CH615268A5

CH615268A5 - Heat installation with refrigerant fluid

Info

Publication number: CH615268A5
Application number: CH936377A
Authority: CH
Inventors: Jules Leveugle
Original assignee: Jules Leveugle
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1980-01-15
Also published as: ES461057A1; FR2360053B1; DE2733653A1; IT1081617B; BE857155A; FR2360053A1; CA1087409A

Description

La présente invention concerne une installation thermique à fluide frigorigène.

Une installation thermique à fluide frigorigène telle qu'une pompe à chaleur ou une machine frigorifique comprend habituellement dans un circuit fermé un compresseur qui, aspirant le fluide frigorigène sous forme gazeuse venant d'un évaporateur, le comprime, le refoule dans un condenseur où le fluide se transforme en liquide et cède de la chaleur, puis dans ledit évaporateur où ledit fluide, en se détendant, reprend sa forme gazeuse, donne du froid, et retourne de nouveau au compresseur sous l'aspiration de celui-ci pour recommencer un autre cycle.

En raison de sa basse température, l'évaporateur du système provoque fréquemment une condensation de l'humidité sur sa surface. L'humidité condensée se transforme en givre. Le givre accumulé constitue une résistance thermique qui contrarie l'échange thermique entre le fluide frigorigène dans l'évaporateur et l'ambiance extérieure.

On a proposé divers procédés pour faire fondre périodiquement le givre, soit en provoquant un réchauffage de l'évaporateur au moyen de résistances électriques, soit en utilisant de l'air chaud puisé sur celui-ci. Ces procédés ont l'inconvénient de nécessiter un apport d'énergie dont on ne récupère aucune contrepartie.

Pour éviter cet inconvénient, on a proposé de faire circuler périodiquement dans l'évaporateur du fluide frigorigène chaud, prélevé à la sortie du compresseur. Mais, dans le cas des pompes à chaleur, un tel procédé diminue d'autant la quantité de chaleur disponible sur le condenseur. Dans le cas des machines frigorifiques, on y trouve l'avantage que le refroidissement du condenseur s'en trouve facilité, mais on ne gagne rien sur la quantité de froid disponible sur l'évaporateur.

On a également proposé de prélever du fluide frigorigène encore chaud à la sortie du condenseur, et de le renvoyer par une pompe dans l'évaporateur. Un tel procédé n'utilise pratiquement aucune chaleur utile puisque le fluide frigorigène est prélevé à la sortie du condensateur, mais il a l'inconvénient d'avoir besoin d'une pompe de circulation.

La présente invention, ayant pour but d'éviter les inconvénients ci-dessus, permet de réaliser une installation thermique à fluide frigorigène dans laquelle le dégivrage de l'évaporateur est réalisé avec le fluide frigorigène liquide chaud, prélevé en aval du condenseur, mais sans recourir à une pompe de circulation.

L'installation thermique, conforme à l'invention, à fluide frigorigène, ayant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, est caractérisée en ce qu'elle comprend, dans son circuit fermé, pour assurer le dégivrage de l'évaporateur par le fluide frigorigène liquide chaud, au moins en premier lieu un réservoir pour fluide frigorigène dit réservoir collecteur monté entre le condenseur et le détendeur, en deuxième lieu un robinet de dérivation, monté en parallèle avec le détendeur, reliant ledit réservoir à l'évaporateur, et en troisième lieu un robinet d'obturation monté entre la sortie de cet évaporateur et le compresseur.

Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation, illustrés par les dessins ci-annexés dont:

la fig. 1 représente une vue schématique d'une installation thermique à fluide frigorigène,

la fig. 2 représente une vue schématique d'une première variante de réalisation de l'installation thermique à fluide frigorigène de la fig. 1,

la fig. 3 représente une vue schématique d'une deuxième variante de réalisation de l'installation thermique à fluide frigorigène de la fig. 1,

la fig. 4 représente une vue schématique d'une troisième variante de réalisation de l'installation thermique à fluide frigorifique de la fig. l,et la fig. 5 représente une vue schématique d'une quatrième variante de réalisation de l'installation thermique à fluide frigorigène de la fig. 1.

