Brevet FR2909440A1 — publié le 20080606

Installation de pompe à chaleur à rendement amélioré, utilisant une série d'échanqes avec un fluide extérieur introduit en amont du détendeur DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des pompes à chaleur. L'invention concerne plus particulièrement une installation de pompe à chaleur à rendement amélioré, dans laquelle une série d'échanges de chaleur avec le fluide de cycle est réalisée par un fluide extérieur introduit en amont du détendeur. L'invention concerne également un procédé Io d'optimisation de rendement d'une pompe à chaleur. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION De façon connue en soi, une pompe à chaleur capte de l'énergie thermique d'un environnement extérieur ou plus généralement d'une source de chaleur dite source froide pour la restituer dans un circuit de chauffage, 15 généralement à l'intérieur d'un bâtiment. Une pompe à chaleur comprend classiquement un compresseur, un condenseur pour fournir de la chaleur, un détendeur préparant la réaction de vaporisation en abaissant la pression du liquide (pour fournir un liquide basse pression à l'évaporateur) et un évaporateur. L'évaporateur consiste généralement en un échangeur 20 thermique dans lequel le fluide frigorigène liquide est vaporisé par la chaleur extraite de la substance à refroidir. Le coefficient de performance COP d'une pompe à chaleur se définit comme le ratio entre la puissance calorifique délivrée au niveau du condenseur et le travail fourni. Ce travail correspond à la puissance 25 électrique consommée par le moteur pour mouvoir le système de compression, appelée également puissance absorbée . Le coefficient de performance est souvent très inférieur à 3 pour des pompes à chaleur fonctionnant dans des milieux où la température extérieure est par exemple 2909440 2 inférieure à 0 C. Il existe donc depuis longtemps un besoin pour augmenter le coefficient de performance des pompes à chaleur. Il est connu dans l'état de la technique, par le document US 2004/020230 ou son équivalent EP 1 403 598, une pompe à chaleur capable 5 d'améliorer l'efficacité de dégivrage d'un évaporateur et de supprimer la variation de la quantité optimale de remplissage de réfrigérant lorsque la température de l'eau distribuée varie dans un appareil de distribution d'eau chaude avec pompe à chaleur conçu de manière à distribuer de l'eau chaude chauffée par un refroidisseur à gaz. io Cependant, ce type de pompe à chaleur ne permet pas d'optimiser significativement le coefficient de performance COP sur l'ensemble du cycle. En outre, il est nécessaire de réaliser fréquemment une opération de dégivrage en distribuant directement le réfrigérant déchargé du compresseur par un tuyau de dérivation conduisant à l'évaporateur. 15 DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant une installation de pompe à chaleur récupérant un maximum d'énergie de façon à augmenter son coefficient de performance. 20 A cet effet, l'invention concerne une installation de pompe à chaleur fonctionnant à partir d'une source froide, comprenant un circuit doté d'au moins un compresseur, d'un condenseur, de moyens de détente, et d'au moins un évaporateur, un fluide de cycle circulant dans le circuit, le condenseur étant refroidi par un fluide à chauffer, caractérisée en ce qu'elle 25 comporte : - un système échangeur avec le fluide de cycle, comprenant en série une première zone d'échange de chaleur destinée au refroidissement du fluide de cycle et une seconde zone d'échange de chaleur destinée au réchauffement du fluide de cycle, ladite seconde zone correspondant à 30 l'évaporateur du circuit ; 2909440 3 - au moins une canalisation du circuit en amont des moyens de détente placée dans ladite première zone d'échange de chaleur ; et - des moyens de pompage de la source froide pour faire circuler un même fluide extérieur au cycle dans ledit système échangeur, selon un sens 5 déterminé qui passe d'abord par la première zone pour permettre un refroidissement du fluide de cycle, et ensuite par la deuxième zone pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de l'évaporateur. Ainsi, il est avantageusement permis d'améliorer le rendement de la pompe à chaleur par une utilisation séquentielle d'un même média externe io se réchauffant d'abord dans une première zone par extraction de calories du fluide de cycle avant détente, puis se refroidissant dans une deuxième zone par fourniture/restitution