Brevet FR2502753A1 — publié le 19821001

L'invention se rapporte a un dispositif automatique de régulation pour le prechauffage de l'eau sanitaire a partir d'une pompe a chaleur air-eau, ou eau-eau fournissant également le chauffage de base d'un logement par un circuit de chauffage central classique. On sait que les pompes à chaleur comprennent généralement un circuit fermé de fluide frigorigène sur le parcours duquel sont disposés un évaporateur ou échangeur froid, un compresseur, un detendeur et un condenseur ou échangeur chaud qui permettent de puiser des calories a un milieu ambiant et de les restituer a un fluide caloporteur. Le milieu ambiant peut être par exemple cons titué par l'air vicié extrait du logement par ventilation mécani- que et le fluide caloporteur par de l'eau. Les calories sont prélevées au milieu ambiant par evaporation du fluide frigorigène dans l'évaporateur et ensuite restituees au fluide caloporteur par condensation dudit fluide frigorigene dans le condenseur.Le fluide caloporteur passe donc dans des emetteurs de chaleur prevus dans les pieces a chauffer ou dans un reservoir a accumulation pour le réchauffage de l'eau sanitaire. Mais ces installations de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire par une pompe a chaleur sont généralement compliquées et onéreuses car il est nécessaire de prévoir d'une part une vanne d'aiguillage motorisée avec sa régulation pour diriger le fluide caloporteur soit vers le circuit de chauffage, soit vers le réservoir d'accumulation d'eau sanitaire et d'autre part, a la sortie du condenseur de la pompe a chaleur, une conduite de derivation avec une soupape de décharge permettant d'assurer constamment une circulation d'eau a débit minimum fixé dans le condenseur. De plus, el-les ne permettent pas de faire simultanément le chauffage et le préchauffage de l'eau chaude sanitaire. Le but de la presente invention est de proposer un dispositif simple de régulation et de répartition du débit d'eau primaire en vue de créer une économie maximale d'energie et d'assurer un débit d'eau constant dans le condenseur de la pompe a chaleur. Suivant l'invention, le circuit de préchauffage de l'eau sanitaire monte en parallèle avec les radiateurs du circuit de chauffage entre la sortie et l'entrée du condenseur de la pompe a chaleur comporte en série un échangeur disposé dans le réservoir d'accumulation et une soupape de pression différentielle ou un régulateur de pression différentielle. Les caractéristiques particulières et avantages de l'invention apparaitront a la lecture de la description suivante en reference au dessin unique annexé qui représente une vue schématique d'une pompe a chaleur alimentant un circuit d'alimentation. On a représente sur la figure une pompe a chaleur 1 comprenant un compresseur 10, un échangeur chaud ou condenseur 11, un détendeur 12 et un évaporateur 13, ces organes étant parcourus par un fluide frigorigène et constituant le circuit frigorifique proprement dit de la pompe a chaleur. L'évaporateur 13 est relié un ventilateur 2 permettant de faire passer un flux d'air amene a l'évaporateur par une gaine 3 et évacue vers le ventilateur par une gaine 4. Le condenseur 11 est du type condenseur a eau, l'eau constituant un fluide caloporteur alimentant en boucle fermee un circuit d'utilisation par une conduite de départ 20 et une conduite de retour 21 reliees respectivement a la sortie et a l'entrée du condenseur 11. Le circuit d'utilisation comporte plusieurs radiateurs 22 et un echangeur 23 d'un réservoir de prechauffage d'eau sanitaire 24, montés en parallele entre les conduites de départ et de retour (20 - 21). Un circulateur a eau 25 disposé a la sortie du condenseur 11 sur la conduite de départ 20 en amont de l'echangeur 23 et des radiateurs 22 assure la circulation de l'eau dans le circuit d'utilisation. Le reservoir d'accumulation 24 a l'intérieur duquel est placé l'échangeur 23, est relié a une conduite 26 d'arrivée d'eau froide sanitaire et a une conduite 27 de départ d'eau chaude. Ce réservoir ballon avec échangeur est muni d'une sonde de température d'eau sanitaire 31 avec son dispositif de régulation. Chaque radiateur 22 comporte un robinet thermostatique 28. L'echangeur 23 du reservoir d'accumulation 24 est raccorde a la conduite de depart 20 par une conduite d'alimentation 29 sur laquelle est montée une soupape de pression différentielle 30. qui s'ouvre lorsque la pression différentielle de l'eau entre les points A et B est supérieure a la pression différentielle de tarage de ladite soupape. En pratique la pression différentielle entre les points A et B du circuit d'eau des radiateurs est variable et