Brevet FR2554750A1 — publié le 19850517

La présente invention est relative à un agencement préfabriqué de pompe à chaleur. I1 est connu d'utiliser des pompes à chaleur faisant appel à la récupération d'énergie pour produire à moindre coût de la chaleur en vue du chauffage de locaux ou pour la production d'eau chaude sanitaire. De telles pompes à chaleur connues, si elles permettent en pratique de réaliser généralement de 40 à 65 % d'économie sur un budget thermique, n ont jusqu'a ce jour pas eu le dé veloppé escompté, compte tenu des frais importants qu'occasionne leur installation, si encore elle est possible, car bien souvent la place fait défaut pour les monter dans une chaufferie existante. Une telle installation, actuellement nullement normalisée, est laissée à l'appréciation des installateurs dont l'intervention, plus ou moins heureuse, accroît souvent de façon importante le coût global d'installation de telles pompes à chaleur. En effet, actuellement, certains composants essentiels nécessaires au fonctionnement et à l'installation d'une pompe à chaleur sont livrés séparément à l'installateur par ses différents fournisseurs, par exemple : circulateurs, pompes de puits (dans le cas de pompes à chaleur à récupération sur eau), régulation, coffret électrique annexe, vannes, liaisons souples, ballons tampons, etc... Tous les composants sont donc laissés au libre choix de l'installateur qui doit assurer : - Leur sélection, - Leur disposition, - Leur montage, - Leur raccordement électrique et hydraulique. La présente invention vise à pallier les inconvénients des installations du type rappelle ci-dessus, dans lesquelles l'encombrement et la répartition des différents organes qui les constituent sont à l'origine de malfaçons et d'erreurs de montage occasionnant souvent des pannes et des incidents de fonctionnement dépréciant aux yeux de l'utilisateur la qualité d'un matériel autrement performant. L'invention vise la réalisation d'un agencement de pompe à chaleur qui soit d'une installation facile et rapide, meme par une personne non qualifiée, qui soit peu encombrant et qui ne nécessite pour son montage qu'un minimum d'opérations élémentaires pouvant etre accomplies tres facilement et à moindre frais. Selon l'invention, la pompe à chaleur et ses organes annexes sont incorporés, à l'état monté, dans un caisson à deux compartiments pouvant etre directement relié au circuit chauffant par deux canalisations flexibles, l'alimentation électrique de l'ensemble étant réalisé par connection au réseau d'un simple cordon d'alimentation. Selon une première forme de réalisation, dans le cas d'une pompe à chaleur du type eau/eau, le compartiment supérieur renferme le circuit frigorifique de la pompe à chaleur, à savoir le compresseur, les deux échangeurs (evaporateur-condenseur) et les organes de contrôle annexes, les conduits hydrauliques sortis des deux echangeurs étant reliés l'un au ballon-tampon logé lui-meme dans le compartiment inférieur avec les pompes primaire et secondaire de circulation du fluide chauffé, et l'autre au circuit de récupération des calories. Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, lorsque la pompe à chaleur est du type air/eau, le compartiment supérieur ne renferme pas d'évaporateur interne, l'échangeur extérieur, prévu à sa place, étant alors dans ce cas couplable par des tuyauteries à deux embouts filetés prévus à la base du compartiment supérieur. Selon une caractéristique de l'invention,et pour donner la priorité à la circulation de fluide vers le condenseur, il est prévu une pompe de circulation,qui est contrôlée par une vanne assurant une perte de charge, et qui est montée entre le ballon et le retour au condenseur, ce qui permet un ajustement du débit nominal du condenseur contrôlé par ailleurs par un aquastat de sécurité. Selon une autre caractéristique de l'invention, une pompe circulation d'eau de chauffage contrôle le débit d'alimen-tation en eau des radiateurs de l'installation de chauffage, ledit débit devant