Brevet FR2537704A3 — publié le 19840615

FR 2537704 A3 19840615 FR 8319508 A 19831206 La présente invention se rapporte a un chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur du type pompe à chaleur comportant une enveloppe extérieure, un condenseur placé à l'intérieur de ladite enveloppe et en contact thermique avec le liquide contenu dans l'enveloppe ainsi qu'un compresseur placé à l'intérieur de l'envelop- pe et en contact avec le liquide contenu à l'intérieur de ladite enveloppe, ledit condenseur et ledit compresseur étant reliés entre eux et faisant partie du circuit d'une pompe à chaleur. Il existe des systèmes de récupération de chaleur à partir des eaux résiduaires ou à partir d'autres sources de chaleur, pour la production d'eau chaude pour usage domestique. En particulier il existe des systèmes de pompe à chaleur dans lesquels le compresseur et le condenseur sont tous les deux placés à l'intérieur du chauffe-eau à accumulation d'eau chaude de façon à aboutir au rendement maximum du système et aux pertes minima de chaleur. Dans ces systèmes, le chauffe-eau, le compresseur et le condenseur constituent un ensemble rigide et non démontable; ce par quoi un incident possible dans le compresseur ou une perte du fluide de réfrigération dans le condenseur crée la nécessité d'intervenir sur la totalité de l'ensemble rigide, impliquant des coûts et des difficultés notables. Le contact direct entre le condenseur et l'eau à utiliser présente par ailleurs l'inconvénient que les pertes possibles du liquide de réfrigération peuvent contaminer l'eau elle-même, en plus d'un certain nombre de dépôts calcaires qui se forment sur le condenseur, réduisant le rendement de l'échange thermique entre le condenseur et l'eau à chauffer. Un autre inconvénient est dû au fait que les compresseurs actuellement utilisés, ont leurs bornes électriques sur la partie latérale de l'enveloppe extérieure ; ceci oblige à ne mettre qu'une partie du compresseur au contact de l'eau, d'où résulte la perte d'une certaine quantité de la chaleur produite par ledit compresseur ou la nécessité d'utiliser des moyens coûteux d'isolation électrique. En conséquence le but de l'invention est de surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus et d'offrir un chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur comportant une partie démontable pour la production de chaleur, de sorte qu'en cas d'incident sur l'un des composants du circuit de la pompe à chaleur, il soit facile de déposer cette partie pour la production de chaleur lorsqu'il faut la réparer et la remplacer. Ladite caractéristique permet de plus le nettoyage périodiquc des incrustations calcaires de condenseur, permettant d'avoir un échange thermique toujours correct entre le condenseur et l'eau. Un autre but du chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur, objet de l'invention, est de permettre que dans le cas de pertes de fluide de réfrigération dans le condenseur, I'eau qui se trouve à l'intérieur du chauffe-eau ne soit pas contamlnee. Un autre but est de permettre de plonger entièrement le compresseur dans le chauffe-eau sans faire apparaître de problèmes d'isolation électrique. Avec ces buts en vue, I'invention se rapporte a un chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur du type pompe à chaleur comprenant une enveloppe extérieure; un condenseur placé à l'intérieur de ladite enveloppe et en contact thermique avec le liquide contenu dans l'enveloppe ci-dessus ainsi qu'un compresseur placé dans l'enveloppe et au contact du liquide contenu à l'intérieur de ladite enveloppe, ledit condenseur et ledit compresseur étant reliés entre eux et faisant partie du circuit d'une pompe à chaleur, caractérisé en ce que le condenseur et le compresseur sont reliés entre eux et à un certain nombre de supports mécaniques formant l'enveloppe du chau,fe-eau et en ce qu'il est prévu un certain nombre de moyens de liaison entre les supports et l'enveloppe, utilisés pour assurer l'étanchéité à l'eau du chauffe-eau, ainsi qu'une procédure simple de montage et de maintenance de l'ensemble constitué du compresseur, du condenseur et des supports. