Brevet FR2653863A1 — publié le 19910503

La présente invention se rapporte à un système de pompe à chaleur comportant un condenseur tel qu'il permet de refouler un fluide de grande qualité, c'est-à-dire un fluide à température extrêmement élevée (par exemple de l'eau) avec une différence de température élevée entre des températures d'entrée et de sortie du fluide. Plus particulièrement, cette invention fournit un système de pompe à chaleur qui est caractérisé par une élévation du degré de surrefroidissement d'un condensat de réfrigérant dans le condenseur, permettant ainsi d'augmenter son coefficient de performance et sa quantité d'échange de chaleur. Différentes pompes à chaleur prévues pour refouler un fluide chaud ou un fluide froid, ou à la fois un fluide chaud et un fluide froid, sont connues. En général, une pompe à chaleur à deux étages comporte, comme cela est représenté sur la figure la, un cycle de pompe à chaleur à température élevée pour un réfrigérant à point d'ébullition élevé et un cycle de pompe à chaleur à basse température pour un réfrigérant à bas point d'ébullition, une sortie thermique à température élevée étant refoulée par le premier cycle et une sortie thermique à basse température par le deuxième cycle. Des exemples de telles pompes à chaleur à deux étages sont divulgués par les premières publications de brevet japonais n0 62-52376 (1987) et 62-52377 (1987), par les premières publications de modèle d'utilité japonais n" 57-2364 (1982) et 63-2053 (1988), etc. Une pompe à chaleur comportant un cycle unique de pompe à chaleur, comme cela est représenté sur la figure lb, est également connue. Dans de telles unités de pompe à chaleur, le coefficient de performance et la température pouvant être atteinte par le fluide à chauffer varient habituellement, pour un réfrigérant donné, en fonction des facteurs suivants (a) performances des équipements tels que le compresseur, le condenseur, l'évaporateur, etc., (b) états des deux fluides assurant l'échange mutuel de chaleur lors de la condensation, c'est-à -dire la température de condensation d'un réfrigérant, et la température à l'entrée du condenseur et le débit d'un fluide devant être chauffé (par exemple de l'eau), (c) conditions d'évaporation (débits et températures des deux fluides assurant l'échange mutuel de chaleur du côté évaporation), etc. Par conséquent, le coefficient de performance d'une pompe à chaleur et la temperature pouvant etre atteinte par le fluide à chauffer sont déterminés par les conditions d'échange de chaleur du côté condenseur, en supposant que le ou les réfrigérants, le ou les compresseurs et ltévaporateur sont prédéterminés et que les conditions d'évaporation (débits et températures) sont définies. Une pompe à chaleur à deux étages classique est mise en oeuvre en fonction d'un cycle de réfrigération présentant un diagramme de gradient de température tel que celui représenté sur la figure 5a, dans lequel un réfrigérant du côté température élevée maintenu dans un état gazeux surchauffé {a à l'entrée du condenseur (le côté sortie du compresseur) est soumis à un changement de température pour atteindre b (courbe de vapeur saturée), est amené de l'état de vapeur saturée b à l'état de liquide saturé c à l'intérieur du condenseur ( b à c ), et, à la sortie du condenseur (l'entrée d'un détendeur), est amené à l'état liquide surrefroidi d ( c à d ). D'autre part, son diagramme de Mollier montre sur la figure 5b que le réfrigérant est pressurisé et comprimé dans le compresseur ( f à a ) avec le changement d'enthalpie de i'6 à i'l ; la vapeur de réfrigérant résultante à l'état surchauffé coupe la courbe de vapeur saturante b avec changement d'enthalpie de i t 1 à i'2 , et est refroidie par échange de chaleur avec le fluide à réchauffer dans le condenseur et liquéfiée sous une pression constante ( b à c ), l'enthalpie passant de i'2 à i'3 au cours de ce processus; après dépassement du point c i'3 de la courbe de liquide saturé, le liquide réfrigérant devient surrefroidi ( c à d ) avec pour résultat l'état i'4 Sur les figures 5a et 5b, les symboles t'wl et t'w2 désignent une température d'entrée de condenseur et une température de sortie de condenseur du fluide à chauffer, et les symboles e et f un état d'entrée et un état de sortie du condenseur en cascade. De cette manière, des cycles de réfrigération classiques ont été