensateur de la pompe à chaleur et du contenu du chauffe-eau a lieu dans le chauffe-eau, de sorte qu'une conduite circulatoire et une pompe de circulation ne sont plus nécessaires, et qu'ainsi les pertes de chaleur extérieures sont évitées. Dans ces conditions une pompe à chaleur de faible rendement suffit, d'où économie d'énergie et des frais de fonctionnement. En plus, du fait que la pompe à chaleur et le chauffe-eau forment une unité, il est possible pour connecter le régulateur de température à la commande, d'avoir simplement recours à des prises de courant ordinaires. Ainsi les avantages qui résultent de l'inven tion sont une simplification de construction et aussi un abaissement des frais de fonctionnementssd'où économie appréciable dans l'ensemble. La pompe à chaleur peut avoir un condensateur sous forme de tubulures horizontales pénétrant dans le chauffe-eau en direction radiale et etre fixeed une bride prévue sur le chauffe-eau par exemple celle qui existe de toute façon autour du trou d'homme des chauffe-eau courants. Le montage en est facile et la transmission de la chaleur est excellente. Par ailleurs, en plus des dispositions ci-dessus en combinaison avec un évaporateur en contact avec l'air ambiant, il peut être prévu que l'espace recevant la compression soit doté d'au moins une ouverture d'aspiration fonctionnant avec un ventilateur travaillant par succion, et que devant le côté de l'aspiration soit disposé l'évaporateur travaillant en régleur d'air. I1 en résulte avantageusement un préchauffage complémentaire de l'air amené à l'évaporateur, tout en refroidissant le compresseur. Le dessin annexé à l'appui du mémoire descriptif qui suit représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de l'objet d'invention, mettant en outre l'accent sur d'autres avantages possibles. La figure 1 montre en vue latérale la disposition d'une pompe à chaleur adaptée à un chauffe-eau, et La figure 2 en est une vue depuis le dessus et partiellement en coupe. Le chauffe-eau 1 (Fig. 1) peut par exemple contenir de l'eau chaude sanitaire. Il possède d'une manière connue un raccord à la conduite d'eau fraîche et 9 celle pour débiter de l'eau chaude L'ouverture ou le trou d'homme donnant accès à l'intérieur du chauffe-eau est désignée par 2. L'enveloppe 3 du chauffe-eau comporte à l'extrémité de 50 ajutage une bride 4 à laquelle est raccordée la pompe à chaleur désignée dans son ensemble par 5, et servant à chauffer le contenu du chauffe-eau 1. Cette pompe à chaleur 5 comprend d'une manière connue un compresseur 6, un évaporateur 7 et un condensateur 8. Le fonctionnement de la pompe de chaleur est connu en soi. Les éléments constitutifs de cette pompe sont montés sur un support 9 comportant une bride 10 raccordée avec intercalation d'un joint 11 à la bride 4 du chauffe-eau à l'aide de boulons non représentés. Cette disposition compacte permet un montage et un démontage rapides de cette pompe à chaleur 5, et est d'un encombrement le plus réduit possible. La fixation directe de la pompe 5 sur le chauffe-eau 1 dispense d'avoir recours à des consoles ou autres moyens de support. Quant au condensateur 8, il possède une forme relativement allongée et dépasse de beaucoup la bride 10. Celle-ci affecte, en vue d'une obturation correcte, pratiquement la forme d'un couvercle comportant des tubulures montées de manière étanche pour le remplissage et pour le débit 12, respectivement 13 du condensateur 8. Ainsi que le montrent les figures, l'adop- tion pour le condensateur de la forme de barres chauffantes permet avantageusement de transmettre la chaleur effective du condensateur au contenu du chauffe-eau, d'où garantie d'un rendement excellent. Dans la forme d'exécution représentée, le condensateur 3 pénètre horizontalement dans le chauffe-eau 1, d'une quantité correspondant sensiblement au diamètre intérieur du chauffe-eau 1 de façon à agir radialement.Bien entendu au lieu de condensateur rectiligne, d'autres formes sont concevables,curvilignes ou angulaires, suivant les besoins. Cependant, il est donné la préférence à la forme rectiligne représentée sur le dessus,du fait qu'elle se laisse le mieux introduire à travers le trou d'homme 2. Le condensateur 8 se compose de serpentins composés de plusieurs spires allongées 14, superposées suivant des plans parallb- les et raccordées à la bride 10 de façon à être parcourus depuis le haut vers le bas, le condensé se produisant à l'intérieurpouvantainsi s'écouler convenablement par gravité. I1 y a avantage, comme le montre la Fig. 2 > de décaler les spires 14 latéralement pour l'obtention d'un échange de chaleur plus intenseQuant aux choix du