Brevet FR2501836A1 — publié le 19820917

- 1 - Système intégré de pompe de chaleur et d'accumulation de chaleur. L'invention concerne généralement des appareils de chauffage et, plus particulièrement, des appareils de chauffage utilisant des pompes de chaleur. L'utilisation de pompes de chaleur pour le chauffage de l'air est bien connue. Un type classique de pompe de chaleur, la pompe de chaleur air-air, tire normalement de la chaleur de l'air situé à l'extérieur d'une enceinte et l'utilise pour élever la température de l'air à l'intérieur de l'enceinte. On comprend que le coefficient de fonctionnement et donc l'efficacité de la pompe de chaleur sont une fonction positive de la température du milieu fournisseur de chaleur, c'est-à-dire de l'air extérieur. L'utilisation de matières à changement de phase comme milieu d'accumulation de chaleur a été proposée dans la littérature. Un exemple de système d'accumulation de chaleur utilisant des matières à changement de phase est décrit dans une demande de brevet israélien au nom de la Demanderesse. L'invention vise à fournir un système intégré de pompe de chaleur et d'accumulation de chaleur utilisant avantageusement des matières à changement de phase comme milieu d'accumulation de chaleur en combinaison avec une pompe de chaleur que l'on puisse faire fonctionner dans des conditions d'efficacité relativement grande. Ainsi, selon un aspect de l'invention, on propose un système intégré de pompe de chaleur et d'accumulation de chaleur comprenant une pompe de chaleur, un premier conduit servant à amener de l'air de retour d'une enceinte à la pompe de chaleur, un deuxième conduit servant à amener de l'air de retour de la pompe de chaleur à l'enceinte, un appareil d'accumulation de chaleur, un premier registre conçu de telle sorte que, dans une 250 1836 - 2 - première orientation, il permet à de l'air de retour venant de l'enceinte d'entrer dans le premier conduit et empêche l'air de retour de traverser l'appareil d'accumulation de chaleur et que, dans une deuxième orientation, il fait passer de l'air de retour à travers l'appareil d'accumulation de chaleur pour être chauffé par celui-ci avant d'entrer dans le premier conduit, un deuxième registre conçu de telle sorte que, dans une première orientation, il fait passer de l'air chauffé venant du deuxième conduit à travers l'appareil d'accumu- lation de chaleur de manière à céder une partie de sa chaleur pour l'accumulation et que, dans une deuxième orientation, il empêche V'air chauffé venant du deuxième conduit de traverser l'appareil d'accumulation de chaleur et permet à de l'air chauffé venant du deuxième conduit d'atteindre l'enceinte. En outre, un mode d'exécution de l'invention est caractérisé par le fait que le premier registre est conçu de telle sorte que, dans sa deuxième orientation, il empêche l'air de retour d'entrer directement dans le premier conduit et que le deuxième registre est conçu de telle sorte que, dans sa première orientation, il empêche l'air chauffé venant du deuxième conduit d'arriver directement à l'enceinte sans passer d'abord à travers l'appareil d'accumulation de chaleur. En outre, selon une forme de mise en oeuvre, l'appareil d'accumulation de chaleur comprend des matières à changement de phase. On comprendra plus clairement l'invention grâce à la description détaillée ci-après, considérée parallèlement aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un système-intégré de pompe de chaleur et d'accumulation de chaleur construit et pouvant fonctionner selon une forme de réalisation de l'invention, les registres étant dans 250 1836 leur première orientation respective z La figure 2 est une représentation schématique du système intégré de pompe de chaleur et d'accumulation de chaleur de la figure 1, les registres étant dans leur deuxième orientation respective z La figure 3 est une représentation schématique d'un système d'accumulation de chaleur utilisant des matières à changement de phase et utile dans l'invention. On décrira maintenant l'invention en détail, en référence aux figures 1 et 2 qui illustrent l'invention, les registres étant dans leur première et leur deuxième orientations respectives, correspondant respectivement au fonctionnement pendant le jour et pendant la nuit. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'appareil de l'invention comprend une pompe de chaleur 10, dans le cas présent du type air-air. On comprend que, selon une variante de l'invention, on peut utiliser d'autres types d'échangeurs thermiques. Une pompe de chaleur typique utile dans l'invention est le modèle ERU ou EHN fabriqué par Blectra (Israel) Ltd. La pompe de chaleur 10 communique avec l'atmosphère extérieure par des conduits de circulation d'air qui ne sont pas représentés ici, pour plus de simplicité et de clarté. Un premier conduit 12 amène à la pompe de chaleur 10 de l'air de retour venant d'une enceinte et un deuxième conduit 14 amène à l'enceinte de l'air chauffé venant de la pompe de chaleur 10. Un appareil d'accumulation de chaleur 16 est prévu pour communiquer sélectivement avec les premier et deuxième conduits et avec les courants d'air se rendant à l'enceinte et venant de celle-ci. L'appareil d'accumulation de chaleur 16 peut être tout appareilapproprié. Selon un mode d'exécution préférentiel de l'invention, l'appareil d'accumulation de chaleur comprend une matière à changement de phase telle que le chlorure de calcium hexahydraté, avec des 25.0 1 83 6 - 4 - additifs appropriés améliorant sa durée de service et ses caractéristiques. Un appareil d'accumulation de chaleur de ce type est décrit dans la publication uHeat Transfer Properties of a Heat-of-fusion Store based on CaCi2 6H20", par R. Carlson et G. Wettermark, Solar Energy, volume 24, pages 239 à 247 (1979). Une installation appropriée d'accumulation de chaleur peut comprendre de multiples éléments modulaires du type représenté par la figure 3. Chaque élément modulaire comprend de multiples éléments 20 qui contiennent une matière à changement de phase, typiquement le chlorure de calcium hexahydraté. Les éléments sont disposés parallèlement à l'intérieur d'une enveloppe 22 et sont espacés l'un de l'autre le long d'au moins une partie de leur surface, de sorte que des canaux d'écoulement d'air 24 sont définis le long de celle-ci, de manière à permettre un écoulement d'air d'échange thermique. Une communication sélective entre les courants d'air arrivant à la pompe de chaleur et à l'enceinte et partant de celles-ci est assurée par un premier et un deuxième ensembles de registre 30 et 32. Le premier ensemble de registre 30 comprend un premier et un deuxième volets ou ailettes formant vannes 34 et 36. L'ailette 34 commande l'entrée d'air de retour venant de l'enceinte et détermine s'il se rend directement à la pompe de chaleur par le premier conduit ou s'il passe d'abord à travers l'appareil d'accumulation de chaleur 16. L'ailette 36 commande la communication entre l'appareil d'accumulation de chaleur 16 et le premier conduit. Le deuxième ensemble de registre comprend une troisième et une quatrième ailettes 38 et 40. La troisième ailette 38 commande l'amenée d'air chauffé venant de la pompe de chaleur par le deuxième conduit 14 et détermine s'il se rend directement à l'enceinte ou s'il passe d'abord à travers l'appareil d'accumulation de chaleur 160 La quatrième ailette 40 commande la communication entre l'appareil d'accumulation de chaleur 16 et l'enceinte, pour l'afflux d'air à l'enceinte. On se référera maintenant particulièrement à la figure 1, qui montre les premier et deuxième ensembles de registre disposés dans leur première orientation respective pour le fonctionnement pendant le jour. Dans cette disposition, la pompe de chaleur 10 fonctionne à un coefficient élevé et donc à une efficacité élevée et, ainsi, elle peut produire économiquement plus de chaleur qu'on n'en a besoin actuellement dans l'enceinte. Une accumulation de chaleur est prévue. On effectue l'accumulation de chaleur en canalisant l'air chauffé venant de la pompe de chaleur, par le deuxième conduit 14 et la troisième ailette 38, vers'l'appareil d'accumulation de chaleur. L'air chauffé cède une partie de sa chaleur au milieu d'accumulation de chaleur pour qu'elle