L'installation thermique à fluide frigorigène illustrée dans la fig. 1 comprend, en un circuit fermé, un compresseur 1, un condenseur 2, un réservoir collecteur 4, un détendeur 5, un robinet de dérivation 6 monté en parallèle avec le détendeur 5, un évaporateur 7 et un robinet d'obturation 8.

En fonctionnement normal, un fluide frigorigène circule dans le circuit, sous l'action du compresseur 1, le robinet de dérivation 6 étant fermé et le robinet d'obturation 8 étant ouvert. Sous l'effet de la compression effectuée par le compresseur 1, le fluide frigorigène se condense dans le condenseur 2 où il cède de la chaleur à l'atmosphère ambiante ou à un autre fluide 22 qui enveloppe ce condenseur 2. Puis le fluide frigorigène à l'état liquide entre dans le réservoir collecteur 4, traverse le détendeur 5, et parvient à l'évaporateur 7 où il se vaporise en absorbant de la chaleur de l'air. Le fluide frigorigène à l'état de vapeur est ensuite aspiré par le compresseur qui le comprime de nouveau. Le fluide frigorigène recommence ainsi un autre cycle.

Au cours de ce fonctionnement de l'installation, l'évaporateur 7 se couvre de givre. Quand l'épaisseur de ce dernier devient prohibitive on arrête le compresseur 1, on ferme le robinet d'obturation 8, puis on ouvre le robinet de dérivation 6. Le fluide frigorigène chaud à l'état liquide se trouvant dans le réser5

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voir collecteur 4 passe alors, sous l'effet de la pression régnant dans ce réservoir, dans l'évaporateur 7 givré, lui cède de la chaleur et le dégivre.

Ce dégivrage accompli, on rétablit le fonctionnement normal du système en fermant le robinet de dérivation 6, puis en ouvrant le robinet d'obturation 8, et enfin en remettant en route le compresseur 1. Un réservoir collecteur 4 disposé entre le condenseur 2 et le détendeur 5, un robinet de dérivation 6 monté en parallèle avec le détendeur 5 et un robinet d'obturation 8 séparant l'évaporateur 7 du compresseur 1, permettent de mettre en œuvre,

dans l'installation thermique à fluide frigorigène, illustrée dans la fig. 1, un dégivrage efficace de l'évaporateur 7 sans avoir besoin d'un apport extérieur d'énergie au circuit ni de diminuer le rendement calorifique de l'installation.

Pour éviter une éventuelle entrée directe dans le compresseur du fluide frigorigène à l'état liquide venant de l'évaporateur 7, une bouteille anticoup de liquide non représenté dans la fig. 1 est montée entre le compresseur 1 et le robinet d'obturation 8.

Dans une première variante de réalisation de l'invention illustrée dans la fig. 2, l'installation thermique à fluide frigorigène comprend, d'une part, comme celle de la fig. 1, un compresseur 1, un condenseur 2, un réservoir collecteur 4, un détendeur 5 et son robinet de dérivation 6, un évaporateur 7, un robinet d'obturation 8, et d'autre part une bouteille anticoup de liquide 9 et une vanne à pression constante 3 montée entre le condenseur 2 et le réservoir 4, cette vanne permettant le maintien d'une pression choisie dans le condenseur 2.

