Brevet FR2503336A1 — publié le 19821008

L' invention se rapporte d un ensemble mettant z-n ouvre une nouvel le pompe à chaleur mixte, perfectionnée, permettant l'utilisation simultanée ou alternative d'air et/ou d'eau comme fluides d'apport de chai leur, d'une part, et assurant la product i on s i mu I tanée ou a I ternat i ve d'air chaud et/ou d'eau chaude, d'autre part. Cette invention trouve application, en particulier, aux installations de chauffage de locaux par air chaud et/ou eau chaude zazou de production d'eau chaude sanitaire ou autre. Les pompes à chaleur mixtes sont déjà bien connues mais elles ne permettent pas de réaliser des combinaisons "air-air et/ou air-eau" et/ou "eau-air et/ou eaueau" au moyen d'une installation simple et aussi rentable qu'économique. L'invention considérée vise donc à assurer, de façon simple, rationnelle et fonctionnelle, la possibilité de combiner l'emploi d'un et/ou de deux fluides d'apport de chaleur (air et/ou eau, par exemple) et l'usage d'un et/ou de deux fluides de dégagement de chaleur (également air et/ou eau, par exemple) dans le but d'augmenter sensiblement la souplesse d'utilisation des installations de chauffage par air chaud et/ou eau chaude et/ou de production d'eau chaude tout en leur conférant, en plus un rendement de fonctionnement élevé. . une facilité certaine d'entretien, de réparation et de remplacement, éléments composants de la pompe à chai leur. . une économie accrue d'énergie calorifique par l'augmenta tion des sources de captage et d'utilisation. D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode de réalisation en référence aux dessins accompagnants dans lesquels .la figure 1 est une vue schématique d'ensemble représen tant les circuits de l'ensemble à pompe à chaleur selon l'invention. . la figure 2 est une vue schématique de Jéta i I représentant I 'échangeur trois fluides prévu dans chaque circuit d'apport ou Je pré I èvement de calories. I a I' i gure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale représentant un exemple d'utilisation avec extraction des S calories dans un conduit de fumée. la figure 4 . est une vue schématique de détail d'un exemple d'utilisation où l'échangeur, placé dans un conduit de fumée, présente une partie en utilisation directe pour le préchauffage de l'eau de chauffage. .la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un autre exemple d'utilisation dans les combles dans le cas d'une ventilation mécanique contrôlée avec panneaux solaires. la figure 6 représente une autre utilisation dans les combles avec panneaux solaires à air et à eau et chauffage par le sol. En se référant aux figures 1 et 2, le circuit frigorifique 1 de la pompe à chaleur 2 se compose, de façon classique, d'un compresseur 3 et d'un détendeur 4 entre l'évaporateur 5 et le condenseur 6. Ces organes de puisage et de restitution de chaleur sont solidarisés par les boucles du serpentin de l'évaporateur 5 ou du condenseur 6 aux ai lettes 7 ou plaques d'un échangeur mixte de restitution 8 ou de récupération 9 à trois fluides. Ces mêmes ailettes ou plaques 7 de l'échangeur mixte de restitution 8 sont rendues solidaires d'un circuit récepteur haute température 10 à circulation par pompe 11 d'un fluide caloporteur liquide, par exemple de l'eau, utilisé en direct pour le chauffage de l'eau sanitaire ou le chauffage des pièces et locaux par éléments radiants ou convecteurs ou pour le chauffage du sol après abaissement en température. L'échangeur mixte de restitution 8 est disposé dans un canal 12 traversé par un flux d'air généré par une turbine 13. Le flux d'air réchauffé au contact des ailettes 7 de l'échangeur peut être utilisé en chauffage direct, par exemple en insufflation, dans un ensemble double flux en ventilation mécanique contrôlée tel que décrit ci-après. L'ensemble de récupération et de transfert selon l'invention présente, dans sa version de base, un circuit de récupération ou de puisage identique au circuit de restitution. II comporte l'échangeur mixte de récupération 9, solidarisé en contact d'échange avec un circuit d'apport 14 à fluide caloporteur liquide, par exemple de l'eau mise en circulation par l'intermédiaire d'une pompe de circulation 15. De la même façon, I'échangeur de récupération 9 est placé dans un canal ou un conduit 16 de passage d'un flux d'air porteur de calories tel que, par exemple, -l'air extrait, l'air extérieur, I'air de cave, I'air préchauffé par le soleil, qui ressort refroidi sous l'action d'une turbine 17. On peut concevoir, comme mode de fonctionnement que, lorsque la pompe 11 et la turbine 13 sont en service simultanément, le fluide le plus froid bénéficie de la priorité de chauffage. Ainsi, une demande de rechauffage de l'eau sanitaire, par exemple, coupera le fonctionnement de la turbine 13 et, inversement, une baisse de température à l'intérieur des pièces ou des locaux provoquera l'arrêt de la pompe 11. On envisage, pour l'ensemble de récupération et de transfert selon l'invention, diverses applications dont quelques unes sont représentées dans les dessins en figures de 3 à 6 et seront décrites ci-après. Une première série d'applications concerne l'utilisation dans les conduits d'évacuation des fumées. On envisage, tout d'abord, de placer l'échangeur mixte 9 de récupération dans le conduit de fumée 18 ou dans la boîte à fumées d'une chaudière. Dans ce cas, le circuit d'apport pourrait servir de circuit de récupération directe 19 en raison des températures élevées