Brevet FR2482711A1 — publié le 19811120

La présente invention concerne une pompe à chaleur comportant un dispositif destiné à produire une vapeur chaude d'un fluide frigorigène, un condenseur branché en série en aval de ce dispositif et un évaporateur prévu pour le fluide frigorigène et muni d'une conduite d'admission d'air et d'une conduite d'évacuation d'air ainsi que d'une soupape de détente. Dans le cas de températures de l'air d'admission inférieures à environ 81C et d'une humidité de l'air relativement élevée, il peut se produire un givrage de l'évaporateur, qui perturbe au moins fortement le mode de fonctionnement de la pompe à chaleur. C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser une pompe à chaleur du type indiqué plus haut, de manière à obtenir un dégivrage de l'évaporateur en un bref intervalle de temps et moyennant une faible dépense supplé- mentaire. La solution qu'apporte l'invention à ce problème est caractérisée par le fait qu'à partir du dispositif destiné à produire une vapeur chaude du fluide frigorigène s'étend une conduite aboutissant directement à l'entrée de l'évaporateur et prévue pour la vapeur chaude du fluide frigorigène et dans laquelle se trouvent disposées une soupape d'étranglement destinée à réduire la pression dans la conduite à une valeur aboutissant à la condensation et qui est supérieure à la pression de l'évaporateur en fonctionne- ment ainsi qu'une soupape magnétique qui, en étant commandée par un détecteur de givrage (manomètre de mesure de pression différentielle), ne connecte la conduite que lors dé l'apparition d'un degré prédéterminé de givrage de l'évaporateur. Un avantage de la solution conforme à l'invention du problème posé doit être vu dans la faible dépense qui fait essentiellement intervenir seulement une conduite de liaison directe entre le dispositif extracteur ou le compresseur d'une part et l'évaporateur d'autre part, outre deux soupapes qui éventuellement peuvent être également réunies. A cet endroit il faut indiquer qu'une conduite de retour contournant en quelque sorte le condenseur et partant de la sortie d'un compresseur est connue en soi d'après la demande de brevet DOS NO 2 519 409. Mais, dans ce document, cette conduite sert à alimenter avec de la vapeur surchauffée un échangeur de chaleur branché en série en aval de l'évaporateur et en amont du compresseur, ladite vapeur surchauffée s'y trouvant condensée, puis étant envoyée à un réservoir, branché en série et en amont de l'évaporateur, -pour le fluide frigorigène. La solution du problème qui est à la base de l'invention n'est par conséquent pas proposée dans le cas de cette pompe à chaleur connue, ni n'en découle de façon automatique. Pour être complet au sujet de l'état de la technique, il faut encore citer la demande de brevet DOS NO 2 736 434, qui décrit un dispositif dans lequel, contrairement à la présente invention, le gaz chaud est véhiculé dans des conduites de mise en oeuvre du processus ainsi que dans une dérivation contournant la soupape d'étranglement; le dégivrage s'effectue par refroidissement du gaz chaud, et non par condensation, avec une faible puissance de dégivrage, moyennant des pertes dans l'échangeur de froid. D'autres formes de réalisation et variantes avantageuses de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation de l'objet de l'invention. Sur la figure unique, les conduites pour le fluide frigorigène présent sous la forme d'un gaz ou d'une vapeur, ici du NH3, sont caractérisées par deux lignes parallèles continues, tandis que les conduites prévues pour le fluide frigorigène liquide sont caractérisées par une ligne continue. Les conduites pour la solution pauvre sont caractérisées par une ligne continue munie de points épaissis, tandis que les conduites pour la solution riche sont caractérisées par des lignes en trait mixte. Les conduites d'eau chaude sont indiquées au moyen de lignes formées de traits interrompus largement espacés et les conduites d'air sont repérées par des lignes formées de traits interrompus resserrés. La pompe à chaleur à absorption représentée sur la figure possède une constitution connue dans son principe g le gaz NH3 chaud obtenu par apport de chaleur dans le dispositif extracteur 1 parvient tout d'abord dans le condenseur 2, dans lequel il délivre sa chaleur à l'eau chaude. Le fluide frigorigène présent alors sous forme liquide parvient du condenseur 2 par l'échangeur de froid 3 à l'évaporateur 4 qui comporte, en tant que composants essentiels, la soupape de détente 5 ainsi que l'échangeur 6 de chaleur entre le fluide frigorigène et l'air d'admission. Ici, le fluide frigorigène prélève par conséquent de l'énergie à l'air ambiant, après sa détente, et quitte par conséquent à nouveau l'évaporateur sous la forme d'un gaz qui traverse l'échangeur de froid 3 et parvient à l'absorbeur 7. Dans ce dernier il se produit, par l'intermédiaire du serpentin 8 parcouru par de l'eau chaude, un échange de chaleur avec l'eau chaude qui est envoyée ensuite à des appareils utilisateurs. Outre le fluide frigorigène sous forme de gaz, une solution pauvre est également envoyée à l'absorbeur 7 et