Brevet FR2468845A3 — publié le 19810508

FR 2468845 A3 19810508 FR 8022713 A 19801023 La présente invention concerne une installation de chauffage bivalente comportant une pompe à chaleur par absorption, dont le circuit froid est couplé à un circuit de réseau de chauffage, par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur disposés dans le liquéfacteur et dans l'absorbeur, et comportant un dispositif, incorporant le brûleur de la pompe à chaleur, pour assurer un mode d'échange thermique sans vaporisation, avec une puissance de brûleur plus élevée dés que et aussi longtemps que la température extérieure ou la température d'un autre fluide caloporteur ambiant dépasse, par valeur inférieure, une valeur donnée. I1 est connu que des pompes à chaleur, à température extérieure assez basse, par exemple en-dessous de - 30, ont un rendement faible et ne fonctionnent pas économiquement. Pour ce motif on prévoit généralement, en plus de la pompe à chaleur, un chauffage traditionnel qui couvre le besoin accru de chaleur en cas de basse température extérieure. Pour les installations de chauffage avec pompe à chaleur à absorption, il est connu d'arrtter le circuit froid de la pompe à chaleur et de transférer l'énergie calorifique uniquement par l'intermédiaire du circuit de transport de la solution et de l'échan- geur thermique à eau chaude qui se trouve dans l'absorbeur (DE-OS 27 58 773). Dans cette solution, les pertes du circuit de transport de la solution interviennent cependant défavorablement dans le rendement de l'installation de chauffage. Dans une autre installation de chauffage conflue, comportant une pompe à chaleur à absorption, il est prévu que, par température extérieure assez basse, la pompe à chaleur fonctionne suivant un mode vaporisation/condensation, mode dans lequel seul le fluide frigorifique circule (DE-OS 27 48 415). Dans ce but, on extrait tout d'abord le fluide frigorifique du solvant et on l'admet temporairement dans le liquéfacteur, puis on vaporise le solvant dans l'extracteur et on l'envoie dans l'absorbeur. A la fin de ce processus on arrente le bradeur. Puis on pompe en retour dans l'extracteur le fluide frigorifique que l'on avait temporairement admis dans le liquéfacteur et on remet le brtleur en circuit, à la suite de quoi se déroule dans le circuit extracteur-liquéfacteur le fonctionnement mentionné vaporisation/condensation avec émission de chaleur à l'échangeur thermique à eau chaude qui se trouve dans le liquéfacteur. Ces installations impliquent une importante dépense en circuit et matériel de commande pour effectuer le transfert d'un mode à un autre de fonctionnement de la pompe à chaleur, l'arr8t temporaire du brûleur pouvant également autre désavantageux. L'installation selon l'invention, est caractérisée en ce qu'au brûleur de la pompe à chaleur, est affecté un échangeur thermique traversé par l'eau chaude, qui, lors d'un échange de chaleur sans vaporisation, est chauffé par le brûleur, sans intercalation du circuit de liquide froid, et qui est mis en circuit, dans le réseau de chauffage, à la place des échangeurs qui se trouvent dans l'absorbeur et dans le liquéfacteur. Cette installation présente l'avantage que, dans le mode de fonctionnement de la pompe à chaleur sans vaporisation, ni le circuit froid, ni le circuit de transport de la solution, ne participent à la transmission de chaleur, ce qui augmente le rendement de transmission thermique et peut économiser l'énergie nécessaire à I'entrarnement de la pompe à solution. La dépense de matériel de commande supplémentaire est relativement faible et le transfert d'un mode de fonctionnement à un autre peut s'effectuer relativement rapidement, un arrêt temporaire du brflleur n'étant pas nécessaire. Les mesures énumérées ci-après permettent d'autres conceptions avantageuses de la disposition mentionnée ci-dessus. On obtient une installation simple, en utilisant des composants habituels de la technique de chauffage, si l'échangeur thermique qui correspond au brûleur de la pompe à chaleur est monté en parallèle avec le circuit en série constitué par les deux échangeurs thermiques qui se trouvent dans le liquéfacteur et dans l'absorbeur. Un dispositif à vanne commandé par une sonde sur la température ambiante associe alors alternativement dans le réseau de chauffage l'échangeur thermique qui se trouve près du brûleur et les autres échangeurs thermiques qui se trouvent dans le liquéfacteur et dans l'absorbeur. L'échangeur-thermique correspondant au brûleur peut autre directement disposé dans l'extracteur et directement chauffé par le brûleur. I1 est recommandé dans ce cas d'incorporer, dans la conduite qui retourne depuis l'échangeur thermique vers le réseau de chauffage, une soupape anti-retour à travers laquelle peut passer dans le réseau de chauffage la vapeur qui se forme éventuellement dans l'échangeur thermique lors du passage en mode pompe à chaleur. Pour éviter les bruits qui risquent d'apparattre par suite de la vaporisation de l'eau, l'échangeur thermique correspondant au