augmente à la fermeture des robinets thermostatiques en diminuant le débit total d'eau sur la caractéristique débit-pression de la pompe de circulation 25. Le dispositif fonctionne de la maniere suivante La source de chaleur est constituée par de l'air extrait d'un local par exemple à une température voisine de 200C ou par de l'air extérieur. Cet air est aspiré à travers l'évaporateur 13 et cède une partie de ses ralories au fluide frigorigène, l'air ainsi refroidi étant évacué a l'extérieur par le ventilateur 2. Ces calories récupérées, ainsi que la majeure partie de l'équivalent calorifique du travail fourni par le compresseur 10 sont cédées au fluide caloporteur circulant dans le condenseur 11. Si en hiver la temperature dans le logement est inférieure à la température souhaitée, les robinets thermostatiques 28 sont ouverts et le débit de l'eau se fait donc normalement sous l'action du circulateur 25 a travers les radiateurs 22. La soupape de pression différentielle 30 se trouve en position de fermeture car la perte de charge créée sur le circuit des radiateurs entre les points A et B est faible puisque les robinets thermos tatiques sont ouverts, et inférieure à la pression différentielle de tarage de la soupape. Il n'y a pas d'amenée d'eau chaude primaire au circuit de préchauffage de l'eau sanitaire. Il y a donc priorité du chauffage central sur le chauffage d'eau sanitaire. Des que la température du logement atteint la temperature désirée par exemple en raison d'un ensoleillement, les robinets thermostatiques 28 sont fermés, la soupape de pression différentielle 30 est ouverte puisque la pression différentielle entre A et B est supérieure à la pression différentielle de tarage de cette soupape et permet le chauffage de l'eau sanitaire du réservoir d'accumulation 24 en obtenant une circulation en courtcircuit dans l'échangeur 23. En éte, bien entendu les robinets thermostatiques 28 sont fermes et l'eau chaude fournie par le condenseur 11 de la pompe à chaleur circule normalement dans le circuit de chauffage d'eau sanitaire puisque la soupape de pression différentielle 30 est ouverte. Lorsque les robinets thermostatiques sont fermés et que la soupape de pression différentielle est ouverte, le chauffage de l'eau sanitaire est limité par la sonde 31 qui arréte le fonctionnement de la pompe à chaleur 1 et du circulateur 25 lorsque la température de 1 'eau sanitaire devient supérieure a la temperature de consigne de cette eau sanitaire.Cette soupape de pression différentielle ainsi judicieusement installée dans le circuit de préchauffage de l'eau sanitaire remplace à la fois la conduite de dérivation avec la soupape de décharge et la vanne d'aiguillage motorisée avec sa régulation. Elle contribue également à produire un débit constant d'eau sur la pompe à chaleur quel que soit le fonctionnement des robinets thermostatiques en profitant au printemps, en automne et méme durant certaines journées d'hiver de la surpuissance athermique fournie au condenseur par rapport aux déperditions thermiques du logement pour assurer le préchauffage de l'eau sanitaire. De plus, ce système a pour intérêt de permettre à la fois l'obtention, du confort maximum dans un logement et l'économie maximale d'énergie en raison du bon fonctionnement de la pompe à chaleur. La description se rapporte à un mode de réalisation préférentielle de l'invention, des variantes pouvant être envisagees sans sortir du cadre de cette invention. Revendications. 1. Dispositif automatique de régulation pour le préchauffage de l'eau sanitaire au moyen d'une pompe à chaleur air-eau ou eau-eau comprenant un circuit d'utilisation dans lequel circule en provenance du condenseur de la pompe à chaleur, un fluide caloporteur qui dessert soit un circuit de chauf fage central muni de radiateurs avec des robinets thermos tactiques;; soit un circuit de prechauffage de l'eau sanitaire contenue dans un réservoir d'accumulation caracterise en ce que le circuit de préchauffage de l'eau sanitaire monte en parallele avec les radiateurs (22) entre la sortie et l'entrée du condenseur (11) de la pompe à chaleur (1) comporte en serie un échangeur (23) disposé dans le reservoir d'accu mulation (24) et une soupape de pression différentielle (30), ou un regulateur de pression différentielle. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la soupape de pression différentielle (30) est placée en amont de l'échangeur (23) dans le circuit de préchauffage de l'eau sanitaire. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la soupape de pression différentielle (30) est ouverte quand les robinets thermostatiques (28) des radiateurs (22) sont fermés et inversement.