Brevet FR2508143A1 — publié le 19821224

L'invention se rapporte à un circuit de dégivrage et à ses moyens associés pour pompe à chaleur comportant au moins un échangeur à trois fluides, ün des intérêts supplémentaires d'une pompe à chaleur employée en chauffage puisant ses calories sur l'air extérieur est de pouvoir récupérer les calories au-delà du seuil de givrage. Cet intérêt s'avère d'autant plus important que la température du fluide frigorigène est basse. Le givrage apparaît à des températures faiblement positives situées entre OOC et SOC. Dès les premiers depôts, le givre fait baisser progressivement le rendement de la pompe à chaleur, Le rendement. chute ensuite brutalement dès que la structure de l'évaporateur est prise dans la glace. En effet, la carapace de glace réduit considérablement l'échange, formant une véritable barrière thermique, II convient alors de dégivrer si l'on veut garder un rendement acceptable sur une plage de températures s'étendant en dessous de zéro degré Celsius. A ce but, diverses solutions sont utilisées actuellement. la plus classique consiste à procéder par inversion de cycle en faisant jouer à l'évaporateur, à intervalles réguliers, le rôle de condenseur et inversement, ceci pendant une courte durée qui suffit à faire fondre la glace. Cette solution nécessite l'interposition sur le circuit du fluide frigorigène de divers composants tels que clapets, vannes, qui augmentent le coût de l'appareil et diminuent corrélativement sa fiabilité. De plus, I'inversion multiplie les arrêts supplémentaires du compresseur, sources de perte de rendement et de mauvais fonctionnement. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un circuit de dégivrage qui ne présente aucune liaison de commande de fonctionnement avec le compresseur et qui évite l'emploi des compléments de composants nécessaire au dégivrage dans le cas d'inversion de cycle sur le circuit frigorifique. L'invention ne modifie, par conséquent, en aucune façon le fonctionnement propre du circuit frigorifique. A cet effet, le circuit de dégivrage selon l'invention se montre remarquable par une communication sélective à chacune des extrémités du circuit d'apport et du circuit de restitution de manière à constituer, à l'intérieur du caisson, une boucle de circulation interne active entre le condenseur et l'évaporateursur l'air. Cette caractéristique technique présente de multiples avantages dont les principaux sont indiqués c i-après Gain en fiabilité et en coût en raison de la simplifi cation du circuit. Gain en rendement car on arrête le compresseur pendant la phase de dégivrage et on utilise, pour le dégivrage, une énergie déjà multipliée par le facteur de performance de l'appareil. Diminution du temps de dégivrage car l'air chaud agit directement sur toute la surface du support recouvert de givre et non pas de l'intérieur comme en inversion de cycle, D'autres caractéristiques techniques et avantages apparaîtront dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution de l'invention en référence aux dessins accompagnants dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe verticale représentant schématiquement les organes et le caisson d'une pompe à chaleur puisant l'énergie dans l'air extérieur avec restitution sur circuit d'eau uniquement, présentant le circuit de dégivrage selon l'invention. la figure 2 est la même vue en coupe qu'en figure 1 dans le cas d'une pompe mixte avec puisage et restitution sur deux fluides air et eau. la figure 3 est une vue schématique détaillée de l'ap pu cation de l'invention siir le circuit frigorifique à trois fluides. Le circuit de dégivrage selon l'invention trouve sa principale application dans le domaine des pompes à chaleur. Il a été conçu plus particulièrement pour des pompes à chaleur à échangeur trois fluides dont le circuit d'apport travaille sur l'air extérieur. L'invention concerne une modilication du circuit intérieur d'un caisson 1 d'une pompe à chaleur à échangeur trois fluides. Ce caisson comprend un circuit de récupération 2 traversant un compartiment de récupération 3 renfermant ltéchangeur-évaporateur 4, de préférence du type échangeur AIR/EAU, et une turbine 5 prévue pour le rejet de l'air refroidi et la circulation de l'air en régime de dégivrage. Ce compartiment est délimité par les parois du caisson et une séparation interne 6 thermiquement isolante. De même, le caisson comprend un circuit de restitution 7 traversant un compartiment de restitution 8 fermé par des parois isolantes dont la séparation 6, compartiment renferment un échangeur-condenseur, par exemple à ailettes et tube en cuivre, du type à trois fluides. Le compartiment de restitution 8 reste totalement fermé dans le