Brevet FR2493972A1 — publié le 19820514

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un procédé d'amélioration du dégivrage d'évaporateurs et de bacs ou cuvettes de drainage ou d'évacuation dans des appareils de traitement d'air à pompe à chaleur et un dispositif perfectionné pour l'exécutiondeceprocédé ainsi que les diverses appli- cations et utilisations résultant de leur mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, équipements, agencements, matériels et installations pourvus de tels dispositifs. De l'énergie thermique est contenue dans l'air atmosphérique le plus froid. Au moyen d'une pompe à chaleur, on utilise ou exploite cette chaleur et on l'applique, entre autre, au réchauffage d'air frais amené à des bâtiments. Des pompes à chaleur peuvent alors aussi être employées pour la récupération de chaleur sur l'air sortant, d'évacuationouvicié. Le système peut se composer de deux circuits séparés dont l'un prend ou prélève sa chaleur sur l'air sortant cuvicié tandis que l'autre reçoit sa chaleur de l'air atmosphérique. Des pompes à chaleur peuvent par exemple chauffer des bâtiments ou immeubles jusqu'à une température extérieure de - 51C avant qu 'un apport de chaleur ou de la chaleur d'appoint soit nécessaire. Les avantages des pompes à chaleur sont, de façon connue, que l'on obtient plus de chaleur que ce qui correspond à l'effet amené, c'est-à- dire que le facteur ou coefficient de chaleur est supérieur à 1. En outre, on utilise mieux le capital investi, en particulier dans des cas o le système est commutable ou réversible et applicable au refroidissement ou à la réfrigération en été. Dans des systèmes de récupération connus à pompes à chaleur ou à pompesà chaleur pour refroidissement, qui sont en fonctionnement lors de bassestempératures extérieures, des problèmes résident actuellement dans le fait que les évaporateurs et bacs ou cuvettes de drainage doivent être maintenus exempts de couches de glace ou de givre de telle façon qu'une fiabilité ou sureté de fonctionnement et ln rendement optimaux sont obtenus. De l'eau de fusion ou de fonte est formée lors du dégivrange et c'est pourquoi les évaporateurs sont disposés dans des bacs de drainage pour lacollecte et l'évacuation d'eau. Lors d'un dégivrage répété d'évaporateurs qui sont placés dans un bac de drainage assez longtemps lors de basses températures extérieures, la partie inférieure de l'évaporateur et du bac de drainage n'est pas entièrement dégivrée et/ou n'est pas complètement vidée de l'eau de fonte avant que la période de dégivrage soit terminéeo Lors d'un dégivrage répété, une nouvelle couche de glace ou de givre est alors formée après chaque période de dégivrage jusqu'à ce qu'il en résulte progressivement un bloc de glace compact dans le bac de drainage et à la partie inférieure de l'évaporateur. Ce bloc de glace influence négativement le rendement de fonctionnement de l'évaporateur et, par suite, de l'installation entière. Le système tubulaire de l'évapo- rateur est souvent subdivisé en plusieurs circuits de tuyauteries séparés les uns des autres, qui sont respectivement alimentés en agent ou fluide de refroidis- sement à partir d'un distributeur ou dispositif formant nourrice ou analogue qui pourvoit, chaque circuit, d'une quantité égale de fluide réfrigérant. Lors de la formation de glace ou de givre, la transmission de chaleur, au c8té d'air dans la partie giv,ée de l'évaporateur, devient très mauvaise, ce qui influence négativement l'évaporation du fluide réfrigérant dans le circuit tubulaire ou de tuyauterie qui est situé dans cette partie de l'évaporateur. Lasoupape auvanoe de déa raccordée à l'évaporateur, est, dans ces conditions, commandéep'lavaporisation diminuée de fluide réfrigérant dans ce circuit influencé par le givrage, de sorte que l'amenée de fluide refrigérant à l'évaporateur entier est réduite, ce qui diminue naturellement de façon appréciable la capacité ou le pouvoir d'absorption de chaleur de l'évaporateur et, par suite, le rendement g?'3s1 ds fonctionnement ainsi que le facteur de chaleur précité. Le but de la présente invention est d'éliminer les incon- vénients précités et de créer un procédé simple et sûr ou fiable ainsi qu'une installation de pompe à chaleur pour l'exécution du procédé en obtenant un facteur de chaleur annuel moyen élevé. Ceci est obtenu, dans un appareil de traitement d'air à