INSTALLATION FOR HEATING A SPACE BY WAY OF A HEAT PUMP

Abstract: 1. An installation for heating a premises with hot air using a heat pump comprising a condenser situated inside the premises and an evaporator (E) situated outside, characterised in that the condenser (C) is disposed in a housing which is open at its lower and upper ends and through which air circulates upwardly by natural draught caused by the air being heated as it passes along the condenser (C).

Description: INSTALLATION DE CnAUFFAGL? D'UNE PIEU1: D'IIABITATION PAR POMPE A CHALEUR L'invention a pour objet une installation de chauffage d'une pièce d'habitation par pompe à chaleur. On a déjà proposé des installations de chauffage par pompe à chaleur pour le chauffage d'un local ou de locaux d'immeuble, l'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 spéciaiernent au chauffage d'une pièce d'un immeuble ancien. Tout en étant très efficace et d'un haut rendement, elle peut être établie dans une pièce avec un minimum de travaux et sans entraîner de détériorations. Cette installation de chauffage est en outre d'un encambrement réduit et trouve naturellement son emplacement à l'endroit requis dans une pièce. On connaît et on utilise depuis longtemps, dans le domaine des réfrigérateurs domestiques, des éléments plats à tubulure interne prévuc pour la circulation du liquide frigorigène. Ces éléments plats. obtenus par le procédé dit "rollbond" tapissent notamment la paroi du compartiment du bac à glace des réfrigérateurs ménagers. L'invention est caractérisée par l'application de tels éléments plats dans la constitution de la partie condenseur et/ou de la partie évaporateur d'une installation de chauffage par pompe à chaleur, notamment destinée au chauffage d'une pièce d'un local d'immeuble. Bulle vise en particulier un appareil de chauffage d'une pièce, caractérisé en ce outil comprend un corps ou boîtier obtenu par la conformation suivant une configuration sensiblement en parallélépipède rectangle d'une plaque à tubulure intégrée du type "rollbond" en tant que condenseur d'une pompe à chaleur 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 convexion, l'air de la pièce circulant naturellement de bas en haut dans ladite gaine en étant au contact de la plaque chaude du condenseur, sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un ventilateur comme habituel jusqu'ici. L'installation selon l'invention est en outre caractérisée par ce fait qu'elle comprend, en tant que partie évaporateur d'une pompe à chaleur, une plaque à tubulure interne de circulation de fluide frigorigène du type"rollbond", disposée à l'extérieur du local à chauffer, en communication de fluide avec la partie condenseur de la pompe à chaleur. Elle vise une forme de réalisation caractérisée en ce que ladite plaque à tubulure jouant le rôle d'évaporateur, placée à l'extérieur de 1'immeuble,est conformée de manière à pouvoir coopérer avec le mur de ce dernier afin de favoriser l'écoulement de l'air extérieur à partir duquel est soutirée la chaleur. Dans ce but, ladite plaste à tubulure est avantageusement conformée suivant des ondulations ménageant avec le mur adjacent autant de cheminées dans lesquelles et le long desquelles l'air extérieur circule de haut en bas, la plaque ayant ainsi en outre un encombrement surfacique relativement faible. Selon une forme de réalisation, l'espace intérieur au bottier ou gaine parallélépipédique jouant le rôle de condenseur sert au logement du compresseur constituant 1e moyen d'apport d'énergie pour le fonctionnement de la pompe à chaleur et de ses accessoires. L'invention vise également un mode d'exécution suivant lequel, pour le dégivrage de l'évaporateur, est prévu, sur la canalisation de retour du fluide frigorigène de l'évaporateur au compresseur, un réchauffeur mis en fonctionnement lorsque la pompe à chaleur est amenée dans sa condition correspondant au dégivrage de l'évaporateur. On accélère ainsi le dégivrage et on évite tout incident qui pourrait résulter du retour du liquide de l'évaporateur au compresseur pendant cette phase. L'invention vise également des formes de réalisation suivant lesquelles l'échange de chaleur, tant dans la partie compresseur que dans la partie évaporateur, est obtenu par des tubes à ailettes, comme il est classique, la batterie de tubes de la partie compresseur étant logée dans une gaine assurant le chauffage de la pièce non seulement par rayonnement mais aussi par convexion par tirage naturel. L'invention prévoit de réaliser les circulations de fluide entre la partie condenseur, à l'intérieur du local et la partie évaporateur, à l'extérieur du local, par des canalisations auto-obturables, ce qui facilite grandement la pose des composants de l'installation. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique, partie en perspective, partie en coupe, d'une pièce équipée d'une installar tion selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'une installation selon l'invention avec coupe partielle pour une forme de réalisation, le mur limitant la pièce n'étant pas figuré pour plus de clarté; ; - la figure 3 est une vue perspective relative à cette forme de réalisation, le mur limitant la pièce n'étant pas figuré pour plus de clarté - la figure 4 est une vue de face d'une plaque de circulation de fluide, avant sa conformation - la figure 5 est une vue en coupe transversale horizontale schématique d'une variante de réalisation du condenseur selon la figure 2 - la figure 6 est une vue analogue à la figure 2, mais pour une autre forme de réalisation - la figure 7 est une vue schématique montrant, en coupe horizontale, un évaporateur pour une forme de réalisation - la figure 8 est une vue en coupe transversale horizontale schématique d'une variante de réalisation de l'évaporateur selon la figure 3 - la figure 9 est un schéma d'une'installation propre à fonctionner pour le chauffage et le refroidissement - la figure 10 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'une installation selon l'invention, avec coupe partielle horizontale. Pour chauffer la pièce P (figure 1) d'un local d'immeuble, on pose une installation I selon l'invention qui comprend la partie C de condenseur d'une pompe S chaleur, placée dans la pièce P, le long d'un mur M, avantageusement sous une fenêtre F. 'Ja partie évaporateur E de ladite pompe à chaleur est placée à l'extérieur, le long du mur M, contre la face extérieure fe de celui-ci, tandis que la partie condenseur C est placée contre la face intérieure fi du mur, la partie condenseur C et la partie évaporateur E étant reliées par des tubulures 21 et 22 (figure 2), avantageusement ment du type à extrémités auto-obturables,respectivement 23, 24 et 25,26. La partie condenseur C de la pompe à chaleur est constituée par une plaque 27 (figure 4) du type "rollbond" ou "printed conduit sheeting formée par l'assemblage de deux feuilles 28 réservant entre elles un circuit de fluide frigorigène comprenant des branches parallèles 29, 31 reliant des voies transversales d'entrée et de sortie 32, 33, avec, à l'autre extrémité, plusieurs voies transversales comme montré en 34, 35, 36, 37, l'entrée et la sortie de fluide se faisant par les embouts 38, 39. Une telle plaque 27, initialement plane, est conformée suivant un parallélépipède rectangle avec des faces longitudinales 41 et 42 (figure 3) raccordées par des faces transversales 43 et 44, les bords 45 et 46 de la plaque 27 étant mis bout à bout et solidarisés entre eux par rivetage. La plaque 27 ainsi conformée a une configuration de cheminée ou de gaine limitant une chambre intérieure 51 (figure 2) ouverte à son extrémité inférieure et son extrémité supérieure, garnies respectivement d'un grillage 52 et d'un jeu de volets obliques 53 dirigés de l'extérieur vers l'intérieur du local dans le sens allant de bas en haut. Dans la chambre 51 est logé le cornpresseur 54-de la pompe à chaleur dont font partie le condenseur C et l'évapo- rateur , la sortie à haute pression 55 du compresseur étant reliée par une canalisation 56 à l'embout 38 du condenseur, et un déshydrateur 57 ainsi qu'un organe de détente 58 étant prévus sur la canalisation de retour 59 reliée à l'embout 39 et à l'extrémité 24. L'organe de détente est soit un orifice calibré (capillaire ou similaire), soit un détendeur thermostatique. De la canalisation 56 est issue une dérivation 61 contrôlée par une vanne 62, ou vanne de dégivrage, reliée à la canalisation 59 en aval de l'organe de détente 58. A la partie supérieure de la chambre ou volume 51 est disposé éventuellement un appareil de chauffage distinct 63 qui peut être à eau chaude! ou électrique,destiné à être mis en fonctionnement en cas de grand froid. Pour minimiser les bruits dus au compresseur 54, celuici peut être placé dans une caisse isolante acoustique 84, dont les parois sont constitués par exemple de laine de roche à forte densité, limitées vers l'intérieur de la caisse par une tôle perforée et vers l'extérieur par une enveloppe mé- tallique. Le déshydrateur 57, l'organe de détente 58, la vanne 62, et un dispositif dev séchauffage 82 peuvent être également placés à l'intérieur de la caisse 84. L'évaporateur 1s est constitué par une plaque 71 (figure 3) par exemple en aluminium, du même type que celle constitutive du condenseur C, mais dont l'entrée 23 et la sortie 25 sont inversées par rapport à l'entrée 38 et la sortie 30 du condenseur et qui est disposée suivant une configuration à ondulations cylindriques, les génératrices des cylindres étant verticales et la configuration formant des lignes d'apex extérieures 72 et des lignes d'apex intérieures 73, les bords extrêmes 74 et 75 de la plaque étant rapprochés de la partie adjacente, respectivement 76 et 77. La