jusqu'à présent mis en oeuvre de façon à assurer un certain degré de surrefroidissement afin de faire fonctionner le détendeur sans problème, et le degré de surrefroidissement nécessaire pour faire fonctionner normalement le détendeur est, à ce jour, considéré comme étant de l'ordre de 3 à 50C. Par conséquent, avec des pompes à chaleur classiques , , leurs condenseurs présentent un coefficient de transfert de chaleur maximati dans la zone de saturation du réfrigérant, mais pas des caractéristiques de transfert de chaleur aussi élevées dans la zone de surchauffage et dans la zone de surrefroidissement du réfrigérant, et par conséquent, les condenseurs ont été surdimensionnés, ce qui a conduit à une baisse de l'intérêt économique. De plus, avec en vue d'éviter la réduction du coefficient de performance du fait de l'augmentation de la chute de pression provoquée par le condenseur surdimensionné, une mesure pour rendre le degré de surrefroidissement important n'a pas été considérée comme conseillée. Dans les pompes à chaleur classiques- --, des échangeurs de chaleur d'un type sans contre-courant, tels que des échangeurs de chaleur tubulaires, des échangeurs de chaleur du type à écoulement parallèle, etc. ont été principalement adoptés. Un problème avec ces échangeurs de chaleur est que une température d'entrée la plus basse possible de l'eau à chauffer ne peut être obtenue, de telle sorte que le liquide réfrigérant ne peut être suffisamment refroidi.Par exemple, des échangeurs de chaleur du type à écoulement parallèle, considérant que la température de l'eau en sortie est de 900C, ne peuvent abaisser la température du liquide réfrigérant en dessous de gO C. Même avec un échangeur de chaleur d'un type à contre-courant, si une procédure d'élévation graduelle de la température de l'veau à chauffer tout en faisant circuler l'eau est prise, la température d'entrée de l'eau destinée à refroidir le liquide réfrigérant augmente avec le temps et s'élève jusqu'à une température élevée. Par exemple, si la température d'entrée de l'eau est dans ce cas de 900C, le liquide réfrigérant ne peut être abaissé en dessous de 900C. Lorsque le débit de l'eau en circulation est augmenté, - la quantité d'échange de chaleur restant la même, la différence de température de l'veau entre les températures de sortie et d'entrée ne peut être plus petite. Par conséquent, il reste comme problème que la température d'entrée est si élevée pour la même température de sortie que le liquide réfrigérant ne peut être suffisamment refroidi. Considérant les différents problèmes précédents que les pompes à chaleur classiques- ont posé, la présente invention est conçue pour résoudre les problèmes en tenant particulièrement compte de la conception du condenseur et de ses conditions de fonctionnement. Par conséquent, l'invention a pour objet principal de fournir un système de pompe à chaleur présentant un coefficient de performance accru. Un autre objet de l'invention est de fournir un système de pompe a chaleur qui permette de rendre disponible une énergie de grande qualité, c'est-à-dire de la vapeur à température élevée ou de l'eau chaude. Cette invention adaptée aux objets précédents est basée sur la satisfaction des exigences suivantes pour atteindre une température de sortie élevée de l'veau et garantir un degré de surrefroidissement important (a) adoption d'un système d'échange de chaleur à contre-courant total, (b) obtention d'une température -d'entree au condenseur du fluide à chauffer (eau) inférieure à une température de sortie souhaitée du liquide réfrigérant du condenseur, (c) obtention du débit du fluide à chauffer relativement faible tant qu'il n'y a pas d'inconvénient lors du refoulement. Selon un aspect de cette invention, il est prévu un système de pompe à chaleur qui comprend un cycle de pompe à chaleur pour un réfrigérant comportant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, le condenseur étant à un seul passage pour un fluide à chauffer, le condenseur étant constitué par un échangeur de chaleur du type à contre-courant entre le réfrigérant et le fluide, le condenseur étant mis en oeuvre de telle sorte que, lorsque le système fonctionne, tout en délivrant de la chaleur au fluide à contre-courant, le réfrigérant est liquéfié et condensé, et ensuite surrefroidi à un degré de surrefroidissement d'au moins 20% de la différence