Brevet FR2760519A1 — publié le 19980911

L'invention a pour objet un dispositif de régulation de plusieurs zones de chauffage des Installations de pompe à chaleur, comportant des moyens de bipassage des circuits de condensation. On connaît déjà des installations de pompe à chaleur comportant un condenseur noyé dans la dalle du plancher, tel que décrit dans le brevet d'invention de Jacques BERNIER N"8204664 du 17 mars 1982. Ces systèmes présentent cependant l'inconvénient d'avoir une température élevée d'entrée des vapeurs dans le plancher chauffant, les rendant non conformes au DTU65-8 et de ne pas permettre la régulation par zones, sans faire baisser le coefficient de performances de l'installation. De telles installations ne sont pas entièrement satisfaisantes car elles conduisent à des consommations plus élevées, tout en augmentant de façon importante l'impact sur l'effet de serre. C'est d'une manière générale un but de l'invention de fournir une installation qui ne présente pas les inconvénients rappelés ci-dessus des installations connues. C'est en particuiier un but de l'invention de fournir une installation de pompe à chaleur comportant un dispositif de désurchauffe des vapeurs entrant dans le plancher chauffant à partir du fluide bi-phasique sortant de la première zone de chauffage. C'est encore un but de l'invention de fournir une installation de pompe à chaleur à condensation directe permettant d'assurer la régulation indépendante d'au moins deux zones. Le dispositif s'incorpore par exemple dans une pompe à chaleur à capteurs enterrés pour assurer le chauffage des maisons individuelles. Le compresseur de la pompe à chaleur est utilisé en hiver afin de prélever la chaleur de la terre et de la transférer dans le batiment par l'intermédiaire d'un premier réseau de tubes condenseurs, dont les vapeurs auront préalablement été désurchauffées dans un échangeur, puis dans un second réseau de tubes condenseurs noy és dans un plancher rayonnant à basse température. C'est encore un but de l'invention de fournir un système économiseur d'énergie dont le coefficient de performance ne sera pas affecté par les phases de régulation. L'invention sera bien comprise par la description qui suit faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lequel: o La figure 1 est un schéma d'une installation selon l'invention o La figures 2 représente le détail d'un collecteur de départ et de retour vers le plancher rayonnant. Un dispositif de thermopompe selon l'invention, figure 1, s'intègre dans une pompe à chaleur traditionnelle comportant un compresseur (10), un échangeur extérieur (29) de type à capteur enterré, ou à air ou à eau, un détendeur (27). Trois cycles de fonctionnement chauffage sont possibles: Le cycle chauffage deux zones 1 et 2 .Le cycle chauffage zone 1 avec chauffage réduit zone 2. Le cycle chauffage zone 2 avec chauffage réduit zone 1. Les vapeurs de frigorigène à haute température (environ 65"C) sont refoulées par le compresseur (10) vers la tuyauterie (11), les vapeurs sont alors désurchauffées dans l'échangeur (20) par le mélange bi-phasique provenant du retour de la zone 1. Les vapeurs désurchauffées à une température de l'ordre de 45"C sont admise par la tuyauterie (12) sur le collecteur (13) de départ de la première zone de chauffage. Des tuyauteries 141, 142, .14n, noyées dans le plancher de la première zone assurent le chauffage de celle-ci, ce qui a pour effet de condenser partiellement les vapeurs. Un mélange bi-phasique liquide/vapeur, à une température de l'ordre de 35"C, sera récupéré par le collecteur (15). Celui-ci sera admis dans l'échangeur (20) pour en ressortir, après vaporisation d'une partie de la phase liquide, par la tuyauterie (17) pour alimenter le deuxième collecteur (18) de départ de la deuxième zone de chauffage. Des tuyauteries 19,, 192,. ,19n, noyées dans le plancher de la deuxième zone assurent le chauffage de celle-ci, ce qui a pour effet de condenser totalement les vapeurs, le liquide frigorigène à une température de l'ordre de 32"C sera récupéré par le collecteur (25), puis sera dirigé par la tuyauterie (26) vers le réservoir (31). Le liquide sera ensuite déshydraté par le filtre déshydrateur (32) avant d'être détendu par le détendeur (27) vers l'évaporateur (29). Les collecteurs (13) et (15) de la première zone de chauffage, sont