être supérieur à celui de la pompe d'alimentation du condenseur. Par ailleurs, la température finale de l'eau chauffée par la pompe à chaleur devant toujours être inférieure à 54"C environ, il est souhaitable, si l'on veut assurer une diffusion de chaleur d'un gradient supérieur, de prévoir un générateur de chaleur complémentaire. Quand la pompe à chaleur est utilisée seule, sans etre couplée à une chaudière, ou lorsqu'elle doit en fait remplacer une chaudiere hors d'usage, ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que le ballon comporte, au voisinage de la sortie d'eau chaude reliée à la pompe de chauffage, des embouts pourvus chacun d'un bouchon borgne à la place duquel peut être vissé un élément blindé de chauffage électrique. Pour assurer par ailleurs, selon l'invention, aussi bien un isolement électrique par rapport au sol qu'une insonorisation du compresseur et des pompes, le compartiment inférieur de l'agencement conforme a l'invention est muni d'un semelle en caoutchouc ou analogue formant silent-bloc. Cette insonorisation est encore renforcée par le fait que le ballon-tampon et ses organes de contrôle et de liaison sont enveloppés d'une matière isolante appropriée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la-description qui va suivre en regard des dessins annexés qui représentent, schématiquement et simplement à titre d'exemple, divers modes de réalisation d-'un agencement préfabriqué de pompe à chaleur. Sur ces dessins La figure 1 est une vue schématique d'ensemble, par blocs, de l'agencement de pompe à chaleur, montrant les organes essentiels renfermés dans les deux compartiments superposés. La figure 2 est une vue schématique simplifiée d'une première forme de réalisation de pompe chaleur dont le chauffage d'appoint est directement assuré par des résistances électriques incorporées dans le ballon-tampon. La figure 3 est une vue schématique simplifiée, semblable à celle de la figure 2, mais dans laquelle le chauffage d'appoint est assuré par une chaudière existante. Comme on peut le voir à la figure 1, l'ensemble de l'agencement de pompe à chaleur est formé d'un caisson compact 1 comprenant deux compartiments superposés 2 et 3 renfermant les éléments de l'installation. Le compartiment inférieur 2 comporte à sa base une semelle, non représentée sur le dessin par raison de clarté, et réalisée en une matière souple non conductrice des vibrations, de la chaleur et du courant électrique, de préférence imputrescible, par exemple en caoutchouc ou en un polymère du butadiène. Le compartiment inférieur 2, délimité sur le dessin par une ligne en trait mixte, renferme (figure 3) un ballon-tampon 4 fortement isolé, par exemple à l'aide de laine de verre ou de mousse plastique, notamment une mousse de polyuréthanne. Ce ballon-tampon 4, placé horizontalement dans le compartiment 2, présente une capacité en rapport avec la puissance de l'installation, et il comporte à sa partie supérieure deux embouts de raccordement 5 et 6, respectivement. L'embout de raccordement 5 sert au branchement d'une conduite 7 contrôlée par une vanne 8 en aval de laquelle est montée une pompe de circulation 9 reliée, par une conduite 10, au retour du condenseur 11 situé dans le compartiment supérieur 3 et dont la sortie est reliée, par une conduite 12 contrôlée par un aquastat 13, à un embout 14 recyclant l'eau dans le ballon-tampon 4. Dans le cas d'une pompe à chaleur du type eau-eau, le compartiment inférieur 2 sert encore au logement d'une pompe de puits 15 en amont de laquelle sont prévus les organes habituels de sécurité, en l'occurrence un filtre 16 et un clapet anti-retour 17. Cette pompe de puits 15 sert à alimenter en eau, par une conduite 18, un évaporateur 19 qui est relié au condenseur 11 par une tubulure équipée d'un détendeur 11' associé et qui rejette cette eau par une conduite 20 au puits de rejet. A sa partie inférieure, le ballon-tampon 4 comporte un autre embout 21 sur lequel est branché une conduite de retour 22 du circuit de