au moins deux pompes à chaleur avec respectivement un compres- seur, un condenseur, ne vanne ou soupape de détente, unévaparateur et un bac de drainage, selon le procédé conformeàl'inveim par le fait que de l'air dfévacuation, d'une unité chauffée par l'appareil de traitement d'air, est constamment conduit, à l'aide d'un ventilateur soufflant d'air d'évacuation,leloJngdu c8té inférieur de tous les bacs de drainage et ensuite vers le haut entre les bacs de drainage entre lesquels est disposé un volet ou analogue tandis que, par le réglage de ce volet, de l'air d'évacuation est guidé soit à travers l'un, l'autre ou les deux ou plusieurs évaporateurs qui est ou sont ainsi dégivrés, ces évaporateurs étant disposés à une hauteur teII au-dessus des bacs de drainage qu'ilsne sont pas en contact direct avec ceux-ci. Selon une autre caractéristique de l'invention, le compresseur est arrêté tandis que l'évaporateur associé est dégivré par de l'air d'évacuation. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, les compresseurs et/ou les séparateurs de liquide et/ou les récipients et conduites d'eau de condensation ou de fusion sont également disposés dans le passage de courant d'air d'évacuation chaud avant les évaporateurs. Conformément à une autre caractéristique de l'inrEntion, les bacs de drainage, en dessous des évaporateurs, sont cons- tamment baignés, sur leur côté inférieur, par de l'air d'éva- cuation à l'aide de ventilateurs soufflants d'air d'évacuation tandis que les évaporateurs, placés au-dessus des bacs,sont dégivrés de façon intermittente selon les besoins, L'invention vise aussi un dispositif pour l'exécution du procédé précité,dutype à appareil de traitement d'air avecdeux ou plusieurs pompes à chaleur à compresseur, condenseur,vame ou soupape de détente, évaporateur et bac de drainage. Conformément à l'invention, ce d:Épositif comporte une conduit d'amenée d'air d'évacuation au côté inférieur des bacs de drainage et un volet entre les bacs pour la déviation d'air d'évacuation entre les évaporateurs ainsi qu'un évaporateur horizontal ou faiblement incliné placé à une certaine distaaoe au-dessus des bacs de drainage. L'installation conforme à l'invention, est réalisée avantageusement avec au moins deux évaporateurs couchés qui n'ont aucun contact direct avec les bacs de drainage. Les bacs de drainage sont agencés de telle façon que l'air sortant de l'installation passe le long du côté inférieur des bacs, ce qui empêche la formation indésirable de givre ou de glace dans les bacs, sans que des réchauffeurs supplémentaires ou auxiliaires de bacs, comme par exemple des éléments de chauffage électriques, soient nécessaires. L'air d'évacuation s'écoule ensuite entre les bacs de drainage et à travers une soupape ou valve à clapet qui commande ou règle le courant d'air sortant amené à l'évaporateur ou aux évaporateurs choisis. Le courant d'air sortant est utilisable en partie comme source unique de chaleur ou en partie conjointement avec de l'air extérieur introduit en mélange. L'air sortant est utilisable, *ar oetyEncemEnt, aussi comme source de chaleur pour le dégivrage d'un évaporateur givré ou recouvert de glace au- dessus du bac de drainage. Des compresseurs et d'autres éléments composants exothermiques- ou dégageant de la chaleur sont avantageusement disposés dans le courant d'airdîévacuaticn avant les bacs de drainage et les évaporateurs. Lors du dégivrage d'un évaporateur, ses ventilateur soufflant et compresseur sont arrêtés, le fluide réfrigérant liquide de l'évaporateur étant évacué par l'effet dit'pump-down-s-bp" ou d'arrêt d'aspiration ou de vidange du compresseur. L'air d'évacuation chaud ou tiède s'écoule alors à travers l'évaporateur recouvert de glace, auquel cas la glace fond et l'eau de fonte ou de fusion s'égoutt dans le bac de drainage dont la conduite d'évacuation de condensat se trouve dans le courant d'air d' évacuation chaud ou tiède et est reliée à un conduit d'évacuation à l'abri du gel à l'intérieur du bâtiment ou immeuble environnant. Cette manière de déplacer ou de transférer l'évacuation de condensat du bac de drainage empêche la formation de glace dans la conduite, ce qui pouvait auparavant provoquer en partie des inondations et en partie une autre formation de glace ou de givre dans le bac de drainage. Le dégivrage par l'air dévacuation conformément à l'invention signifie