des fumées à la base du conduit d'évacuation des fumées dispensées par le brûleur 20. Afin de rendre la récupération possible, il faut obturer l'entrée d'air en période de non utilisation du brûleur par un vol et d'entrée d' a i r 21 directement incorporé au brûeur ou annexe, commandé, par exemple, par I ' dppe I d'air avec retour automatique en position d'obturait ion dans le cas d'un brûleur à air souffle. Une autre variante, directement dérivée de celle Jécrite ci-dessus, consiste à scinder l'échangeur mixte 9 de récupération en une partie commune 22 avec l'évaporateur et une partie d'échangeur simple 23 avec le circuit d'eau 19 et les fumées. Cette portion de l'échangeur sera située, bien entendu, côté brûleur. Le circuit d'eau réchauffée 19 pourra servir de préchauffage à l'eau de chaudière. On pourra, dans ce cas, transférer les calories à travers la pompe à chaleur vers le circuit de ventilation et le chauffe-eau. Une autre série d'applications concerne l'utili- sation de l'ensemble selon l'invention dans les combles (figures 5 et 6). Une des utilisations les plus simples consiste à brancher le conduit de récupération 16 avec le circuit d'extraction de l'air à travers les bouches d'extraction 24 dans un ensemble de ventilation mécanique contrôlée alors que le conduit d'apport 12 communique avec, d'une part, les bouches d'insufflation 25 et, d'autre part, avec une source d'apport tel le que, par exemple, des capteurs solaires à air 26. Il est prévu, pour l'été, une évacuation à l'extérieur avant l'insufflation en 27 ou une insufflation d'air frais. Dans ce cas, il peut être nécessaire de prévoir des entrées d'air 28 pour assurer le renouvellement de l'air. Le circuit de restitution par l'eau alimente un chauffe-eau 29 ou une installation de chauffage en complément d'une autre énergie. Bien entendu, on pourra également coupler la récupération avec des capteurs solaires à eau 30, tels que représentés en figure 6. Par cette figure, on a voulu représenter le schéma le plus général . On y retrouve I 'ensemb I e Je récupération selon l'invention associé aux sources hab i tue I - les de récupération d'énergie, capteurs sol aires à air 2@ et à eau 30, bouches d'extraction 24, entrées d'air par les pièces, entrée d'air neuf 31 pour transférer et restituer l'énergie calorifique dans les appareils et installation de chauffage des pièces et locaux et de l'eau sanitaire : dans un chauffe-eau, par exemple, électrosolaire 29 dans des éléments radiants 32 ou à effet de convection d'une installation de chauffage ou par un réseau te sol 33. Le circuit d'apport par l'eau proviendra de capteurs solaires à eau et/ou à air 26, 30 combinés à toute autre source telle, par exemple, la nappe phréatique ou des couches chaudes de géothermie ou, le cas échéant, d'un réseau urbain d'eau chaude. A titre de variante, on peut coupler le conduit de récupération et/ou le conduit d'insufflation aux capteurs solaires à air surchauffé avec aspiration ou non d'air extérieur ou d'air chauffé naturellement dans un endroit quelconque de l'habitation. On pourra également combiner toutes les possibilités précédentes. L'invention a été décrite ci-dessus en détail. II est bien entendu que diverses modifications simples, variantes directes, substitutions par des équivalents et autres changements à la portée de l'homme de métier entrent pleinement dans le cadre de la présente protection. REVENDICATIONS 1. Ensemble de récupération et de transfert d'énergie calorifique par l'intermédiaire d'un circuit figorifique en association avec un circuit de récupération et un circuit de restitution caractérisé en ce que l'échangeur condenseur (8) du circuit de restitution ainsi que I'échangeur-évaporateur (9) du circuit de récupération sont mixtes du type à trois fluides permettant l'utilisation et/ou la récupération directe des calories à partir et dans au moins un milieu liquide et un milieu gazeux. 2. Ensemble de récupération selon la revendication 1 caractérisé en ce que ' I 'échangeur-condenseur (8) est placé dans le foyer d'un appareil de chauffage par exemple à brûleur. 3. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'échangeur-évaporateur (9) est placé dans un circuit de récupération par l'air communiquant avec le réseau d'air extrait d'une ventilation mécanique contrôlée. 4. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de restitution par l'air (12) communique d'une part, en amont, avec une entrée d'air neuf (31) extérieure et, d'autre part, en aval, avec une bouche dtinsuflation. 5. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que sur le circuit de restitution par l'eau (10) est branché un chauffe-eau électrosolaire (29), une installation de chauffage par E éléments radiants (32) ou à convection et un réseau (33) de chauffage par le sol. 6. Ensemble selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le circuit de récupération associé (14) comporte une partie (23) d'échange directe sans contact avec ltévaporateur. 7. Ensemble selon les revendications 1, 2, et 6 caractérisé en ce que le circuit de récupération par l'eau est monté en série dans Ic circuit chaudière pour le préchauffage de l'eau. 8 caractérisé en ce que le circuit associé (14) comporte une partie d'échange direct (23) sans contact avec l'évaporateur. 10. Ensemble selon les revendications 1, 8 et 9 caractérisé en ce que le circuit de récupération par l'eau est monté en série dans le circuit chaudière pour le préchauffage de l'eau de chauffage.