de calories au fluide de cycle circulant dans l'évaporateur. Selon une autre particularité, les deux zones d'échange de chaleur 15 correspondent à deux parties disjointes dudit circuit. Ainsi, le fluide de cycle peut circuler dans un détenteur, par exemple une vanne de détente placée sur une portion de circuit intermédiaire entre les deux zones respectives d'échange de chaleur. Selon une autre particularité, le système échangeur comprend : 20 - des ailettes parallèles alignées suivant un premier axe ; - un premier côté commun à une pluralité d'ailettes dans ladite première zone pour recevoir un flux d'air dans le système échangeur selon une direction à composante perpendiculaire audit premier axe ; - un deuxième côté commun à une pluralité d'ailettes et opposé 25 audit premier côté pour faire ressortir ledit flux d'air du système échangeur ; - une canalisation entièrement positionnée à l'opposé du premier côté et formant tout ou partie de l'évaporateur du circuit. Ainsi, l'échangeur peut recevoir un flux d'air latéral qui va instantanément se réchauffer dans la première zone correspondant au côté 30 d'entrée du flux d'air, cet air réchauffé continuant son chemin sur la 2909440 4 canalisation de l'évaporateur dans laquelle circule le fluide de cycle. On comprend que le nombre de dégivrages au niveau de l'évaporateur va être considérablement réduit grâce au rayonnement du fluide de cycle et à la conduction de chaleur vers le deuxième côté, le fluide cle cycle étant 5 totalement ou en grande partie à l'état liquide et à des températures par exemple de l'ordre de 60-70 C lorsqu'il circule sur le premier côté du système échangeur. Ce type de réchauffement de l'évaporateur présente l'avantage de ne pas perturber le fonctionnement du compresseur et peut être exercé de façon continue. lo Selon une autre particularité, l'évaporateur est un échangeur de chaleur du type tube à ailettes, placé en arrière d'un plan longitudinal imaginaire séparant les deux zones d'échange de chaleur du système échangeur, ledit fluide extérieur au cycle circulant dans le système échangeur selon une direction orthogonale à ce plan longitudinal. 15 Selon une autre particularité, le système échangeur comprend en parallèle deux parties disjointes dudit circuit situées de part et d'autre des moyens de détente et comprend en outre en série : - une première interface échangeuse fournissant de la chaleur au fluide extérieur à partir du fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du 20 système échangeur située en amont des moyens de détente ; et - en aval de la première interface échangeuse par rapport au sens déterminé de circulation, une seconde interface échangeuse fournissant à partir du fluide extérieur de la chaleur au fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du système échangeur située en aval des moyens de 25 détente. Selon une autre particularité, le système échangeur comprend deux échangeurs reliés entre eux par une canalisation intermédiaire acheminant ledit fluide extérieur au cycle. Selon une autre particularité, le système échangeur comprend un 30 radiateur incluant les deux zones d'échange. 2909440 5 Selon une autre particularité, chacune desdites zones d'échange s'étend sur toute la hauteur d'un volume occupé par le système échangeur. Ainsi, le flux latéral du média externe est autant utilisé sur la première zone de refroidissement du fluide de cycle avant détente que sur la 5 deuxième zone de réchauffement du fluide de cycle de l'évaporateur. Un objectif supplémentaire de l'invention est de proposer une méthode d'élaboration d'une installation de pompe à chaleur à rendement amélioré. A cet effet, l'invention concerne un procédé d'optimisation de io rendement d'une installation de pompe à chaleur comprenant un compresseur, un condenseur, des moyens de détente, et au moins un évaporateur, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de montage, en amont des moyens de détente, d'un échangeur de chaleur à source froide ; 15 une étape d'établissement d'une connexion pour relier en série : o une sortie d'évacuation de l'échangeur de chaleur servant à évacuer un fluide extérieur au cycle issu de la source froide ; et o une entrée vers une zone d'échange de chaleur 20 correspondant à l'évaporateur du circuit ; -une étape de circulation en série du fluide extérieur au cycle dans l'échangeur de chaleur pour permettre un refroidissement du fluide de cycle en amont des moyens de détente, puis dans ladite zone d'échange pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de l'évaporateur. 