Brevet FR2532729A1 — publié le 19840309

La présente invention concerne une pompe à chaleur à structure cellulaire. Une pompe à chaleur comprend de manière classique un évaporateur dans lequel un fluide d'échange intermédiaire se vaporise en enlevant une certaine quantité de chaleur à une source froide, un compresseur qui comprime les vapeurs formées dans l'évaporateur, un condenseur dans lequel le fluide d'échange intermédia ire se condense en cédant une certaine quantité de chaleur à un circuit d'utilisation et un détendeur qui abaisse la pression du fluide d'échange intermédiaire avant son entrée dans l'évaporateur. En plus des échangeurs de chaleur que sont l'évaporateur et le condenseur et qui sont des éléments "statiques", une pompe à chaleur comprend de manière classique d'autres éléments statiques, à savoir des réservoirs de fluide d'échange intermédiaire (l'un servant de réservoir d'accumulation à la sortie du condenseur et l'autre servant de réservoir d'aspiration à l'entrée du compresseur) ,un filtre du fluide d'échange intermédiaire,ainsi que les conduites de liaison de ces différents éléments. Il existe plusieurs types de pompe à chaleur suivant la nature de la source froide et suivant la nature du fluide du circuit d'utilisation. La présente invention concerne plus spécialement les pompes à chaleur utilisant de l'eau ou de -l'air comme source froide et de l'eau comme fluide du circuit d'utilisation et notamment celles utilisant des échangeurs de chaleur avec l'eau de type hélicoldal à tubes coaxiaux. La presente invention vise à fournir un perfectionnement à ces pompes à chaleur. A cet effet, la présente invention a pour objet une pompe à chaleur du type eau/eau ou du type air/eau comprenant au moins un échangeur de chaleur avec l'eau, notamment de type hélicoldal, et au moins un réservoir de fluide d'échange intermédiaire, caractérisée en ce que le ou les échangeurs de chaleur avec l'eau et le ou les réservoirs de fluide d'échange intermédiaire, ainsi que les conduites de liaison, sont bloqués les uns par rapport aux autres par une mousse semi-rigide qui les entoure et assure -en meme temps l'isolation phonique et thermique de l'ensemble, tout en constituant le socle de la pompe à chaleur. D'autres éléments statiques, tels qu'un filtre, peuvent en outre être bloqués par la mousse. La pompe à chaleur selon l'invention peut être fabriquée par injection autour du ou des échangeurs de chaleur avec l'eau, du ou des réservoirs de fluide d'échange intermédiaire et des conduites de liaison, d'une composition capable de former une mousse semirigide bloquant ces éléments les uns par rapport aux autres tout en assurant l'isolation phonique et thermique de l'ensemble. Les différents éléments bloqués par la mousse peuvent être disposés au sein d'une enceinte que la mousse remplit. Dans ce cas, la fabrication est simplifiée puisqu'il suffit de positionner dans l'enceinte les différents éléments et d'injecter dans l'enceinte la composition formant la mousse. Mais, on peut également utiliser un moule au sein duquel on injecte la composition formant la mousse. L'ensemble à structure cellulaire peut alors être utilisé tel quel ou être recouvert d'un habillage, par exemple une tôle laquée. La mousse semi-rigide utilisée est avantageusement une mousse de polyuréthanne à cellules ouvertes. Ces mousses ont généralement une résistance à la traction de 1,5 à 2,3.105 Pa, un allongement à la rupture de 70 à 95 % et une masse spécifique apparente de 30 à 90 kg/m3. Elles sont obtenues de manière classique par réaction de polyols (du type polyester ou polyéther) et de polyisocyanates tels que le 4,4'-diisocyanate de diphényl-méthane en présence d'eau servant d'agent de gonflement et généralement de catalyseurs tels que des amines tertiaires, des dérivés d'étain ou leurs mélanges. A titre d'exemple, on peut utiliser une mousse obtenue par mélange de 100 parties en poids d'une composition commercialisée sous le nom de Flexrob SR05 de la Sté ROBBE-HYBENetcomprenant 95 % en poids de polyols, 2 % en poids d'eau, 1 % d'amine tertiaire, 1 % de silicone (servantIde régulateur de la formation des cellules de la mousse) et 1 8 d'un stabilisant de mousse avec 40 parties en poids de 4,4'-diisocyanate de diphényl-méthane. La mousse obtenue est semi-rigide ét possède une masse. spécifique apparente de 55 kg/m3. L'invention est exposée ci-après plus en détail d l'aide de dessins représentant seulemént des modes d'exécution. Sur ces dessins la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une pompe à chaleur de type eau/eau selon la présente invent ion; la Fig. 2 est une vue schématique en coupe d'une variante de pompe à chaleur de type eau/eau; la Fig. 3 est une vue schématique en coupe d'une pompe à chaleur de type air/eau. Dans un but de simplification, sur ces dessins seuls les éléments principaux