Brevet FR2497564A1 — publié le 19820709

POMPE A CHALEUR La présente invention a pour objet une pompe à chaleur et plus particulièrement un dispositif de retenue sur la conduite de refoulement des compresseurs équipant les pompes à chaleur. Une pompe à chaleur classique comporte un circuit thermo- dynamique qui lui-même comporte en série un évaporateur, un compres- seur, un condenseur et un détendeur, reliés entre eux par des tubes pour former un circuit fermé parcouru par un fiuide. Elle comporte également un circuit de chauffage dans lequel circule un autre fluide. Le circuit thermodynamique permet de chauffer le fluide du circuit de chauffage. Le fluide se trouvant à température ambiante s'échauffe dans le com- presseur, et communique cette chaleur au fluide du milieu à chauffer dans le condenseur. En effet. le compresseur aspire le fluide à l'état gazeux venant de l'évaporateur, il en refoule les vapeurs à une pression telle que le fluide peut se liquéfier à la température du condenseur en abandonnant la chaleur latente de vaporisation qui est transmis au milieu à chauffer par l'intermédiaire du fluide appartenant au circuit de chauffage. Le fluide est renvoyé par un détenteur à l'évaporation; le détenteur permet d'abaisser la pression du fluide. Le cycle thermo- dynamique de la pompe à chaleur est amorcé. Le circuit de chauffage associé à la pompe à chaleur comporte en série une chaudière avec un brûleur, un circulateur, des radiateurs, des tubes. Les tubes permettent de faire circuler le fluide de la chaudière vers le condenseur via le circulateur et les radiateurs. Après s'être réchauffé dans le condenseur le fluide est reconduit par les tubes à la chaudière. Le cycle de chauffage de la pompe à chaleur est amorcé. Bien souvent plusieurs concours de circonstances nécessitent un arrêt plus ou moins prolongé du circuit thermodynamique de la pompe, alors que le fluide de chauffage, circulant toujours dans le condenseur, maintient le fluide à chauffer contenu dans celui-ci à sa température de condensation. En effet un arrêt peut survenir lorsque la température ambiante extérieure, de l'air dans l'évaporateur est trop basse. A ce moment là le compresseur s'arrête, la pompe n'est pas en mesure d'assurer le chauffage. Le brûleur de la chaudière prend le relais. Le fluide passant dans le condenseur est maintenu à une température élevée, alors que ie! zo-! gesseur tend à prendre la tempéraur; bi,,tre du...eu qui ure, c-r dès que le flui'ed qui sc t e...dar.ers con..easiu, atd 1ie ure temn.rat...r. inférieure à ceelie 7-u Ilui/e qu se ' a.s e cpen-;: irvlr' dans le circuit d- cautft;. e'ula',-: i-r'--.: I '.'e Jcru flux nurtaie u- condoisc- dans le oapre6.: latiol intempest1ie t du -:i A. u:--!:.'::e ivention propose -: r0-d.. -o.;:.-.,- cor3ze iOcha eç.4Sv-i- - ' > 7-_*'*'S-t'. '--'- i pvaporateur,.r:,. t-',-f:-.;: -5C O;-C fl ?.7-i-.5t- elux nar des t beS 1L-zii - constit.u-ant:un. bouc-e........... comporte égaiemen.tun, dsp i-- i.-:.-:>s le:nent do..re..,. - ior. d.? le sens conidenisetii c*.--resse..rs,ar'-' ' ' rc thermodynamique de la,mpe à caeur. La présente n_.ntior sera meux compr'se a 1aide de 'a des- cription dîtailiee d'un r.ode de rêasa3--cn pis: c-mme exe.ampie non limitatif et illustre par les figures an:--exees: - la figure 1 représente ur sr-ëma de. -in.cpe 'un.e pomipe a chaleur selon l'inven:ti.n, montoe en dueivation sur une instailation exis- tante; - la figure 2 représente un schén.a de po iancIpe et le posiionnemnent du dispositif de retenue Sur la figure 1 est représentée une poz-pe à chaleur selon l'inven- tion comportant en série un évap-t ateur i; u! compresseur 2, un dispositif de retenue 3, un condenseur 4, un détendeur 5, reliés entre eux par des tubes pour former un circuit fermé parcouru par un flulde, Ce circuit fermé constitue le circuit thermodynamique de la pompe. Le fluide qui le parcours est dans cette réalisation du gaz. La pompe à chaleur comporte également le circuit de chauffage contenant le fluide à chauffer issu de l'installation hydraulique existante. Dans cette réali- sation le circuit de chauffage est constitué par une chaudière 8 à laquelle on adjoint un brûleur 9. La chaudière 8 contient de l'eau froide. Le circuit est également constitué par un circulateur 10 et des radia- teurs Il. Tous les éléments constituant le circuit sont reliés entre eux par des tubes. Sur la figure 2 est représenté le dispositif de retenue selon l'invention. Ce dispositif comporte un corps 15 enveloppant l'ensemble des éléments constituant tout le dispositif de retenue 3. Il comporte également deux tubes, dont l'un est issu du compresseur et l'autre est issu du condenseur. Ces tubes viennent pénétrer à l'intérieur du dispositif en passant par deux ouvertures situées de part et d'autre du corps. Le tube issu du compresseur 2 a son extrémité applatie formant ainsi un siège 16. Le tube issu du condenseur 4 présente des perforations 20. A l'extrémité de ce dernier est placée une butée 19 sur laquelle est fixé un ressort à spirale 18. Le dispositif de