matériau pour les serpentins, il est recommandé l'acier au chrome qui a l'avantage d'être très résistant en lui-même et aussi à la corrosion, permettant un fonctionnement 9 haute pression. L'énergie primaire nécessaire à la pompe à chaleur est, dans la forme d'exécution envisagée, simplement prélevée de l'air ambiant. De ce fait l'évaporateur 7 est conçu en régulateur d'air. Pour l'obtention d'un courant d'air suffisant, il est prévu un ventilateur 15 actionné par un moteur l(Fig. 2b Celui-ci aspire l'air ambiant à travers l'évaporateur 7 agis. sant en régulateur et le chasse de nouveau vers le haut. Dans ces conditions, il est assuré que l'air qui s'est refroidi dans l'évaporateur 7 se mélange bien avec l'air chaud accumulé dans les zones plus hautes, avec comme résultat un refroidissement uniforme de l'espace 17 occupé par le compresseur 6. Cet espace est limité à l'avant par l'évaporateur 7 au-dessus duquel est disposé, sensiblement 9 angle droit, un canal d'aération 18 recouvrant l'espace 17 et recevant le ventilateur 15. A l'avant est prévue, sensiblement dans l'alignement de l'évaporation, une fenêtre d'aspiration l9,et du côté du chauffe-eau se trouve une fenêtre d'évacuation 20 ouverte vers le haut. L'évaporateur 6 est ouvert sur le côté. Par ailleurs le support 9 recevant la pompe à chaleur est coiffé d'un capot 21, de préférence démontable, et disposé à lavant à faib distance de l'évaporateur 7 tout en atteignant la fenêtre d'aspiration 19. De cette manière il est obtenu un circuit reliant l'espace 17 au canal 18 en passant sur l'évaporateur 7. L'air aspirable à travers l'espace 17 et traversant les ouvertures latérales de l'évaporateur est réchauffé complémentairement par le compresseur 6,lequel est refroidi de façon désirée. La commande de la pompe à chaleur 5 est assurée par un régulateur de température 22 appliqué au chauffe-eau 1 (Fig.2), relié par un câble 23 au dispositif d'enclenchement et de déclenchement 24. Le régulateur de température peut avantageusement être disposé si près de la pompe à chaleur 5 raccordée directement au chauffe-eau 1, que le câble 23 n'ait qu'une très courte distance à franchir de façon qu'il puisse être laissé lâche. Dans la forme d'exécution illustrée, la connexion de ce câble a lieu par de simples fiches de prise de courant 25. L'invention ne se.limite pas à la forme d'exécution décrite et illustrée par les dessins à l'appui, mais s'étend à des variations et des modifications possibles pour se prêter à des cas particuliers pouvant se présenter dans la pratique. REVENDICATIONS 1. Pornpe à chaleur comportant comme moyen de cir cuit réfrigérant un compresseur, un condensateur et un évaporateur pour chauf fer le contenu d'un chauffe-eau, caractérisée en ce que cette pompe à chaleur 5 est directement adaptée au chauffe-eau l,et que le condensateur 8 est logé h l'intérieur du chauffe-eau 1. 2. Pompe à chaleur suivant la revendication 1, ca ractérisée en ce que le condensateur 8 pénètre sensiblement horizontalement dans le chauffe-eau 1 et agit dans le sens radial. 3. Pompe à chaleur suivant au moins une des reven dications 1 et 2 avec au moins une spire tubulaire constituant le condensateur, caractérisée en ce que le ou les spires constituant le condensateur 8 affectent une forme allongée correspondant sensiblement au diamètre intérieur du chauffe eau. 4. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des re vendications 1 à 3 comportant-plusieurs spires tubulaires constituant le con densateur, caractérisée en ce que les spires 14 de ce condensateur 8 sont su perposées suivant des plans parallèles et de préférence décalées latéralement les unes par rapport aux autres. 5. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 9 4, caractérisée par une bride de fixation 10 adaptable à la bride 4 du trou d'homme du chauffe-eau 1. 6. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5 avec un évaporateur pouvant être exposé à l'air ambiant, caractérisée en ce que l'espace 17 contenant le compresseur G est doté d'au moins une ouverture d'aspiration d'air susceptible d'être évacué par un ventilateur 15, précédé du côté de l'aspiration d'un évaporateur 7 formant régulateur d'air. 7. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'espace 17 contenant le compresseur 6 est ouvert latéralement et limité frontalement par l'évaporateur 7 destiné à fonctionner comme régulateur d'air, disposé derrière un capot 21 surmonté d'une conduite d'air 18 contenant le ventilateur 15,et où dans l'es- pace clos frontalement par le capot 21 est prévue une fenêtre d'aspiration 19, et du côté du chauffe-eau une fenêtre d'évacuation 20 ouverte vers le haut.