ont été représentés. Les différentes conduites de liaison n0ont pas été représentées. La pompe à chaleur de type eau/eau représentée sur la Fig. 1 comprend une enceinte cylindrique 1 constituant la base de la pompe. Cette enceinte comprend latéralement une paroi 2 tronconique dont le diamètre va en diminuant vers le haut et en son centre, un puits tronconique 3 de meme axe que l'enceinte 1 dont le diamètre va en diminuant vers le bas et qui part de la partie supérieure 4 horizontale de l'enceinte t. Dans la partie inférieure de l'enceinte 1 est disposé un évaporateur à eau 5 de type hélicoïdal de même axe que l'axe de l'enceinte 1. Au centre de l'évaporateur 5 est disposé un réservoir 6 d'accumulation de fluide d'échange intermédiaire (fluide frigorigène) et entre ce réservoir et l'évaporateur 5 un réservoir d'aspiration 7 et un filtre 8. Dans la partie supérieure de l'enceinte 1 est disposé un condenseur à eau 9 de type hélicoïdal également de meme axe que l'axe de l'enceinte 1. Ces deux échangeurs de type hélicoïdal 5 et 9, les réservoirs 6 et 7, le filtre 8 et les conduites de liaison non représentées sont noyés dans l'enceinte 1 à l'aide d'une mousse de polyuréthanne semi-rigide du type indiqué précédemment qui y est injectée peu après le mélange du polyol et du polyisocyanate. Sur la partie supérieure 4 de l'enceinte est fixé un compresseur 10. Ce compresseur repose sur la partie supérieure 4 par des pattes de fixation 1 1 entourant les bords du puits 3. Un capot 12 recouvert intérieurement d'une couche de mousse isolante vient coiffer la partie supérieure 4 de l'enceinte 1 en entourant le compresseur 9. Une ventilation naturelle du compresseur 9 est assurée grâce, d'une part à une série de décrochements vers l'extérieur tels que 13 présentés par le capot 12 à sa partie inférieure permettant à l'air d'entrer sous le capot 12 et, d'autre part, par une ouverture 14 ménagée à la partie supé rieure du capot 12 permettant la sortie de l'air. Cette ouverture 14 est protégée par une grille 15. Par ailleurs, au fond du puits 3 se raccorde une conduite 16 pour l'évacuation des condensats formés sur la surface froide du compresseur 10. Des organes de commande frigorifiques et électriques sont disposés respectivement dans des boîtiers 17 et 18 fixés le long de la paroi latérale de l'en- ceinte 1. Dans cette pompe à chaleur la mousse de polyuréthanne semi-rigide assure à la fois le blocage des échangeurs Set 9, des réservoirs 6 et 7 et du filtre 8, ainsi que l'isolation thermique et phonique Se l'ensemDleK tout en constituant le socle de la pompe à chaleur. Lapompe à chaleur représentée sur la Fig. 2 comprend une enceinte cylindrique 21. Cette enceinte comprend une partie inferieure 22 et une partie supérieure 23 comportant des parois tronconiques respectivement 24 et 25. Les troncs de cône formés par les parois 24 et 25 vont en se rétrécissant vers le haut et se raccordent l'un à luautre par un épaulement annulaire 26. La partie supérieure 23 de l'enceinte 21 comprend en son centre un puits 27 tronconique de même axe que l'enceinte 21, dont le diamètre va en diminuant vers le bas et qui part de la partie supérieure 28 horizontale de Enceinte 21. Ce puits 27 débouche à sa partie inférieure dans un espace 29 en forme de cloche ménagé dans la partie inférieure 22 de l'enceinte 21 et délimité par une paroi 30 qui se raccorde par un épaulement annulaire 31 à la partie inférieure 32 de l'enceinte 21 sur laquelle repose la pompe à chaleur. Dans la partie inférieure -22 de l'enceinte 21 est disposé un évaporateur à eau 33 de type hélicoïdal de même axe que l'axe de l'enceinte 21. Sous l'évaporateur 33 sont disposés un réservoir 34 d'accumulation de fluide d'échange intermédiaire, un réservoir 35 d'aspiration de fluide d'échange intermé diaire et un filtre 36. Dans la partie supérieure 23 de l'enceinte 21 est disposé un condenseur 35 à eau de type hélicoïdal de même axe que l'axe de l'enceinte 21. Ces deux échangeurs de type hélicoïdal, les réservoirs 34 et 35 et le filtre 36 sont noyés dans l'enceinte 21 à l'aide d'une mousse de polyuréthanne semi-rigide Dans l'espace 29 est disposé un compresseur 38 reposant sur une plaque 39 par des pattes de fixation 40. La plaque 39 est suspendue à l'enceinte 21 dans la zone de l'épaulement 31 par des Silentblocs 41. Une ventilation naturelle du compresseur 38 est assurée par un conduit 42 d'amenée d'air traversant horizontalement l'enceinte 21 à sa partie inférieure. L'air est évacué par le puits 27 qui est recouvert d'une grille 43. Comme pour la pompe à chaleur de la Fig. 1, les organes de commande frigorifiques et électriques sont disposés respectivement dans des boîtiers 44 et 45 fixés le long de la paroi latérale de l'enceinte 21. Dans ce mode de réalisation, la mousse de polyuréthanne semi-rigide assure à la fois le blocage des éléments statiques et