Brevet FR2755754A1 — publié le 19980515

La présente invention concerne une installation de chauffage et climatisation d'une pièce d'habitation par convecteur thermodynamique à capteur enterré. On a déjà proposé des installations de chauffage par pompe à chaleur pour le chauffage d'un local ou de locaux d'immeuble, I'installation étant habituellement posée au cours de la construction de l'immeuble. L'invention a pour objet une installation propre à être posée dans un local existant et est destinée principalement au chauffage et à la climatisation d'une pièce d'un immeuble ancien. Tout en étant très efficace et d'un haut rendement, elle peut être mise en place dans une pièce avec un minimum de travaux et sans entraîner de détériorations. On connaît déjà des installations de chauffage d'une pièce d'habitation par pompe à chaleur air extérieurlair. Ces installations présentent l'inconvénient de voir leur performance s'abaisser en période d'hiver et de nécessiter un dispositif de dégivrage de l'évaporateur ainsi que des ventilateurs. On connaît également des installations de chauffage central par pompe à chaleur à capteurs enterrés notamment celles décrites dans le brevet français de Jacques BERNIER N" 8204664 du 17 mars 1982. C'est d'une manière générale un but de l'invention de fournir une installation de chauffage et climatisation par convecteur thermodynamique qui ne présente pas les inconvénients des installations connues. Une installation de convecteur thermodynamique selon l'invention comporte au moins un capteur enterré horizontalement placé à l'extérieur du local à traiter et relié à l'unité intérieure par deux raccords préchargés. Selon une autre caractéristique de l'invention, un ou plusieurs échangeurs à convection naturelle, placés sur le circuit d'air intérieur assurent le transfert de la chaleur vers le local à traiter. Elle vise en particulier un appareil de chauffage d'une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend un corps ou boîtier obtenu par la conformation suivant une configuration sensiblement en parallélépipède rectangle d'un ou plusieurs échangeurs de type radiateurs de chauffage central en tant que condenseur d'un convecteur thermodynamique et disposé de manière à constituer une gaine ou cheminée ouverte en bas et en haut, de sorte que le chauffage s'effectue non seulement par rayonnement mais également par convection, I'air de la pièce circulant naturellement de bas en haut dans la dite gaine en étant au contact de la ou des plaque(s) chaude(s) du condenseur, sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un ventilateur comme habituel jusqu'ici. Selon une forme de réalisation, le condenseur intérieur est constitué de plusieurs plaques verticales reliées en parallèle du type de celles utilisées en tant que condenseur de réfrigérateurs ménagers et constitués de tubes sertis sur une plaque à persiennes. L'invention prévoit de réaliser les circulations de fluide entre la partie condenseur, à l'intérieur du local et la partie évaporateur enterré à l'extérieur, par des canalisations auto-obturables, ce qui facilite grandement la pose des composants de l'installation. Dans une forme de réalisation, le compresseur du convecteur thermodynamique est placé dans la cheminée intérieure dans une boite étanche isolée acoustiquement. L'invention sera bien comprise par la description qui suit faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: . La figure 1 est un schéma d'une installation selon l'invention n'assurant que la fonction chauffage de la pièce. La figure 2 est un schéma d'une installation selon l'invention assurant également la fonction rafraîchissement. La figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'une installation selon l'invention avec coupe partielle horizontale. Une installation selon l'invention figure 1 comporte un capteur évaporateur extérieur constitué d'au moins une couronne de tube (10) enterré à l'extérieur dans le sol. Ce capteur sera constitué de tube cuivre ou aluminium (éventuellement plastifiés) ou de plastique d'une longueur de l'ordre de 60 mètres placé en tranchée à une profondeur de l'ordre de 60 cm ou il prélèvera la chaleur de la terre. Le fluide frigorigène liquide à basse pression pénètre dans le capteur par l'intermédiaire d'un raccord (24) de type operculable ou auto-obturable. Une valve (25) placée sur le raccord permettra le tirage au vide et le remplissage en fluide du capteur. La chaleur prélevée dans la terre va permettre de vaporiser le fluide frigorigène dans le capteur (10). La vapeur formée se dirige vers le raccord (11) puis vers le raccord (12) de type operculables ou auto-obturables. La vapeur se dirige ensuite dans la canalisation (14) vers le compresseur frigorifique (15) qui comprime le gaz vers le collecteur (16) qui le répartit dans les différents serpentins condenseurs (17) des plaques (18). Dans une forme de réalisation, les serpentins (17) sont sertis sur les plaques (18) celles ci pourront également être de différentes formes afin d'améliorer les échanges convectifs. Les serpentins (17) seront constitués par exemple de tubes de faible diamètre. La chaleur de condensation des vapeurs de fluide frigorigène est cédée à l'air intérieur qui circule de bas en haut par convection naturelle dans le sens des flèches A vers B. Le liquide frigorigène formé est collecté par le collecteur (19) puis détendu dans le détendeur (20) avant de se diriger par la tuyauterie (22) vers le raccord (23) pour recommencer un nouveau cycle. Le détendeur (20) pourra être du type thermostatique ou constitué d'un