FR2469668A1 - Heat pump for boiler heating - is flange-mounted on boiler with internal condenser - Google Patents

Heat pump for boiler heating - is flange-mounted on boiler with internal condenser Download PDF

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FR2469668A1 FR8023185A FR8023185A FR2469668A1 FR 2469668 A1 FR2469668 A1 FR 2469668A1 FR 8023185 A FR8023185 A FR 8023185A FR 8023185 A FR8023185 A FR 8023185A FR 2469668 A1 FR2469668 A1 FR 2469668A1
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Abstract

The heat pump has a compressor, a condenser and an evaporator forming a closed cycle for heating a boiler. The pump (5) is flange-mounted on the boiler (1), inside which the condenser (8) is accommodated. The condenser can protrude radially into the boiler in the horizontal direction, extending right through it, having a coil of long thin tubing and of oblong shape, its length being roughly equal to the boiler diameter. There can be several such coils one above the other and pref. offset in the sideways direction.

Description

La présente invention concerne une pompe à chaleur combinée avec un compresseur; un condensateur et un vaporisateur dans un circuit réfrigérant en vue de chauffer le contenu d'un chauffe-eau. The present invention relates to a heat pump combined with a compressor; a condenser and a vaporizer in a refrigerant circuit for heating the contents of a water heater.

Dans les installations connues de ce genre, le chauffe-eau et la pompe à chaleur sont constructivement disposés indépendamment l'un de l'autre et uniquement reliés par une conduite circulatoire dotée d'une pompe de circulation, laquelle conduite atteint le condensateur de la pompe à chaleur et dans laquelle le contenu du chauffe-eau est remué. La pose et l'isolation d'une telle conduite entraînent souvent des frais importants de matériel et de main-d'oeuvre, sans même parler de la disposition désavantageuse de la pompe de circulation. En plus, cette pompe indispensable au fonctionnement de l'installation constitue unegêne en raison des pannes possibles et absorbe constamment de l'énergie pour être efficace.La disposition séparée du chauffeeau et de la pompe à chaleur exige en plus des connexions électriques relativement compliquées pour la liaison entre le thermostat à monter sur le chauffe-eau et la commande de la pompe à chaleur, d'où accroissement supplémentaire des frai. In known installations of this kind, the water heater and the heat pump are constructively arranged independently of each other and only connected by a circulatory pipe with a circulation pump, which pipe reaches the condenser of the heat pump and in which the contents of the water heater are stirred. The laying and the insulation of such a pipe often entails significant material and labor costs, not to mention the disadvantageous arrangement of the circulation pump. In addition, this pump, which is essential for the operation of the installation, is uncomfortable due to possible faults and constantly absorbs energy to be effective. The separate arrangement of the boiler and the heat pump also requires relatively complicated electrical connections for the connection between the thermostat to be mounted on the water heater and the control of the heat pump, resulting in additional spawning.

de montage. Un autre inconvénient particulièrement important réside dans le fait qu'à la conduite circulatoire se produit en dépit de l'isolation prévue,des pertes de chaleur inévitables se traduisant par un résultat négatif quant à la température à atteindre du chauffe-eau.mounting. Another particularly important disadvantage is that the circulatory conduct occurs despite the expected insulation, inevitable heat loss resulting in a negative result in the temperature to reach the water heater.

L'invention vise un perfectionnement des installations précitées en vue d'éviter les inconvénients signalés, consistant à réunir intimement la pompe à chaleur et le chauffe-eau en un seul bloc. I1 suffit tout simplement d'assembler directement la pompe à chaleur au chauffe-eau et de disposer le condensateur de cette pompe à l'intérieur du chauffe-eau. The invention aims an improvement of the aforementioned facilities to avoid the reported disadvantages of intimately joining the heat pump and the water heater in one block. Simply simply assemble the heat pump directly to the water heater and dispose the capacitor of this pump inside the water heater.