nappe ou rideau que forme l'évaporateur E est placé en regard de la face extérieure fe du mur M, avec les apex 73 en contact, ou en quasi-contact, avec ladite face exté rieur Avantageusement, un thermostat de dégivrage 78 est fixé sur la face interne 79 de la plaque 71. Un thermostat d'ambiance 80, par exemple à bulbe à deux étages, fixé sur le condenseur, assure la régulation de température du local le premier étage agit sur la mise en route du compresseur le second étage agit sur la mise en service de l'appareil de chauffage d'appoint. Le fonctionnement est le suivant la pompe à chaleur fonctionne à la manière habituelle, suivant le cycle de Carnot, le fluide frigorigène, habituellement du dichlorodifluorométhane (r12) passant de l'état liquide à l'état gazeux et vice versa, la chaleur latente dégagée par condensation étant utilisée pour le chauffage de la pièce P et la chaleur de l'air extérieur étant mise à profit pour l'évaporation du fluide contenu dans la tubulure interne de la plaque constitutive de l'évaporateur E. La pièce P est chauffée par le rayonnement de la plaque constitutive du condenseur, le fluide circulant a l'intérieur de cette plaque étant, par exemple, à une température de ltor- dre de 400C, et simultanément, l'air froid du local pénètre dans la chambre 51 par l'extrémité inférieure de la gaine suivant laquelle est conformée ladite plaque, et chauffé par le contact avec ladite plaque, circule de bas en haut dans ladite gaine, s'échappant par les volets 53 et contribuant au chauffage de la pièce. Le fluide froid circulant dans la tubulure de l'évaporateur 1S, par exemple à -100C, emprunte de la chaleur à l'air extérieur, qui est par exemple à -5 C, et ledit air circule le long de la plaque 71, de haut en bas, en léchant la face extérieure 81 de cette dernière, et aussi sa face intérieure, la configuration suivant des ondulations étant favorable à cette circulation et ainsi à l'échange de chaleur entre l'air extérieur et le fluide contenu dans ladite plaque. Le cas échéant, le rayonnement solaire ajoute son effet à la circu lation de l'air le long de l'élément S:. Pour dégivrer, par exemple sous la commande du thermostat de dégivrage 78 ce qui peut devenir nécessaire lorsque la température externe est, pendant une pluralité de jours consécutifs, inférieure à une limite déterminée, par exemple 50C, la vanne de dégivrage 62 est ouverte et, simultanément, un dispositif de réchauffage 82 entourant la canalisation 83 reliant le côté aspiration du compresseur 54 et la tubulure 22 est mis en action. La vanne 62 dirige ainsi les gaz chauds sortant du compresseur vers l'évaporateur, faisant fondre le givre. Le fluide sortant de l'évaporateur est réchauffé par le réchauffeur 82, ce qui accélère le dégivrage et permet en outre d'éviter les aspirations de liquide par le compresseur. Au cours du dégivrage, l'air extérieur circule le long de la plaque 71 de bas en haut, sa circulation étant accélérée par les déperditions de l'immeuble à chauffer. Les raccords auto-obturables permettent, sur place, un montage de la pompe à chaleur rapide et sans fuite de fluide frigorigène, sans charge en fluide ni tirage au vide, les raccords étant à la fois étanches et préchargés. On a constaté qu'un orifice de 5 cm de diamètre dans le mur M étant suffisant pour le passage des tuyauteries. Dans la forme de réalisation du condenseur C montré à la figure 5, on replie en accordéon les extrémités latérales d'une plaque 154 similaire à la plaque 27 et on les rabat le long de la partie centralee de la plaque 154 en ménageant un intervalle entre ces extre ités, dans lequel est placée une caisse d'isolation 155 recevant comme précédemment le compresseur 156. Les canalisations reliant le compresseur aux tubulures de la plaque 154 et à l'évaporateur E sont semblables à celles qui ont été décrites en rapport avec la réalisation selon la figure 2, et les parties en accordéon de la plaque 154 sont tournées vers la face fi du mur M avec interposition d'un moyen de support 157. On se réfère maintenant à la figure 6. Dans cette forme de réalisation, l'appareil de chauffage intérieur à 8 piece comprend une hotte ou gaine 91 en tôle dont l'extrémité infé rieur, ouverte, est garnie par une grillc 92 et l'extrémité supérieure, également ouverte, est garnie par un jeu de voles 93. C'est à l'intérieur de la gaine 91 que se trouve, à la partie inférieure, le compresseur 94 de la pompe à chaleur dont le conduit de refoulement 95 est relié à un faisceau de tubes parallèles 96 d'un échangeur de chaleur comprenant lesdits tubes ainsi que des ailettes 97, traversées avec contact par lesdits tubes. La sortie de l'échangeur se fait par une canalisation 98 sur laquelle se trouve un déshydrateur 99 et l'organe de détente 101 de la pompe à chaleur, la canalisation de sortie 102 étant reliée par l'intermédiaire d'une tubulure