Brevet FR2699651A3 — publié le 19940624

FR 2699651 A3 19940624 FR 9215528 A 19921222 APPAREIL DE CLIMATISATION POUR HABITATIONS UTILISANT UNE POMPE A CHALEUR AIR-EAU. La présente invention a pour objet principal la réalisation d'un appareil de climatisation oui utilise un condenseur muni d'un serpentin spécial pour augmenter le; rendement de 1 'échange thermique de manière à augmenter ainsi l'effet de refroidissement et à porter à un degré acceptable la température de l'eau de refroidissement s'échappant de l'appareil. On va décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une représentation schématique de la présente invention la figure 2 A est une vue de face du serpentin du condenseur; la figure 2 B est une coupe d'un premier mode de réalisation préféré du serpentin; la figure 2 C est une coupe d'un autre mode de réalisation préféré du serpentin; la figure 3 montre la façon selon laquelle on sépare de l'appareil le radiateur avec le ventilateur de refroidissement; les figures 4 A, 4 B et 4 C sont des représentations schématiques du radiateur; et la figure 5 montre la façon selon laquelle l'eau chaude en provenance de l'appareil de la présente invention est envoyée à la canalisation d'eau chaude d'un logis. En se référant aux dessins et en particulier à la figure 1, on voit que la présente invention comprend principalement un compresseur 12, un évaporateur 1, un ventilateur 7 de refroidissement, un conduit basse pression 3, un conduit haute pression 8, un radiateur 11, un moteur de refroidissement, un condenseur 4, un premier capteur 13 et un second capteur 22. Le compresseur 12 est utilisé pour comprimer le réfrigérant, ce qui est bien connu dans la technique et ne nécessite pas d'être décrit ici en détail. L'évaporateur 1 est un dispositif dans lequel le réfrigérant liquide s'évapore rapidement en assurant ainsi un effet de refroidissement En outre, l'évaporateur 1 est raccordé au condenseur 4 par l'intermédiaire du conduit 3 basse pression, d'un filtre 6 et d'un tube capillaire 2. Le ventilateur 7 de refroidissement est monté à côté de l'évaporateur 1 et est utilisé pour faire circuler un courant d'air à travers l'évaporateur 1 de manière à abaisser la température de ce courant d'air. Le conduit 3 basse pression est utilisé pour raccorder la sortie de la partie inférieure du condenseur 4 à l'évaporateur 1 afin d'introduire dans ce condenseur 4 le fluide réfrigérant se trouvant à une pression basse. Le radiateur 11 est pourvu d'un réservoir d'eau 16 et utilise une pompe 17 pour refouler l'eau de refroidissement de manière qu'elle s'écoule à travers une vanne d'étranglement 21 dans le serpentin du condenseur 4. L'eau de refroidissement s'écoule ensuite dans le réservoir d'eau 16 sous la commande sélective d'une électrovanne 15 à trois voies ou BIEN sort par la sortie 14 d'eau chaude de l'électrovanne 15 à trois voies. Le moteur de refroidissement 10 est utilisé pour entraîner le ventilateur de refroidissement 5 pour faire circuler un courant d'air à travers le radiateur 11 afin d'abaisser davantage la température de ce courant d'air. Le condenseur 4 est un serpentin dans lequel le fluide réfrigérant se trouvant à une température et à une pression élevées est introduit et devient liquide. Le premier capteur 13 est monté sur la partie supérieure du condenseur 4 pour détecter la température du fluide s'échappant du condenseur 4 et est utilisé pour commander l'ouverture d'une vanne 20 de commande d'eau De plus, le premier capteur 13 est réglé sur une température telle que 50 degrés centigrades par exemple, de sorte que lorsque la température de l'eau dépasse 500 C, la vanne 20 de commande d'eau s'ouvre dans une large mesure de manière à augmenter la quantité d'eau pénétrant dans le condenseur 4 en provenance de la source 19 d'alimentation en eau. Le second capteur 22 est installé à peu près sur la partie intermédiaire du serpentin du condenseur 4 et est disposé sous le premier capteur 13 Le second capteur 22 est utilisé pour commander la fermeture de la vanne 20 de commande d'eau et est réglé sur une température telle que, par exemple, 450 C de manière que lorsque la température de l'eau descend en dessous de 450 C, la vanne 20 de commande d'eau s'ouvre dans une plus faible mesure de manière à maintenir ainsi l'eau à une température comprise entre 45 et 500 C. La présente invention est caractérisée par quatre particularités, à savoir la structure du serpentin du condenseur, la structure du radiateur, le système d'alimentation en eau chaude et le raccord rapide On va décrire ci-après d'une façon détaillée ces quatre particularités. Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B, le condenseur 4 est composé d'un serpentin qui comprend un tube extérieur 41 et une pluralité de tubes intérieurs 42. La relation entre le tube extérieur 41 et les tubes intérieurs 42 réside dans le fait que l'axe de ces tubes 41 et 42 ne coïncide pas les uns avec les autres En d'autres termes, une pluralité de tubes intérieurs 42 ayant un plus petit diamètre que le tube extérieur 41 sont insérés dans le tube extérieur 41 Les tubes intérieurs 42 sont conçus pour le passage de l'eau de refroidissement, tandis que le tube extérieur 41 est conçu pour le passage d'un fluide réfrigérant se trouvant à une température et à une pression élevées De ce fait, la surface d'échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et l'eau de refroidissement est égale à la somme des superficies extérieures des tubes intérieurs 42 de manière à augmenter ainsi efficacement la température de l'eau de refroidissement Il en résulte que, d'une part, la température du fluide réfrigérant peut être abaissée efficacement et, d'autre part, la température de l'eau de refroidissement peut être augmentée efficacement. La figure 2 C montre un autre mode de réalisation préféré du serpentin du condenseur 4 Comme on peut le voir, le serpentin du condenseur 4 est composé d'un tube extérieur 41, d'un tube intermédiaire 43 et d'un tube intérieur 44 La relation entre le tube extérieur 41, le tube intermédiaire 43 et le tube intérieur 44 réside dans le fait que les axes de ces tubes coïncident En bref, le tube intérieur 44 est inséré dans le tube intermédiaire 43 et le tube intermédiaire 43 est inséré à son tour dans le tube extérieur 41 Le tube intérieur 44 et le tube extérieur 41 sont conçus pour le passage de l'eau de refroidissement, tandis que le tube intermédiaire 43 est conçu pour le passage du fluide réfrigérant se trouvant à une température et à une pression élevées Il en résulte que la surface d'échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et l'eau de refroidissement est égale à la somme de la surface extérieure du tube intermédiaire 43 et de la surface extérieure du tube intérieur 44. La seconde particularité de la présente invention réside dans la structure du radiateur 11 Comme on peut le voir sur la figure 3, l'eau en provenance de la source 19 d'alimentation en eau pénètre tout d'abord dans le réservoir 16 d'eau à travers la vanne 20 de commande d'eau puis dans le radiateur 11 Ensuite, la pompe 17 refoule l'eau de refroidissement à travers la vanne d'étranglement 21 L'eau de refroidissement pénètre ensuite par l'entrée d'eau 9 dans le serpentin du condenseur 4 o cette eau de refroidissement reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant se trouvant à une température et à une pression élevées De ce fait, l'eau de refroidissement se transforme en eau chaude et sort du serpentin du condenseur 4 L'eau de refroidissement pénètre ensuite dans le réservoir d'eau 16 et dans le radiateur 11 Le ventilateur 5 est utilisé pour refroidir le radiateur il et l'eau de refroidissement qui y circule En outre, on peut séparer le ventilateur de refroidissement 5 et le radiateur 11 de l'appareil afin que celui-ci soit adapté pour être utilisé dans diverses circonstances Quand on désire utiliser de l'eau chaude, il suffit de commander l'électrovanne 15 à trois voies pour que l'eau chaude s'écoule par la sortie d'eau chaude. La troisième particularité de la présente invention réside dans l'évacuation de l'eau froide après l'échange de chaleur avec le fluide réfrigérant de manière à économiser ainsi de l'énergie et à réduire la pollution thermique. Comme représenté sur la figure 5, le ventilateur de refroidissement 5 et le radiateur 11 sont séparés de l'appareil et sont raccordés à la sortie d'eau de l'appareil par l'intermédiaire d'une canalisation 52 et à l'entrée d'eau de l'appareil par l'intermédiaire d'une canalisation 53 La canalisation 52 est raccordée à la canalisation d'alimentation en eau chaude de l'habitation de sorte que lorsque le robinet d'eau chaude est ouvert, l'eau chaude obtenue à partir de l'eau de refroidissement par suite de l'échange de chaleur avec le fluide réfrigérant est transmise au robinet d'eau chaude par l'intermédiaire de la canalisation 52 En outre, le réservoir d'eau 16 est pourvu d'un flotteur 51 servant à mesurer le niveau d'eau Lorsque le niveau d'eau diminue en dessous d'une valeur prédéterminée, le flotteur 51 envoie un signal pour ouvrir la vanne 20 de commande d'admission d'eau afin qu'un complément d'eau arrive de la source 19 d'alimentation en eau Quand on ne désire pas utiliser de l'eau chaude, l'eau de refroidissement en provenance de l'appareil de la présente invention est renvoyée dans l'admission d'eau 50 et circule dans l'appareil. REVENDICATIONS 1 Appareil de climatisation d'air comprenant un compresseur ( 12), un évaporateur ( 1), un ventilateur de refroidissement ( 7), un conduit basse pression ( 3), un conduit haute pression ( 8), un radiateur ( 11), un moteur de refroidissement ( 10) et un condenseur ( 4), caractérisé en ce que le condenseur comporte un serpentin qui est composé d'un tube extérieur ( 41) et d'une pluralité de tubes intérieurs ( 42) insérés dans le tube extérieur, les axes du tube extérieur et des tubes intérieurs ne coïncidant pas les uns avec les autres; le radiateur ( 11 > utilise une vanne de commande ( 20) en association avec une vanne d'étranglement ( 21), un premier capteur (I 3) pour mesurer la température de l'eau sortant du condenseur et un second capteur ( 22) pour mesurer la température de l'eau pénétrant dans le condenseur, de manière à régler la température de l'eau sortant dudit appareil, et peut être raccordé au ventilateur de refroidissement ( 5) et est monté séparément; la sortie d'eau chaude de l'appareil est raccordée à la canalisation d'eau chaude d'une habitation; le radiateur comporte un réservoir d'eau ( 16) muni d'un flotteur ( 51) qui envoie un signal pour ouvrir la vanne de commande ( 20) quand le niveau de l'eau est inférieur à une valeur prédéterminée; et lorsque l'on ne désire pas utiliser l'eau chaude, l'eau de refroidissement est renvoyée dans le radiateur et circule dans ledit appareil.