Dans ces conditions l'échange de chaleur entre le condensateur de la pompe à chaleur et du contenu du chauffe-eau a lieu dans le chauffe-eau, de sorte qu'une conduite circulatoire et une pompe de circulation ne sont plus nécessaires, et qu'ainsi les pertes de chaleur extérieures sont évitées. Dans ces conditions une pompe à chaleur de faible rendement suffit, d'où économie d'énergie et des frais de fonctionnement. En plus, du fait que la pompe à chaleur et le chauffe-eau forment une unité, il est possible pour connecter le régulateur de température à la commande, d'avoir simplement recours à des prises de courant ordinaires. Ainsi les avantages qui résultent de l'inven tion sont une simplification de construction et aussi un abaissement des frais de fonctionnementssd'où économie appréciable dans l'ensemble. Under these conditions heat exchange between the heat pump condenser and the contents of the water heater takes place in the water heater, so that a circulatory pipe and a circulation pump are no longer needed, and that thus the external heat losses are avoided. Under these conditions a heat pump of low efficiency is sufficient, hence energy saving and operating costs. In addition, because the heat pump and the water heater form a unit, it is possible to connect the temperature controller to the control, simply to use ordinary outlets. Thus, the advantages which result from the invention are a simplification of construction and also a lowering of operating costs, from which the economy as a whole is appreciable.

La pompe à chaleur peut avoir un condensateur sous forme de tubulures horizontales pénétrant dans le chauffe-eau en direction radiale et etre fixeed une bride prévue sur le chauffe-eau par exemple celle qui existe de toute façon autour du trou d'homme des chauffe-eau courants. Le montage en est facile et la transmission de la chaleur est excellente. The heat pump may have a capacitor in the form of horizontal pipes penetrating the water heater radially and be fixeed a flange provided on the water heater for example that which exists anyway around the manhole of the heaters. running water. The assembly is easy and the transmission of heat is excellent.

Par ailleurs, en plus des dispositions ci-dessus en combinaison avec un évaporateur en contact avec l'air ambiant, il peut être prévu que l'espace recevant la compression soit doté d'au moins une ouverture d'aspiration fonctionnant avec un ventilateur travaillant par succion, et que devant le côté de l'aspiration soit disposé l'évaporateur travaillant en régleur d'air. I1 en résulte avantageusement un préchauffage complémentaire de l'air amené à l'évaporateur, tout en refroidissant le compresseur. Moreover, in addition to the above arrangements in combination with an evaporator in contact with the ambient air, it can be provided that the space receiving the compression is provided with at least one suction opening operating with a working fan. by suction, and that in front of the suction side is arranged the evaporator working as an air regulator. This advantageously results in a supplementary preheating of the air supplied to the evaporator while cooling the compressor.

Le dessin annexé à l'appui du mémoire descriptif qui suit représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de l'objet d'invention, mettant en outre l'accent sur d'autres avantages possibles. The accompanying drawing in support of the specification which follows represents, by way of non-limiting example, an embodiment of the subject matter of the invention, further emphasizing other possible advantages.

La figure 1 montre en vue latérale la disposition d'une pompe à chaleur adaptée à un chauffe-eau, et
La figure 2 en est une vue depuis le dessus et partiellement en coupe.
FIG. 1 shows in side view the arrangement of a heat pump adapted to a water heater, and
Figure 2 is a view from above and partially in section.

Le chauffe-eau 1 (Fig. 1) peut par exemple contenir de l'eau chaude sanitaire. Il possède d'une manière connue un raccord à la conduite d'eau fraîche et 9 celle pour débiter de l'eau chaude L'ouverture ou le trou d'homme donnant accès à l'intérieur du chauffe-eau est désignée par 2. For example, the water heater 1 (Fig. 1) may contain domestic hot water. It has in known manner a connection to the fresh water pipe and the one to discharge hot water. The opening or the manhole giving access to the interior of the water heater is designated 2.