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une section droite partielle d'un chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur dans une première solution préférée, la figure 2 représente une section droite partielle d'un chauffe-eau relié à un appareil derécuperation de chaleur dans une deuxième solution préférée, et, la figure 3 représente une section droite partielle d'une variante des deux solutions préférées. En se référant à la figure 1, nous pouvons noter une enveloppe extérieure 1, isolée thermiquement, d'un chauffe-eau à la partie inférieure duquel un flasque 5 est bridé au moyen d'un certain nombre de vis 2 et d'écrous 3. Dans la zone de contact entre le flasque 5 et l'enveloppe extérieure 1, est insérée une garniture d'étanchéité 4. Un compresseur est soudé dans la partie centrale des flasques 5, le résultat étant qu'il se trouve presque complètement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 1 du chauffe-eau. A la base du compresseur 6, donc extérieurement à l'enveloppe 1 du chauffe-eau, il est prévu un certain nombre de bornes 7, entourées par une boîte à bornes 21, une conduite d'admission 19 pour liaison au circuit de la pompe à chaleur et une conduite de charge 20, utilisée pour la charge en fluide réfrigérant et fermée ensuite par écrasement. A la sortie du compresseur 6, donc à l'intérieur de l'enveloppe 1 du chauffe-eau, est relié un condenseur 8, en forme de serpentin, inséré dans un circuit de pompe à chaleur, comportant donc une première conduite 9, un robinet 10, un évaporateur 11 et une deuxième conduite 12, reliant la sortie de l'évaporateur 11 à la conduite d'admission 19 du compresseur 6. La première conduite 9, reliant la sortie du condenseur 8 au robinet 10, sort de l'enveloppe i du chauffe-eau par un trou 13 prévu dans le flasque 5. L'évaporateur 11 est au contact du fluide qui transfère la chaleur vers le circuit de la pompe à chaleur, fluide qui peut etre dc l'air ou un autre fluide, comme des eaux résiduaires provenant des conduites d'caux résiduaires ménagères. Dans ladite disposition, Ic flasque 5, le compresseur 6, le condenseur 5, le robinet 10 et l'évaporateur 11 constituent un ensemble rigide qui pcut entre facilement pose dans l'enveloppe @@téricure 1 du chauffc-cau @@ déposé hors de cette enveloppe, au moyen des vis 2 et des éerous 3. De cette façon, si un incident se produit dans l'un des elements du circuit de la pompe a chaleur situe à l'interieur de l'enveloppe 1 du chauffc-cau, cet élément peut @acilement @tre repare ou remplace sans endommager I'enveloppe 1 du chauffe-eau, car il suffit de déposer et de reposer cet ensemble. facile d'enlever les incrustations calcaires dans le condenseur @ chaque fois que cela apparit nécessaire ; en conséquence l'échange thermique entre le condenseur lui-même et l'cau contenue dans ie conserve toujours son rendement. Dans une variante, le robinet 10, le reparateur Il ct la deuxième conduite 12 peuvent ne pas etre disposes pour former un ensemble unique avec le reste de la pompe à chaleur, de !#@on qu'il en resulte que le chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur n'cst forme que de l'enveloppe exterieure 1, du flasque 5, du compresseur 6, du condenseur 8 et de la première conduite 9. L'avantage de la première solution consiste en ce que le circuit de la pompe à chaleur est bien étudié et équitibré dans tous ses composants, tandis que la deuxième solution permet une large plage de choix des autres composants selon le type et la capacité de la source de chaleur à utiliser. fie plus la disposition des bornes 7 et des conduites d'entrée 19 et 20 à la base du compresseur 6 permet de plonger prcsque complètement ledit compresseur 6 à l'intérieur de l'enveloppe I du chauffe-eau, ameliorant ainsi l'échange thermique entre le compresseur 6 lul-meme et l'eau contenue à l'intérieur du chauffe-eau par rapport à la technique connue, sans créer de prob@ème@ d'isolation électrique des bornes elles-mêmes et élimine la nécessité d'exécuter d'autres @ clans les flasques 5 pour le passage desdites conduites, ce qui serait necessaire dans le cas ou l'on utiliserait des compresseurs fabri-, qués selon