soit accumulée, puis se rend à l'enceinte en passant par l'ailette 40. Dans cette disposition, l'air de retour est amené directement de l'enceinte en passant par la première ailette 34 et la deuxième ailette 36, qui isole l'appareil d'accumulation de chaleur 16 du courant d'air de retour. Dans la disposition représentée par la figure 1 et décrite ci-dessus, on considèrera que chacune des ailettes 34, 36, 38 et 40 se trouve dans sa première orientation. On se référera maintenant à la figure 2, qui représente les premier et deuxième ensembles de registre dans leur deuxième orientation respective pour le fonctionnement pendant la nuit. Dans cette disposition, quand la pompe de chaleur fonctionne à un coefficient relativement bas et quand il se peut qu'elle n'arrive pas à fournir toute la chaleur nécessaire dans l'enceinte, l'utilisation de chaleur accumulée est prévue. On obtient la chaleur accumulée en canalisant l'air de retour venant de 250 1836 - 6- l'enceinte pour le faire passer par l'appareil d'accumulation de chaleur 16, de manière à recueillir la chaleur accumulée. Comme le montre la figure 2, l'air de retour venant de l'enceinte est amené à l'appareil d'accumulation de chaleur 16 en passant par l'ailette 34 et l'air passant à travers l'appareil d'accumulation de chaleur 16 et ainsi chauffé est ainsi amené, en passant par l'ailette 36, à la pompe de chaleur, par le premier conduit 12. L'air chauffé sortant de la pompe de chaleur 10 est amené directement à l'enceinte par le deuxième conduit 14 et les ailettes 38 et 40 qui isolent l'appareil d'accumulation de chaleur du courant d'air chauffé. On comprend que l'on peut utiliser la chaleur emmagasinée fournie par l'appareil d'accumulation de chaleur 16 pour réduire le fonctionnement nécessaire de la pompe de chaleur dans des conditions de faible rendement et que cela peut diminuer le besoin de chaleur supplémentaire fournie, par exemple, par des sources électriques ou autres. On peut ainsi obtenir un avantage économique notable. L'homme de l'art comprendra que l'invention n'est pas limitée à ce qui est particulièrement représenté et décrit. 250 1836 _ 7- REVENDICATIONS 1.- Système intégré de pompe de chaleur et d'accumulation de chaleur, caractérisé par le fait qu'il comprend une pompe de chaleur (10), un premier conduit (12) servant à amener de l'air de retour d'une enceinte à la pompe de chaleur, un deuxième conduit (14.) servant à amener de 1 'ai r de retour de la pompe de chaleur à l'enceinte, un appareil d'accumulation de chaleur (16), un premier registre (30, 34, 36) conçu de telle sorte que, dans une première orientation, il permet à de l'air de retour venant de l'enceinte d'entrer dans le premier conduit (12) et empêche l'air de retour de traverser l'appareil d'accumulation de chaleur (16) et que, dans une deuxième orientation, il fait passer de l'air de retour à travers l'appareil d'accumulation de chaleur (16) pour être chauffé par celui-ci avant d'entrer dans le premier conduit (12), un deuxième registre (32, 38, 40) conçu de telle sorte que, dans une première orientation, il fait passer de l'air chauffé venant du deuxième conduit (14) à travers l'appareil d'accumulation de chaleur (16) de manière à céder une partie de sa chaleur pour l'accumulation et que, dans une deuxième orientation, il empêche l'air chauffé venant du deuxième conduit (14) de traverser l'appareil d'accumulation de chaleur (16) et permet & de l'air chauffé venant du deuxième conduit d'atteindre l'enceinte. 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier registre (30, 34, 36) est conçu de telle sorte que, dans sa deuxième orientation, il empêche l'air de retour d'entrer directement dans le premier conduit (12) et que le deuxième registre (32, 38, 40) est conçu de telle sorte que, dans sa première orientation, il empêche l'air chauffé venant du deuxième conduit (14) d'arriver directement à l'enceinte sans passer d'abord à travers l'appareil 250 1836 d'accumulation de chaleur (16). 3.- Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'appareil d'accumulation de chaleur comprend des matières à changement de phase.