EP0099312A1 - Dispositif économiseur d'énergie pour la climatisation de locaux - Google Patents

Dispositif économiseur d'énergie pour la climatisation de locaux Download PDF

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EP0099312A1
EP0099312A1 EP83430024A EP83430024A EP0099312A1 EP 0099312 A1 EP0099312 A1 EP 0099312A1 EP 83430024 A EP83430024 A EP 83430024A EP 83430024 A EP83430024 A EP 83430024A EP 0099312 A1 EP0099312 A1 EP 0099312A1
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EP
European Patent Office
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exchanger
fluid
compressor
solar collector
air conditioning
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Withdrawn
Application number
EP83430024A
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German (de)
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Inventor
Bernard Baldoni
Georges Cauvet
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D'etudes Et Promotions De Techniques Avancees Septa Societe A Responsabilite Ltee Ste
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D'etudes Et Promotions De Techniques Avancees Septa Societe A Responsabilite Ltee Ste
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/051—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
    • F25B27/005—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in compression type systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/04—Desuperheaters

Definitions

  • the present invention relates to a new device for air conditioning premises, requiring little or no expensive energy input for its operation. It is known to use solar collectors for energy storage, in electric form by means of solar cells, in thermal form by means of hot water tanks, etc. Storage in electrical form comes up against various disadvantages, in particular a high cost for storage and subsequent use, as well as a low yield. Storage in thermal form has the major drawback of requiring large-volume installations and, in principle, only allowing heating. It is also known that air contains calories in the form of sensible heat and latent heat, and various methods of using calories from air have been proposed. It is also known to obtain energy storage by evaporation of a refrigerant fluid in a compressor.
  • the present invention aims to combine the previous known devices so as to create a new reversible device allowing the air conditioning of premises practically without energy input, this new device essentially consisting of a reversible heat pump whose operation is associated with the 'Evaporation of a peddling fluid in an air / air exchanger receiving the calories from the air in the form of sensible heat and / or in the form of latent heat, and / or the solar gains by radiation.
  • the subject of the invention is an energy saving device for the air conditioning of premises, characterized in that it comprises a solar collector having surface irregularities and traversed by a heat-spreading fluid, said fluid being sent to a compressor via a first fluid-to-water exchanger, an inverter and an accumulator, said compressor being connected to a fan coil via a second exchanger supplying a storage tank storage and said inverter, the output of said fan coil being connected to a regulator and a receiver via a third exchanger, said regulator being connected to said solar collector, the water from the primary exchanger of the storage tank being circulated by a linear accelerator in a closed circuit connecting the three exchangers and comprising an expansion tank.
  • said solar collector is connected to said compressor via a modulating valve controlled by a probe in contact with said collector and an external probe.
  • the device according to the invention comprises a solar collector 1 traversed by pipes 2 for transporting calorie-carrying fluid.
  • the sensor 1 which directly receives the solar radiation, has irregularities in the surfaces constituted by fins 3 allowing an air-air exchange, in particular in the case of strong and medium winds, as well as the contribution of the latent calories from the air thanks to the large exchange surface thus formed.
  • the hawker liquid passing through the pipes 2 undergoes evaporation by the contribution of the calories from the sensor 1, in the case of the refrigeration operating mode (summer).
  • the pipes 2 are connected to a first hawker-water exchanger 4 which is itself connected to an accumulator 5 by means of a reversing valve 6.
  • the accumulator 5 is connected to a compressor 7, the outlet of which is brought back to the reversing valve 6 by a second fluid hawker-water exchanger 8.
  • the exchanger 8 supplies a hot water storage tank 9 whose water from the primary exchanger is circulated by a linear accelerator 10 to high flow and low pressure drop.
  • the output of the reversing valve 6 is connected to a fan coil 11 constituting a condenser and arranged in the room to be air conditioned.
  • the outlet of the condenser 11 is connected to a third hawker-water exchanger 12 connected to a regulator 13 via a receiver 14, The outlet of the regulator 13 is brought back to the pipes 2 of the sensor 1.
  • the three exchangers 4, 8, 12 are connected by a closed distribution 15 provided with an expansion tank (not shown) absorbing the variations in volume due to the expansion of the water in the circuit 15.
  • the reversing valve 6 can be automatically controlled, under the control of indoor and outdoor temperature sensors; it can also be manually operated. The inversion being done without inertia, the temperature variation of the hawker fluid is done in a very short time.
  • the exchangers 4 and 12 produce, depending on the operating mode of the inverter 6, sub-cooling allowing maximum energy to be recovered.
  • the exchanger 8 plays the role of a desuperheater and also ensures the production of hot water.
  • the invention provides a defrosting system consisting of a modulating valve 16 directly connecting the outlet of the compressor 7 to the pipes 2 and controlled by a probe 17 in contact with the sensor 1 and an external probe 18, so keep the sensor wall temperature always below the air dew point.