25 Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de récupération d'une énergie diffusée par le fluide de cycle en amont des moyens de détente, en accolant à l'évaporateur, de façon parallèle, une canalisation en amont des moyens de détente, l'étape de récupération comprenant un transfert de calories vers l'évaporateur s'effectuant suivant 2909440 6 un sens déterminé correspondant au sens de circulation du luide extérieur au cycle. Selon une autre particularité, le fluide de cycle est amené à un état supercritique dans une partie du circuit. 5 Selon une autre particularité, l'étape de circulation en série du fluide extérieur comprend un apport d'air avec un débit d'au moins 0,5 m3/s. Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape d'évaporation dans l'évaporateur réalisée à une température comprise entre -10 C et -20 C, ladite étape de circulation en série du fluide extérieur étant to réalisée à partir d'air ayant une température d'environ -10 C. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 2 illustre un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 montre schématiquement un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente un exemple de connexions dans un système échangeur à liquide pour une installation selon l'invention ; 20 - la figure 5 représente un diagramme pression/enthalpie illustrant l'apport de l'invention pour le cycle d'une pompe à chaleur ; - les figures 6A et 6B représentent respectivement: une vue en coupe et une vue en perspective d'une installation de pompe à chaleur dans un mode de réalisation de l'invention ; 25 - la figure 7 montre un système échangeur pour une installation selon l'invention, dans lequel l'évaporateur comporte quatre rangs de canalisations d'échange et le sous-refroidisseur comporte un rang de canalisations d'échange. 2909440 7 DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION En référence aux figures 1 à 3, l'installation de pompe à chaleur fonctionne à partir d'une source froide (A). L'installation comprenant 5 conventionnellement un circuit doté d'au moins un compresseur (1, 1'), d'un condenseur (2), d'au moins un détendeur (3) et d'au moins un évaporateur (4). Le fluide de cycle qui circule dans le circuit peut par exemple être un fluide frigorifique connu en soi (fluide frigorigène R134a, R22 ou autre fluide similaire), pouvant être amené ou non à un état supercritique. io Dans un fonctionnement de pompe à chaleur, le condenseur (2) est refroidi par un fluide à chauffer. L'installation comprend un système (12) échangeur avec le fluide de cycle, doté en série d'une première zone (Z1) d'échange de chaleur destinée au refroidissement du fluide de cycle et d'une seconde zone (Z2) d'échange de chaleur destinée au réchauffement du 15 fluide de cycle. Tandis qu'au moins une canalisation du circuit en amont du détendeur (3) est placée dans la première zone (Z1) d'échange, la seconde zone (Z2) correspond à l'évaporateur (4) du circuit. Des moyens de pompage de la source froide (A) permettent de faire circuler un même fluide 20 extérieur au cycle dans ledit système échangeur (12), selon un sens déterminé (S) qui passe d'abord par la première zone (Z1) avant de passer dans la seconde zone (Z2). Ce fluide extérieur permet ainsi de refroidir le fluide de cycle qui circule en amont du détendeur (3), et ensuite de réchauffer le fluide de cycle au niveau de l'évaporateur (4). Les moyens de 25 pompage peuvent comprendre par exemple une pompe à liquide ou un système de ventilation. En référence à la figure 6A, ces moyens de pompage comportent un ventilateur à aspiration d'air d'une source froide (A) et refoulement de cet air vers une entrée du système échangeur (12) correspondant à l'entrée dans la première zone (Z1). Un ventilateur (5) à 30 pales placé au-dessus du système échangeur (12) génère un flux circulaire ou hélicoïdal venant d'abord pénétrer dans la première zone (Z1) d'échange puis traversant la second zone (Z2) d'échange avant de sortir du caisson 2909440 s enfermant l'ensemble ventilateur-système échangeur (5, 12). Les figures 6A et 6B montrent un positionnement du ventilateur (5) dans la partie haute d'un caisson (50) renfermant les composants (1, 2, 12, 3, 4) de la pompe à chaleur. Une paroi (52) à l'intérieur du caisson (50) peut permettre de guider 5 le flux d'air extrait de la source froide (A) selon le sens (S) de circulation pour traverser la première zone (Z1) d'échange avant la seconde zone (Z2) d'échange. Le sous-refroidissement généré par ce média froid du fluide de cycle (alors à l'état liquide) en amont du détendeur (3) de la pompe à chaleur io permet de fournir ensuite ledit média, via une connexion en série entre les deux zones (Z1, Z2), à une interface d'échange de l'évaporateur (4) qui utilise ce média réchauffé par son passage dans la première zone (Z1) comme un moyen de réchauffement. Afin d'alimenter de façon homogène plusieurs circuits sur le système échangeur (12), l'alimentation de 15 l'évaporateur (4) après la sortie du détendeur (3) peut s'effectuer avec un distributeur (non représenté). Dans ce cas, plusieurs circuit de la seconde zone (Z2) d'échange sont alimentés parallèlement. Les deux zones (Z1, Z2) d'échange de chaleur correspondent à deux parties du circuit séparées entre elles par une partie incluant le détendeur (3). La première zone (Z1) 20 constitue un échangeur liquide/air. Autrement dit, le système échangeur (12) de l'installation comprend en série: - une première interface échangeuse fournissant de la chaleur au fluide/média extérieur à partir du fluide de cycle circulant dans la partie de 25 circuit du système échangeur (12) située en amont du détendeur (3) ; et - en aval de la première interface échangeuse par rapport au sens déterminé (S) de circulation du fluide extérieur, une seconde interface échangeuse fournissant à partir du fluide/média extérieur de la chaleur au fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du système échangeur (12) 30 située en aval du détendeur (3). 2909440 9 En référence aux figures 1 et 2, le système (12) échangeur peut comporter des ailettes parallèles alignées suivant un axe. Ces ailettes peuvent être espacées entre elles de 3,2 mm ou de tout autre écart conventionnel. Ce système (12) se répartit entre un premier côté, commun à 5 une pluralité d'ailettes, de ladite première zone (Z1) qui reçoit le flux d'air pénétrant dans le système (12) selon une direction à composante perpendiculaire à l'axe d'alignement des ailettes, et un deuxième côté commun à une pluralité d'ailettes qui est opposé au premier côté pour faire ressortir ledit flux d'air du système échangeur (12). La canalisation destinée io à recevoir de la chaleur issue du flux d'air sortant forme tout ou partie de l'évaporateur (4) du circuit et est entièrement positionnée à l'opposé du premier côté du système (12). Le pourcentage d'humidité relative du flux d'air utilisé peut être de 90%. De manière non limitative, la circulation en série du fluide extérieur comprend par exemple un apport d'air avec un débit 15 compris entre 0,5 et 2,5 m3/s, pour une face d'entrée dans le système échangeur (12) ayant une superficie de l'ordre de 0,1 à 5 m2. Le débit peut aussi atteindre 15m3/s et même plus pour des applications à des bâtiments industriels. Le système (12) échangeur peut aussi être dépourvu d'ailettes et 20 comporter essentiellement un tube lisse en matière inoxydable, ce qui le rend adapté pour des utilisations dans des atmosphères corrosives ou chargées. Dans l'exemple qui suit, la température du fluide de cycle (liquide) est de 65 à l'entrée (E1) du système échangeur (12), la température de 25 condensation pouvant être de 67 C. Dans cet exemple, le fluide extérieur possède une température de -10 C avant le système (12) avec un taux d'humidité de 90%. Une installation selon l'invention permet d'obtenir dans une position intermédiaire entre les deux zones (Z1, Z2) d'échange un fluide extérieur réchauffé avec une température intermédiaire (Ti) de -7,9 C et un 30 pourcentage d'humidité réduit à 76%. En sortie de la zone (Z2) de l'évaporateur, ce même fluide extérieur est refroidi à une température de sortie (Tf) de -11, 2 C avec un taux d'humidité de 93%. Le fluide de cycle 2909440 Io qui sort de la première zone (Z1) est ainsi refroidi à une température de 8 C et est conduit via la sortie (Si) vers le détendeur (3). D'autres exemples variés (fonction de la température extérieure) permettent d'obtenir le même effet de double variation pour la température du fluide extérieur. 