de température entre une température de saturation du réfrigérant et une température d'entrée au condenseur du fluide, un fluide chaud pouvant ainsi être refoulé par une sortie du condenseur. Dans le système de pompe à chaleur mentionné cidessus, où l'évaporateur est en outre à un seul passage pour un fluide à refroidir et est un échangeur de chaleur du type à contre-courant entre le réfrigérant et le fluide à refroidir, du fluide froid peut seul être refoulé ou bien à la fois des fluides chauds et froids peuvent être refoulés. Selon un autre aspect de cette invention, il est prévu un système de pompe à chaleur à deux étages qui comprend un cycle de pompe à chaleur à température élevée pour un réfrigérant à point d'ébullition élevé comportant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un accumulateur reliés en les raccordant dans l'ordre mentionné, le condenseur étant en outre à un seul passage pour un fluide à chauffer, un cycle de pompe à chaleur à basse température pour un réfrigérant à bas point d'ébullition comportant un compresseur, un détendeur, un évaporateur et un accumulateur reliés en les raccordant dans l'ordre mentionné, et un condenseur en cascade reliant le condenseur du cycle à température élevée et l'évaporateur du cycle à basse température d'une manière permettant l'échange de chaleur, le condenseur étant un échangeur de chaleur du type à contre-courant entre le réfrigérant à point d'ébullition élevé et le fluide à chauffer, le condenseur étant mis en oeuvre de telle sorte que, lorsque le système fonctionne, tout en réalisant un échange de chaleur avec le fluide à chauffer à contrecourant, le réfrigérant à point d'ébullition élevé est liquéfié et condensé et ensuite surrefroidi à un degré de surrefroidissement d'au moins 20% de la différence de température entre une température de saturation du réfrigérant et une température en entrée de condenseur du fluide à chauffer, un fluide à température élevée pouvant ainsi être refoulé. Dans le système de pompe à chaleur à deux étages ci-dessus, où l'évaporateur est en outre à un seul passage pour un fluide à refroidir, à la fois des fluides chauds et froids peuvent être refoulés. Dans chacun des cas d'unités de pompe à chaleur mentionnées ci-dessus, le condenseur est de préférence constitué par un échangeur à double tube ou multitubulaire comportant un tube extérieur et un tube intérieur ondulé pourvu d'ailettes en fil, dans lequel le fluide à chauffer est dirigé au travers du tube intérieur et le réfrigérant est dirigé au travers de l'espace entre les tubes intérieur et extérieur à contre-courant du fluide à chauffer. Dans l'ensemble du texte, le terme "degré de surrefroidissement" signifie une différence de température entre une température de saturation de réfrigérant et une température en sortie de condenseur du liquide réfrigérant. Selon cette invention, lorsque le système de pompe à chaleur fonctionne, un réfrigérant est évaporé dans l'évaporateur, aspiré dans le compresseur et refoulé par celui-ci dans un état gazeux à température et pression élevées, liquéfié sous forme d'un condensat liquide dans le condenseur tout en transférant de la chaleur à un fluide à chauffer s'écoulant à contre-courant du réfrigérant, passe ensuite au travers du détendeur pour prendre un état de mélange gaz-liquide, et retourne à l'évaporateur.A ce stade, dans le condenseur, par exemple lorsque le réfrigérant est du s-dichlorotétrafluoroéthane à point d'ébullition élevé, il est surrefroidi à un degré de surrefroidissement d'au moins 18,60C puisque sa température de saturation est aux alentours de 1120C, et supposant que la température d'entrée du fluide à chauffer est la température normale, aux alentours de 19,10C, le degré de surrefroidissement est calculé de la manière suivante (112-19,1) x 0,2 = 18,6 ( C). Cette valeur est significativement plus élevée que le degré de surrefroidissement classique de 3 à 50C. En général, plus le degré de surrefroidissement est élevé, plus le coefficient de performance est élevé, et par conséquent, cette invention permet apparemment d'augmenter le coefficient de performance. De plus, du fait que la différence d'enthalpie du réfrigérant entre son état de saturation dans le condenseur et son état de surrefroidissement à la sortie du condenseur est supérieure à celle des pompes à chaleur classiques , la différence de