tube capillaire ou d'un diaphragme. Le compresseur (15) sera commandé par un thermostat d'ambiance. L'ensemble des composants intérieurs seront avantageusement installés dans une carrosserie (26) ouverte en bas et en haut afin de permettre la circulation naturelle de l'air intérieur. Par simplicité, les raccords (12) et (23) pourront également être placés à l'intérieur de la carrosserie (26). Afin de réduire les émissions acoustiques, le compresseur (15) sera placé dans une boite étanche aux bruits aériens et constituée d'une enveloppe extérieure métallique revêtue intérieurement d'un isolant acoustique tel de la laine de roche à forte densité et d'une tôle intérieure perforée. Le compresseur sera équipé d'un silencieux de refoulement placé lui aussi dans la boite étanche. Seul le capteur (10) ne sera pas placé dans la carrosserie (26). Une installation selon l'invention figure 2 comporte un dispositif d'inversion de cycle (30) permettant d'assurer le rafraîchissement de la pièce en été. La vanne quatre voies (30) permet d'inverser le rôle de l'échangeur intérieur et de l'échangeur extérieur. En cycle hiver tout se passe comme décrit pour la figure 1. En cycle été, le compresseur refoule vers l'échangeur extérieur (10) qui joue alors le rôle de condenseur et cède ainsi la chaleur de condensation à la terre. Les serpentins intérieurs (17) jouent alors le rôle d'évaporateur et refroidissent l'air de la pièce qui pénètre alors en partie haute C de la carrosserie (26) pour ressortir refroidi en partie basse D, la circulation s'effectuant toujours par convection naturelle. Un bac (31) est placé en partie basse de l'appareil afin de recueillir l'eau condensée formée lors du refroidissement de l'air sur l'évaporateur. Les condensats sont récupérés par l'orifice (32) qui est raccordé à une évacuation extérieure. Une installation selon l'invention, figure 3 comporte une carrosserie (26) formant cheminée et comportant plusieurs plaques verticales (181, 182,....18n), sur lesquelles sont sertis respectivement les serpentins (171, 172,...17n) afin d'être en contact thermique. Les serpentins 17 sont reliés entre eux en partie basse et en partie haute par deux collecteurs (42). Le compresseur du convecteur thermodynamique est placé dans le caisson insonorisant (40). On notera que la plaque (18n) pourra servir de carrosserie sur la face avant de l'appareil, en remplacement de la carrosserie (26). La plaque arrière (181) pourra être utilisée afin de permettre la fixation murale de l'appareil intérieur. Le fluide frigorigène de travail du convecteur thermodynamique pourra être un fluide pur tel le propane ou le HFC R-134a, mais pourra également être un mélange zéotropique de fluides. L'invention permet de nombreuses applications en remplacement de convecteurs électriques dans les habitations existantes permettant d'assurer de très importantes économies d'énergie, I'installation se limite au percement du mur extérieur, afin de passer les deux extrémités du tube du capteur enterré (10), à la fixation murale de l'appareil intérieur, à son raccordement électrique et à l'enfouissement du capteur. L'invention s'applique également à la climatisation et au refroidissement de locaux. REVENDICATIONS 1. Installation de chauffage d'un local par convecteur thermodynamique dans laquelle le condenseur hiver (18) est placé à l'intérieur du local et l'évaporateur (10) est enterré à l'extérieur, caractérisée en ce qu'il comporte au moins une boucle de tube enterré (10) et un condenseur logé à l'intérieur d'une cheminée ouverte à sa partie inférieure (A) et à sa partie supérieure (B), de sorte que le chauffage du local est assuré par circulation naturelle de l'air sur le condenseur. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que condenseur (18) est constitué de plusieurs plaques verticales parallèles (181,182,....18n). 3. Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur est constitué de serpentins de tubes (17) sertis sur la ou les plaques (181,182 18n).. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la ou les plaques (181 ,182, .... 1 8n). sont ondulées. 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le condenseur (18) est constitué par un radiateur de type chauffage central. 6. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le condenseur (18) est constitué par plusieurs condenseurs à persiennes, reliés en parallèle, du type de ceux utilisés pour les réfrigérateurs ménagers. 7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur enterré (10) est relié à l'unité intérieure au moyen de deux raccords (11,12 et 23,24) de type operculables ou auto-obturables. 8. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les boucles de capteur extérieur (10) sont enterrées dans des tranchées horizontales. 9. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou les capteurs extérieurs (10) sont constitués de tube cuivre ou aluminium plastifié. 10. Installation selon la revendication 1, caractérisée en. en ce que le ou les capteurs extérieurs (10) sont constitués de tubes plastiques. 11. Installation selon. la revendication 1, caractérisée en ce que le compresseur (15) est logé à l'intérieur de la cheminée intérieure dans une boite insonorisée. 12. Installation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (30) pour l'inversion du rôle du condenseur et de l'évaporateur, pour commander son fonctionnement tant pour le chauffage que pour la climatisation. 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un bac (31) de récupération des condensats placé en partie inférieure de l'appareil intérieur.