retenue comporte également un clapet 17 constitué par un disque plein de faible épaisseur solidaire de ce ressort de rappel 18. Dans cette réalisation la pompe est dite air/eau, car de l'air réchauffe le gaz du circuit thermodynamique dans l'évapo- rateur.Le gaz constituant une source froide au départ vient se réchauffer et s'évaporer dans l'évaporateur 1 au contact de l'air à température ambiante qui se propage. Cette vapeur est ensuite compressée dans le compresseur 2 et est portée à une pression telle que le clapet 17 du dispositif de retenue 3 s'ouvre en comprimant le ressort de rappel 18 contre la butée 19. Une légère différence de pression s'établie entre la face du clapet recevant la vapeur sous pression et la face du clapet solidaire du ressort. Cette différence de pression est de l'ordre de 0, 075 bar dans cette réalisation. Les pertes de charge dans le dispositif de retenue sont négligeables. La vapeur sort du clapet par les perforations de tube qui guide le fluide vers le condenseur 4. Le fluide arrivant au condenseur 4 se refroidit au contact des paroies froides du condenseur 4. En se refroidissant il se liquèfie. La chaleur qu'il libère permet de réchauffer le fluide du circuit de chauffage. Le fluide liquéfié va ensuite passer dans le détendeur 5 qui va rabaisser sa pression et renvoyer ce fluide vers l'évaporateur 1. Le cycle se poursuit jusqu'. c' que lPeau se trouvant dans le circuit de chauffage ait atteint la t-empératur. demandée. Lors d'un arrêt prolongé de la pompe, qui est provoqué soit par la régulation, soit par la maintenance, _-,it parce que a temnpérature de l'air extérieur au niveau de 'vacrateur est trop bass il s'établit une circulation intempestive a conJtre courant du flux normal. Cette circu- lation s'établit car le fluide qui se trouve dans le compresseur 2 n'est pas assez chaud, alors que celui qui se trouve dans i conrdenseur 4 reste toujours chaud car il est maintenu à une températ.re.evée par le fluide du circuit de chauffage circulant dans le condenseur 4. Cette circulation à contre sens allant du condenseur 4 au cormpresseur 2 est arr--tée au niveau du dispositif de retenue 3. En effet celui-ci 5tant placé entre le compresseur et le condenseur, il reçoit à l'entrée située du côté du condenseur 4 le fluide circulant à contre sens, et il reçoit du coté du compreseur 2 le fluide circulant en sens normal. La pression s'égalise de façon progressive ce qui permet au ressort de rappel 18 de se détendre et de fermer le clapet 17 en le poussant contre le siège 16. La réalisation de cette pompe à chaleur conmprenant un tel dispositif de retenue (3) permet de ne plus avoir de pertes lors d'un arrêt prolongé de la pompe. REVENDICATIONS 1. Pompe à chaleur comportant un circuit thermodynamique avec en série un évaporateur (1), un compresseur (2), un condenseur (4) et un détendeur (5) reliés entre eux par des tubes pour former un circuit fermé dans lequel circule un premier fluide, ce circuit étant associé à un circuit de chauffage constituant une boucle fermée, et contenant un deuxième fluide passant dans le condenseur (4); caractérisée en ce qu'elle comporte également un dispositif de retenue (3) sur la conduite de refoulement du compresseur (2) permettant d'éviter une circulation du ler fluide dans le sens condenseur (4)-compresseur (2) lors d'un arrêt prolongé du circuit thermodynamique de la pompe à chaleur. 2. Pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de retenue sur la conduite de refoulement du compresseur (2) comporte un clapet (17) qui s'ouvre lorsque la pression du ler fluide dans le compresseur (2) est supérieure à celle à laquelle il est soumis dans le condenseur (4). 3. Pompe à chaleur selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que le dispositif de retenue comporte également un corps de clapet (15) à l'intérieur duquel est situé un clapet (17), un siège (16) sur lequel vient buter ce clapet (17) lorsque le fluide circule à contre sens, un ressort de rappel (18) pour le clapet (17) et une butée (19) pour le ressort (18). 4. Pompe à chaleur selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que un ressort de rappel (18) permet d'actionner un clapet (17), de sorte que lorsque la pression augmente à l'entrée du circuit de retenue située du côté du compresseur (2) le ressort (18) est comprimé et tire le clapet (17), le liquide pouvant ainsi circuler dans le sens compresseur (2)-condenseur (4), de sorte que lorsque la pression devient progressivement supérieure à l'entrée du circuit de retenue situé du côté du condenseur (4) le ressort se détent et ferme le clapet (17), le liquide ne pouvant plus ainsi passer dans le sens condenseur (4)-compres- seur (2). 5. Pompe à chaleur selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif de retenu comporte un siège (16) constitué par un tube issu du compresseur (2), possédant une extrémité aplatie de sorte que le clapet (17) vient s'appuyer sur cette extremité aplatie du si'ge (16) et arrête de façon très herrnêt'q. e la ci:uiai-'ci -t-o castive du fluide à contre ss.