Dans une deuxième variante de réalisation de l'invention illustrée dans la fig. 3, l'installation thermique à fluide frigorigène comprend, en plus des éléments illustrés dans la fig. 2, un second réservoir 10 dit réservoir de dégivrage dont le point haut 11 est relié par une conduite 12 à la sortie de l'évaporateur 7, laquelle est également le point haut 13 de cet évaporateur 7, et le point bas 14 relié à l'entrée de l'évaporateur 7, laquelle est également le point bas 15 dudit évaporateur, par une conduite 16 portant un clapet antiretour 17 permettant le passage du fluide frigorigène dans le sens réservoir 10-évaporateur 7, mais non dans le sens contraire, et dont la forme et la position sont telles que le point bas 14 du réservoir 10 soit situé au-dessus du point bas 15 de l'évaporateur 7 de façon que le liquide qu'il contient éventuellement puisse s'écouler dans l'évaporateur 7 sous l'effet de la gravité et que le point haut 11 du réservoir 10 soit situé en dessous du point haut 13 de l'évaporateur 7, de façon que ce dernier ne puisse pas être complètement rempli par le fluide liquide provenant du réservoir 10.

Au cours de l'opération de dégivrage de l'évaporateur 7, conduite par arrêt du compresseur 1, puis fermeture du robinet 8, puis ouverture du robinet 6, le fluide frigorigène liquide chaud venant du réservoir collecteur 4 par le robinet de dérivation 6 passe dans l'évaporateur 7 givré, le dégivre et entre ensuite dans le réservoir de dégivrage 10 par la conduite 12.

Le dégivrage accompli, on ferme le robinet 6, puis on ouvre le robinet 8 et enfin on remet en marche le compresseur 1. Le fluide frigorigène liquide contenu dans le réservoir de dégivrage 10 s'écoule par la conduite 16 à travers le clapet 17 dans l'évaporateur 7 où il s'évapore de la même manière que le fluide frigorigène liquide qui arrive par le détendeur 5. Une partie du fluide liquide peut également s'évaporer directement du réservoir 10 et passer, par la conduite 12, le robinet 8 et la bouteille 9, dans le compresseur 1.

Dans une troisième variante de réalisation de l'invention représentée schématiquement dans la fig. 4, le circuit comprend, en plus des éléments de la fig. 2, une conduite 18 reliant le point haut du réservoir 4 à la sortie de l'évaporateur 7, en amont du robinet 8, cette sortie étant également le point haut de cet évaporateur 7, la conduite 18 portant elle-même un robinet 19 dit robinet de dégivrage. De plus, l'entrée de l'évaporateur 7, laquelle est également le point bas de ce dernier, est située au-dessus du réservoir collecteur 4. Dans une telle installation, l'opération de dégivrage de l'évaporateur 7 peut être conduite de diverses façons. Selon un premier exemple de dégivrage, le compresseur 1 est arrêté, le robinet 8 est alors fermé, puis le robinet 6 est ouvert pour laisser passer du fluide frigorigène liquide chaud qui, venant du réservoir collecteur 4, sous l'effet de la pression régnant dans ce dernier, vient remplir l'évaporateur 7 où ledit fluide cède de la chaleur et le dégivre. Le dégivrage accompli, on ouvre le robinet 19, les pressions dans l'évaporateur 7 et le réservoir collecteur 4 s'égalisent. Le fluide liquide contenu dans l'évaporateur 7 s'écoule alors dans le réservoir collecteur 4 sous l'effet de la pesanteur. On revient au fonctionnement normal du système en fermant les robinets 6 et 19, puis en ouvrant le robinet 8, et enfin en remettant en route le compresseur 1.

Selon un autre exemple de dégivrage, le compresseur 1 est arrêté; ensuite le robinet 8 est fermé, puis le robinet 19 est ouvert. Quand les pressions dans l'évaporateur 7 et dans le réservoir collecteur 4 sont égalisées, on ouvre le robinet 6. Le liquide présent dans l'évaporateur 7 s'écoule alors dans le réservoir collecteur 4 tandis que, d'après le principe de la paroi froide, la vapeur émise par le fluide liquide présent dans le réservoir collecteur 4 va se condenser dans l'évaporateur; le fluide frigorigène ainsi formé s'écoule également dans le réservoir collecteur 4. On revient au fonctionnement normal du système en fermant les robinets 6 et 19, puis en ouvrant le robinet 8, puis en remettant en route le compresseur 1.

