EP1980794B1 - Aérotherme à gaz et à climatiseur réversible - Google Patents

Aérotherme à gaz et à climatiseur réversible Download PDF

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EP1980794B1 EP08006964A EP08006964A EP1980794B1 EP 1980794 B1 EP1980794 B1 EP 1980794B1 EP 08006964 A EP08006964 A EP 08006964A EP 08006964 A EP08006964 A EP 08006964A EP 1980794 B1 EP1980794 B1 EP 1980794B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
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    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/34—Heater, e.g. gas burner, electric air heater

Definitions

  • the invention relates to gas heaters with a cold chiller direct expansion or chilled water, used for the need for heating and cooling of commercial and industrial premises.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages mentioned above.
  • This invention as characterized in the claims, solves the problem of using a method and creating a gas heater with a direct expansion chiller or chilled water, made in two very compact units facilitating their operation. implantation, avoiding, during momentary needs of heat, to make use of the supplement of energy consuming heating resistances, by inversion of the cycle of the cold group transforming the cold battery into hot battery, by using the principle of the heat pump, until the gas exchanger takes over the system if necessary, while preventing air from passing into the cold battery in winter to prevent clogging of it and that of its filter.
  • the aerothermal process of air conditioning of premises and buildings, operating on gas and according to a thermodynamic cycle with a refrigerant gas, whose heating function is provided by a gas exchanger and the refrigeration function by a refrigerant unit comprising a compressor, an evaporator and a condenser, the circulation of air being provided by fans, consists in associating, within the room or the building, the gas exchanger with a direct expansion or chilled water battery, to arrange the refrigerant group to outside the room, near the gas exchanger, and manage the installation by an electronic box selecting the form of energy best suited to its cost.
  • the cold unit is turned on when the indoor room thermostat is in cold demand, or turns on the gas burner of the heat exchanger if it is in heat demand (room thermostat).
  • room thermostat that the outside temperature is not too low (+ 5 ° C) and that it makes it possible to obtain a correct coefficient of performance of the cooling group, this one starts in use and reverses its cycle to deliver hot on the battery of the indoor unit to the building; this, by automatic selection of the form of energy best suited to its cost.
  • the device for implementing the method as set out above consisting of two units, one of which, located inside the building, comprises a high-efficiency tubular heat exchanger, a multi-torch gas burner.
  • the advantages obtained by this invention consist mainly in that the realization of the device in two units of small size facilitates their assembly and their implementation and in that the automatic selection of the most economical heating mode, as well as the functionality of the exchanger gas, can reduce by three the necessary electrical energy, since any heating supplement by heating elements is replaced by the gas exchanger, more economical in this case.
  • the Figures 1 and 2 represent an aerothermal gas-air conditioner system made up of an indoor unit 1 having the heater-air conditioner gas, diffusing the conditioned air by a blast gate 10 to fins 11 inlet nozzle, and a suction connection 6 for the flue gas exhaust 8 and combustion air suction 9; said indoor unit 1 being connected to a gas source via a pipe 7 and to the outdoor unit 2 via a thermal insulating connection sheath 3 surrounding the tubes for the return of the refrigerant and the electrical connection of the two units 1, 2 .
  • the gas-air-conditioner unit constituting the indoor unit 1 of the installation is installed directly in the room concerned, with connection by wall-mounted suction pad 6 or on the roof.
  • the cold unit constituting the outdoor unit 2 is mounted on the other side of the partition wall. It can be installed directly on the floor, hung on the wall or placed on the roof when no space is available around the building.
  • the blower grid 10 comprises fins 11 for directing the flow of air. In cold mode, the fins 11 are oriented horizontally to obtain a horizontal blow, while in hot mode, they tilt to the ground according to the installation height of the unit 1, to obtain a blowing without stratification.
  • the installation according to the invention is intended primarily for the air conditioning of commercial and industrial premises, but nothing would preclude its use in other kinds of premises, subject to minor adaptations of the mainspring of the man of business, without departing from the scope of this application.