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Abstract

Dispositif comprenant un capteur solaire (1) présentant des irrégularités de surface (3) et traversé par un fluide colporteur de calories, ledit fluide étant envoyé à un compresseur (7) par l'intermédiaire d'un premier échangeur fluide colporteur-eau (4), d'un inverseur (6) et d'un accumulateur (5), ledit compresseur (7) étant relié à un ventilo-convecteur (11) par l'intermédiaire d'un second échangeur (8) alimentant un ballon de stockage (9) et dudit inverseur (6), la sortie dudit ventilo-convecteur (11) étant reliée à un détendeur (13) et à un receveur (14) par l'intermédiaire d'un troisième échangeur (12), ledit détendeur (13) étant relié audit capteur solaire (1), l'eau de l'échangeur primaire du ballon de stockage (9) étant mise en circulation par un accélérateur linéaire (11) dans un circuit fermé (15) reliant les trois échangeurs (4, 8, 12) et comprenant un vase d'expansion.

Description

  • La présente invention concerne un nouveau dispositif pour la climatisation de locaux, ne nécessitant pas ou peu d'apport d'énergie onéreuse pour son fonctionnement. Il est connu d'utiliser des capteurs solaires pour le stockage d'énergie, sous forme électrique au moyen de piles solaires, sous forme thermique au moyen de ballons d'eau chaude, etc. Le stockage sous forme électrique se heurte à divers inconvénients, en particulier un coût élevé pour le stockage et l'utilisation ultérieure, ainsi qu'un faible rendement. Le stockage sous forme thermique présente l'inconvénient majeur de nécessiter des installations de grand volume et de ne permettre, en principe, que le chauffage. Il est également connu que l'air contient des calories sous forme de chaleur sensible et de chaleur latente, et on a proposé divers procédés d'utilisation des calories de l'air. Il est par ailleurs connu d'obtenir un stockage d'énergie par évaporation d'un fluide réfrigérant dans un compresseur. La présente invention vise à combiner les dispositifs connus précédents de manière à créer un nouveau dispositif réversible permettant la climatisation de locaux pratiquement sans apport d'énergie, ce nouveau dispositif étant essentiellement constitué d'une pompe à chaleur réversible dont le fonctionnement est associé à l'évaporation d'un fluide colporteur dans un échangeur air/air recevant les calories de l'air sous forme de chaleur sensible et/ou sous forme de chaleur latente, et/ou les apports solaires par rayonnement. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif économiseur d'énergie pour la climatisation de locaux, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur solaire présentant des irrégularités de surface et traversé par un fluide colporteur de calories, ledit fluide étant envoyé à un compresseur par l'intermédiaire d'un premier échangeur fluide colporteur-eau, d'un inverseur et d'un accumulateur, ledit compresseur étant relié à un ventilo-convecteur par l'intermédiaire d'un second échangeur alimentant un ballon de stockage et dudit inverseur, la sortie dudit ventilo-convecteur étant reliée à un détendeur et à un receveur par l'intermédiaire d'un troisième échangeur, ledit détendeur étant relié audit capteur solaire, l'eau de l'échangeur primaire du ballon de stockage étant mise en circulation par un accélérateur linéaire dans un circuit fermé reliant les trois échangeurs et comprenant un vase d'expansion.
  • De préférence, ledit capteur solaire est relié audit compresseur par l'intermédiaire d'une vanne modulante pilotée par une sonde en contact avec ledit capteur et une sonde extérieure.
  • L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en se référant au dessin annexé dont la figure unique est un schéma de principe d'un dispositif selon un exemple de réalisation de l'invention.
  • Le dispositif selon l'invention comprend un capteur solaire 1 traversé par des canalisations 2 pour le transport de fluide colporteur de calories. Le capteur 1, qui reçoit directement le rayonnement solaire, comporte des irrégularités de surfaces constituées par des ailettes 3 permettant un échange air-air, en particulier dans le cas de vents forts et moyens, ainsi que l'apport des calories latentes de l'air grâce à la grande surface d'échange ainsi formée. Le liquide colporteur traversant les canalisations 2 subit une évaporation par l'apport des calories du capteur 1, dans le cas du mode de fonctionnement en réfrigération (été). Les canalisations 2 sont reliées à un premier échangeur fluide colporteur-eau 4 lui-même relié à un accumulateur 5 par l'intermédiaire d'une vanne d'inversion 6. L'accumulateur 5 est relié à un compresseur 7 dont la sortie est ramenée à la vanne d'inversion 6 par un second échangeur fluide colporteur-eau 8. L'échangeur 8 alimente un ballon de stockage d'eau chaude 9 dont l'eau de l'échangeur primaire est mise en circulation par un accélérateur linéaire 10 à grand débit et faible perte de charge. La sortie de la vanne d'inversion 6 est reliée à un ventilo-convecteur 11 constituant un condenseur et disposé dans le local à climatiser. La sortie du condenseur 11 est reliée à un troisième échangeur fluide colporteur-eau 12 relié à un détendeur 13 par l'intermédiaire d'un receveur 14, La sortie du détendeur 13 est ramenée aux canalisations 2 du capteur 1. Les trois échangeurs 4, 8, 12 sont reliés par une distribution fermée 15 munie d'un vase d'expansion (non représenté) absorbant les variations de volume dues à la dilatation de l'eau dans le circuit 15. La vanne d'inversion 6 peut être à commande automatique, sous le contrôle de capteurs de température intérieurs et extérieurs ; elle peut également être à commande manuelle. L'inversion se faisant sans inertie, la variation de température du fluide colporteur se fait en un temps très court.
  • Les échangeurs 4 et 12 produisent, selon le mode de fonctionnement de l'inverseur 6, un sous-refroidissement permettant de récupérer un maximum d'énergie. D'autre part, l'échangeur 8 joue le rôle d'un désurchauffeur et assure en outre la production d'eau chaude. Pour le fonctionnement à basse température, l'invention prévoit un système de dégivrage constitué par une vanne modulante 16 reliant directement la sortie du compresseur 7 aux canalisations 2 et pilotée par une sonde 17 en contact avec le capteur 1 et une sonde extérieure 18, afin de maintenir la température de paroi du capteur toujours inférieure au point de rosée de l'air.