cas d'une restitution sur l'eau uniquement. Il comporte des ouvertures de communication avec l'extérieur dans le cas d'une restitution mixte simultanée sur les deux fluides air et eau. Le passage ainsi formé constitue le circuit de restitution sur l'air. L'invention a pour but de prévoir- à chaque extrémité des compartiments de récupération 3 et de restitution 8 une communication sélective telle que 10 entre l'extérieur d'une part et entre les compartiments d'autre part, lorsque les passages avec I'extérieur sont fermés de manière à créer un volume intérieur fermé 11 dans lequel on établit, à l'aide de la turbine ,5, une circulation interne d'air de l'échangeur-condenseur 9 vers l'échangeur- évaporateur 4. L'air aspiré du compartiment de récupération traverse une ouverture de communication 12, se réchauffe au contact des ailettes de la htltt.erie de I 'éclanqeur- condenseur 9 et est véli i culé à travers une dcilxienle otiver'ttiie commun i cat i on 13 vers i'échdnseur-t;sapordteul 4. Le chauffage Je l'air de dégivrage s'effect-ue dans les meilleures conditions et avec un bon rendement puisqu'il traverse un échangeur t ai lettes alimenté en eau chaude pendant la phase de dégivrage. De même, l'air réchauffé traverse l'échangeur à ai lettes de l'évaporateur et fait fondre le givre avec ie maximum d'efficacité, diminuant ainsi la durée de la phase de dégivrage. Les moyens formant la communication sélective prévus à chaque extrémité des compartiments de récupération et de restitution seront réalisés, par exemple, sous la forme de volets simples tels que 14 (figure 1) ou doubles tels que 15 (figure 2), mobiles en pivotement prévus pour obturer les communications avec l'extérieur ou les communications internes 12 et 13 entre les compartiments 3 et 8. Ils seront montés, de préférence, en rappel élastique vers la position de fermeture dans laquelle ils obturent les communications internes. Leur actionnement provient d'un détecteur de givrage qui commande par exemple des moteurs électriques. Bien entendu, une commande mécanique par tringlerie ou tout autre s'avère possible lorsque le besoin ou l'intérêt existera. On expliquera ci-après, sommairement, le fonc t i onnement. La phase de givrage débute par l'arrêt du compresseur et la commande en fermeture des volets 14 ou 15 qui, de ce fait, dégagent les ouvertures 12 et 13. La circulation intérieure d'air s'établit entre l'échangeurcondenseur 9 chauffé par l'eau chaude du ou des circuits d'utilisation et l'évaporateur 4 pour la réalisation du dégivrage. En raison de l'efficacité du circuit selon l'invention, la durée de dégivrage est réduite de façon importante. L'invention n'est pas limitée aux seuls moyens décrits. Il est bien entendu que diverses variantes directes, substitutions par des mat i ères ou moyens e REVENDICATIONS 1. Circuit de dégivrage pour pompe à chaleur fonctionnant en récupération sur l'air extérieur ou extrait, comprenant au moins un échangeur à trois fluides, caractérisé en ce que l'on prévoit à l'intérieur du caisson (1) à chaque extrémité des compartiments de récupération (3) et de restitution (8) une communication sélective t10) avec l'extérieur ou entre les compartiments, associée à des moyens de fermeture et d'ouverture, de manière à constituer à l'intérieur du caisson un volume fermé (11) permettant d'établir avec la turbine (5) du caisson une boucle de circulation d'air entre l'échangeur-condenseur à trois fluides (9) préchauffé par l'eau de chauffage et l'échangeur-évaporateur (4) en vue du dégivrage. 2. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'échangeur-condenseur (9) est chauffé par l'eau de chauffage pendant la phase de dégivrage. 3. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de fermeture et d'ouverture sont in dividual isés. 4. Circuit selon la-revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de fermeture et d'ouverture prévus à chaque extrémité sont communs. 5. Circuit selon la revendication 1 caractérise en ce que les compartiments (3) et (8) présentent, à chacune de leur extrémité, une ouverture commune (12) et (13) de communication entre eux. 6. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de fermeture sont commandés par un détecteur de givrage. 7. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de fermeture et d'ouverture sont des volets mobiles (14). 8. Circuit selon les revendications 1 et 6 caractér i sé en ce que chaque vol et est monté p i vtt ant entrc dc u x ouvertures, I ' ouvel ture commune (12) ou (13) d'une part, et l'ouverture J'aspiration t > u de rejet d'autre part. 9. Circuit selon les revendications 1, 5 et 6 caractérisé en ce que les volets sont doubles (15) articulés autour d'un axe commun central.