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Description

  • L'invention concerne les aérothermes à gaz équipés d'une batterie froide à détente directe ou à eau glacée, utilisés pour le besoin de chauffage et de climatisation des locaux commerciaux et industriels.
  • Deux sortes d'appareils existent actuellement sur le marché :
    1. 1) Des appareils intégrant dans un même module l'échangeur à gaz, la batterie d'évaporateur, le condenseur, ainsi que le compresseur. Ces appareils sont de grandes dimensions et relativement lourds. Leur implantation s'effectue de ce fait à l'extérieur des bâtiments, et plus particulièrement sur les toits, ce qui impose de disposer d'une infrastructure adaptée et le recours à des moyens de levage de forte capacité, tels que grue ou hélicoptère. Leur installation est de type centralisé, ce qui oblige de disposer d'un réseau de gaine pour répartir l'air à l'intérieur des bâtiments.
    2. 2) Des appareils tels que décrits dans JP 03 291 432 , JP 62 280 525 , JP 55 099536 et US 2002/112495 constitués de deux unités, dont l'une est placée à l'extérieur et l'autre à l'intérieur ; une liaison par deux tubes de cuivre étant nécessaire pour faire circuler le gaz frigorigène. Le chaud et le froid étant obtenus par l'intermédiaire d'un compresseur permettant de réaliser le cycle thermodynamique correspondant, les énergies froide et chaude étant équivalentes. Ainsi, lorsque l'installation est en demande de chaleur et que la température extérieure chute en dessous de cinq degrés, l'unité extérieure effectue des inversions de cycle pour dégivrer la batterie extérieure, ce qui diminue le coefficient de performance de l'unité. De plus, lorsque la température extérieure est trop basse, le groupe compresseur s'arrête et des résistances électriques placées dans l'unité intérieure prennent la relève ; or, ce besoin d'énergie n'est nécessaire que quelques jours par an, ce qui oblige à recourir à une installation électrique appropriée et à souscrire un abonnement trois fois supérieur au besoin courant. L'installation de ces appareils est cependant décentralisée et la répartition de l'air dans les bâtiments s'effectue directement.
  • La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus évoqués. Cette invention, telle qu'elle est caractérisée dans les revendications, résout le problème consistant à utiliser un procédé et à créer un aérotherme à gaz équipé d'une batterie froide à détente directe ou à eau glacée, réalisé en deux unités très compactes facilitant leur implantation, évitant, lors de besoins momentanés de chaleur, de recourir à l'appoint de résistances chauffantes consommatrices d'énergie, par inversion du cycle du groupe froid transformant la batterie froide en batterie chaude, en utilisant le principe de la pompe à chaleur, jusqu'à ce que l'échangeur gaz prenne la relève du système si nécessaire, tout en empêchant l'air de passer dans la batterie froide en hiver pour éviter l'encrassement de celle-ci et celui de son filtre.
  • Le procédé aérothermique de conditionnement d'air de locaux et de bâtiments, fonctionnant au gaz et selon un cycle thermodynamique à gaz frigorigène, dont la fonction chauffage est assurée par un échangeur gaz et la fonction réfrigération par un groupe réfrigérant comportant un compresseur, un évaporateur et un condenseur, la circulation d'air étant assurée par des ventilateurs, consiste à associer, à l'intérieur du local ou du bâtiment, l'échangeur gaz à une batterie à détente directe ou à eau glacée, à disposer le groupe réfrigérant à l'extérieur du local, à proximité de l'échangeur gaz, et à gérer l'installation par un boîtier électronique sélectionnant la forme d'énergie la mieux adaptée en fonction de son coût.
  • Ainsi, le groupe froid se met en service quand le thermostat intérieur d'ambiance est en demande de froid, ou allume le brûleur gaz de l'échangeur si celui-ci est en demande de chaleur (thermostat d'ambiance). Lorsque le thermostat d'ambiance est en demande de chaleur, que la température extérieure n'est pas trop basse (+ 5 °C) et qu'elle permet d'obtenir un coefficient de performance correct du groupe réfrigérant, celui-ci se met en service et inverse son cycle pour délivrer du chaud sur la batterie de l'unité intérieure au bâtiment ; ceci, par sélection automatique de la forme d'énergie la mieux adaptée en fonction de son coût.
  • Le dispositif de mise en oeuvre du procédé tel qu'exposé ci-dessus, constitué de deux unités, dont l'une, située à l'intérieur du bâtiment, comporte un échangeur tubulaire à haut rendement, un brûleur à gaz multi-torches à allumage électronique, un double ventilateur centrifuge à action, une batterie d'échange et un filtre sur l'aspiration d'air avec contrôle d'encrassement, et dont l'autre, située à l'extérieur, à proximité immédiate de la première, comporte le groupe réfrigérant se caractérise en ce que la batterie d'échange est munie d'un clapet de by-pass, évitant à l'air de la traverser en hiver, lorsque l'appareil fonctionne au gaz et en ce que le fonctionnement du dispositif est contrôlé par un boîtier électronique asservi au coût des différentes formes d'énergie.
  • Les avantages obtenus par cette invention consistent principalement en ce que la réalisation du dispositif en deux unités de faible encombrement facilite leur montage et leur implantation et en ce que la sélection automatique du mode de chauffage le plus économique, ainsi que la fonctionnalité de l'échangeur gaz, permettent de réduire par trois l'énergie électrique nécessaire, puisque tout appoint de chaleur par résistances chauffantes est remplacé par l'échangeur gaz, plus économique dans ce cas.
  • D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'une installation aérothermique gaz - climatiseur, destinée à satisfaire le besoin de conditionnement d'air de locaux commerciaux et industriels, réalisée selon l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 montre, en perspective, l'installation vue de l'intérieur, avec représentation des parties cachées en trait pointillé,
    • la figure 2 montre, en perspective, l'installation vue de l'extérieur, avec représentation en trait pointillé des parties cachées.
  • Les figures 1 et 2 représentent une installation aérothermique gaz-climatiseur constituée d'une unité intérieure 1 comportant l'aérotherme gaz-climatiseur, diffusant l'air conditionné par une grille de soufflage 10 à ailettes 11 d'orientation du flux, et une connexion ventouse 6 pour l'évacuation des fumées 8 et l'aspiration d'air de combustion 9 ; ladite unité intérieure 1 étant reliée à une source de gaz par une conduite 7 et à l'unité extérieure 2 par une gaine de connexion 3 à isolant thermique entourant les tubes aller et retour du fluide frigorigène et la liaison électrique des deux unités 1, 2.
  • Comme on le remarque, en examinant conjointement les figures 1 et 2, l'aérotherme gaz - climatiseur constituant l'unité intérieure 1 de l'installation est installé directement dans le local concerné, avec raccordement par ventouse murale 6 ou en toiture. Le groupe froid constituant l'unité extérieure 2 est monté de l'autre côté du mur de séparation. Il peut être installé directement sur le sol, accroché au mur ou disposé en toiture lorsque aucun espace n'est disponible autour du bâtiment.
  • On remarque aussi que les unités 1 et 2 ont été conçues pour n'occuper qu'un très faible espace, compte tenu de leur réalisation plate qui permet une grande souplesse d'utilisation. Le soufflage d'air conditionné s'effectue horizontalement pour éviter les courants d'air. La grille de soufflage 10 comporte des ailettes 11 d'orientation du flux d'air. En mode froid, les ailettes 11 s'orientent horizontalement pour obtenir un soufflage horizontal, alors qu'en mode chaud, elles s'inclinent vers le sol en fonction de la hauteur d'installation de l'unité 1, afin d'obtenir un soufflage sans stratification.
  • L'installation selon l'invention est destinée principalement au conditionnement d'air de locaux commerciaux et industriels, mais rien ne s'opposerait à son utilisation dans d'autres sortes de locaux, sous réserve d'adaptations mineures du ressort de l'homme de métier, sans sortir du champ d'application de la présente demande.

