Brevet FR2775335A1 — publié le 19990827

POMPE A CHALEUR COMPRENANT UN VENTILATEUR CENTRIFUGE A REACTION DESCRIPTION On décrira ici une pompe à chaleur perfectionnée, et remarquable notamment par la présence d'un ventilateur centrifuge à réaction. Les pompes à chaleur sont utilisées pour échauffer ou refroidir selon le cas des locaux d'habitation ou autres. Elles sont caractérisées par la circulation d'un fluide en boucle à travers une source froide et une source chaude auxquelles le fluide cède et prend tour à tour de la chaleur, généralement en se condensant et en se vaporisant ; un compresseur et un détendeur instaurent des pressions différentes dans le fluide entre les deux sources thermiques, ce qui assure le transfert de chaleur grâce à l'inégalité des chaleurs latentes de changement d'état à des pressions différentes. Un ventilateur doit en pratique être ajouté pour souffler l'air du local dont la température doit être modifiée sur le circuit et favoriser ainsi l'échange de chaleur avec le fluide. Les pompes à chaleur donnent satisfaction par leurs performances thermiques mais pèchent par leur bruit, qui provient du compresseur et du ventilateur. L'objet essentiel de l'invention est de réduire le bruit produit par de telles pompes, et le moyen essentiel employé pour cela consiste à remplacer les ventilateurs hélicoidaux traditionnels par des ventilateurs centrifuges à réaction, dont le bruit, relativement peu important par nature, peut encore être réduit sensiblement dans une pompe à chaleur, car ces ventilateurs se prêtent à une construction dans laquelle ils sont bien enfermés dans l'enveloppe externe de la pompe, ou d'un des blocs qui la composent, ce qui amortit leur bruit. L'effet bénéfique ainsi obtenu peut être complété en éloignant le compresseur et les parties de la pompe qui lui sont adjacentes et en les disposant loin du local où la pompe agit. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide des figures suivantes qui illustrent une réalisation possible pour elle - la figure 1 est une vue schématique globale d'une pompe à chaleur, - la figure 2 est une vue de face du bloc ventilateur, - et la figure 3 est une vue de dessus de ce bloc. Supposons un local 1 à climatiser et séparé de l'extérieur par un mur 2. Une pompe à chaleur ordinaire comprend un évaporateur 3 absorbant de la chaleur de l'air du local 1 (qui constitue une source froide) , un condenseur 4 cédant de la chaleur à une source chaude pouvant être un réservoir d'eau chaude 5, et une canalisation en boucle 6 reliant l'évaporateur 3 au condenseur 4 et sur les branches de laquelle sont respectivement prévus un compresseur 7 et un détendeur 8. Le compresseur 7 est orienté pour refouler le fluide frigorigène vers le condenseur 4. L'échange thermique entre l'air et le fluide frigorigène passant par l'évaporateur 3 est favorisé par un ventilateur 9 situé derrière l'évaporateur 3, contre le mur 2, et qui souffle l'air vers le milieu du local 1 au travers de l'évaporateur 3. Tous ces éléments sont habituellement voisins et l'ensemble est plutôt bruyant. Le ventilateur 9 illustré ici est un ventilateur hélicoïdal, préféré ordinairement car il est moins bruyant que d'autres. Il est conforme à l'invention de diviser la pompe à chaleur en deux blocs dont le premier, appelé bloc compresseur, comprend tous les éléments hormis le ventilateur 9 et l'échangeur de chaleur sur lequel il souffle (l'évaporateur 3 dans l'exemple précédent), qui appartiennent à un second bloc appelé bloc ventilateur. Aucune innovation n' est proposée ici pour les éléments regroupés dans le bloc compresseur, de sorte que la description de ce bloc ne sera pas donnée. On préfère simplement le placer dans un endroit retiré, hors des endroits habités du bâtiment, par exemple dans une cave ou un appentis, où il n'est pas audible et ne gêne donc pas. On peut d'ailleurs le couvrir d'un capot insonorisant. La description que voici porte donc uniquement sur le bloc ventilateur, dont l'échangeur de