chauffage, qui est contrôlée par une sonde à thermistance 23 électriquement reliée (cf. Fig. 2 et 3) au tableau de répartition 24 par un câble 25. L'embout supérieur 6 est relié à un raccord rapide 26 par une canalisation 27 dans laquelle le liquide est pulsé par une pompe 28 électriquement reliée par un câble 29 au tableau de distribution 24 réparti dans les deux compartiments pour faciliter les connexions. Du tableau de distribution 24 partent également des câbles de raccordement électrique 30, 31 et 32 alimentant respectivement le compresseur désigné par 33 à la figure 1, la pompe de circulation 9 et l'aquastat 13. Depuis le radiateur 34, visible sur la partie de droite de la figure 2, et dont la tubulure d'alimentation 35 est reliée au raccord rapide 26 situé à la partie inférieure du compartiment 2, l'eau refroidie retourne dans le ballon par la tubulure 36 reliée à l'autre raccord rapide 37 situé à l'extrémité de la conduite de retour 22 raccordée à l'embout 21 du ballontampon 4. Dans. la forme de réalisation qui est illustrée à la figure 2, le ballon 4 comporte en outre, à sa partie supérieure, un aquastat de sécurité 38. Ce dernier contrôle le circuit 39 d'alimentation en courant de la résistance du thermo-plongeur 40 alimenté directement depuis le tableau de distribution 24 relié, par un cordon souple 41, à la prise murale 42 du local où l'agencement compact de pompe à chaleur doit être installé. Dans la forme de réalisation qui est illustrée à la figure 3, la pompe à chaleur est couplée avec une chaudière 43 raccordée en dérivation, d'une part au raccord rapide 49 et, d'autre part, à l'entrée du radiateur 34. Dans cette forme de réalisation, le-thermo-plongeur 40 et l'aquastat 38 de sécurité sont supprimés et, en conséquence, les embouts destinés à les recevoir sont coiffés de bouchons-borgnes 44 et 45. Dans ce cas également, en aval de la pompe de chauffage 28, est montée une électro-vanne 46 à trois voies contrôlée par un servo-moteur 47 de pilotage alimenté depuis le tableau de distribution par un câble 48 et asservi au relais de démarrage non spécialement représenté de la chaudière 43. Dans ce cas, la vanne à trois voies 46 est reliée, d'une part, au raccord rapide 26 existant et, d'autre part, à un raccord rapide 49 prévu pour le raccordement à la chaudière. Le fonctionnement du dispositif illustré à la fig. 2, à savoir celui d'une pompe-à chaleur autonome, est le suivant Lorsque la sonde extérieure 50 enregistre une baisse de température, le régulateur électronique de l'installation, asssocié au tableau 24 de distribution et ajusté sur une valeur nominale prédéterminée en fonction des critères de l'installation, réagit et provoque le démarrage de l'agencement de pompe à chaleur. La pompe fonctionne alors jusqu'à ce que la température de retour d'eau de chauffage enregistrée par la sonde 23 remonte à la valeur-seuil correspondant à ladite température ex téri eure. Si la température de retour enregistrée par la sonde 23 plafonne à une valeur nominale inférieure à la valeur-seuil préréglée, la pompe à chaleur fonctionne en permanence (le point d'équilibre sur la courbe de chauffe est alors atteint). Si la température de retour enregistrée par la sonde 23 descend au contraire en-dessous de la valeur-seuil, le régulateur électronique réagit alors en provoquant l'enclenchement de la résistance d'appoint ou thermo-plongeur 40 ou, comme on peut le voir à la figure 3, l'enclenchement du relais de chaudière avec asservissement de la vanne trois voies 46. On voit les avantages que procure l'installation, à savoir que tous les câbles et connexions électriques et hydrauliques sont supprimés dans le local même d'installation, ce qui non seulement réduit le coût de fabrication, mais permet en usine le prêréglage de l'ensemble des organes fonctionnels de la pompe à chialeur, ce qui assure une mise en route facile, économique et sûre de l'installation, même pour un profane. I1 va de soi que l'agencement de pompe à chaleur n'a été décrit et représenté