Brevet FR2502762A1 — publié le 19821001

La présente invenTion concerne le domaine du chauffage, de la ventilation, et de la climatisation des locaux, en particulier au moyen de pompes de chaleur réversibles ou non, et a pour objet une pompe de chaleur à éléments modulaires et à fonctions multiples. Les pompes de chaleur thermodynamiques réversibles ou non existant actuellement, et destinées au chauffage, à la ventilation, et à la réfrigération des locaux, sont généralement du type gazgaz, liquide-liquide, gaz-liquide, ou liguide-gaz. Cependant, ces pompes de chaleur se présentent le plus souvent sous forme d'un ou de plusieurs ensembles dont tous les éléments sont solidaires, et généralement uniques, de sorte qu'elleE sont exposées à un risque de panne totale en cas de défaillance de l'un de ces éléments. En outre, la réparation éventuelle du circuit thermodynamique d'une telle pompe doit obligatoirement être effectuée sur place avec une mise en oeuvre de moyens importants, tels qu'un équipement de soudage, une pompe à vide, des bouteilles drazo te et de réfrigérant sous pression, et nécessite une main-d'oeuvre hautement qualifiée. les pompes de chaleur existantes, qui sont généralement d'un type homogène, c'est-à-dire gaz-gaz, gaz-liquide, liquide-gaz, ou liquide-liquide, ne peuvent en plus d'une fonction principale, telle que, par exemple, le chauffage par pompage de calories sur l'air extérieur, assurer économiquement plusieurs fonctions annexes, telles que le chauffage d'un circuit d'eau chaude sanitaire et la récupération des calories sur une évacuation d'air vicié, ou analobue. Enfin, les pompes de chaleur destinées au chauffage avec récupération de calories sur l'air extérieur sont généralement dimensionnées pour le cas le plus défavorable, ce qui conduit à des installations surdimensionnées pour un fonctionnement en temps normal, avec des effets gênants dans le cas où la puissance n'est pas fractionnable. Par ailleurs, la solution consistant à réduire la puissance de chauffage thermodynamique en prévoyant un appoint par mise en service de résistanceg électriques n'est pas économique à l'exploitation. La présente invention a pour but de pallier ces inconvé nients en proposant une pompe de chaleur mettant en oeuvre une ou plusieurs sources de chaleur, un ou plusieurs récepteurs de chaleur, et des éléments de transfert thermodynamique modulaires et indépendants, destinés à assurer une multiplicité de fonctions simultanées ou alternatives. A cet effet, l'invention a pour objet une pompe de chaleur essentiellement constituée par un ou plusieurs circuits de sources de chaleur pouvant être de natures différentes, par un ou plusieurs circuits récepteurs pouvant également être de natures différentes, par un ou plusieurs modules de transfert thermodynamique indépendants pouvant être insérés dans la pompe, et constitués chacun par un compresseur, par un évaporateur, par un condenseur, et par un détendeur, et éventuellement par un ou plusieurs organes de pulsation de fluide. Conformément à une caractéristique de l'invention, chaque module de transfert thermodynamique est monté dans la pompe au moyen de glissières de guidage à la manière d'un tiroir, dans le cas d'échangeurs à gaz, et est raccordé, le cas échéant, au circuit hydraulique au moyen de raccords rapides, et au réseau électrique au moyen d'une prise de courant verrouillable. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas d'utilisation de circuits de sources de chaleur et de circuits récepteurs de nature homogène, c' est-à-dire gaz-gaz, ou liquideliquide, la pompe est munie de deux vannes à quatre voies branchées, respectivement en amont et en aval, sur les circuits de sources de chaleur et sur les circuits récepteurs, ces vannes étant, soit reliées au moyen d'une tringlerie, ou analogue, à un organe de commande commun, soit pourvues chacune d'un organe de commande propre. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, dans le cas de sources de chaleur gazeuses, la pompe est pourvue, devant l'évaporateur de chaque module de transfert thermodynamique d'une vanne trois voies reliée à.deux circuits de source de chaleur, à savoir un circuit d'air extérieur et un circuit d'extraction d'air usé, chaque vanne pouvant alternativement mettre l'évaporateur correspondant en circuit avec l'un ou l'autre circuit de source de chaleur, et étant commandée en commun avec les autres vannes trois o.es ne la pompe, ou ildpeln Tl,elut de celles-ci. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donné à titre d'exe ples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins scIèmatiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'une pompe de chaleur conforme à l'invention, en position de chauffage les figures 2 et 3 représentent la pompe de chaleur de la figure 1, de manière simplifiée, respectivement en position de réfrigération et en position de mélange d'air extérieur et intérieur la figure 4 est une vue er élévation d'un mode de réalisation d'un module de transfert thermodynamique conforme à l'invention, et la figure 5 est un schéma de principe d'une variante de réalisation de l'invention. Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, la pompe de chaleur 1 est essentiellement constituée par un circuit de source de chaleur 6, par un circuit récepteur 5, et par des modules de transfert thermodynamique indépendants 2. Chaque module 2 est constitué par un compresseur 7, par un évaporateur 8, par un condenseur 9, et par un détendeur 10. Les modules 2 sont montés dans la pompe 1 à la manière de tiroirs, c'est-à-dire qu'ils sont insérés chacun au moyen de glissières de guidage 11, avec leur évaporateur 8 et leur condenseur 9 dans les circuits 6 et 5. tans une pompe conforme à l'invention peuvent également être montés un ou plusieurs organes de pulsation de fluide, non représentés, tels que des pompes de circulation des ventilateurs, ou analogues les modules 2 peuvent également être constitués sous forme de pompes liouide-liquide, les circuits 5 et 6 étant alors remplacés par des échangeurs sur liquide qui sont reliés entre ele au moyen de raccords rapides, ou analogues.La figure 4 montre un tel exemple de réalisation d'un module 2 sous forme d'un module de transfert g2z-liquide, dans lequel le condenseur 9 dégage sa chaleur dans un échangeur à liquide 13 muni de raccords 14 pour des conduites de liaison avec les échangeurs d'autres modules ou avec un circuit d'u tilisation particulier tel qu'un circuit d'eau chaude sanitaire, un circuit de chauffage d'appoint, ou analogue. La liaison électrique des modules 2 avec le réseau électrique peut être réalisée, de ma nièce connue en soi, au moyen d'une prise de contact verrouillable, ou analogue. Il est également possible de réaliser une pompe de chaleur selon l'invention au moyen de modules de types différents montés dans une même pompe 1, et pouvant être mis en circuit ensemble ou séparément, pour servir à plusieurs buts d'utilisation. Il est ainsi possible de prévoir une pompe constituée par deux modules air-liquide, ou air-air, pour réaliser le chauffage à des températures extérieures courantes, par un module liquide-liquide, ou liquide-air pour un chauffage d'appoint aux basses tenlpératures, et par un module air-liquide, ou liquide-liquide pour une production d'eau chaude sanitaire indépendante, Dans le cas où la pompe de chaleur est constituée par des circuits de source de chaleur et récepteur de nature homogène, c'est-à-dire gaz-gaz, ou liquide-liquide, elle peut être rendue réversible par permutation des circuits de source de chaleur et récepteur au moyen de vannes à quatre voies 3 et 4 (figures 1 à 3). Cette permutation peut être réalisée en agissant sur les volets 15 des vannes 3 et 4, qui peuvent être, soit reliés au moyen d'une tringlerie à un organe de commande, soit commandés séparément. Ainsi, dans la position des volets 15 représentée à la figure 1, la chaleur est retirée de l'air extérieur 12, et l'air intérieur 12' est continuellement réchauffé à travers le circuit 5. La figure 2 représente les volets 15 dans une position de réfrigération de l'air intérieur 12', et la figure 3 montre ces mêmes volets dans une position intermédiaire, dans laquelle est effectuée un mélange d'air intérieur 12' et extérieur 12, c'est-à-dire une régénération partielle continue de ltair intérieur, avec un rejet de mélange d'air 12" vers l'extérieur et une entrée d'air traité et renouvelé 12"' vers l'intérieur à travers la vanne 4. Selon une variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 5, la pompe peut être