brûleur peut égalementêtre disposé à l'extérieur de l'extracteur. Dans ce cas, il faut prévoir un circuit intermédiaire qu'il est avantageux de remplir d'une huile porteuse de chaleur et dont le point d'ébullition se situe audessus des températures qui règnent dans l'extracteur dans le mode de fonctionnement en pompe à chaleur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et de la figure unique annexée représentant un exemple de réalisation de l'invention. L'installation de chauffage représentée comprend, comme source de chaleur, une pompe à chaleur à absorption 10 qui comporte, comme il est habituel, un extracteur 12 et un absorbeurel4, réunis l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une conduite 16 pour la solution pauvre et d'une cOnduite 18 pour la solution riche. Dans la conduite 16 est monté un robinet de réglage de débit 20 et dans la conduite 18 une pompe de transport de solution 22. Les deux conduites 16 et--18 sont raccordées au circuit de la solution par l'intermédiaire d'un échangeur thermique 24 pour réduire les pertes thermiques irréversibles. L'extracteur 12 est réchauffé par un brflleur 26 alimenté en combustible par l'intermédiaire d'un robinet de réglage 28. Depuis l'extracteur 12, une conduite 30 conduit le fluide frigorifique extrait en phase vapeur dans un liquéfacteur 32 d'où il arrive, liquéfié, par l'intermédiaire d'un détendeur 34 dans un évaporateur 36, dans lequel il se vaporise en prélevant de la chaleur ambiante. L'évaporateur 36 est relié par une conduite 38 à l'absorbeur 14 dans lequel le fluide frigorifique vaporisé passe en solution en cédant de la chaleur puis est renvoyé par le solvant, en passant par la conduite 18, vers l'extracteur 12. La pompe à chaleur 10 est reliée à un réseau de chauffage 40 qui comporte une conduite aller 42 et une conduite retour 44, auxquelles sont reliés, en montage parallèle l'un à l'autre, plusieurs radiateurs. Sur le dessin, pour motif de simplicité, n'est représenté qu'un seul de ces radiateurs 46. Sur la cpnduite aller 42 est montée une pompe de circulation 48 pour l'eau de chauffage. La transmission de chaleur de la pompe à chaleur 10 dans le réseau de-chauffage 40 se fait par l'intermédiaire de deux échangeurs thermiques 50 et 52 montés surune conduite intérieure 54 de la pompe à chaleur 10, reliant la conduite retour 44 à la conduite d'arrivée 42. L'échangeur thermique 50 est incorporé à l'absorbeur 14 et l'échangeur ther- mique 52 est incorporé-au liquéfacteur 32 de la pompe à chaleur. En cours de fonctionnement, dans l'échangeur thermique 52, c'est la chaleurde vaporisation du fluide frigorifique qui est transmise à l'eau du réseau de chauffage tandis que, dans l'échangeur thermique 50, c'est la chaleur de dissolution de ce fluide frigorifique qui est transmise. Pour piloter l'installation de chauffage, il est prévu un dispositif de réglage, non représenté, qui agit sur le robinet de réglage 28 du brûleur 26, sur la pompe de transport de la solution 22 et sur la pompe de circulation 48 de l'eau du réseau de chauffage. Le dispositif de réglage comporte également un émetteur de valeur de mesure de la température, non représenté, qui capte la température de l'air extérieur ou d'un autre fluide calorifique ambiant amené à l'évaporateur 36. Lorsque cette température descend en-dessous de la plage prévue pour l'utilisation de la pompe à chaleur, par exemple en-dessous de - 30C, le chauffage est commuté sur le mode "échange thermique sans vaporisation". Dans ce but, il est prévu, dans l'extracteur 12, un échangeur thermique, 60 parcouru par l'eau du réseau de chauffage, et raccordé au réseau de chauffage 40 par l'intermédiaire de conduites 62 et 64 montées en parallèle avec le circuit de série constitué des deux échangeurs thermiques 50 et 52 du circuit froid. Pour assurer la mise en circuit alternative des échangeurs thermiques 50, 52 ou. 60 dans le réseau de chauffage, une vanne à trois voies 65, commandée par le dispositif de réglage autorise, en position de base, le passage de l'eau du réseau de chauffage à travers les échangeurs thermiques 50 et 52 et verrouille son passage à travers l'échangeur thermique 60. La vanne = trois voies 65 commute sa position, dès que et aussi longtemps que l'émetteur de valeur de mesure de la température de l'évaporation 36 signale une température du fluide caloporteur ambiant inférieure à la valeur prévue.Dans la conduite 62 de retour depuis l'échangeur thermique 60 vers le réseau de chauffage 40 est montée une soupape anti-retour 66 par l'intermédiaire de laquelle, en position de base de la vanne à trois voies 65, une surpression régnant dans l'échangeur thermique 60 du réseau de chauffage peut s'annuler et qui interdit ensuite un reflux de l'eau du circuit de chauffage dans l'échangeur thermique 60. Après commutation de la vanne à trois voies 65, le chauffage passe en mode d'échange thermique sans vaporisation, le dispositif de réglage accroissant alors notablement la puissance du brûleur 26 par l'intermédiaire du robinet de réglage 28. L'eau du