une solution riche revient de ce dernier, par l'échangeur de chaleur 9, dans le dispositif extracteur 1. Une conduite directe 11 relie la conduite de liaison 10 entre le dispositif extracteur 1 et le condenseur 2 à l'entrée.de l'échangeur de chaleur 6 à évaporateur. Dans cette conduite contournant par conséquent le condenseur 2 se trouvent disposées deux soupapes, à savoir la soupape magnétique 12 et la soupape d'étranglement 13. La soupape magnétique 12 est commandée par le manomètre 16 de mesure de pression différentielle, branché entre la conduite 14 d'admission d'air et la conduite 15 d'évacuation d'air, uniquement lorsqu'une valeur limite déterminée de la pression différentielle entre les conduites 14 et 15 signale la présence d'un givrage parasite dans l'évaporateur 4. La soupape d'étranglement 13 veille à ce queî dans le cas o la soupape magnétique 12 est ouverte, une 248271i détente de la vapeur ou des gaz chauds du fluide frigorigène amenés alors dans la conduite 11 ne s'effectue que jusqu'à une valeur de pression supérieure à la pression jusqu'alors existante dans l'évaporateur et permettant une condensation au-dessus de la température de givrage. - Dans le cas d'un accroissement de la pression sous l'effet du gaz frigorigène chaud introduit, la soupape thermique de détente 5 se ferme, de sorte que l'injection du condensat est interrompue. Dans le cas de l'utilisation d'un étranglement à diaphragme utilisé à la place de la soupape de détente 5, la conduite 11 doit être fermée par exemple par une soupape magnétique supplémentaire. Dans la conduite d'admission d'air 14 se trouve disposé le ventilateur 17 qui est commandé de façon directe ou indirecte par le manomètre 16 de mesure de pression différentielle et est conçu de manière à ne faciliter le dégivrage que dans le cas de températures de l'air d'admission supérieures à 00C. Par suite de la condensation de la vapeur chaude du fluide frigorigène, envoyée par la conduite 11, dans l'évaporateur 4, on obtient une puissance élevée de dégivrage et de brèves durées de dégivrage. Le cycle de dégivrage est terminé par la fermeture de la soupape magnétique 12, par exemple au moyen d'un relais temporisé. Dans le cas o il se produirait une chute de la pression dans l'évaporateur, le condensat se formant dans l'évaporateur est à nouveau totalement vaporisé. Vers la fin de ce processus d'évaporation, la soupape de détente 5 s'ouvre automatique- ment et le processus du fonctionnement de la pompe à chaleur se déroule à nouveau. Le condensat se produisant pendant le dégivrage peut par conséquent subsister dans l'évaporateur, car il se vaporise à nouveau ultérieurement lorsque la pompe à chaleur effectue à nouveau son cycle de fonctionnement. Cependant, il est également possible d'envoyer directement à l'absorbeur, par une conduite particulière, le condensat se formant notamment en des quantités assez importantes. Comme grandeur caractéristique du degré de givrage, on peut détecter, à la place de la pression différentielle au niveau de l'évaporateur, également une autre grandeur, à savoir par exemple la différence entre la température de l'air d'admission et la température d'évaporation ou bien la pression d'évaporation. REVENDICATIONS 1. Pompe à chaleur comportant un dispositif destiné à produire une vapeur chaude d'un fluide frigorigène, un condenseur branché en série et en aval de ce dispositif et un évaporateur prévu pour le fluide frigorigène et muni d'une conduite d'admission d'air et d'une conduite d'évacuation d'air ainsi que d'une soupape de détente, caractérisée en ce qu'à partir du dispositif (1) s'étend une conduite (11) aboutissant directement à l'entrée de l'évaporateur (4) et destinée à véhiculer la vapeur chaude du fluide frigorigène et dans laquelle sont situées une soupape d'étranglement (13) permettant de réduire la pression dans la conduite (11) à une valeur aboutissant à la condensation et supérieure à la pression de l'évaporateur en fonctionnement, ainsi qu'une soupape magnétique (12) qui, en étant commandée par un détecteur de givrage (manomètre 16 de mesure de pression différentielle), ne branche la conduite (11) que lors de l'apparition d'un degré prédéterminé de givrage de l'évaporateur (4). 2. Pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de détente (5) de l'évaporateur (4) se ferme lorsqu'un accroissement prédéterminé de pression se produit dans l'évaporateur (4) sous l'effet de la vapeur introduite du fluide frigorigène. 3. Pompe à chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans la conduite d'admission d'air ou dans la conduite d'évacuation d'air (14, 15) se trouve disposé un ventilateur (17) qui est arrêté lorsque la conduite (11) est branchée et dans le cas de températures de l'air d'admission inférieures à 00C. 4. Pompe à chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le détecteur de givrage est un manomètre (16) de mesure de pression diffé- rentielle branché entre la conduite d'admission d'air et la conduite d'évacuation d'air (14, 15) et la soupape magnétique (12) ne branche la conduite (11) que lors de l'apparition d'une pression différentielle prédéterminée.