Brevet FR2515317A1 — publié le 19830429

Installation de pompe à chaleur fonctionnant à partir d'une source froide constituée par une solution chargée ou corrosive La présente invention concerne une installation de pompe à cha- leur fonctionnant à partir d'une source froide constituée par une solu- tion chargée ou corrosive. De grandes quantités de calories sont contenues dans divers effluents industriels liquides qui peuvent être utilisées dans des ins- tallations de chauffage par pompe à chaleur Cependant, dans beaucoup de cas ces effluents sont constitués par des solutions très visqueuses, très calcaires ou contenant des produits agressifs conduisant à une baisse de rendement ou à une détérioration de l'évaporateur de la pompe à chaleur Il en est de même en ce qui concerne les eaux géothermiques. La présente invention à pour but de permettre d'utiliser de tels liquides entartrants ou corrosifs dans des systèmes de pompe à chaleur en évitant l'entartrage et la corrosion de l'évaporateur. L'invention a ainsi pour objet une installation de pompe à chaleur fonctionnant à partir d'une source froide constituée par une solution chargée ou corrosive, comprenant au moins un évaporateur, un compres- seur, un condenseur, un fluide de cycle, le condenseur étant refroidi par un fluide à chauffer, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de détente et de vaporisation au moins partielle de ladite solution de la source froide et en ce que la vapeur produite est ensuite dirigée vers l'évaporateur o elle se condense. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation faite ci-après en référence au dessin annexé dans lequel: La figure unique donne une représentation schématique d'une ins- tallation de pompe à chaleur selon l'invention. La figure illustre le cas o il s'agit de refroidir une solution aqueuse qui contient des produits qui provoquent un précipité lors du refroidissement Cette solution est disponible à la température de 650 C et on désire la rejeter au sol ou au système de traitement des effluents à une température de + 100 C en récupérant les calories pour produire de l'eau chaude à + 750 C par une pompe à chaleur. Selon l'invention, la solution est détendue en trois étapes dans -2 - des réservoirs 1, 2 et 3 et refroidie par trois opérations de vapori- sation partielle libérant à chaque fois de la vapeur d'eau pratiquement pure. La vapeur d'eau formée est condensée à chaque niveau de pression et de température sur la surface froide de trois évaporateurs 4, 5 et 6 reliés à un compresseur frigorifique 7 à trois étages de compression Le condensat de vapeur d'eau récupéré à la partie basse de chaque évapora- teur 4, 5, 6 est mélangé à la solution sortant des réservoirs 1, 2 et 3. Il s'ensuit que le débit masse de solution refroidie est exactement le même que celui de la solution chaude arrivant en A au départ, à la différence près le cas échéant des précipités Ce point est important dans le cas de l'utilistion d'eaux géothermiques qui, après usage, doivent être restituées au sol. La vapeur du fluide frigorigène refoulée par le compresseur 7 est condensée dans un condenseur 8 dans lequel circule de l'eau à chauffer qui entre par une conduite 9 et sort par une conduite 10 Dans l'exemple de réalisation décrit, l'installation est complétée par deux réser- voirs 11 et 12 de détentes intermédiaires du fluide frigorigène qui améliorent l'efficacité de la pompe à chaleur Une partie du fluide frigorigène condensée dans le condenseur 8 est dirigée vers l'évapo- rateur 4 et une autre partie vers le réservoir de détente 11 qui produit de la vapeur du fluide frigorigène envoyée au compresseur 7 au niveau de pression correspondant à la sortie de l'évaporateur 4 De même, une partie du liquide frigorigène qui sort du réservoir de détente 11 est dirigée vers l'évaporateur 5 et une autre partie vers le réservoir de détente 12 qui produit de la vapeur envoyée au compresseur 7 au niveau de pression correspondant à la sortie de l'évaporateur 5 Le liquide frigo- rigène extrait du réservoir 12 alimente l'évaporateur 6. La solution chaude entrant en A à 650 C sort du réservoir de détente 3 en B à 100 C. Les réservoirs de détente 1, 2 et 3 comportent chacun une conduite de sortie respectivement 13, 14 et 15 pour les gaz incondensables Chaque réservoir de détente 1, 2 et 3 comprend une conduite de recirculation, respectivement 16, 17 et 18, recyclant une partie du condensat vers l'organe de pulvérisation respectivement 19, 20 et 21. -3 _ L'installation est complétée par un ensemble de vannes et de pompes non repérées. A titre indicatif on peut donner l'exemple numérique suivant la solution chaude arrivant en A à 650 C est refroidie à 460 C dans le réser- voir 1 o la pression est de: 0,10142 bars, elle est refroidie à 280 C dans le réservoir 2 o la pression est de: 0,039 bars, et elle est refroidie enfin à 100 C dans le réservoir 3 o la pression est de: 0,0127 bars. Le fluide frigorigène est à 77,50 C dans le condenseur 8 et sa pression de: 22,6 bars, dans l'évaporateur 4 le fluide frigorigène et à 400 C sous 9,9 bars, dans l'évaporateur 5 il est à 220 C sous 6,192 bars et dans l'évaporateur 6 il est à 4 C sous 3,628 bars. L'eau à chauffer entre dans le condenseur 8 à 550 C par exemple et en sort à 750 C. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le cas de l'exploitation, pour des besoins de chauffage, des calories contenues dans des eaux géothermiques à toute température en évitant la nécessité d'utiliser de grandes quantités de matériaux spé- ciaux et coûteux. 4- REVENDICATION Installation de pompe à chaleur fonctionnant à partir d'une source froide (A), constituée par une solution chargée ou corrosive, comprenant au moins un évaporateur ( 4, 5, 6), un compresseur ( 7), un condenseur ( 8), un fluide de cycle, le condenseur étant refroidi par un fluide à chauffer, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens ( 1, 2, 3) de détente et de vaporisation au moins partielle de ladite solution de la source froide et en ce que la vapeur produite est ensuite dirigée vers l'évaporateur ( 4, 5, 6) o elle se condense.