que cela ne doit pas être produit par le gaz chaud provenant du compresseur, de sorte qu'aucune soupape d'inversion ou valve de réversibilité, qui commute entre l'évaporateur et condenseur, n'est nécessaire. Une batterie, disposée dans le bâtiment, n'absorbe alors aucune chaleur, ce qui autrement devrait être compensé par de la chaleur supplémentaire de chauffage électrique ouaalogue. Par ailleurs, aucune énergie n'est fournie au compresseur tant qu'il est arrêté pendant la période de dégivrage. Cette manière d'utiliser l'air sortant ou d'évacua- tion a pour résultat une méthode fiable de dégivrage ainsi qu'en même temps un accroissement du rendement de fonctionnement et du facteur calorifique annuel moyen. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se référant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation spécifique actuellement préféré avec deux compresseurs, condenseurs et évaporateurs qui sont reliés, d'une façon non représentée, entre eux et à une soupape ou vanne de détente non repré- sentée par l'intermédiaire de conduitesou tuyauteries nécessaires. Dans les dessins: - la figure 1 représente la constitution ou le montage de principe d'une installation de pompe à chaleur; - la figure 2 est une vue en coupe à travers un dispositif de traitement d'air conforme à l'invention; et - la figure 3 est une vue en coupe verticale à travers le dispositif de traitement d'air selon la figure 2, au voisinage de l'évaporateur. Une pompe à chaleur comporte, comme cela est indiqué sur la figure 1, en principe un compresseur 1 dans lequel un fluide réfrigérant gazeux est comprimé, de sorte que sa température crott. Le fluide est amené à un condenseur 2 situé dans un espace ou local à chauffer ou analogue. L'air du local est chauffé et le fluide réfrigérant est refroidi dans l'évaporateur 2, aPrès quoi le fluide réfrigérant est ramené et passe alors à travers une soupape ou vanne de détente 3. Dans celle-ci, la pression est abaissée et la température décroît puis le fluide réfrigérant est amené à un évaporateur 4. A cet évaporateur est amené par exemple de l'air atmosphérique ou de l'air d'évacuation provenant du local ou espace précité. L'air réchauffe le fluide réfrigérant froid, après quoi celui-ci est retourné au compresseur 1 et le processus opératoire se répète. Comme l'air extérieur ainsi que l'air d'évacuation contiennent une certaine quantité d'humidité, il se produit souvent, lors de températures extérieures basses, la formation de givre précédemment mentionnée sur l'évaporateur. La figure 2 représente une coupe à travers le dispositif de traitement d'air qui fait usage de l'idée de l'invention. La partie de droite sur la figure 2 montre ici une technique connue avec deux condenseurs 2 et un dispositif de réchauffage postérieur 5 monté en aval. Ce dernier peut par exemple être une batterie électrique et fournit éventuellement un apport nécessaire de chaleur d'appoint si la chaleur de condenseur nedavait pas suffiî à porter l'air frais à la température qui est affichéaparréglage sur un capteur ou thermostat d'ambiance ou sur un capteur d'air frais. Avant le condenseur 2 se trouvent le filtre 6 pour l'air extérieur et l'air d'évacuation ainsi que des volets, clapets, papillons ou registres de réglage de mélange 7. De l'air sortant est insufflé dans l'appareil de traitement d'air à l'aide d'un ventilateur soufflant d'air d'évacuation 8. Le courant d'air sortant s'écoule en partie vers la droite sur la figure 2 en passant par les volets ou registres à papillon 7, à travers le filtre 6, le condenseur 2 et le réchauffeur postérieur 5 pour parvenir à un ventilateur soufflant d'air frais 9 qui amène l'air traité au local en question. Tout ceci est connu. La partie restante de l'air d'évacuation est conduite vers la gauche sur la figure 2, passe par des volets ou registres à papillon d'air sortant 10 et s'écoule le long des compresseurs 1 en baignantceaL-ci,les- quels sont refroidis, et éventuellement le long d'un séparateur de liquide qui est indiqué schématiquement en 11, après quoi l'air d'évacuation tiède ou chaud, qui est chauffé davantage par la chaleur du compresseur, est guidé le long de la partie inférieure de deux bacs de drainage 12. Ceux-ci sont chauffés, auquel cas de la glace, éventuellement précédemment formes est fondue et l'eau de fonte est évacuée en s'écoulant par l'intermédiaire