autoobturable 103 à l'entrée 104 d'un autre échangeur de chaleur, à tubes et ailettes, placé à l'extérieur et jouant le rôle d'évaporateur 13. Les tubes 105 dudit évaporateur sont horizontaux, parallèles à la face extérieure fe du mur M et sont garnis d'ailettes 106. La sortie du fluide frigorigène de l'évaporateur se fait par une canalisation 107 qui se raccorde à l'entrée 108 du compresseur 94 par l'intermédiaire d'une tubulure 109 à extrémités auto-obturables. Sur la canalisation d'entrée îoe est prévu un dispositif de réchauffage 111, mis en action en meme temps qu'est commandé le dégivrage par l'ouverture d'une vanne de dégivrage 112 qui réalise un bipasse de l'échangeur de chaleur du compresseur, par exemple sous la commande d'un thermostat de dégivrage 113. Comme précédemment, lecompresseur 94, la vanne 112, l'organe de détente 101 et le déshydrateur 99 sont placés à l'intérieur d'une caisse d'insonorisation 114. En variante, le compresseur 94 peut être placé à une extrémité latérale de la hotte 91, le reste du volume délimité par la hotte étant occupé par les tubes parallèles placés en nappe de l'échangeur de chaleur. Dans la forme de réalisation montréc sur la figure 7, l'évaporateur E comprend des tubes 121 dans lesquels circule le fluide frigorigène, parallèles entre eux et fixés sur une plaque ondulée 122, métalliquc, disposée contre le mur. Dans une autre variante, l'évaporateur peut être du type des radiateurs utilises dans le chauffage central. Dans encore une autre variante (figure 8), l'évapora-. teur est constitué par une plaque similaire à la plaque 27, dont les parties latérales sont repliées en accordéon et rabattues le long de la partie centrale de la plaque. Les parties repliées 124, 125 sont placées le long du mur M, les canalisations de raccords 12i, 128 se trouvant alors à distance des extrémités latérales de l'évaporateur, qui peut être monté sur le mur à l'aide de potences ou d'éléments de fixation 129, 130. On obtient ainsi un évaporateur de dimensions réduites, et dont la rigidité et la solidité sont augmentées, et qui peut être plus facilement relié au condenseur. L'installation selon l'invention peut également être utilisée pour le refroidissement du local en été. Dans une forme de réalisation propre à cette double utilisation (figure 9) le compresseur 131 a sa tubulure d'aspiration 132 mise en communication à volonté, suivant la position d'une vanne d'inversion 133, avec un premier tuyau 134 relié à un premier échangeur de chaleur 135, ou bien avec un second tuyau 136 relié à un second échangeur de chaleur 137, la sortie 138 du compresseur 131 étant, simultanément, mise en communication soit avec le tuyau 136 soit avec le tuyau 134. L'échangeur de chaleur 135 est à l'extérieur de l'immeuble comportant le local, avantageusement le long du mur, et l'échangeur de chaleur 137 est à l'intérieur du local, avantageusement le long de la face intérieure du mur, sous la fenêtre. Le conduit de sortie 138 est relié à l'échangeur 135 par un raccord autoobturable 141. L'organe mobile 142 de la vanne d'inversion 133 a été représenté en trait plein pour une de ses conditions et en trait pointillé pour l'autre condition. Sur une canalisation 143 reliant l'échangeur de chaleur 135 à l'échangeur de chaleur 137 sont prévus deux circuits 144 et 145 endérivation par rapport à des organes de détente respectivement 146 et 147. Sur chacun des circuits 144 et 145 est placé un clapet de retenue, respectivement 148 et 149. La partie extérieure 151 de la canalisation 143 est reliée à la partie intérieure par un raccord auto-obturable 152. A proxi mité de l'organe de détente 146 est placé un déshydrateur 153. Dans le cas d'une installation propre à assurer non seulement le chauffage l'hiver, mais la climatisation l'été, un bac de récupération des condensats est prévu sous l'échan- geur de chaleur à l'intérieur du local, comme montré en 65 sur la figure 2, à l'aplomb de la paroi constitutive de la gaine ou hotte, en regard du bord inférieur 64. Dans un autre mode de réalisation de l'installation (figure 10), l'air extérieur est remplacé par une source d'eau S, par exemple à 200C, le courant d'eau étant amené par une canalisation 161 au circuit primaire 169 d'un échangeur de chaleur 162 et quitte celui-ci à une température de l'ordre de 150C par exemple, la sortie 163 de la canalisation secondaire de l'échangeur étant reliée à un compresseur 164 qui alimente par une canalisation 165 un échangeur de chaleur 166, par exemple constitué par un faisceau de tubes parallèles sur lesquels sont fixées des ailettes. La sortie 167 de l'échan- geur 166 est reliée à l'entrée du circuit secondaire de l'échangeur 162. Le compresseur 164 et l'échangeur 162 peuvent comme précédemment être placés dans une caisse isolante 168. L'ensemble est placé comme précédemment dans un carter 171 formant cheminée.