leur isolation thermique et phonique,-tout en constituant le socle de la pompe à chaleur. En outre, la cloche de mousse contenue dans l'enceinte 21 contribue à l'isolation phonique du compresseur 36. La pompe à chaleur de type ar/eau représentée sur la Fig. 3 comprend un soubassement cylindrique 51 constitué par une plaque moulée 52 présentant une zone annulaire 53 reposant sur le sol et une zone 54 entourant la zone 53 en retrait du sol et supportant un condenseur 55 de type hélicoïdal. Cette plaque 52 se poursuit vers la périphérie par une zone plus élevée horizontale 56 supportant un capot 57 gui comprend en son centre une partie en saillie 58 recouvrant le condenseur 55. La plaque 52 comprend également en son centre une zone en saillie 59 en retrait par rapport au niveau du sol et qui supporte un réservoir 60 d'accumulation de fluide dséchange intermédiaire disposé au centre du condenseur 55. Le condenseur 55 et le réservoir 60, ainsi qu'un réservoir d'aspiration 61 et un filtre 62 sont maintenus en place dans l'enceinte formée par la plaque 52 et le capot 57 par une mousse de polyuréthanne semirigide. La partie en saillie 58 du capot 57 supporte à sa partie supérieure horizontale un compresseur 63. Un capot 64 recouvert intérieurement de mousse coiffe le compresseur 63. Ce capot présente des entrées d'air inférieures 65 et une ouverture supérieure 66 pour la sortie de l'air. La pompe à chaleur comprend par ailleurs des batteries de.tubes d'évaporation 67 cylindriques. Un ventilateur 68 commandé par un moteur 69 est disposé à la partie supérieure de l'assemblage. il assure le passage de l'air à travers les batteries de tubes d'évaporation. Comme dans les modes de réalisation précédents, la mousse de polyuréthanne semi-rigide assure à la fois le blocage descéléments statiques et leur isolation thermique et phonique, tout en constituant le socle de la pompe à chaleur. Les enceintes contenant la mousse utilisées dans la présente invention peuvent être métalliques, mais elles sont de préférence en matière plastique, afin de réaliser de manière aisée les formes complexes de ces enceintes. Lors de la fabrication, les différents éléments statiques peuvent être assemblés et positionnés sur des supports provisoires ou définitifs (comme sur la Fig. 3), mais qui seraient insuffisants pour éviter les vibrations lors du fonctionnement de la pompe. La composition formant la mousse peut etre injectée au cours d'une phase ultérieure de la fabrication. REVENDICATIONS 1. Pompe à chaleur du type eau/eau ou du type air/eau comprenant au moins un échangeur de chaleur avec l'eau,notamment de type hélicoldal, et au moins un réservoir de fluide d'échange intermédiaire, ca caractérisée en ce que le ou les échangeurs de chaleur avec l'eau (5, 9; 33, 37; 55) et le ou les réservoirs de fluide d'échange intermédiaire (6, 7; 34, 35; 60, 61), ainsi que les conduites de liaison, sont bloqués les uns par rapport aux autres par une mousse semi-rigide qui les entoure et assure en même temps l'isolation phonique et thermique de l'ensem- ble, tout en constituant le socle de la pompe à chaleur. 2. Pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la mousse est une mousse semirigide de polyuréthanne. 3. Pompe à chaleur selon la revendication 2, caractérisée en ce que la mousse est à cellules ouvertes. 4. Pompe à chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ou les échangeurs de chaleur avec l'eau (5, 9; 33, 37; 55) et le ou les réservoirs de fluide intermédiaire (6, 7; 34, 35; 60, 61), ainsi que les conduites de liaison sont bloqués par-la mousse au sein d'une enceinte (1; 21; 52 et 57) que la mousse remplit. 5. Pompe à chaleur de type eau/eau selon là revendication 4, comprenant un condenseur à eau (9; 37) et un évaporateur à eau (5; 33) de type hélicoïdal, caractérisée en ce que le condenseur (9; 37) et l'évaporateur (5; 33) sont superposés dans l'enceinte (1; 21). 6. Pompe à chaleur selon la revendication 5, caractérisée en ce que le compresseur (10) de la pompe à chaleur est disposé au-dessus de l'enceinte (1). 7. Pompe à chaleur selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'enceinte (21) entoure au moins partiellement le compresseur (38) de la pompe à chaleur. 8. Procédé de fabrication d'une pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte autour du ou des échangeurs de chaleur avec l'eau (5, 9; 33, 37; 55), du ou des réservoirs de fluide d'échange intermédiaire (6, 7; 34, 35; 60, 61) et des conduites de liaison, une composition capable de former une mousse semi-rigide bloquant ces éléments les uns par rapport aux autres tout en assurant l'isolation phonique et thermique de l'ensemble. 9.-Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments sont positionnés dans une enceinte (1; 21; 52 et 57) et la composition formant la mousse est injectée dans l'enceinte (1, 21; 52 et 57).