Claims (2)

1. - Dispositif économiseur d'énergie pour la climatisation de locaux, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur solaire (1) présentant des irrégularités de surface (3) et traversé par un fluide colporteur de calories, ledit fluide étant envoyé à un compresseur (7) par l'intermédiaire d'un premier échangeur fluide colporteur-eau (4), d'un inverseur (6) et d'un accumulateur (5), ledit compresseur (7) étant relié à un ventilo-convecteur (11) par l'intermédiaire d'un second échangeur (8) alimentant un ballon de stockage (9) et dudit inverseur (6), la sortie dudit ventilo-convecteur (11) étant reliée à un détendeur (13) et à un receveur (14) par l'intermédiaire d'un troisième échangeur (12), ledit détendeur (13) étant relié audit capteur solaire (1), l'eau de l'échangeur primaire du ballon de stockage (9) étant mise en circulation par un accélérateur linéaire (11) dans un circuit fermé (15) reliant les trois échangeurs (4, 8, 12) et comprenant un vase d'expansion.
2. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit capteur solaire (1) est relié audit compresseur (7) par l'intermédiaire d'une vanne modulante (16) pilotée par une sonde (17) en contact avec ledit capteur et une sonde extérieure (18).
EP83430024A 1982-07-05 1983-07-04 Dispositif économiseur d'énergie pour la climatisation de locaux Withdrawn EP0099312A1 (fr)

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ES (1) ES523823A0 (fr)
FR (1) FR2529649A1 (fr)
IT (1) IT1157113B (fr)

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IT8268416A0 (it) 1982-12-03
FR2529649A1 (fr) 1984-01-06
IT1157113B (it) 1987-02-11
FR2529649B1 (fr) 1985-02-22
ES8404742A1 (es) 1984-05-16
ES523823A0 (es) 1984-05-16

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Inventor name: BALDONI, BERNARD

Inventor name: CAUVET, GEORGES