Claims (2)

  1. Procédé aérothermique de conditionnement d'air de locaux et de bâtiments, fonctionnant au gaz et selon un cycle thermodynamique à gaz frigorigène, dont la fonction chauffage est assurée par un échangeur gaz et la fonction réfrigération par un groupe réfrigérant, comportant un compresseur, un évaporateur et un condenseur, la circulation d'air étant obtenue par des ventilateurs, consistant à associer, à l'intérieur du local ou du bâtiment, l'échangeur gaz à une batterie à détente directe ou à eau glacée, à disposer le groupe réfrigérant à l'extérieur du local, à proximité de l'échangeur gaz, et à gérer l'ensemble de façon automatique, caractérisé en ce que le groupe réfrigérant est mis en service quand le thermostat intérieur d'ambiance est en demande de froid, ou allume le brûleur gaz de l'échangeur lorsque celui-ci est en demande de chaleur, et, lorsque la température extérieure n'est pas trop basse et qu'elle permet d'assurer un coefficient de performance correct du groupe réfrigérant, celui-ci est mis en service et inverse son cycle pour délivrer de la chaleur sur la batterie située dans l'unité montée à l'intérieur du bâtiment, ceci, par sélection automatique de la forme d'énergie la mieux adaptée en fonction de son coût.
  2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, constitué de deux unités (1, 2), dont l'une (1), située à l'intérieur du bâtiment, comporte un échangeur tubulaire à haut rendement, un brûleur à gaz multi-torches à allumage électronique, un double ventilateur centrifuge à action, une batterie d'échange et un filtre sur l'aspiration d'air avec contrôle d'encrassement, et dont l'autre (2), située à l'extérieur, à proximité immédiate de la première, comporte le groupe réfrigérant, caractérisé en ce que la batterie d'échange est munie d'un clapet de by-pass, évitant à l'air de la traverser en hiver, lorsque l'appareil fonctionne au gaz et en ce que le fonctionnement du dispositif est contrôlé par un boîtier électronique, asservi au coût des différentes formes d'énergie.
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