température entre les températures d'entrée et de sortie du fluide à chauffer est supérieure à celle des pompes à chaleur classiques En conséquence, de la vapeur à haute température (de l'ordre de 1200C) ou du fluide chaud (aux alentours de 1000C) peut être refoulé avec un rendement élevé. I1 est également possible de rendre disponible du fluide chaud ayant une température plus élevée que la température de saturation du réfrigérant dans le condenseur. Le ou les réfrigérants qui peuvent être utilisés pour les pompes à chaleur de cette invention incluent, par exemple, des fluorohydrocarbures tels que du 1,1,2 trichloro-1,2,2-trifluoroéthane (réfrigérant R-113), du sdichlorotétrafluoroéthane (réfrigérant R-114), du trichlorofluorométhane (réfrigérant R-l1), du dichlorodifluorométhane (réfrigérant R-12), du chlorodifluorométhane (réfrigérant R-22), etc. Avec un système de pompe à chaleur à deux étages, un réfrigérant à point d'ébullition élevé tel que du réfrigérant R-113, R-114, R-11, etc. peut être utilisé pour le cycle à température élevé tandis que un réfrigérant à bas point d'ébullition tel que du réfrigérant R-12, R-22, etc. peut être utilisé pour le cycle à basse température. Les figures la et lb sont des circuits schématiques respectifs d'une unité de pompe à chaleur à deux étages fondamental et d'une unite de pompe à chaleur simple auxquelles cette invention peut être appliquée. Les figures 2a, 2b et 2c sont respectivement une vue en plan, une vue de côté et une vue partiellement agrandie d'un exemple de condenseur destiné à être utilisé dans le système de pompe à chaleur de cette invention. Les figures 3a et 3b sont des diagrammes de fonctionnement du système de pompe à chaleur à deux étages de cette invention, la figure 3a étant un diagramme de gradient de température d'un exemple de réfrigérant et la figure 3b un diagramme de Mollier de celui-ci. Les figures 4a et 4b sont des diagrammes de fonctionnement d'un autre exemple de système de pompe a chaleur de cette invention, la figure 4a étant un diagramme de gradient de température d'un cycle de pompe à chaleur par l'intermédiaire d'un autre exemple de réfrigérant et la figure 4b un diagramme de Mollier de celui-ci. Les figures 5a et 5b sont des diagrammes de fonctionnement d'une pompe à chaleur - classique sur la base d'une unité de pompe à chaleur à deux étages de la figure la, la figure 5a étant un diagramme de gradient de température et la figure 5b un diagramme de Mollier. L'invention va être décrite plus en détail ciaprès en se référant aux dessins. Cette invention est applicable à une unité de pompe à chaleur à deux étages ou à une unité de pompe à chaleur simple en fonction du fluide à refouler prévu Une unité de pompe à chaleur à deux étages représentée sur la figure la comporte habituellement un cycle à température élevée pour un réfrigérant à point d'ébullition élevé comportant un compresseur 1 , un condenseur (2) à un seul passage pour un fluide à chauffer, un détendeur (3) et un accumulateur (5) reliés dans l'ordre mentionné; et un cycle à basse température pour un réfrigérant à bas point d'ébullition comportant un compresseur (11), un détendeur (13), un évaporateur (14) à un seul passage pour un fluide à refroidir, et un accumulateur (15) reliés dans l'ordre mentionné, le condenseur (2) du cycle à température élevée et l'évaporateur (14) du cycle à basse température étant reliés d'une manière permettant l'échange de chaleur par un condenseur en cascade (22). D'autre part, une unité de pompe à chaleur simple comporte habituellement, comme cela est représenté sur la figure lb, un compresseur (1), un condenseur (2) à un seul passage pour le fluide à chauffer, un détendeur (3), un évaporateur (4) à un seul passage pour le fluide à refroidir et un accumulateur (5) reliés dans l'ordre mentionné. Dans chaque cas, il est nécessaire que le fluide à chauffer introduit dans une entrée (6) du condenseur (2) depuis une source de fluide soit dirigé au travers du condenseur à contre-courant du réfrigérant tout en réalisant l'échange de chaleur avec celui-ci et soit refoulé par la sortie (7) du condenseur (2) à l'état de vapeur ou de fluide chaud. Il est préférable que le fluide à refroidir amené par une entrée (6) ou (16) à l'évaporateur (4) ou (14) et le réfrigérant s'écoulent au travers de l'évaporateur (4) ou (14) à contre-courant. Dans le cas d'une unité de pompe à chaleur à deux étages, il est préférable que le réfrigérant à point d'ébullition élevé et le réfrigérant à bas point d'ébullition s'écoulent au travers du condenseur en cascade (22) à contre-courant. Les figures 3a et 3b représentent respectivement un diagramme de gradient de température et un diagramme de Mollier d'un système de pompe à chaleur à deux étages selon l'invention, dans lequel le réfrigérant à point d'ébullition élevé est du s-dichlorotétrafluoroéthane (réfrigérant R-114), et sont comparables aux figures 5a et 5b se rapportant au fonctionnement d'une pompe à chaleur -cl-ass-l-que-.