chaleur est toujours relié au reste de la pompe à chaleur par des canalisations telles que celles de la boucle 6. Le bloc ventilateur conforme à l'invention est donc représenté seul aux figures 2 et 3, son évaporateur porte ici la référence 13 et se trouve sur une face latérale, ouverte, du bloc. Le bloc comprend par ailleurs une enveloppe 14 qui peut être accostée au mur 2 ou lui être accrochée par des pitons 15. Le ventilateur porte la référence 16 ; il y en a deux en réalité dans cet exemple, qui sont superposés, mais leur nombre n'est pas critique et dépend de la puissance qu'on souhaite donner à la pompe et des dimensions de l'évaporateur 13 : le bloc ventilateur sera composé de modules semblables dont chacun comprend un des ventilateurs 16 et une portion de l'évaporateur 13. Les ventilateurs 16 sont de genre centrifuge à réaction, c'est-à-dire qu'ils comprennent une roue 17 agencée de façon à aspirer de l'air dans la direction de son axe de rotation 18 et le renvoyer autour d'elle en direction centrifuge, perpendiculairement à cet axe 18. Des volutes 19 sont adjointes à l'enveloppe 14 pour entourer partiellement et soutenir chacun des ventilateurs 16, tout en assurant le guidage de l'air refoulé par leur roue 17 vers l'évaporateur 13, sur lequel elles s'ouvrent, au bout de pavillons 20 par lesquels elles s'élargissent. L'enveloppe 14 comprend une face frontale 21 plane derrière laquelle le ventilateur 16 est disposé ; un canal d'entrée d'air 22 s'étend entre eux et s'ouvre sur la face latérale du bloc compresseur opposée à l'évaporateur 13, en étant partiellement obstrué par une grille 23 de filtrage de l'air. L'air entre donc dans ce canal 22 par la grille 23, traverse la roue 17, est dispersé dans la volute 19 et se rassemble vers le pavillon 20 et l'évaporateur 13 avant de quitter le bloc ventilateur. Son écoulement est pour l'essentiel latéral sauf en traversant la roue 17 où il est dirigé dans l'axe de rotation 18 et s'éloigne de la face frontale 21 de l'enveloppe 14. Comme les ventilateurs 16 sont entourés par les volutes 19, leur bruit est amorti. De plus, les seules ouvertures de ces volutes 19 donnent sur la face frontale 21 de l'envelopppe 14, qui est pleine et avantageusement insonorisée, et sur l'évaporateur 13, qui peut être choisi avec une grande épaisseur et une grande densité des tubes d'échange de chaleur 24 : ces particularités amortissent encore le bruit des ventilateurs 16. On notera aussi que les ventilateurs centrifuges se prêtent bien au soufflage de l'air sur des échangeurs de chaleur de grande superficie comme l'évaporateur 13, grâce à la dispersion de leur panache de sortie d'air. On a décrit ici une configuration de pompe à chaleur pour climatisation d'une pièce trop chaude, mais l'invention s'applique à une pompe à chaleur de chauffage d'une pièce, en intervertissant les sources thermiques. REVENDICATIONS 1. Pompe à chaleur comprenant un bloc compresseur et un bloc ventilateur comprenant chacun un échangeur de chaleur (3, 4; 13), caractérisée en ce que le bloc ventilateur comprend un ventilateur à réaction (16), comprenant une roue (17) à entrée d'air axiale et sortie d'air centrifuge, une volute (19) entourant la roue (17), l'échangeur de chaleur (13) du bloc ventilateur est disposé à une embouchure (20) de la volute (19) et sur une face latérale du bloc, et le bloc comprend une face frontale (21) pleine, couvrant le ventilateur (16) et séparée de lui par un conduit d'aspiration d'air (22) s'ouvrant sur la roue (17). 2. Pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conduit d'aspiration s'ouvre sur une face latérale du bloc ventilateur qui est opposée à l'embouchure de la volute et à l'échangeur de chaleur, la roue (17) ayant un axe (18) dirigé vers l'enveloppe frontale (14). 3. Pompe à chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les blocs compresseur et ventilateur sont reliés par des conduits (6), seul le bloc ventilateur étant disposé dans un lieu (1) à chauffer ou à refroidir.