L'enveloppe 3 du chauffe-eau comporte à l'extrémité de 50 ajutage une bride 4 à laquelle est raccordée la pompe à chaleur désignée dans son ensemble par 5, et servant à chauffer le contenu du chauffe-eau 1. Cette pompe à chaleur 5 comprend d'une manière connue un compresseur 6, un évaporateur 7 et un condensateur 8. Le fonctionnement de la pompe de chaleur est connu en soi. Les éléments constitutifs de cette pompe sont montés sur un support 9 comportant une bride 10 raccordée avec intercalation d'un joint 11 à la bride 4 du chauffe-eau à l'aide de boulons non représentés. Cette disposition compacte permet un montage et un démontage rapides de cette pompe à chaleur 5, et est d'un encombrement le plus réduit possible. La fixation directe de la pompe 5 sur le chauffe-eau 1 dispense d'avoir recours à des consoles ou autres moyens de support.The casing 3 of the water heater comprises at the end of the nozzle 50 a flange 4 to which is connected the heat pump generally designated by 5, and serving to heat the contents of the water heater 1. This heat pump 5 comprises in a known manner a compressor 6, an evaporator 7 and a capacitor 8. The operation of the heat pump is known per se. The constituent elements of this pump are mounted on a support 9 comprising a flange 10 connected with intercalation of a seal 11 to the flange 4 of the water heater with not shown bolts. This compact arrangement allows rapid assembly and disassembly of this heat pump 5, and is as small as possible. The direct attachment of the pump 5 to the water heater 1 eliminates the need for consoles or other support means.

Quant au condensateur 8, il possède une forme relativement allongée et dépasse de beaucoup la bride 10. Celle-ci affecte, en vue d'une obturation correcte, pratiquement la forme d'un couvercle comportant des tubulures montées de manière étanche pour le remplissage et pour le débit 12, respectivement 13 du condensateur 8. Ainsi que le montrent les figures, l'adop- tion pour le condensateur de la forme de barres chauffantes permet avantageusement de transmettre la chaleur effective du condensateur au contenu du chauffe-eau, d'où garantie d'un rendement excellent. Dans la forme d'exécution représentée, le condensateur 3 pénètre horizontalement dans le chauffe-eau 1, d'une quantité correspondant sensiblement au diamètre intérieur du chauffe-eau 1 de façon à agir radialement.Bien entendu au lieu de condensateur rectiligne, d'autres formes sont concevables,curvilignes ou angulaires, suivant les besoins. Cependant, il est donné la préférence à la forme rectiligne représentée sur le dessus,du fait qu'elle se laisse le mieux introduire à travers le trou d'homme 2. As for the capacitor 8, it has a relatively elongated shape and greatly exceeds the flange 10. The latter affects, in order to properly seal, substantially the shape of a cover comprising tubings mounted in a sealed manner for filling and for the flow 12, respectively 13 of the capacitor 8. As shown in the figures, the adoption for the capacitor of the form of heating rods advantageously makes it possible to transmit the effective heat of the capacitor to the contents of the water heater, where guarantee of excellent performance. In the embodiment shown, the capacitor 3 penetrates horizontally into the water heater 1, an amount corresponding substantially to the inside diameter of the water heater 1 so as to act radially. Of course instead of straight capacitor, other forms are conceivable, curvilinear or angular, as required. However, preference is given to the rectilinear shape shown on the top, because it is best introduced through the manhole 2.

Le condensateur 8 se compose de serpentins composés de plusieurs spires allongées 14, superposées suivant des plans parallb- les et raccordées à la bride 10 de façon à être parcourus depuis le haut vers le bas, le condensé se produisant à l'intérieurpouvantainsi s'écouler convenablement par gravité. I1 y a avantage, comme le montre la Fig. 2 > de décaler les spires 14 latéralement pour l'obtention d'un échange de chaleur plus intenseQuant aux choix du matériau pour les serpentins, il est recommandé l'acier au chrome qui a l'avantage d'être très résistant en lui-même et aussi à la corrosion, permettant un fonctionnement 9 haute pression. The capacitor 8 is composed of coils composed of a plurality of elongated turns 14 superimposed along parallel planes and connected to the flange 10 so as to be traversed from the top to the bottom, the condensate occurring in the interior thus being able to flow suitably by gravity. It is advantageous, as shown in FIG. 2> to shift the turns 14 laterally to obtain a more intense heat exchangeWhen the choice of the material for the coils, it is recommended the chrome steel which has the advantage of being very resistant in itself and also corrosion, allowing high pressure operation.

L'énergie primaire nécessaire à la pompe à chaleur est, dans la forme d'exécution envisagée, simplement prélevée de l'air ambiant. The primary energy required for the heat pump is, in the embodiment envisaged, simply taken from the ambient air.