-- Comme cela ressort de la comparaison du gradient de température (figure 3a et figure 5a), selon l'invention, le réfrigérant à point d'ébullition élevé maintenu à l'état gazeux surchauffé (A) à l'entrée du condenseur (2) passe à l'intérieur du condenseur de son état gazeux saturé à l'état liquide saturé ( B à 0=), lequel changement d'état est analogue à celui du mode de fonctionnement classique représenté sur la figure Sa Toutefois, on peut voir des changements significatifs dans la mesure où le réfrigérant à l'état liquide saturé passe à la sortie du condenseur (2) à l'état surrefroidi (D), en présentant un degré de surrefroidissement important et où la différence de température du côté eau entre la sortie (tw2) et l'entrée (twl) du condenseur est plus importante, comparée au fonctionnement classique. Un cycle de pompe à chaleur selon cette invention est représenté sur le diagramme de Mollier de la figure 3b, dans lequel, lorsque le réfrigérant à l'état surchauffé (A) à l'entrée (6) du condenseur (i2) passe à l'état gazeux saturé (B), l'enthalpie passe de il. à i2 ; lorsque le réfrigérant est ensuite refroidi par échange de chaleur avec de l'eau (fluide à chauffer) et liquéfié et condensé à pression constante à l'intérieur du condenseur (2) pour devenir un liquide saturé ( B à C ), l'enthalpie passe à 13 , et lorsque le réfrigérant est dans un état surrefroidi (D) à la sortie (7) du condenseur (2), une enthalpie 14 est atteinte.Le changement d'enthalpie de i3 à i4 est ainsi davantage accru sur la figure 3b de cette invention, comparé à celui de la figure 5b, ce fait représentant une augmentation du degré de surrefroidissement. Ensuite, au cours de la détente par étranglement de D à E , le réfrigérant s'écoule au travers du détendeur (3) dans le condenseur en cascade (22) avec la même enthalpie 14 i5:: et là, le réfrigérant est totalement évaporé ( E à F ) pour atteindre l'état i6 . Le réfrigérant ayant une enthalpie ;i6 est aspiré dans le compresseur ( Les figures 2a à 2c illustrent des détails d'un exemple de condenseur utilisé dans le présent système de pompe à chaleur, ce condenseur étant constitué par un double tube 30. comportant un tube intérieur ondulé (32) pourvu d'ailettes en fil 33 et un tube extérieur 31 . Un réfrigérant peut s'écouler au travers des interstices entre le tube intérieur 32 et le tube extérieur 31 en partant du côté supérieur tandis que le fluide à chauffer peut s'écouler au travers du tube intérieur 32 en partant du côté inférieur. De cette manière, selon le système de pompe a chaleur de cette invention, de la vapeur ou de l'eau chaude de grande qualité ayant une température extrêmement élevée de l'ordre de 1200C peut être refoulée avec une différence de température importante de 30 à 1000C, habituellement de 50 à 900C entre les températures d'entrée et de sortie de condenseur. Une eau froide de l'ordre de 7"C peut être disponible seule ou simultanément avec l'eau chaude. Plusieurs exemples de cette invention vont être présentés ci-après. Exemple 1 Une unité de pompe à chaleur à deux étages telle que représentée sur la figure 1 a été mise en oeuvre en utilisant un condenseur d'une construction représentée dans le tableau 1 ci-dessous, de l'eau comme fluide à chauffer et fluide à refroidir, et du réfrigérant R-l14 et R-22 respectivement comme réfrigérants du cycle à température élevée et du cycle à basse température, dans les conditions représentées dans le tableau 2 ci-dessous. D'autres données physiques sont également représentées dans le tableau 2. Tableau 1 Tube de transfert de chaleur Tube ondulé à ailettes à fil Forme ' Double tube Tube extérieur (diamètre) 25 4ext x 1 7éP x 23int Tube intérieur (diamètre) 12,7est x 1,7ép x 11,3int mm Longueur 3634 m Surface