réseau de chauffage circule maintenant à travers l'échangeur thermique 60, tandis que la circulation de l'eau du circuit de chauffage est interrompue à travers les échangeurs thermiques 50 et 52. L'eau de circuit de chauffage est directement réchauffée dans l'échangeur thermique 60 et elle emmène hors de l'extracteur 12 l'énergie thermique qui y a été amenée. Ni le circuit froid, ni le circuit de transport de la solution ne participent à ce transfert de chaleur, ce qui fait que l'on peut également mettre hors circuit la pompe de transport de solution 22. Lorsque la température du fluide caloporteur ambiant croit suffisamment pour que le fonctionnement par pompe de chaleur soit à nouveau possible, l'échangeur thermique 60 qui se trouve dans l'extracteur 12 est mis hors circuit par l'intermédiaire de la vanne à trois voies 65. Le passage de l'eau du réseau de chauffage à travers les échangeurs thermiques 50 et 52 est alors à nouveau autorisé, la puissance de réchauffage est ramenée à sa valeur d'origine et la pompe de transport de la solution est remise en marche. Du fait de l'accroissement de température dans l'extracteur 12, l'eau du réseau de chauffage qui se trouve encore dans l'échangeur thermique 60 est vaporisée et parvient dans le réseau de chauffage 40 par l'intermédiaire de la soupape anti-retour 66.Ensuite cette soupape anti-retour 66 interdit le reflux de l'eau du circuit de chauffage dans l'échangeur thermique 60. Pour éviter les problèmes qui apparaissent éventuellement par suite de la vaporisation de l'eau, l'échangeur thermique 60 peut également être disposé à l'extérieur de l'extracteur 12 et etre chauffé par le brûleur 26 par l'inter médiaire d'un circuit intermédiaire, par exemple rempli d'huile. Dans de nombreux cas, il peut également être judicieux ou nécessaire de dévier le guidage du gaz de combustion dans l'extracteur 12 chaque fois selon le mode de fonctionnement du chauffage, en le dirigeant sur les surfaces déterminées de transmission thermique ou de constituer le bradeur 26 par différents brûleurs partiels asservis correspondant chacun soit au solvant qui se trouve dans l'extracteur soit à l'échangeur thermique 60. REVENDICATIONS 10) Installation de chauffage-bivalente-comportant une pompe à cgaleur par absorption, dont le circuit froid est couplé à un circuit de réseau de chauffage par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur disposés dans le liquéfacteur et dans l'absorbeur, et comportant un dispositif incorporant le brûleur de la pompe à chaleur, pour assurer un mode d'échange thermique sans vaporisation, avec une puissance de brûleur plus élevée, dès que et aussi longtemps que la température extérieure ou la température d'un autre fluide caloporteur ambiant dépasse, par valeur inférieure, une valeur donnée, caractérisée en ce qu'au brûleur (26) de la pompe à chaleur (10, est affecté un échangeur thermique (60) traversé par l'eau chaude, qui, lors d'un échange de chaleur sans vaporisation, est chauffé par le brûleur, sans intercalation du circuit de liquide froid, et qui est mis en circuit, dans le réseau de chauffage, à la place des échangeurs (50, 52) qui se trouvent dans l'absorbeur (14) et dans le liquéfacteur (32). 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (60) qui correspond au brûleur (26) de la pompe à chaleur est monté en parallèle avec le circuit de série constitué par les deux échangeurs thermiques (52, 50) qui se trouvent dans le liquéfacteur (32) et dans l'absorbeur (14) ; un dispositif à vanne commandé par une sonde détectrice de la température extérieure associant alternativement dans le réseau de chauffage (40) l'échangeur thermique (60) qui se trouve près du brûleur et les deux autres échangeurs thermiques (52, 50). 30) Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (60) correspondant au brûleur (26) est également directement chauffé par le brûleur. 40) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (60) correspondant au brûleur (26) est disposé dans l'extracteur (12) de la pompe à chaleur. 50) Installation selon la revendication 3, caractérisée par des moyens permettant de dévier le guidage des flammes ou des gaz de combustion depuis l'extracteur (12) en direction de l'échangeur thermique (30). 60) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée par une soupape anti-retour (66) montée dans la conduite (625 qui retourne au réseau de chauffage depuis l'échangeur thermique (60) quine trouve près du brûleur. 70) Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (60) correspondant au brûleur est disposé à l'extérieur de l'extracteur (12) et lui est accouplé par l'intermédiaire d'un circuit intermédiaire. 80) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le circuit intermédiaire est rempli d'huile servant de fluide caloporteur. 90) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant une pompe dans le circuit de transport de la solution, caractérisée en ce que, dans le mode d'échange thermique sans vaporisation, la pompe (22) du circuit de transport de la solution est arrêtée.