Brevet FR2504656A1 — publié le 19821029

La présente invention a pcur but de faire fonctionner une pompe à chaleur avec un chauffage déjà existant et avec des branchements de grande simplicité, dans le but de simplifier le travail du chauffagiste et de donner un ensemble compact contenant toutes les sorties nécessaires pour le fonctionnement parfait d'une pompe à chaleur autre que celle fcurnie par cette pompe. Dans ces dispositifs connus à ce jour pour installer un ensemble de mutation, il faut des circulateurs, des pompes et des électro vannes mis près de chaque générateurs ou éloignésl'un de l'autre Pour,refroidir un bâtiment ou une cuve, il faudra faire fonctionner la pompe à chaleur.. la présente invention a pour but de faire fonctionner avec un grand rendement une pompe à chaleur et coupler plusieurs générateurs à combustibles liquides ou gazeux ou solides, genre brule-tout ou électriques sans interven- tion. les calories les plus élevées du générateur en fonc tionnement, primerons sur a marche dc l'installation tout en laissant une priorite au fonctionnement selon le grés de l'usager. Figure 3 et 2 : La coopération de cet ensemble auxiliaire, précédemment définie, apporte les avantages substanciels suivants pour une pompe à chaleur branchée dessus La fonction essentielle de la coopération de cet ensemble auxiliaire et du dispositif de contrôle est de "réapprovisionnement " en chaleur ou de "désapprovisionne ment en chaleur de la source chaude ou la s@urce froide du circuit principal, dés que sa température s1 écarte d'une température nominale convenablement choisie, de manière à ramener la température de la source chaude ou de la source froide à sa valeur nomi.nale.. Autrement;; dit, certains circulateurs de l'ensemble et clapets n'interviennent quà la demande de la source froide ou de a source haude du circuit principal, en emmenant la quantité de chaleur necessaire au rétablissement des conditions nominale@ de fonctioll- nement la chaleur ainsi amenée ou emmenée e-,t transférée par cet ensemble auxiliaire depuis ou v@rs une autre source froide ou vers ure autre sourc@ chaude, appelées dans les deux cas enceinte selon la définitier généra@@. De la caractéristique selon l'invention, et de sa fonction, découlent les avantages principaux suivants a) Grâce à l'intervention de cet ensemble et du dispositif de contrôle, on peut fixer la température de fonctionnement de la source froide ou de la source chau@e du circuit principal d'une pompe à chaleur trait gras : figure 3 à toute valeur appropriée, correspondant à un fonctionnement optimum du circuit principal* Pour celà on utilise les générateurs et les clapets et par le jeu de ceux-ci, on arrive au fonctionnement optimum.Par exemple pour une valeur donnée de la température de la source froide, éventuellement variable, on peut ajuster en cor I respondance la température de la source chaude à toute valeur appropriée corresponaant à un rendement optimum du circuit principal : trait gras : figure 3 et ce, grâce à un circuit auxiliaire dont la source primaire est identi que à la dite source chaude, et à un dispositif de contrôle dont le détecteur de température, est en relation d'échange thermique arec la d.ite source chaude, ainsi si la source est constituée par une portion du sol dans laquelle circule un liquide dans l'enceinte qui vient du condenseur du cir cuit principal, pour une-temperature donnée de la source froide, on peut ajuster la température de la portion de sol sus-mentionné en envoyant dans cette dernière les calo ries du circuit 2G ou 25 et introduire le détecteur de tem pérature du dispositif de contrôle dans l'enceinte 27, La température de la dite portion de sol sera alors ajustée à toute valeur appropriée, supérieure à la température du sol entourant ladite portion (pour permettre une diffusion de chaleur apportée par le condenseur à l'extérieur