de transfert 0,154 m2 de chaleur Pas d'ondulation 4,67 mm Profondeur d'ondulation 0,21 mm Hauteur des ailettes à fil 0,8 mm Pas des ailettes à fil 0,48 Tam Tableau 2 Condenseur Zone de Zone de Zone de sur- satura- surrefroi- chauffage tion dissement Quantité d'échange de 9552 chaleur (kcal/h) * Température d'eau a' entrée 19,1 au condenseur ( C) Température d'eau de sortie 98,7 du condenseur ("C) Température du réfrigérant 59,5 de sortie du condenseur ( C) Température de saturation 112 du réfrigérant ("C) Degré de surchauffage ( C) 7,1 Degré de surrefroidissement 52,5 ( C) ** Débit d'eau (llh) 120 Débit de réfrigérant (l/h) 275,3 Quantité de chaleur (kcal/h) 496 5122 3937 Coefficient de transfert de 1131 3260 1246 chaleur global (kcal/m2hoC) Coefficient de transfert de 1449 10859 1929 chaleur côté réfrigérant (kcal/m2h0 C) Coefficient de transfert de 5671 5124 3873 chaleur côte eau (kcal/m2h C) Pourcentage de surface de 17,4 34,1 48,5 transfert de chaleur (t) Notes : Quantité d'échange de chaleur = Débit d'eau x (Température de sortie d'eau - Température d'entrée d'eau) Degré de surrefroidissement = Température de saturation du réfrigérant - Température de sortie du réfrigérant Les propriétés du réfrigérant à point d'ébullition élevé (réfrigérant R-114) dans le cycle de pompe à chaleur selon l'invention ont été mesurées, et les valeurs du diagramme de Mollier obtenues sont représentées dans le tableau 3 ci-dessous, en comparaison avec celles du cycle de pompe à chaleur classique. Tableau 3 Invention\Etat A B C D E F Température (OC) 119,1 112 112 59,5 35 78 Pression (kgf/cm2) 18,2 18,2 18,2 18,2 3,0 3,0 Enthalpie (kcal/kg) il i2 i3 i4 i5 i6 148,8 147,0 128,4 114,1 114,1 145,4 Classique/Etat a b c d e f Température (OC) 119,1 112 112 107 35 78 Pression (kgf/cm2) 18,2 18,2 18,2 18,2 3,0 3,0 Enthalpie (kcal/kg) i'l i 2 i'3 i'4 i'5 i'6 148,8 147,0 128,4 127,1 127,1 145,4 Notes : Les symboles "A" à "F" et "a" à "f" correspondent respectivement aux diagrammes de Mollier de la figure 3b et de la figure 5b. A partir du tableau 3, les valeurs suivantes sont calculées. Degré de *1 Rendement *2 COP *3 surrefroidissement en température Invention 52,5 C 56,5% 10,2 Classique 5 C 5,4t 6,4 Notes : *1 Degré de surrefroidissement = Tç - TD ou T c - Td TC - TD Tc - Td Rendement en température = ou TC - twî Tc ~ t' i - i i' - i' Coefficient ou 1 4 * 3 Coefficient = ou de performance (COP) il - 16 i'1 - Du tableau 3, il ressort que la différence d'enthalpie du liquide réfrigérant lors du sous--refroidissement est plus grande dans cette invention que pour le fonctionnement d'une pompe à chaleur classique. De plus, la relation entre le degré de surrefroidissement du réfrigérant (R-114) dans le condenseur et le coefficient de performance a été étudiée, et les résultats obtenus sont représentés dans le tableau 4 ci-dessous. Les conditions de mesure sont les suivantes Pression de saturation 18,2 kgf/cm2 Température de saturation (Tc) 112,00C Température d'eau d' entrée 19,10C de condenseur (tel) Enthalpie à l'entrée 145,4 kcal/kg du compresseur (i6) Enthalpie à la sortie 148,8 kcal/kg du compresseur (i1) Tableau 4 Rendement Degré de Température Enthalpie COP en tempé- surrefroi- de sortie d de sortie rature (%) dissement liquide du liquide * ;; C) réfrigérant réfrigérant * 1 2 TD ( C) i4 (kcal/kg) 3 5 4,6 107,4 127,1 6,4 10 9,3 102,7 125,6 6,8 20 18,6 93,7 122,9 7,6 30 27,9 84,1 120,4 8,4 40 37,2 74,8 118,0 9,1 50 48,4 65,6 115,7 9,7 60 55,7 56,3 113,4 10,4 70 65,0 47,0 111,1 11,1 80 74,3 37,7 108,9 11,7 Notes :Rendement en température * TC - TD - 112 - TD TC - tw1 92,9 2 Degré de surrefroidissement = TC - TD = 112 - TD *3 Coefficient de = il = 14 4 148,8 - 14 performance il - 16 3,4 A la sortie (7) du condenseur (2), de l'eau chaude aux alentours de 990C est refoulée avec une différence de température aux alentours de 800C tandis que, à la sortie (19) de l'évaporateur (14), de l'eau froide a 70C est refoulée en partant d'une température d'entrée de 120C. Exemple 2 Une unité de pompe à chaleur telle que représentée sur la figure lb a été mise en oeuvre en utilisant du dichlorodifluorométhane (réfrigérant R-12) comme réfrigérant , un condenseur d'une construction représentée dans le tableau 5 ci-dessous et de l'eau comme fluides à chauffer et à refroidir, dans les conditions représentées dans le tableau 6 ci-dessous. Les