qu'à titre purement explicatif, nullement limitatif, et que diverses modifications de détail pourraient être apportées aux formes de réalisation indiquées sans qu'on sorte pour autant du domaine de l'invention. C'est ainsi, notamment, que le choix des organes et composants de l'agencement et leur disposition réciproque dans le caisson les renfermant pourraient être différents de ceux choisis dans les exemples d'exécution représentés. Par tailleurs, au lieu d'être superposés, les compartiments du caisson d'agencement pourraient être disposés côte à côte. REVENDICATIONS 1. Agencement préfabriqué de pompe à chialeur, caractérisé par le fait que la pompe à chaleur et ses organes annexes sont incorporés, 'a l'état monté, dans un caisson (1) à deux compartiments (2, 3 ) pouvant être directement relié au circuit chauffant par deux canalisations flexibles, l'alimentation électrique de l'ensemble étant réalisée par connexion au réseau d'un simple cordon d'alimentation (41). 2. Agencement préfabriqué de pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait, que dans le cas d'une pompe à chaleur du type eau/eau, le compartiment supérieur (3) renferme le circuit frigorifique de la pompe à chaleur, 'a savoir le compreseur (33), les deux échangeurs (évaporateur 11 et condenseur 19), et les organes de contrôle annexes, les conduits hydrauliques de sortie (10, 12 ; 18, 20) des deux échangeurs étant reliés respectivement, en ce qui concerne le condenseur (11) par les conduits (10, 12) au ballon-tampon (4) logé luimême dans le compartiment inférieur (2) avec les pompes primaire (9) et secondaire (28) de circulation du fluide chauffé, et en ce qui concerne l'évaporateur (19) par les conduits (18, 20) au circuit de récupération des calories situé lui-même dans le compartiment inférieur (2). 3. Agencement préfabriqué de pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, lorsque la pompe à chaleur est du type air/eau, le compartiment supérieur (3) ne renferme pas d'évaporateur interne (19) > ltéchangeur extérieur, prévu à sa place, étant alors dans Ce cas couplable par des tuyauteries à deux embouts filetés prévus à la base du caisson supérieur. 4. Agencement préfabriqué de pompe à chaleur selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que pour donner la priorité à la circulation de fluide vers le condenseur (11), il est prévu une pompe de circulation (9), qui est contrôlée par une vanne (8) assurant une perte de charge, et qui est montée entre le ballon-tampon (4) et le retour au condenseur (11), ce qui permet un ajustement du débit nominal dudit condenseur con trôlé par ailleurs par un aquastat de sécurité (13), le débit nominal dudit condenseur devant obligatoirement être inférieur à celui créé dans le circuit de chauffage par la pompe de circulation (28). 5. Agencement préfabriqué de pompe à chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que lorsque la pompe à chaleur est utilisée seule, sans être couplée à une chaudière (43), ou lorsqu'elle doit remplacer une chaudière hors d'usage, le ballon-tampon (4) comporte > au voisinage de la sortie (6) d'eau chaude reliée a la pompe de circulation (28) du circuit de chauffage, des embouts pourvus chacun d'un bouchon borgne (44, 45) a la place duquel peut être vissé un élément blindé (40) de chauffage électrique. 6. Agencement préfabriqué de pompe 'a chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le compartiment inférieur (2) de l'agencement est muni d'une semelle en caouchouc ou analogue formant silent-bloc. 7. Agencement préfabriqué de pompe à chaleur selon l'une des revendications 1 à 6-, caractérisé par le fait que le ballon-tampon (4) et ses organes de contrôle et de liaison sont enveloppés d'une matière isolante appropriée. 8. Agencement préfabriqué de pompe à chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les organes vibrants de liagencement, tels que pompes, compresseurs, servo-moteur, sont montés eux-mêmes sur des coussinets amortisseurs en caoutchouc ou matière similaire.