de la source ce chaude), et compatible avec un bon rendement au circuit principal en fonction de la température de la source froide' b ) grâce à l'intervention de cet ensemble auxù- liaire et du dispositif de contrôle, une fois fixée la tem pérature de fonet ennement de la source froide on. de la source chaude du circuit principal, on peut maintenir celle ci à la valeur nominale choisie, et ceci quelles que soient les pertubations thermiques intérieures ou extérieures à ladite source froide ou à ladite source chaude. par exemple une fois fixée la température nominale de la source chaude;; on peut maintenir constamment cotte dernière à sa valeur nominale, et ce, grace à un circuit auxiliaire dont la source primaire est identique à ladite sourc@ chaude, et à un dispositif de contrôle dont le détecteur de température est en relation d'échange thermique avec ladite source chaude Chaque fois 5 que la température de la source chaude viendra à augmenter ou âiminuer par rapport à sa valeur no minale, le ciroulateur dans l'ensemble auxiliaire viendra corriger cette déviation, à la demande de la source chaude, en extrayant ou en apportant de la chaleur à cette dernière la chaleur ainsi extraite ou apportée étant transférée vers ou depuis la source secondaire du circuit auxiliaire, ainsi si la source chaude est constituée par une portion du sol dans laquelle circule un liquide venant du circuit du condenseur principal; on peut maintenir constamment l température de la portion de sol sus-mentionnée, à une valeur nominale en faisant passer cette dernière arec le liquide froid venant de l'évaporteur et le détecteur de température de ladite portion de sol viendre à augmenter ou diminuer, en fonction de perturbations thermiques aléatoires (par exemple, réchauffement de l'air ambiant dû à une période de beau temps), l'action du circuit auxiliaire viendra compenser ces variations de température de ladite portion de sol A titre accessoire, l'utilisation de notre ensemble auxiliaire coopérant avec le dispositif de contrôl.e apporte les avantages suivants a) Le. circuit pompe à chaleur travaille en général avec un bon rendement, puisque la température de la source primaire est en général très voisine de cei.Le de la source secondaire. Far rendement du circuit auxiliaire on entend le rapport de la quantité de chaleur extraite de, ou apportée à la source chaude ou à la source froide du circuit principal et du faible travail fourni rour l'alimenter. figure 3 : trait parallele. b) La consommation supplémentaire correspondant au circuit auxiliaire : trait paralléle; nécessair à la mise en pratique de l'invention, est en général limité, et de toutes façons beaucoup plus faible que celui correspondant au circuit principal, en eff@t le rôle du cycle auxiliaire secondaire, n'est pas en général de "relayer" le circuit principal, mais de travailler à a demande de ce dernier, donc de manière iniiermitente et de temps très court, vu les températures se trouvant maxi sur l'enceinte 25 et mini sur l'enceinte 27) Il s'en suit que les consommations demeurent faibles vu que la chaleur se meut du point le plus chaud au point le plus froid. c) lorsque le circuit principal ne fonctionne pas; ou fonctionne à marche réduite. le circuit du premier cycle trait gras) peut travailler de manière relativement autonome pour refroidir ou réchauffer substa1cielJ.ement la source froide ou la source chaude du circuit principal, autrement dit, le circuit autonome peut travailler en accumulation defroid ou de chaud dans la source froide ou la source chaude du circuit principal, Ceci permet notamment de profiter au maximum de certains tarifs à bas prix d'énergie électrique par exemple pendant la nuit. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après, par référerce aux dessins annexes Dans les deux cas, selon le théorème de Carnot, plus l'écart de température entre la source chaude et la source froide est important, plus le circuit principal travaille avec un mauvais rendement, ceci n'est pas le cas. Selon l'invention on alune enceinte 27 (circuit en trait gras).. Cette enceinte est remplie de liquide pouvant être un,liquide qui reste fluide à des températures basses exemple - 250 Pour le premier cycle : figure 3 et 2, on fait fonctionner le circulateur P3 : le clapet s'ouvre et le fluide liquide va en 12 car vu son sens il ne peut pas passer par le clapet C4 ni C5. Il rentre dans l'évaporateur 24 en 12 pour y abandonner ses calories Il ressort en 15 pour rentrer dans l'enceinte 27.. Ces calories sont mutées au condenseur 25- par l'intermédiaire de la pompe à chaleur La pompe PI s'est mise en service en même temps que la- pompe P3, le liquide passera par le clapet C1 mais ne pourra aller sur le clapet C6.C7.C8.C9 vu leur sens de fermeture. Il entrera en 1 en abandonnant ses calories pour chauffer un local ou une cuve 28 pour ressortir en 2 et rentrer & ns le condenseur en 5. le thermostat du dispositif de contrôle est en relation d'échange thermique avec ladite source froide 27: qui a abandonné ses calories. La pompe à chaleur change de cycle, les circulateurs ou pompes s'arrêtent mais d'autres entrent en fonctionnement. Suivant une autre caractéristique de l'invention; on a une autre enceinte 25 rempli de liquide. On va faire' fonctionner P5 qui va monter du liqluide travers C5 pour aller en 12 mais ce liquide ne pourra traverser 1J3 ni C4 vu le sens de ces clapets 11 ressortira en 15 de l'évapo- rateur, ne rencontrera aucune perte de charge, pour aller de retour dans l'enceinte 25 après avoir abandonner ces calories dans l'évaporateur 24. Suivant une autre caractéristique, nous avons l'enceinte 27 vidée de ses calories degré intérieur + 1 ou - si le liquide peut descendre en dessous de cette température' La pompe P2 va fonctionner, le liquide va monter en 5 après avoir traversé le condenseur et il prends des calories au passage, traverse Cil, arrive en 16 avec des degrés plus chaud qu'au départs Il ne traversera pas C10 vu son sens de branchement l'aspiration de P2 fermera C3 Vu cette variante, on aura muté avec une pompe à chaleur des calories à température 9 à 1.5 degrés sur l'éva- porateur par l'enceinte 25'. à l'enceinte 27 qui au départ, se trouvait environ à + 10 par l'intermédiaire du conden- seur, donc nous avons une pompe à chaleur qui au commencement de son premier cycle décrit, va se trouver avec de températures à l'évaporateur de 200 pour monter ces tempé- ratures à 500 maxi, ce qui donne un coefficient de performance très élevée. Figure 1 : Dans une autre variante, nous disposons d'une autre enceinte 26 ou un aérotherme 26 ou un panneau solaire 26 mais, dans le dernier cycle au lieu que la pompe P5 fonctionne, ce sera la pompe P4 et nous aurons le meme cycle que le précédent. Par une autre variante, nous pouvons avoir un ou plusieurs générateurs 1.2.3.4, soit à combustibles liquides ou solides ou gazeux ou meme électriques. Ces ou ce générateur pourront devenir prioritaire, c'est à dire que si leur degré est plus élevé que la nompe à chaleur, cotte dernière ne se mottera plus en marche tant Rue le générateur n'aura pas tombé ses degrés. pour chauffer avec 1.e générateur i, le circulateur P6 aspire et envoie le liquide sur le clapet C6, pour monter en 19 et arrive on 3. Il ne pourra pas passer en C1 vu son sens, il rcntrera en 1, ressortira en 2, après y avoir abandonner ses calories pour arriv@r en 6, il ne passera en 7 vu ses sens de fermeture, donc le tuyau 5 et 6 sera direct pour aller en 2, ceci pour la chaudière 1@ Pour toutes les chaudières et générateurs, il en sera ainsi dans nôtre exemple.. Par une autre variante , nous pouvons savoir plu sieurs générateurs branchés ensemble mais sans la pompe Par une autre variante, on peut avoir dans le même ensemble