Dans une quatrième variante de réalisation de l'invention, représentée schématiquement dans la fig. 5, le circuit comprend, en plus des éléments représentés dans la fig. 1, une bouteille anticoup de liquide 9 montée entre le robinet 8 et la sortie de l'évaporateur 7 et une conduite 20 portant un robinet 21 dit robinet de retour reliant le point bas de la bouteille 9 au point haut du réservoir collecteur 4, le point bas de la bouteille 9 étant situé au-dessus du réservoir 4.

Au cours d'une opération de dégivrage, le compresseur 1 est arrêté, le robinet 8 est fermé, puis le robinet 6 est ouvert. L'évaporateur 7 puis la bouteille 9 se remplissent de fluide frigorigène liquide venant du réservoir 4 sous l'effet de la pression régnant dans ce dernier. Le dégivrage effectué, on ouvre le robinet 21, le fluide frigorigène liquide contenu dans la bouteille 9 s'écoule dans le réservoir collecteur 4; il en est de même pour le fluide frigorigène liquide contenu dans l'évaporateur 7 si le point bas de celui-ci est situé au-dessus du réservoir 4.

On ferme le robinet de dérivation 6 et le robinet de retour 21, puis on ouvre le robinet 8 et enfin on remet en route le compresseur 1, pour revenir au fonctionnement normal.

Il est entendu que, dans les installations représentées dans les fig. 1 à 5, le volume du réservoir collecteur 4, le volume de l'évaporateur 7 et éventuellement le volume de la bouteille 9 anticoup de liquide et la quantité de fluide frigorigène contenu dans ces systèmes sont déterminés, mutuellement, d'une manière habituelle pour obtenir un dégivrage complet de cet évaporateur pour des durées choisies de fonctionnement normal du système et de dégivrage de son évaporateur.

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Claims

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1. Installation thermique à fluide frigorigène ayant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans son circuit fermé, pour assurer le dégivrage de l'évaporateur par le fluide frigorigène liquide chaud, au moins en premier lieu un réservoir pour fluide frigorigène dit réservoir collecteur monté entre le condenseur et le détendeur, en deuxième lieu un robinet de dérivation, monté en parallèle avec le détendeur, reliant ledit réservoir à l'évaporateur, et en troisième lieu un robinet d'obturation monté entre la sortie de cet évaporateur et le compresseur.

2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle une bouteille anticoup de liquide est montée entre le compresseur et le robinet d'obturation, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans son circuit fermé, une vanne montée entre le condenseur et le réservoir collecteur permettant le maintien d'une pression choisie dans le condenseur.

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REVENDICATIONS

3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un circuit fermé, un réservoir de dégivrage pour fluide frigorigène monté en série avec un clapet antiretour, ces deux éléments étant montés en dérivation sur l'évaporateur, avec, d'une part, le point haut du réservoir de dégivrage relié à la sortie de l'évaporateur et se trouvant à un niveau inférieur à celui du point haut de l'évaporateur, constitué par ladite sortie de cet évaporateur, et, d'autre part, le point bas du réservoir de dégivrage se trouvant au-dessus du point bas de l'évaporateur, et relié à ce point bas de l'évaporateur, constitué par l'entrée de ce dernier, à travers ledit clapet antiretour qui laisse au fluide frigorigène le passage dans le sens réservoir de dégivrage - évaporateur.

4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans son circuit fermé, un robinet dit robinet de dégivrage, monté entre la sortie de l'évaporateur, en amont du robinet d'obturation, et le point haut du réservoir collecteur.

5. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que, d'une part, la bouteille anticoup de liquide est montée entre la sortie de l'évaporateur et le robinet d'obturation et, d'autre part, un robinet dit robinet de retour est monté entre le point bas de la bouteille anticoup de liquide et le point haut du réservoir collecteur.