Claims: REVENDiCATI(LS 1.- Installation de chauffage d'un local à l'aide d'une pompe à chaleur dans laquelle le condenseur de la pompe est placé à l'intérieur du local et l'évaporateur est placé à l'extérieur, caractérisée en ce que le condenseur est logé à l'intérieur d'une cheminée ouverte à sa partie inférieure et à sa partie supérieure, de sorte qu'au chauffage du local contribue l'air circulant de bas en haut dans la cheminée par tirage naturel et chauffé par passage le long du condenseur. 2.- Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compresseur est logé à l'intérieur de la cheminée. 3.- Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le condenseur est conformé suivant la cheminée. 4.- Installation de chauffage selon la revendication 3, caractérisée par l'application, en tant que paroi constitutive d'une cheminée de chauffage, d'une plaque du type "rollbond" à tubulure intégrée de circulation de fluide frigorigène. 5.- Installation de chauffage d'un local par pompe à chaleur dans laquelle le condenseur de la pompe est placé à l'intérieur du local et l'évaporateur est placé à l'extérieur, caractérisée par l'application en tant qu'évaporateur d'une plaque du type "rollbond". 6.- Installation de chauffage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la'plaque est conformée de manière à présenter des ondulations verticales. 7.- Installation de chauffage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le condenseur intérieur et l'évaporateur extérieur sont reliés entre eux par des tubulures du type à extrémités auto-obturables. 8.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un moyen de chauffage d'appoint est logé à la partie supérieure de la cheminée. 9.- Installation de chauffage selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de réchauffage entourant la canalisation d'aspiration du compresseur et mis en fonctionnement pour le dégivrage. 10.- Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'évaporateur est muni d'un thermostat de dégivrage propre à assurer la commande d'une vanne de dégivrage. 11.- Installation de chauffage selon les revendications 9 et 10, caractérisée en ce que le thermostat de dégivrage commande simultanément la mise en action du dispositif de réchauffage et de la vanne d'injection. 12.- Installation de chauffage d'un local selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cheminée loge à sa partie supérieure un échangeur de chaleur à tubes et ailettes constituant le condenseur de la pompe à chaleur. 13.- Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un échangeur de chaleur du type à tubes et ailettes en tant qu'évaporateur de la pompe à chaleur. 14.- Installation de chauffage d'une pièce d'un local à fenetre à l'aide d'une pompe à chaleur, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le condenseur et l'évaporateur de la pompe à chaleur sont placés de part et d'autre du mur présentant la fenêtre, à proximité immédiate de celui-ci et sous la fenêtre. 15.- Installation selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour l'inversion du rôle du condenseur et de l'évaporateur, pour commander son fonctionnement tant pour le chauffage que pcuir la climatisation. 16.- Appareil de chauffage faisant partie d'une installation selon l'une des re#ndications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une cheminée logeant le compresseur d'une pompe à chaleur et un échangeur de chaleur. 17.- Appareil de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est constitué par la paroi même limitant'la cheminée. 18.- Evaporateur d'une installation de chauffage à l'aide d'une pompe à chaleur, selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est constitué par une plaque du type rollbond". 19.- Evaporateur selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il est de configuration ondulée.

Inventors: BERNIER, JACQUES MAURICE
Applicants: BERNIER, JACQUES MAURICE
Application year: 1979
Main classification: F24D11
IPC codes: F24D15