les générateurs et la pompe à chaleur, Figure 2 : Par une autre variante; nous pouvons avoir une climatisation l'été sans fermer aucune vanne et @ans faire marcher la pompe à chaleur. Pour la première variante, nous faisons fonctionner la pompe P6 et P2, le liquide va passer en 19.3 et 1, ressortir de l'enceinte acclimatisé, passe dans le conden seur en rentrant en 5 pour sortir à 23, traverse C11, en- trera dans l'enceinte 27 pour en sortir débarassé de ses calories. Nous avons de l'eau qui fera plus de 27 degrés par temps chaud dans l'appartement 'eau. sortira de l'en- ceinte environ de 10 à 150, température des sols l'été. La pompe P2 et C2 sera traversée par ce liquide froid. Mais une partie de ce liquide sera aspiré par la pompe P6, ceci sans importance. Figure 2 : Par une autre variante, la réfrigération p@urra se faire en faisant fonctionner les pompes P6.P7.P8.P9; une ou deux de ces pompes seulement. Figure 2 : Selon une autre variante, on fera fonctionner alternativement la pompe P2 et P1, le liquide ira de P2 sur C2, montera en 5, traversera en 25 le condenseur, sortira en 23, traversera C11 pour entrer en 27. P2 s'arrêtera et P1 se mettra à fonctionner. Le liquid@ passera pa@ C1, entrera dans l'enceinte à refroidir en 1, ressertira en l " ru @sortira en 2 pour entrer on 5 Figure 3 : Selon une autre variante, on disposera au point 23 une cuve se@vant de velant thermique ou de réservoir à calories. Figure 2 : selon une autre variante de chau@fage, si on a en 3 une chaudière (brûle-tout- brûle ordures), on pourra faire une accumulation de calories e faisant fonctionner P8 et C8, le liquide ra sur 3, entrera dans le local à chauffer en 1, sortira en 2 pour partir en 6. Mais une partie sera prélevée en 5 par la pompe 1'S qui entrera en fonctionnement. Elle aspire dans l'enceinte 27 le liquide qui partira sur 6 en venant aider P8 en série qui fournira une dépression en 23 qui traverse le condenseur pour aspirer en 5. 'ar enceinte enfouie dans toute la présente des cription et dans les revendications un réservoir dans une source de chaleur au sens de la thermodynamique et par conséquent, il s'agit de tout ou de partie d'un réservoir isotherme mais non adiabatique limité ou non dans l'espace susceptible de céder ou de recevoir de la chaleur d'un source de chaleur. Cette source de chaleur peut être une partie de l'écorce terrestre, à savoir premièrement une por tion d'une nappe phréatique, d'une rivière, de la mer, ou d'un puit, et deuxièmement une portion du sol. Une partie d'une atmosphère gaU,e,use, à savoir premièrement une atmosphère gazeuse contenue dans un local, notamment d'habitation, ou par toute autre enceinte équivalente, et deuxièmement l'air ambiant. Toute substance- solide, gazeuse, ou liquide, à maintenir à une température constante, à chauffer, ou à refroidir : il peut s'agir par exemple des eaux résiduaires d'une usine, d'une collectivité urba@ne, ou d'une centrale thermique ou nucléaire, génératrice d'électricité, ou de réactions chimiques. Tout objet, matériaux, et équivalents, à maintenir une température constante à chauffer ou à refroSdi.r. REVENDICATIONS 1. Système thermique servant à transferer de la chaleur d'une source déjà installée à une enceinte et à coupler plusieurs générateurs calorifiques par ux ensemble contenant au moins deux circulateurs et des clapets et, commandé par des thermostats, caractérisé par le fait que tous ces éléments. sont contenus dans un seul ensemble. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il y aura dans le même ensemble au moins pour chaque appareil à alimenter une entrée et une sortie, ceci pour faciliter le travail du chauffagiste 3. Procédé pour réfrigérer loc@le, cuve selon l'u@e des revendications 1.2 qu'il n'utilise ni générateur ou pompe à chaleur, caractérisé par le fait que pour réfrigérer, refroidir il n'utilise qutune au 2 pompes Pi et P2, clapets CI et C2 hydraulique ou circulateur associé à des clapets et thermostats TH6 faisant circuler un liquide entre une enceinte 27 enfouie et le local à réfrigérer 28. 