les tec@niques connues. Un autre avantage dû au fait que le compresseur 6 est plonge dans l'eau contenue dans l'enveloppe I du chauftte-eau est représenté par le fait qu'il n'est pas nécessaire de prévoir d'autre dispositif de refroidissement de l'huile contenue dans le compresseur 6 lui-même, avec la simplification de l'appareil et la réduction de coût qui en résultent. La. figure 2 sur laquelle les memes composants que sur la figure I sont reperes par les mêmes nombres, est différente de la figure I elle-même en- ce que le condenseur s entoure le compres scur 6 ct en ce qu'au flasque 5 est bridé, au moyen d'un certain nombre de vis 14 ct d'écrous - 15, un couvercle cylindrique 17 fait d'unc tole bonne conductrice de la cha@cur, d'où il résulte que le couvercle cy lindrique 17 et le flasque 5 forment des chambre étanche à l'eau conté nant le compresseur 6 et le condenseur @. Avec ce but en vue, une garniture d'étanchéité 16 est interposée dans la zone de contact entre le flasque 5 et re couvercle cylindrique 17. Puis on remplit d'un fluide caloporteur, par exemple de l'huile diathermique ou de l'eau ou du glycol, l'espace compris entre le compresseur 6, le condenseur 8, le flasque 5 et le couvercle cylindrique 17, ceci par la conduite -18 du flasque 5, fermée ensuite par un bouchon fileté ou par écrasement. Dans cette solution epalement le flasque 5, le compresseur 6, le condenseur 8, le robinet 10, l'éva@orateur 11, la deuxième conduite 12 et le couvercle cylindrique 17 constituent un uniquc corps rigide que l'on peut facilement montcr dans J'enveloppe I du chaulfe-eau, ct déposer hors' de cette enveloppe, au moyen des vis 2 et des écrous 3, de sorte que s'il se produit des incidents sur l'un des composants à l'intérieur de l'enveloppe I et du chauffe-eau on peut facilement les - réparer ou les remplacer sans endommager l'enveloppe I elle-meme du chauffe-eau. De plus dans cette solution l'eau contenue dans le chauffe-eau n'est pas directement au contact du compresseur 6 n@ du condenseur 8, mais ceux-ci en sont se parés par le couvercle cylindrique 17. Cette séparation, si elle ne cause pas de pertes appréciables dans la liaison thermique entre l'eau et le compresseur 6 ct le condenseur 5, du fait que le fluide caloporteur et le couvercle cylindrique 17 sont 'Ius les deux bons @onducteurs, présente l'avantage que dans le cas de pertes de fluide. refrigérant dans le condenseur 8, l'eau contenue dans le chauffe-eau n'est pas contaminée ; de plus il ne se forme pas d'incrustations calcaires sur le condenseur 8 ; il peut s'en former au contraire sur le couvercle cylindrique 17 que l'on peut nettoyer @ériodiquement et plus facilement que dans le cas précé- dent car il s'agit d'une surface plane et non d'un serpentin. Dans cette deuxième solution préférée, on prévoit également la variante consistant à n'avoir comme ensemble unique qu'une partie du Circuit de la pompe à chaleur constituée de l'enveloppe extérieure 1, du compresseur 6 situé dans cette enveloppe, du condenseur 8 ct du couvercle cylindrique 17 supportes par le flasque, ladite variante ayant les me mes buts et avantages que dérrits ci-dessus a figure 3 sur laquelle les mêmes composants que sur les figures ci-dessus sont repérés par les mêmes nombres, est différente desdites ligures en ce que le flasque 5 présente une saillie en son milieu et qu'il est soudé Juste sur la partie inférieure du compresseur fs, d'où il résulte que cc compresseur est complètement contenu à l'intérieur de l'enveloppe I du chauffe-eau et que la saillie du flasque 5 est utilisée comme boite pour ies bornes 7, ce qui supprime la nécessité d'une boi:c à bornes 21, les vis 2 étant soudées avec étan ché@té à l'eau, à l'intérieur de l'enveloppe 21, ce qui facilite @e vissage et le dévissage des écrous 3. Dc la description faite, les avantages du chauffeeau relié a un appareil de récupération de chaleur et objet de la présente invention , résultont clairement Ils sont en particulier représentés par le tait que les composants du circuit de pompe à chaleur coupl@@ thermiquement à l'eau contenue a l'intérieur du chauffe-eau peuvent être déposés @ns endommager l'enveloppe du