Brevet FR2487487A1 — publié le 19820129

La présente invention se rapporte à un dispositif d'augmentation du coefficient de performance d'une pompe à chaleur. Un dispositif classique de pompe à chaleur comporte un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, le condenseur et l'évaporateur faisant partie d'échangeurs thermiques appropriés, tous ces éléments étant disposés en un circuit fermé parcouru par un fluide. Les compresseurs les plus utilisés actuellement sont du type hermétique. Ils se composent essentiellement d'une enveloppe hermétique renfermant un moteur électrique qui entraîne un piston compresseur, le tout étant lubrifié par de l'huile contenue dans l'enveloppe hermétique.Du fait que le compresseur et son moteur sont enfermés dans une enveloppe hermétique la chaleur qu'ils dégagent se dissipe relativement difficilement, ce qui influe défavorablement sur le coefficient de performance de la pompe à chaleur utilisant un tel type de compresseur, influence due notamment à un échauffement important des gaz sortant du compresseur et échauffement des bobinages du moteur, d'où augmentation de la consommation de puissance. La présente invention a pour objet un dispositif permettantd'augmenter le coefficient de performance d'une pompe à chaleur du type précité, le coefficient de performance étant le rendement énergétique de la pompe. Selon la présente invention, le dispositif permettant d'augmenter le coefficient de performance comporte un refroidisseur d'huile disposé à l'intérieur de l'enveloppe hermétique et immergé au moins partiellement dans l'huile contenue dans cette enveloppe, ce refroidisseur d'huile étant relié à un dispositif radiateur extérieur. De façon avantageuse, le refroidisseur d'huile est un tube en matériau bon conducteur thermique parcouru par un fluide caloporteur. La longueur et la forme de ce tube sont déterminées de façon à présenter une surface maximale d'échange thermique. Dans le cas où la pompe à chaleur comportant un refroidisseur d'huile conforme à l'invention, est utilisée pour assurer le chauffage du liquide caloporteur (l'eau par exemple), le circuit de chauffage étant un circuit à circulation de fluide caloporteur branché au secondaire de l'échangeur thermique dont le primaire est le condenseur de la pompe à chaleur, le circuit de refroidisseur d'huile est relié en parallèle au circuit de chauffage. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un schéma simplifié d'un circuit de pompe à chaleur conforme à la présente invention - la figure 2 est une vue partielle en plan avec arraché de l'enveloppe du compresseur du circuit de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2. La pompe à chaleur représentée sur le dessin est destinée à assurer une fonction de chauffage, par exemple le chauffage de locaux d'habitation. Toutefois, il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à une pompe à chaleur assurant une fonction de chauffage, mais peut également s'appliquer à une pompe à chaleur assurant une fonction climatisation, les échangeurs thermiques décrits cidessous étant alors modifiés de façon appropriée. La pompe à chaleur représentée schématiquement sur la figure 1 comporte un circuit thermique principal 1 et deux circuits thermiques secondaires 2 et 3 respectivement. Le circuit thermique 1 comporte, de façon connue en soi, un compresseur 4, un condenseur 5, un détenteur 6 et un évaporateur 7. Ces éléments du circuit thermique 1 sont reliés entre eux par des sections de conduite appropriées 8 pour former un circuit fermé parcouru par un fluide, par exemple un fluide connu sous la marque "Fréon". Le circuit thermique secondaire 2 coflstitue la source dite "froide" de la pompe à chaleur. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, cette source est l'air extérieur, qui est véhiculé par une conduite 9 débouchant vis-à-vis de l'évaporateur 7. Un disposiif ventilateur 10, disposé à l'une des deux extrémités de la conduite 9, ou dans cette conduite, projette l'air extérieur sur l'évaporateur 7. Il est bien entendu que la source "froide" pourrait aussi bien être un liquide approprié, et au lieu d'un échangeur thermique air/Fréon, on utiliserait un échangeur thermique liquide/Fréon. Le circuit thermique secondaire 3 est, dans l'exemple représenté, un circuit fermé dans lequel circule un fluide caloporteur, par exemple de l'eau. Dans ce cas, le condenseur 5 constitue le primaire d'un échangeur thermique 1 1 dont le secondaire est une conduite d'eau 12 de forme appropriée, reliée par des conduites 13 à des radiateurs 14. La circulation d'eau dans le circuit 3 est activée par une pompe 15 qui peut être disposée en amont ou en aval des radiateurs 14. Les détails de réalisation et le fonctionnement de la pompe à chaleur décrite ci-dessus sont bien connus et ne seront pas expliqués ci-dessous. Le dispositif de l'invention comporte un refroidisseur d'huile 16 disposé, de façon expliquée en