5 On comprend que l'énergie qui pourrait être perdue pour le refroidissement du fluide de cycle entre l'entrée (El) et la sortie (Si) du système échangeur (12) peut avantageusement être récupérée en positionnant l'évaporateur (4) formant la deuxième zone (Z2) d'échange contre la première zone (Z1) qui diffuse une chaleur plus élevée, comme Io illustré dans les figures 1 et 2. Un contact entre ces deux zones (Z1, Z2) améliore la récupération d'énergie. Dans un mode de réalisation de l'invention, le volume occupé par le système échangeur (12) peut avoir une hauteur (h) sensiblement constante. Le flux de média externe traverse par exemple une surface complète de ce 15 volume globalement parallélépipédique, en entrant par la première zone (Z1) d'échange, c'est-à-dire par le premier côté. En référence aux figures 1 et 2, la hauteur (h) est de préférence supérieure à la profondeur du système échangeur (12) qui peut correspondre à la somme des épaisseurs (dl, d2) de chacune des zones d'échange (Z1, Z2). Cette profondeur peut être 20 constante et de l'ordre de 0,1 à 0,2 m alors que la surface de la face d'entrée du flux de média externe (air par exemple) peut correspondre à 1 mz. Le système échangeur (12) peut avantageusement être positionné de façon verticale, comme illustré dans les figues 1 et 2. Dans une forme de réalisation préférée, chacune des zones (Z1, Z2) d'échange s'étend sur 25 toute la hauteur (h) du volume occupé par le système échangeur (12). L'épaisseur (d2) de la seconde zone (Z2) d'échange où est localisé l'évaporateur (4) peut être comparable à ou correspondre au moins au triple de l'épaisseur (dl) de la première zone (Z1) d'échange. Dans l'exemple des figures 6A et 7, il y a quatre rangs pour l'échange réalisé dans l'évaporateur 30 (4) et un simple rang pour l'échange de sous refroidissement:. L'épaisseur (d2) de ladite seconde zone (Z2) est donc bien supérieure dans ce cas à l'épaisseur (dl) de la première zone (Z1) d'échange. 2909440 On comprend que la taille du système échangeur (12) incluant les deux zones (Z1, Z2) est variable en fonction des puissances envisagées. L'épaisseur totale de la surface d'échange peut être de 180 mm pour 5 rangs : 4 rangs pour l'évaporateur (4) et 1 rang pour la zone (Z1) formant 5 sous-refroidisseur. Le pompage de calories vers le fluide de cycle dans la seconde zone d'échange (Z2) nécessite un surplus d'épaisseur par rapport à l'opération de libération de calories effectuée dans la zone (Z1) de sous-refroidissement. De manière non limitative, la taille de du système échangeur des figures 6A et 6B est de 1000 x 1000 x 150. II faut ici préciser ro que ce type de dimensionnement avec accolement selon la plus grande section (1 m2 dans ce cas) du sous-refroidisseur de l'échangeur (12) contre l'évaporateur (4) permet de limiter de façon importante le nombre de dégivrages. Dans l'exemple des figures 1 et 2, l'évaporateur. (4) est un 15 échangeur de chaleur du type tube à ailettes, placé en arrière d'un plan longitudinal (P) imaginaire séparant les deux zones (Z1, Z2) d'échange de chaleur du système échangeur (12). Le média ou fluide extérieur au cycle circule dans ce système (12) selon une direction orthogonale au plan longitudinal (P). La zone (Z2) incluant l'évaporateur (4) et la zone (Z1) 20 d'échange en amont du détendeur peuvent être formées dans un même ensemble à ailettes comme illustré à la figure 2. Cela n'empêche pas les canalisations du circuit situées dans chacune de ces zones (Z1, Z2) d'échange de rester parallèles. La sortie (Si) de la partie circuit placée dans la première zone (Z1) d'échange est reliée au détendeur (3) qui est extérieur 25 au système échangeur (12). L'entrée (E2) de l'évaporateur (4) qui correspond à l'entrée de la partie de circuit placée dans la seconde zone (Z2) d'échange est connectée à la sortie du détendeur (3). La sortie (S2) de l'évaporateur (4) est connectée classiquement au compresseur (1). L'entrée (E2) et/ou la sortie (E2) de l'évaporateur peuvent 30 être placés à un même niveau de hauteur que l'entrée (El) ou la sortie (Si) de la partie circuit en amont du détendeur (3) placée dans la première zone (Z1) d'échange. Dans l'exemple des figures 1 et 2, seule la sortie (Si) est 2909440 12 placée à un niveau de hauteur différent des autres entrées (E1, E2) ou sortie (S2) du système échangeur (12). En référence aux figures 3 et 4, le système (12) peut comporter un échangeur incluant les deux zones successives d'échange (Z1, Z2) ou deux 5 échangeurs correspondant à chacune des zones (Z1, Z2) et reliés entre eux par une canalisation intermédiaire acheminant ledit fluide extérieur au cycle. Dans l'exemple de la figure 4, le média ou fluide externe de la source froide (A) peut être constituée par un liquide (par exemple de l'eau salée). Dans un mode de réalisation de l'invention avec un échangeur à eau, de l'eau est réchauffée jusqu'à une température intermédiaire (Ti) lorsque l'eau a traversé une interface d'échange avec la partie du circuit en amont du détendeur (3). Cette température intermédiaire est obtenue entre les deux zones (Z1, Z2) d'échange. Ensuite, l'eau est refroidie dans la seconde zone (Z2) en arrivant au niveau de l'interface d'échange avec l'évaporateur (4) du circuit. En référence aux figures 1 et 4, l'entrée (E2) de l'évaporateur (4) est située à une extrémité du système échangeur (12), à l'opposé d'une autre extrémité où se situe la sortie (Si) connectée à l'entrée du détendeur (3). Comme illustré par le diagramme de la figure 5, le refroidissement du fluide de cycle en amont du détendeur se traduit par un sous-refroidissement par rapport à un cycle normal (Cl). Le cycle (C2) obtenu permet donc de démarrer la détente avec un fluide de moindre enthalpie. L'effet de ce sous-refroidissement est d'obtenir en fin de détente (isenthalpique) une augmentation du taux de liquide pour le fluide de cycle arrivant dans l'évaporateur (4). Par conséquent, La capacité de l'évaporateur (4) peut être améliorée. L'annexe illustre l'augmentation significative du coefficient de performance obtenue dans un mode de réalisation de l'invention. La hausse de C.O.P. est de l'ordre de 40% dans le cas d'une évaporation réalisée à une température comprise entre -10 C et -20 C. La circulation en série d'un fluide extérieur tel que l'air peut être réalisée avec un fluide ayant une température d'environ -10 C avant l'entrée dans le système échangeur (12). 2909440 13 Plusieurs compresseurs ont été testés : les modèles TWD et TFD correspondent à un type de moteur Triphasé (400V ; 50hz), le TWD étant plus puissant. Ces compresseurs (1) sont dans l'exemple de l'annexe de type ZH, c'est-à-dire de type à compression (Z représentant le type scroll 5 qui est une technologie de compression par opposition à la vis ou au piston) et de type à haute température ou chauffage, comme indiqué par la lettre H. La puissance calorifique indiquée dans l'annexe est la puissance au condenseur, qui correspond à la somme de la puissance absorbée (puissance électrique consommée par le moteur) et de la puissance 10 frigorifique (puissance absorbée à l'évaporateur). En référence à la figure 2, le système échangeur (12) peut comprendre un radiateur incluant les deux zones (Z1, Z2) d'échange. Par ailleurs, le reste du circuit qui est connecté à la première entrée (El) du système échangeur (12) et à la deuxième sortie (S2) de ce système (12) 15 peut comporter une vanne à quatre voies (40) pour permettre de passer d'un mode de fonctionnement en pompe à chaleur vers un mode de fonctionnement de réfrigération. La fonction de réfrigération (option été ) permet d'utiliser l'évaporateur (4) comme condenseur. Le circuit modifié pour un cycle de 20 réfrigération comporte un ou plusieurs compresseurs (1, 1'), l'évaporateur (4) fonctionnant comme condenseur, le filtre déshydrateur (8), le détendeur (6), et le condenseur (2) fonctionnant comme un évaporateur. Un récipient (20) anti-coup de liquide peut être placé en amont du compresseur (1'). Le détendeur (6) utilisé dans ce mode est différent du détendeur (3) de la 25 pompe à chaleur. Des clapets anti-retour (10) sont utilisés avec la vanne à quatre voies (40) pour la sélection d'un mode. Un voyant de liquide (9) peut être prévu en aval du filtre déshydrateur (8) et une bouteille cle réserve de liquide (7) peut être placée en amont du filtre déshydrateur (8). Dans l'exemple de la figure 2, deux compresseurs (1, 1') peuvent être sollicités 30 aussi bien en hiver qu'en été. L'avantage des deux compresseurs (1, 1') en parallèle réside dans l'étagement de la puissance et un meilleur rendement à puissance faible, un seul compresseur étant sollicité dans ce cas. 2909440 14 Pour obtenir le complément d'efficacité comme illustré à la figure 5, il est proposé selon l'invention un procédé optimisation de rendement d'une installation de pompe à chaleur. II faut pour cela monter, en amont du détendeur (3), un échangeur de chaleur (12) à source froide (A) puis prévoir 5 un rattachement direct entre la zone d'échange (Z1) avec la partie de circuit en amont du détendeur (3) et l'évaporateur (4). Ce rattachement permet de relier en série : - une sortie d'évacuation