données résultantes sont également représentées dans le tableau 6. Tableau 5 Tube de transfert de chaleur Tube ondulé à ailettes à fil (Double tube) Tube extérieur (diamètre) 31,8ext x 1,6ép x int mm Tube intérieur (diamètre) 19,05ext x 0,95ép x 17,15 int mm Longueur 3520 m x 4 Surface de transfert 0,84 m2 de chaleur Pas d'ondulation 7,2 mm Profondeur d'ondulation 0,31 mm Hauteur des ailettes 0,8 mm Pas des ailettes 0,48 mm Tableau 6 Condenseur Zone de Zone de Zone de sur- satura- surrefroi- chauffage tion dissement Quantité d'échange de 13630 chaleur (kcal/h) Température d'eau d' entrée 20,4 au condenseur (oC) Température d'eau de sortie 96,2 du condenseur (OC) Température de saturation 84,6 ( C) Degré de surchauffage (OC) 50,6 Degré de surrefroidissement 46,6 ( C) Débit d'eau (l/h) 180 Débit de réfrigérant (l/h) 303,9 Quantité de chaleur (kcal/h) 3370 6470 3790 Différence entre la tempéra- 18,7 36,0 21,1 ture d'entrée et de sortie de l'eau (OC) Les diagrammes de gradient de température et de Mollier de ce cycle de pompe à chaleur sont représentés schématiquement respectivement sur les figures 4a et 4b. Les propriétés du R-12 dans le cycle de pompe à chaleur présentant le diagramme de Mollier (figure 4b) sont représentées sur le tableau 7, en comparaison avec celles du cycle de pompe à chaleur classique. Tableau 7 Invention\Etat A B C D E F Température ( C) 135,2 84,6 84,6 38,0 0,49 30,1 Pression (kgf/cm2) 25,6 25,6 25,6 25,6 3,2 3,2 Enthalpie (kcal/kg) il i2 13 i4 i5 i6 153,8 142,7 121,4 108,9 108,9 141,0 Classique/Etat a b c d e f Température ( C) 135,2 84,6 84,6 79,6 0,49 30,1 Pression (kgf/cm2) 25,6 25,6 25,6 25,6 3,2 3,2 Enthalpie (kcal/kg) i 1'2 i 3 i'4 i'5 il6 153,8 142,7 121,4 119,9 119,9 141,0 Notes : Les symboles "A" à "F" désignent les états de la figure 4b tandis que les symboles "a" à "f" désignent les états correspondants du diagramme de Mollier de la figure 5b dans le système de pompe à chaleur classique. A partir du tableau 7, les valeurs suivantes de rendements sont calculées. Degré de Rendement COP surrefroidissement en température Invention 46,60C 72,6% 3,5 classique 50C 7,8t 2,6 De cette manière, de l'eau chaude aux alentours de 960C est disponible avec une différence de température aux alentours de 760C et de l'eau froide à 70C est disponible avec une différence de température de 50C. Ainsi décrite, cette invention fournit un système de pompe à chaleur ayant un cycle de pompe à chaleur tel que, dans le condenseur, le réfrigérant est soumis à un échange de chaleur à contre-courant du fluide à chauffer et le condensat de réfrigérant est surrefroidi à un degré de surrefroidissement d'au moins 20% de la différence de température entre une température de saturation de réfrigérant et une température de fluide -d' entrée au condenseur, la différence d'enthalpie du liquide réfrigérant lors du surrefroidissement est augmentée et la différence de température du fluide entre les températures d'entrée et de sortie est augmentée. Par conséquent, la quantité d'échange de chaleur, qui est déterminée en fonction du débit et de la différence entre les températures d'entrée et de sortie du fluide est augmentée, même avec un faible débit de fluide. I1 est ainsi possible d'élever davantage la température de sortie du fluide tel que de l'eau ainsi que le rendement d'échange de chaleur. Un tel degré de surrefroidissement élevé et une différence d'enthalpie accrue dans la zone de surrefroidissement, obtenus par le processus à contrecourant, permettent d'augmenter le coefficient de performance et de rendre instantanément disponible de l'eau chaude de grande qualité ayant une température extrêmement élevée de 1200C. De plus, il est possible de diminuer la capacité du compresseur car le débit de réfrigérant peut être réduit, diminuant ainsi le coût de l'installation et le coût de fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Système de pompe à chaleur qui comprend un cycle de pompe à chaleur pour un réfrigérant comportant un compresseur (1), un condenseur (2), un détendeur (3) et un évaporateur (4) tous reliés dans l'ordre mentionné, ledit condenseur étant en outre à un seul passage pour un fluide à chauffer, ledit condenseur (2) étant constitué par un échangeur de chaleur à contre-courant entre le réfrigérant et le fluide, ledit condenseur (2) étant mis en oeuvre de telle sorte que, lorsque le système fonctionne, tout en réalisant l'échange de chaleur avec le fluide à contrecourant, le réfrigérant est liquéfié et condensé, et ensuite surrefroidi à un degré de surrefroidissement d'au moins 20% de la différence de température entre une température de saturation du réfrigérant et une température d'entrée du fluide, un fluide chaud pouvant ainsi être refoulé par une sortie du condenseur. 