détail ci-dessous en référence aux figures 2 et 3, à l'intérieur de l'enveloppe du compresseur 4. Le refroidisseur d'huile 16 est relié par des conduites 17 au circuit thermique secondaire 3, en parallèle sur la conduite 12. Etant donné que dans la plupart des cas la chaleur prélevée au condenseur 5 est supérieure à celle prélevée au compresseur 4, les conduites 17 sont de section inférieure à celle de la conduite 12, et sont donc branchées en parallèle sur la conduite 12. Toutefois, si les chaleurs prélevées étaient du même ordre de grandeur et/ou si les sections des conduites 17 et de la conduite 12 étaient du même ordre de grandeur, on pourrait brancher les conduites 17 en série entre les conduites 13 et la conduite 12, en amont ou en aval de cette dernière. Comme représenté sur les figures 2 et 3, le refroidisseur d'huile 16 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe 18 du compresseur 4, et immergé dans l'huile 19 contenue au fond de l'enveloppe 18, audessous du niveau 20 le plus bas atteint par cette huile au cours du fonctionnement du compresseur. Comme représenté sur la figure 3, le refroidisseur d'huile 16 est constitué d'une conduite tubulaire 21 réalisée par exemple avec le même matériau bon conducteur thermique que celui de l'enve loppe 15. La conduite 21 peut avoir une faible section intérieure, par exemple d'environ 5 mm, et une épaisseur de paroi également faible2 de l'ordre de grandeur du millimètre. La forme de la conduite 21 est déterminée de façon que la longueur de cette conduite soit la plus grande possible, afin d'assurer le meilleur échange thermique pos sible entre l'huile 19 et le fluide circulant dans la conduite 21. Comme représenté sur la figure 3, on peut conformer la conduite 21 en méandres, en veillant à ce que les rayons de courbures des méandres ne soient pas trop faibles. On pourrait également conformer la conduite 21 en spirale. I1 est également possible d'utiliser, au lieu d'une conduite tubulaire, une conduite de toute autre forme appropriée, par exemple sous forme d'enveloppe de faible épaisseur extérieure, avantageusement nervurée ou ondu lée, à savoir sous une forme semblable à celle des évaporateurs de réfrigérateurs classiques. Bien entendu, dans le cas où la pompe à chaleur est utilisée uniquement dans sa climatisation, on peut utiliser le dispositif de l'invention, la chaleur retirée au compresseur améliorant les condi tions de fonctionnement du circuit thermique principal 1, mais cette chaleur ne peut alors être récupérée en vue d'améliorer un chauf fage, et est perdue. Grâce au dispositif de l'invention, on augmente le coefficient de performance d'une pompe à chaleur, en particulier lorsqu'elle est utilisée pour le chauffage, et dans ce cas l'augmentation du coeffi cient, dans des conditions normales de chauffage peut atteindre 4 % environ. Cette augmentation du coefficient de performance est due à: - une augmentation de la production de chaleur gracie à la récupération de la chaleur soutirée au compresseur; - I'abaissement de la température des bobinages du moteur de compresseur; - l'abaissement de la température des gaz issus du compresseur; - la réduction de la consommation en énergie du moteur du compresseur pour uen même production de chaleur de chauffage. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'augmentation du coefficient de performance d'une pompe à chaleur comportant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, le compresseur étant renfermé dans une enveloppe hermétique et lubrifié par de l'huile contenue dans l'enveloppe hermétique, caractérisé par le fait qu'il comporte un refroidisseur d'huile disposé à l'intérieur de l'enveloppe hermétique et immergé au moins partiellement dans l'huile contenue dans cette enveloppe, ce refroidisseur d'huile étant relié à un dispositif radiateur extérieur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le refroidisseur d'huile est un tube en matériau bon conducteur thermique parcouru par un fluide caloporteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la longueur et la forme du tube sont déterminées de façon à présenter une surface maximale d'échange thermique. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le refroidisseur d'huile est une enveloppe de faible épaisseur extérieure, avantageusement nervurée ou ondulée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé dentes, la pompe à chaleur étant utilisée pour assurer une fonction de chauffage, le circuit de chauffage étant un circuit à circulation de fluide caloporteur branché au secondaire de l'échangeur thermique dont le primaire est le condenseur de la pompe à chaleur, caractérisé par la fait que le circuit du refroidisseur d'huile est relié au circuit de circulation de fluide caloporteur de chauffage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par la fait que le circuit du refroidisseur d'huile est branché en parallèle sur ledit circuit secondaire.