de l'échangeur de chaleur (12) servant à évacuer un fluide extérieur au cycle issu de la source froide (A) ; et 10 - une entrée vers la zone d'échange (Z2) de chaleur correspondant à l'évaporateur (4) du circuit. Le fluide extérieur au cycle doit alors circuler en série dans l'échangeur de chaleur (12) pour permettre un refroidissement du fluide de cycle en amont des moyens de détente (3), puis dans la deuxième zone (Z2) 15 pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de l'évaporateur (4). Dans l'exemple des figures1, 2 et 4, le systèrne échangeur (12) de chaleur incorpore l'évaporateur (4), ce qui permet de mieux récupérer l'énergie rayonnée dans la première zone d'échange (Z1) où circule le fluide de cycle amont du détendeur (3), ce fluide de cycle étant 20 encore chaud (par exemple à plus de 60 C) à cet endroit du circuit puisqu'il sort du condenseur (2). Un des avantages d'une installation de pompe à chaleur selon l'invention est que toute la surface de l'évaporateur (4) peut recevoir un fluide préalablement réchauffé via un passage au contact d'une partie de 25 circuit en amont du détendeur. Des calories sont données dans un premier temps au fluide extérieur (par exemple de l'eau) et des calories sont extraites de ce même fluide pour éviter une déperdition d'énergie. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses 30 autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine défini par la portée des 2909440 15 revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. 2909440 16 ANNEXE Simulation effectuée avec le logiciel Copeland Selection Software 6.3 / 38867 (05/06) du constructeur de compresseurs CopelandTM 5 Paramètres fixés : Température d'évaporation: -15,0 C Température condensation: 67,0 C - Surchauffe aspiration: 7,0K Fluide frigorigène: R134a 10 Réseau électrique 380/420V - 3- - 50Hz Cycle normal (Art antérieur) Compresseur P. Calorifique P. Absorbée Intensité C.O.P. Débit massique P. frigorifique KW kW A g/s kW ZH15K4E-TFD 2.29 1. 35 2.6 1.70 10.3 1.01 ZH19K4E-TFD 2.86 1.61 3.0 1.77 13.5 1.33 ZH21 K4E-TFD 3.15 1.77 3.8 1.79 15.0 1.47 ZH26K4E-TFD 3.95 2.13 4.3 1.84 19.4 1.91 ZH30K4E-TFD 4.65 2.37 4.6 1.97 24.5 2.41 ZH38K4E-TFD 5.65 2.89 5.7 1.96 29.7 2.95 ZH45K4E-TFD 6.80 3.45 6.9 1.97 35.7 3.50 ZH56K4E-TWD 8.00 4.25 9.7 1.88 39.9 3.95 ZH 75K4E-TWD 11.40 5.90 12.9 1.94 58.8 5.80 ZH92K4E- TWD 13.80 6.80 13.8 2.03 74.5 7.35 ZH 11 M4E-TWD 17.50 9.30 18.6 1.88 88.0 8.65 15 Cycle avec liquide sous-refroidi puis évaporé dans l'installation selon l'invention Compresseur P. Calorifique P. Absorbée Intensité C.O.P. Débit massique P. frigorifique KW kW A g/s kW ZH15K4E-TFD 3.20 1.35 2.6 2.35 10.3 1.89 ZH19K4E-TFD 4.00 1.61 3.0 2.49 13.5 2.48 ZH21 K4E-TFD 4.45 1.77 3.8 2.51 15.0 2.76 ZH26K4E-TF D 5.60 2.13 4.3 2.62 19.4 3.55 ZH30K4E-TFD 6.75 2.37 4.6 2.86 24.5 4.50 ZH38K4E-TFD 8.20 2.89 5.7 2.85 29.7 5.50 ZH45K4E-TF D 9.85 3.45 6.9 2.86 35.7 6.60 ZH56K4E-TWD 11.40 4. 25 9.7 2.68 39.9 7.35 ZH75K4E-TWD 16.40 5.90 12.9 2.79 58.8 10.85 ZH92K4E- TWD 20.20 6.80 13.8 2.97 74.5 13.75 ZH11M4E-TWD 25.00 9.30 18.6 2.69 88.0 16.20 REVENDICATIONS 1. Installation de pompe à chaleur fonctionnant à partir d'une source froide (A), comprenant un circuit doté d'au moins un compresseur (1), d'un condenseur (2), de moyens de détente (3), et d'au moins un évaporateur (4), un fluide de cycle circulant dans le circuit, le condenseur (2) étant refroidi par un fluide à chauffer, caractérisée en ce qu'elle comporte : un système (12) échangeur avec le fluide de cycle, comprenant en série une première zone (Z1) d'échange de chaleur destinée au refroidissement du fluide de cycle et une seconde zone (Z2) d'échange de ro chaleur destinée au réchauffement du fluide de cycle, ladite seconde zone (Z2) correspondant à l'évaporateur (4) du circuit ; - au moins une canalisation du circuit en amont des moyens de détente (3) placée dans ladite première zone (Z1) d'échange de chaleur ; et des moyens de pompage de la source froide (A) pour faire circuler 15 un même fluide extérieur au cycle dans ledit système échangeur (12), selon un sens déterminé (S) qui passe d'abord par la première zone (Z1) pour permettre un refroidissement du fluide de cycle, et ensuite par la deuxième zone (Z2) pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de l'évaporateur (4). 20 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle les deux zones (Z1, Z2) d'échange de chaleur correspondent à deux parties disjointes dudit circuit. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le système (12) échangeur comprend : 25 des ailettes parallèles alignées suivant un premier axe ; - un premier côté commun à une pluralité d'ailettes dans ladite première zone (Z1) pour recevoir un flux d'air dans le système échangeur (12) selon une direction à composante perpendiculaire audit premier axe ; 2909440 18 - un deuxième côté commun à une pluralité d'ailettes et opposé audit premier côté pour faire ressortir ledit flux d'air du systèrne échangeur (12) ; une canalisation entièrement positionnée à l'opposé du premier 5 côté et formant tout ou partie de l'évaporateur (4) du circuit. 4. Installation selon une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'évaporateur (4) est un échangeur de chaleur du type tube à ailettes, placé en arrière d'un plan longitudinal (P) imaginaire séparant les deux zones (Z1, Z2) d'échange de chaleur du système échangeur (12), ledit fluide extérieur Io au cycle circulant dans le système échangeur (12) selon une direction orthogonale à ce plan longitudinal (P). 5. Installation selon une des revendications 1 à 4, dans laquelle le système échangeur (12) comprend en parallèle deux parties disjointes dudit circuit situées de part et d'autre des moyens de détente (3) et comprend en 15 outre en série : - une première interface échangeuse fournissant de la chaleur au fluide extérieur à partir du fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du système échangeur (12) située en amont des moyens de détente (3) ; et en aval de la première interface échangeuse par rapport au sens 20 déterminé (S) de circulation, une seconde interface échangeuse fournissant à partir du fluide extérieur de la chaleur au fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du système échangeur (12) située en aval des moyens de détente (3). 6. Installation selon une des revendications 1 à 5, dans laquelle le 25 système échangeur (12) comprend deux échangeurs reliés entre eux par une canalisation intermédiaire acheminant ledit fluide extérieur au cycle. 7. Installation selon une des revendications 1 à 5, dans laquelle le système échangeur (12) comprend un radiateur incluant les deux zones (Z1, Z2) d'échange. 2909440 19 8. Installation selon une des revendications 1 à 7, dans laquelle chacune desdites zones (Z1, Z2) d'échange s'étend sur toute la hauteur (h) d'un volume occupé par le système échangeur (12). 9. Procédé d'optimisation de rendement d'une installai:ion de pompe 5 à chaleur comprenant un compresseur (1), un condenseur (2), des moyens de détente (3), et au moins un évaporateur (4), caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de montage, en amont des moyens de détente (3), d'un échangeur de chaleur (12) à source froide (A) ; ro - une étape d'établissement d'une connexion pour relier en série : o une sortie d'évacuation de l'échangeur de chaleur (12) servant à évacuer un fluide extérieur au cycle issu de la source froide (A) ; et o une entrée vers une zone d'échange (Z2) de chaleur 15 correspondant à l'évaporateur (4) du circuit ; - une étape de circulation en série du fluide extérieur au cycle dans l'échangeur de chaleur (12) pour permettre un refroidissement du fluide de cycle en amont des moyens de détente (3), puis dans ladite zone (Z2) d'échange pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de 20 l'évaporateur (4). 10. Procédé selon la revendication 9 ou 10, comprenant une étape de récupération d'une énergie diffusée par le fluide de cycle en amont des moyens de détente (3), en accolant à l'évaporateur (4), de façon parallèle, une canalisation en amont des moyens de détente (3), l'étape de 25 récupération comprenant un transfert de calories vers l'évaporateur (4) s'effectuant suivant un sens déterminé correspondant au sens (S) de circulation du fluide extérieur au cycle. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le fluide de cycle est amené à un état supercritique dans une partie du circuit. 2909440 20 12. Procédé selon une des revendications 9 à 11, dans lequel l'étape de circulation en série du fluide extérieur comprend un apport d'air avec un débit d'au moins 0,5 m3/s. 13. Procédé selon une des revendications 9 à 12, comprenant une 5 étape d'évaporation dans l'évaporateur (4) réalisée à une température comprise entre -10 C et -20 C, ladite étape de circulation en série du fluide extérieur étant réalisée à partir d'air ayant une température d'environ -10 C.