2. Système de pompe à chaleur selon la revendication 1, dans lequel - ledit évaporateur est en outre à un seul passage pour un fluide à refroidir, du fluide froid ou du fluide chaud et du fluide froid pouvant être refoulés. 3. Système de pompe à chaleur selon la revendication 2, dans lequel ledit ~ évaporateur (4) est constitué par un échangeur de chaleur (30) du type à contre-courant entre le réfrigérant et le fluide à refroidir. 4. Système de pompe à chaleur selon la revendication 1, dans lequel ledit condenseur (2) permet de refouler du fluide chaud présentant une température de sortie supérieure à une température d'entrée du fluide de 30 à 1000C. 5. Système de pompe à chaleur selon la revendication 1, dans lequel ledit condenseur (2) permet de refouler du fluide chaud présentant une température de sortie supérieure à une température d'entrée du fluide de 50 à 900C.- 6. Système de pompe à chaleur selon la revendication 1, dans lequel ledit - échangeur de chaleur (30) est un échangeur de chaleur à double tube ou multitubulaire. 7. Système de pompe à chaleur selon la revendication 1, dans lequel ledit condenseur (2) est mis en oeuvre de telle sorte qui'une température de sortie du fluide est supérieure à une température de saturation du réfrigérant. 8. Système de pompe à chaleur comprenant un cycle de pompe à chaleur à température élevée pour un réfrigérant à point d'ébullition élevé comportant un compresseur (1), un condenseur (2) et un détendeur (3); un cycle de pompe a chaleur à basse température pour un réfrigérant à bas point d'ébullition comportant un compresseur (11), un détendeur (13) et un évaporateur (14); et un condenseur en cascade (22) reliant les deux cycles et disposé entre le compresseur (1) et le détendeur (3) du premier cycle et le compresseur (11) et le détendeur (13) du deuxième cycle; ledit condenseur (22) étant en outre à un seul passage pour un fluide à chauffer et étant constitué par un échangeur de chaleur du type à contre-courant entre le réfrigérant à point d'ébullition élevé et le fluide, ledit condenseur (22) étant mis en oeuvre de telle sorte que, lorsque le système fonctionne, tout en réalisant un échange de chaleur avec le fluide à contre-courant, le réfrigérant à point d'ébullition élevé est liquéfié et condensé et ensuite surrefroidi à un degré de surrefroidissement d'au moins 20% de la différence entre une température de saturation du réfrigérant à point d'ébullition élevé et une température d'entrée au condenseur du fluide, du fluide chaud pouvant ainsi être refoulé d'une sortie du condenseur. 9. Système de pompe à chaleur selon la revendication 8, dans lequel ledit évaporateur (14) comprend en outre un seul passage pour un fluide à refroidir, du fluide chaud et du fluide froid pouvant ainsi être refoulés simultanément. 10. Système de pompe à chaleur selon la revendication 9, dans lequel ledit évaporateur (14) est un échangeur de chaleur du type à contre-courant entre le réfrigérant à bas point d'ébullition et le fluide à refroidir, et le condenseur en cascade (22) est un échangeur de chaleur du type à contre-courant entre les deux réfrigérants. 11. Système de pompe à chaleur selon la revendication 8, dans lequel ledit échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur à double tube ou multitubulaire. 12. Système de pompe à chaleur selon la revendication 8, dans lequel ledit condenseur (22) permet de refouler du fluide chaud présentant une température de sortie supérieure à une température d'entrée du fluide de 30 à 1000C. 13. Système de pompe à chaleur selon la revendication 8, dans lequel ledit condenseur (22) permet de refouler du fluide chaud présentant une température de sortie supérieure à une température d'entrée du fluide de 50 à 900C. 14. Système de pompe à chaleur selon la revendication 9, dans lequel ledit condenseur (22) permet de refouler du fluide chaud présentant une température de sortie supérieure à une température d'entrée du fluide à chauffer de 50 à 90 C.