4. Procédé selon l'une des revendications 1.2 caractérisé parce quril utilise plusieurs circulateurs et clapets pour servir à jumeller un ensemble de plusieurs générateurs à combustibles liquides 1.2.3.4 , gazeux, solides ou électriques 5. Procédé de chauffage selon l'une des revendication 1.2.3.4. à adjoindre à une pompe à chaleur aveç plusieurs source s calorifiques 25-26-27 à brancher sur son évaporateur 24, caractérisé parce qu'il fait circuler un liquide d'une manière alternée mu par des circulateurs P3.P4.P5 dirigé par des clapets commandés par des thermostats mais toujours associes à ce même ensemble 6. Procédé de chauffage pour augmenter le rendement de la pompe à chaleur selon l'une des revendications 1,2,3,4,5 branchée sur cet ensemble, caractérisé par le fait que les circulateurs et les clapets vont faire travailler la pompe à chaleur d'une manière inversée et ceci pour augmenter le rendement en rapprochant d'une manière artificielle la température du condenseur de celle de l'évaporateur.La pompe à chaleur va fonctionner d'une manière simple au prmier temps une enceinte enfouie 27 va donner ses calories à l'évapora- teur 24 ou pompe hydraulique P3 et clapets C3 font circuler le liquide 7. Procédé de chauffage caractérisé par le fait que les températures de travail de la pompe à chaleur s'arrête quand elles auront atteintes à l'ávaporateur 24 + 10 et si le liquide s'y trouvant est protégé contre le gel, cette température sera descendue à - 110. Les circulateurs du premier temps P3.P1 vont s'arrêter, Tes clapets seront fermés, le liquide ne circulera plus pendant quelques secondes. 8. Procédé de chauffage selon l'une des revendications 1.2.3.5.6.7 : le condenseur 29 de cette pompe à chaleur va mettre des calories dans la première enceinte 27 qui se trouve à + 10 ou - 11 , caractérisé par le fait que les circulateurs P5 et P2 et les clapets C5 C2 vont faire passer des calories de l'enceinte 25 à l'enceinte 27 pour faire monter la température de l'enceinte de + 10 ou - 11 à une tempéra- ture du dessus de 120. @e cîrculateur 15 ct 2 fonctionnant à ce moment vont starrêter, les clapets C5 et ::2 se fermer et repasser au premier cycle, ce qui nous aura rapprocher la température d'évaporat@on 24 de celle de condensation 29. 9. recédé selon l'une des revendications 1.2.3.4. pour l'accumulation des calories dans nôtre enceinte 27 enfouie, caractérisé par le fait que l'on fait circuler un liquide pendant plus de 24 heures entre un générateur à com@@@- tible solide, liquide ou gazeu@ ou atomique 1.2.3.4. par l'intermédiaire d'un ou plusieur circulateurs 16.17.P8.P9 et clapets C6.C7.C8.C9 entre l'enceinte enfouie 27 dans l'écorce terrestre ou autre et les générateurs eux-mêmes. 10 Procede de refrigeration entre une enceinte en toute 27 et le local 28 a refrigerer selon l'une des reven dications 1.2.3.caracterisée par le fait que l'ensemble relie une cuve 23 et des circulateurs P1 P2 et fait passer un li quide d'une maniere alternée en premier temps entre une encei nte27 enfouie dans le sol et lacuvc 23 par l'intermediaire deP2 ET C2 Au deuzieme temps la cuve et le local arefrigerer 28 par l'itermediaireP1 C1 11 Procede de chauffage selon l'une des revendications 1.2 Commandée automatiquement des circulateurs P6/P7/P8/P9 et des clapets C6/C7/C8/C9/ caracterisé par le fait que chaque entrée de notre ensemble possède un thermostat relié thermi quement avec cette entrée et electriquement avec les circu- lateursC6.C7.C8.C9.ou les pompes devant etre commandées, Ces calories vont se retrouver sur le condenseur 29 qui lui, Ta chauffer un local 28 ou une enceinte par l'intermédiaire des circulateurs C3.C1 et pompes P1.P3 commandés par thermostats TH6.