bipassés par un robinet de réglage manuel (21) et par une vanne magnétique ou thermostatique de régulation (22). De même, les collecteurs (18) et (25) de la deuxième zone de chauffage, sont bi-passés par un robinet de réglage manuel (23) et par une vanne magnétique ou thermostatique de régulation (24). Les robinets de réglage manuels (21) et (23) ont pour rôle d'équilibrer la condensation, donc le chauffage des deux zones à chauffer, lorsque les deux zones sont en demande thermique. La vanne de régulation (22) assure le bi-passage des deux collecteurs (13) et (15), lorsqu'elle est en position ouverte, ce qui a pour effet de limiter la quantité de fluide frigorigène gazeux pénétrant dans les tubes (14) de la zone 1, limitant ainsi le chauffage de cette zone. Cette vanne est commandée par un thermostat d'ambiance placé dans la zone 1. De même La vanne de régulation (24) assure le bi-passage des deux collecteurs (18) et (25), lorsqu'elle est en position ouverte, ce qui a pour effet de limiter la quantité de fluide frigorigène gazeux pénétrant dans les tubes (19) de la zone 2, limitant ainsi le chauffage de cette zone. Cette vanne est commandée par un thermostat d'ambiance placé dans la zone 2. Lorsque les deux thermostats des zones 1 et 2 sont satisfaits en température, le compresseur de la thermopompe est alors mis à l'arrêt. Le réservoir (31) a pour rôle de stocker la différence de fluide se trouvant ou pas stocké dans les tubes de plancher d'une des zones lorsque celles-ci ne sont pas en phase de régulation. La figure 2 représente le détail des collecteurs de chacune des zones. Le collecteur (40) étant celui ou pénètre en (E) le fluide, le collecteur (41) étant celui de retour du fluide condensé totalement ou partiellement et sortant en (S). Le robinet de réglage (42) est à régler sur chantier. La vanne thermostatée (43) est alimentée à partir du thermostat d'ambiance de la zone considérée. La vanne (43) est du type électro-magnétique ou thermostatique. L'invention n'est pas limitée aux thermopompes à capteurs enterrés, elle trouve son application également dans les systèmes de thermopompes à évaporateur à eau ou à air ainsi que dans les systèmes de récupération de chaleur ou de froid. L'application principale de l'invention se situe dans les pompes à chaleur à capteurs enterrés assurant le chauffage et le rafraichissement des habitations. L'invention est également applicable aux pompes à chaleur de tout type de sources froides. II est possible d'utiliser l'invention dans les pompes à chaleur à condensation par eau ou par air ou dans le plancher, ainsi que dans les systèmes de refroidissement d'air à condensation à eau ou à air. L'invention n'est pas limitée aux systèmes à compression, elle trouve en effet son application dans les machines à absorption (eau/bromure de lithium ou NH3/eau par exemple), et encore dans les machines frigorifiques à réaction chimique et à adsorption. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation de plusieurs zones de chauffage des installations de pompe à chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte des vannes de bi-passage (42) ou (43), des circuits de condensation. 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend un échangeur de désurchauffe (20) entre les deux zones. 3. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un robinet de réglage manuel à deux voies (42), (21) et ou (23), permettant le bi-passage entre le collecteur de départ et de retour de chacune des zones aux fins d'équilibrage. 4. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend une vanne de régulation (43), (22) et ou (24), assurant le bi-passage entre le collecteur de départ et de retour d'au moins une zone. 5. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que cette ou ces vannes sont du type électromagnétiques. 6. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que cette ou ces vannes sont du type thermostatiques. 7. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'échangeur (29) côté extérieur est un capteur enterré, un échangeur à air ou à eau. 8. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que la régulation de chaque zone est assurée par un thermostat d'ambiance agissant sur leurs vannes respectives (22) et (24), et que si les zones sont satisfaites thermiquement, le compresseur est mis à l'arrêt et inversement.