munie de deux circuits de sources de chaleur, à savoir respectivement un circuit d'air extérieur 16, et un circuit d'air usé 17, qui peuvent être permutés entre eux, soit globalement pour l'ensemble des évaporateurs 8 des module 2, soit individueliement, gracie à des vannes à trois voies 18 reliée aujtdits circuits 16 et 17, et débouchant sur les évaporateurs 8. Dans un tel mode de réalisation le circuit d'air extérieur 16 peut être à des températures négatives, et présenter des débits importants, tandis que le circuit d'air usé 17, extrait des locaux dont la température est largement positive, présente un débit relativement faible. Les modules 2 branchés sur la pompe peuvent être de type différents et servir pour diverses utilisations. Grâce à une telle constitution de la pompe, chaque évaporateur 8 de chaque module 2 peut être dégivré périodiquement, par branchement sur le circuit d'air usé 17, indépendamment des autres évaporateurs, ou en commun avec ceux-ci. Avantageusement un tel dé Sivrave ntest cependant effectué que sur un seul évaporateur 8, qui est dimensionné de telle sorte que le débit d'air du circuit 17, qu est faible, assure néanmoins un dégivrage rapide dudit évaporateur sans arrêt du compresseur 7 du module 2, donc en récupérant les calories de l'air usé. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser une pomp de chaleur de fonctionnement très souple, c'est-à-dire dans laquelle la puissance de chauffage nécessaire peut être modulée en foncti des besoins, et qui permette des utilisations annexes, ainsi qutun fonctionnement en climatiseur. Une telle pompe de chaleur couvre donc de façon rationnelle tous les besoins thermiques et en air des locaux à chauffer, en particulier des locaux dthabitation. En outre, grâce à sa constitution modulaire, la pompe conforme à l'invention peut rapidement et facilement être dépannée en retirant simplement le ou les modules défectueux pour une réparation éventuelle, ou un échange standard. Bien enterdu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitu tion et de la disposition des divers éléments, tant sur les circuits Ce sources de chaleur, et récepteurs de chaleur, que sur les modules s--ns sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. - R r V E Id D W C A m I 0 11 S - 1. Pompe de chaleur, caractérisée en ce quelle est essen tielloment constituée par un ou plusieurs circuits de sources de chaleur pouvant être de natures différentes, par un ou plusieurs cicuits récepteurs pouvant également être de natures différentes, par un ou plusieurs modules de transfert thermodynamique indépendants pouvant être insérés dans la pompe, et constitués chacun par un compresseur, par un évaporateur, par un condenseur, et par un détendeur, et éventuellement par un ou plusieurs organes de pulsation de fluide. 2. rompe, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque module de transfert thermodynamique est monté dans la pompe au moyen de glissières de guidage à la manière d'un tiroir, dans le cas d'échangeurs à gaz, et est raccordé, le cas échéant, au circuit hydraulique au moyen de raccords rapides, et au réseau électrique au moyen d'une prise de courant verrouillable. 3. Pompe, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans le cas d'utilisations de circuits de sources de chaleur et de circuits récepteurs de nature homogène, ctest-à-dire gaz-gaz, ou liquide-liquide, eue est munie de deux vannes à quatre voies branchées, respectivement en -amont et en aval, sur les circuits de sources de chaleur et sur les circuits récepteurs, ces vannes étant, soit reliées au moyen d'une tringlerie, ou analogue, à un organe de commande commun, soit pourvues chacune d'un organe de commande propre. 4. Pompe, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est pourvue, dans le cas de sources de chaleur gazeuses, devant 11 évaporateur de chaque module de transfert thermodynamique d'une vanne trois voies reliée à deux circuits de sources de chaleur, à savoir un circuit d'air extérieur et un circuit d'extraction d'air usé, chaque vanne pouvant alternativement mettre l'évaporateur correspondant en circuit avec l'un ou l'autre circuit de source de chaleur, et étant commandée en commun avec les autres vannes trois voies de la pompe, ou indépendamment de celles-ci.