d'ura conduite non représentée, également placée dans lecouxmrt d'air sortant chaud et menant à une évacuation appropriée. Comme cela ressort au mieux de la figure 3, l'air sortant s'écoule vers le haut entre les bacs de drainage 12 jusqu'à un autre volet 13 et est amené à l'un ou à l'autre des deux évaporateurs4 ou aux deux évaporateurs 4. Si le débit d'écoulement d'air sortant est suffisamment grand, aucun air extérieur n'est utilisé comme source de chaleur pour l'évaporateur de droite conformément à ce qui est représenté sur la figure 3 et le volet d'air sortant se trouve dans la position représentée en traits pleins continus sur la figure du dessin. Le ventilateur soufflant associé 14 de pompe à chaleur n'est pas en service ou en action. L'évaporateur de gauche 4 reçoit sa chaleur exclusivement à partir de l'air extérieur et le ventilateur soufflant associé 14 de pompe à chaleur est en service ou en action. L'évaporateur de gauche 4 peut ainsi être exposé au givrage ou à la formation de glace tandis que l'évaporateur de droits 4, s'il était auparavant raccordé à de l'air extérieur froid, peut être l'objet du dégivrage par l'agencement représenté du système. L'installation, représentée sur la figure 2, est utilisable aussi comme dispositif de réfrigération pendant la saison chaudeo Au moyen par exemple d'une vanne à quatre voies, les condenseurs sont alors conmmutés pour servir d'évaporateurs tandis que les évaporateurs sont commutés pour servir de condenseurs, Les ventilateurs soufflants de condenseurs sont alors en fonctionnement et sont commandés par la température de condensation. Le ou les évaporateurs refroidissent un mélange d'air d'évacua- tion et d'air extérieur ou exclusivement de l'air extérieur jusqu'à une température qui est réglée par un capteur ou thermostat d'ambiance ou par un capteur de température d'air fraiso R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé d'amélioration du dégivrage d'évapora- teurs et de bacs de drainage dans des appareils de traitement d'air à au moins deux pompes à chaleur, avec respectivement un compresseur, un condenseur, une vanne ou soupape de détente, un évaporateur et un bac de drainage, caractérisé en ce que de l'air d'évacuation d'une unité chauffée par l'appareil de traitement d'air est constamment conduit, à l'aide d'un ventilateur soufflant d'air d'évacuation, le long du côté inférieurde tous les bacs de drainage (12) et ensuite vers le haut entre les bacs de drainage,en ce qu'un volet (13) est disposé entre les bacs de drainage, en ce que, par le réglage de ce volet, de l'air d'évacuation est guidé soit à travers l'un, l'autre ou les deux ou plusieurs évaporateurs (4) qui est ou sont ainsi dégivrés, et en ce que les évaporateurs (4) sont disposés à unehau-=rtE a.-demus desbacs dedrÉaoge qu'ils ne sont pas en contact direct avec ceux-ci. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compresseur (1) est arrêté tandis que l'évaporateur associé (4) est dégivré par de l'air d'évacuation. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les compresseurs (1) et/ou les séparateurs de liquide (11) et/ou les récipients et conduites d'eau de condensation ou de fusion sont également disposés dans le passage de courant d'air d'évacuation chaud avant les évaporateurs (4). 4.- Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bacs de drainage (12) en dessous des évaporateurs (4) sont constamment baignéssur leur côté inférieur, par de l'air d'évacuation à l'aide de ventilateurs soufflants d'air d'évacuation tandis que les évaporateurs, placés au-dessus de ceux-ci, sont dégivrésde façon intermittente selon les besoins. 5.- Dispositif pour l'exécution du procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, du type à appareil de traitement d'air avec deux ou plusieurs pompes à chaleur à compresseur, condenseur, vanne ou soupape de détente, évaporateur et bac de drainage, caractérisé par une conduite d'amenée d'air d'évacuation au c8té inférieur des bacs de drainage (12), par un volet (13) entre les bacs pour la déviation d'air d'évacuation entre les évaporateurs (4) ainsi que par un évaporateur horizontal ou faiblement incliné (4) placé à une certaine distance au-dessus des bacs de drainage. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les compresseurs (1) sont placés avant les évaporateurs (4) dans le passage de courant d'air d'évacuation.