chauffe-eau elle-même, ce qui permet à la fois leur réparation ou leur remplacement et leur nettoyage, par le fait que les bornes électriques et les conduites d'entrée du compresseur sont placées à la base du compresseur lui-meme, ce qui permet de plonger complètement le compresseur à l'intérieur de l'enve- loppe extérieure du chauffe-eau sans créer des problèmes d'isolation électrique @@ de passage de conduites depuis l'intérieur vers l'extérieur de l'enveloppe, par le fait qu'il n'est pas nécessaire d'avoir de dispositif dc refroidissement dc l'huile contenue dans le compresseur, par le fait qu'il n'cst pas nécessaire que les bornes soient dans une boite et par le fait que, dans t'une des solutions préférées, il n'y a pas de risque de contamination de l'eau à utiliser, tout au moins en ce qui concerne le fluide de réfrigération, en cas de pertes du condenseur. Bien entendu diverses modifications peuvent cotre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur du type pompe à chaleur comportant une enveloppe extérieure, un condenseur placé à l'intérieur de ladite enveloppe et en contact thermique avec le liquide contenu dans l'enveloppe ainsi qu'un compresseur placé à l'intérieur de l'enveloppe et en contact avec le liquide contenu à l'intérieur de ladite enveloppe, ledit condenseur et ledit compresseur étant reliés entre eux et faisant partie du circuit d'une pompe à chaleur, caractérisé en ce que le condenseur (8) et le compresseur (6) sont reliés entre eux et à un certain nombre de supports mécaniques (5) formant l'enveloppe (1) du chauffe-eau et en ce qu'il est prévu un certain nombre de moyens de liaison (2, 3, 4) entre les supports (5) et l'enveloppe (1), lesdits moyens assurant l'étanchéité à l'eau du chauffe-eau et une facilité de pose et de maintenance de l'ensemble constitué du compresseur (6), du condenseur (8) et des supports (5). 2. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits supports comprennent un flasque (5) sur lequel est bridé un compresseur (6). 3. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit flasque (5) fait saillie en son milieu de façon à servir de support audit compresseur (6) et due boîte aux bornes électriques (7) dudit compresseur (6). 4. Chauffe-eau relié à un appareil de récupératión de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bridage se fait par soudage. 5. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit condenseur (8) consiste en une conduite en serpentin rigide bridée à une extrémité à la sortie du compresseur (6) et à l'autre extrémité au flasque lui-même (5). 6. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison (2, 3, 4) permettent de déposer l'un au moins desdits condenseur (8) ou compresseur (6) inclus sur le circuit de la pompe à chaleur. 7. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la connexion entre ladite enveloppe (I) et lesdits moyens de liaison (2, 3, 4) s'effectue à la base de ladite enveloppe (1). 8. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison comprennent un certain nombre de vis (2) et d'écrous (3). 9. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites vis (2) sont soudées sur ladite enveloppe extérieure (I) dudit chauffeeau. 10. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit compresseur (6) est inséré et soudé dans un trou exécuté dans le flasque (5), tandis qu'une conduite de sortie (9) dudit condenseur (8) traverse ledit flasque (5) par un trou latéral (13), de sorte que ledit flasque (5), ledit compresseur (6) et ledit condenseur (8) constituent un ensemble unique et rigide. 11. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur du type pompe à chaleur et constitant en une enveloppe extérieure contenant un compresseur et un condenseur inclut dans un circuit de pompe à chaleur et plongés dans le liquide à chauffer, caractérisé en ce que le compresseur (6) de la pompe à chaleur est presque entièrement entouré par le liquide contenu dans le chauffe-eau et en ce que pour permettre de plonger profondément le compresseur (6) dans le liquide sans créer de problèmes d'isolation électrique, le compresseur (6) est logé dans un trou de l'enveloppe extérieure (1) du chauffe-eau et a ses bornes électriques (7) placées à la base dudit compresseur de façon à venir en saillie à l'extérieur du chauffe-eau. 12. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit compresseur (6) a une conduite d'admission (19) placée -a sa base de façon à faire saillie vers l'extérieur du chauffe-eau. 13. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit compresseur (6) a une conduite de chargement (20) placée à sa base de façon à faire saillie vers l'extérieur du chauffe-eau. 14. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication t I, caractérisé en ce que ledit compresseur (6) est monté sur un flasque (5) percé et relié au reste de l'enveloppe extérieure (1). 15. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon l'une des revendications 9 ou 14, caractérisé en ce que ledit compresseur (6) est soudé audit flasque (5) légèrement au-dessus de sa base. 16. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit compresseur (6) est soudé audit flasque (5) à sa base de façon à permettre de le plonger complètement dans le liquide contenu dans le chauffeeau. 17. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble rigide comprenant ledit flasque (5), ledit compresseur (6) et ledit condenseur (8) est monté dans ladite enveloppe extérieure (1) avec interposition d'une garniture d'étanchéité (4) dans la zone d'union dudit flasque (5) et de ladite enveloppe extérieure (I) pour éviter des pertes de liquide. 18. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 17,caractérisé en ce que ledit ensemble rigide comprend également un robinet (10), un évaporateur (11) et une deuxième conduite d'alimentation en retour (12) reliant la sortie dudit évaporateur (11) à la première entrée (19i dudit- compresseur (6), lesdits composants étant placés à l'extérieur de ladite enveloppe extérieure (I 1). 19. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur du type pompe à chaleur constitué d'une enveloppe extérieu re contenant un compresseur et un condenseur inclut ) dans un circuit de pompe à chaleur et plongés dans le liquide à chauffer, caractérisé en ce qu'il inclut un certain nombre de moyens de séparation mécanique parmi ledit condenseur (8) et ledit compresseur (6) et lesdits liquides contenus à l'intérieur de ladite enveloppe extérieure (I), dans le but d'éviter la contamination dudit liquide en cas de pertes de fluide réfrigérant dans ledit condenseur (8) ou dans ledit compresseur (6). 20. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation mécanique incluent un couvercle cylindrique (17) fait d'un matériau non conducteur thermique. 21. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit couvercle cylindrique (17) est bridé sur un flasque (5) placé à la partie inférieure du chauffe-eau et formant l'enveloppe de ce chauffe-eau, ledit couvercle cylindrique (17) étant bridé audit flasque (5) au moyen de vis (14) et écrous (15) de façon à constituer avec lui un ensemble rigide. 22. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'une garniture d'étanchéité (16) est interposée dans la zone d'union entre ledit couvercle cylindrique (17) et ledit flasque (5). 23. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 21, caractérisé en ceque le volume inclus dans ledit volume cylindrique tel7) et dans ledit flasque (5) forme une chambre étanche à l'eau remplie d'un fluide caloporteur. 24. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit fluide caloporteur est amené dans ladite chambre étanche à l'eau par une conduite (18) située dans le flasque lui-même (5), ensuite fermée avec un bouchon fileté ou par écrasement après remplissage. 25. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit condenseur (8) est enroulé comme une conduite en serpentin autour dudit compresseur (6) pour réduire le volume compris entre ledit couvercle cylindrique (17) et ledit flasque (5). 26. Chauffe-eau relié à un appareil de récupération de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca ractérisé en ce que, pour assurer une bonne isolation thermique égale ment à la base, ledit flasque (S) et ladite base du compresseur (6) sont recouverts d'un bouchon en matériau isolant.