De ce fait l'évaporateur 7 est conçu en régulateur d'air. Pour l'obtention d'un courant d'air suffisant, il est prévu un ventilateur 15 actionné par un moteur l(Fig. 2b Celui-ci aspire l'air ambiant à travers l'évaporateur 7 agis.As a result, the evaporator 7 is designed as an air regulator. In order to obtain a sufficient air flow, a motor-driven fan 15 is provided (Fig. 2b) This sucks the ambient air through the evaporator 7 acting.

sant en régulateur et le chasse de nouveau vers le haut. Dans ces conditions, il est assuré que l'air qui s'est refroidi dans l'évaporateur 7 se mélange bien avec l'air chaud accumulé dans les zones plus hautes, avec comme résultat un refroidissement uniforme de l'espace 17 occupé par le compresseur 6. Cet espace est limité à l'avant par l'évaporateur 7 au-dessus duquel est disposé, sensiblement 9 angle droit, un canal d'aération 18 recouvrant l'espace 17 et recevant le ventilateur 15. A l'avant est prévue, sensiblement dans l'alignement de l'évaporation, une fenêtre d'aspiration l9,et du côté du chauffe-eau se trouve une fenêtre d'évacuation 20 ouverte vers le haut. L'évaporateur 6 est ouvert sur le côté. Par ailleurs le support 9 recevant la pompe à chaleur est coiffé d'un capot 21, de préférence démontable, et disposé à lavant à faib distance de l'évaporateur 7 tout en atteignant la fenêtre d'aspiration 19. De cette manière il est obtenu un circuit reliant l'espace 17 au canal 18 en passant sur l'évaporateur 7. L'air aspirable à travers l'espace 17 et traversant les ouvertures latérales de l'évaporateur est réchauffé complémentairement par le compresseur 6,lequel est refroidi de façon désirée. La commande de la pompe à chaleur 5 est assurée par un régulateur de température 22 appliqué au chauffe-eau 1 (Fig.2), relié par un câble 23 au dispositif d'enclenchement et de déclenchement 24. Le régulateur de température peut avantageusement être disposé si près de la pompe à chaleur 5 raccordée directement au chauffe-eau 1, que le câble 23 n'ait qu'une très courte distance à franchir de façon qu'il puisse être laissé lâche. Dans la forme d'exécution illustrée, la connexion de ce câble a lieu par de simples fiches de prise de courant 25.health in regulator and hunting again upwards. Under these conditions, it is ensured that the air which has cooled in the evaporator 7 mixes well with the hot air accumulated in the higher zones, with the result of a uniform cooling of the space 17 occupied by the 6. This space is limited at the front by the evaporator 7 above which is disposed, substantially 9 right angle, a ventilation channel 18 covering the space 17 and receiving the fan 15. At the front is provided, substantially in alignment with evaporation, a suction window 19, and on the water heater side is an upwardly open discharge window. The evaporator 6 is open on the side. Furthermore, the support 9 receiving the heat pump is capped with a cover 21, preferably removable, and arranged at a short distance from the evaporator 7 while reaching the suction window 19. In this way it is obtained a circuit connecting the space 17 to the channel 18 by passing on the evaporator 7. The air sucked through the space 17 and passing through the lateral openings of the evaporator is further heated by the compressor 6, which is cooled so desired. The control of the heat pump 5 is provided by a temperature controller 22 applied to the water heater 1 (FIG. 2), connected by a cable 23 to the triggering and triggering device 24. The temperature regulator can advantageously be disposed so close to the heat pump 5 connected directly to the water heater 1, that the cable 23 has a very short distance to cross so that it can be left loose. In the illustrated embodiment, the connection of this cable takes place by simple plugs 25.

L'invention ne se.limite pas à la forme d'exécution décrite et illustrée par les dessins à l'appui, mais s'étend à des variations et des modifications possibles pour se prêter à des cas particuliers pouvant se présenter dans la pratique.  The invention is not limited to the embodiment described and illustrated by the supporting drawings, but extends to possible variations and modifications to suit particular cases that may occur in practice.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Pornpe à chaleur comportant comme moyen de cir 1. Heat porn having as a means of cir cuit réfrigérant un compresseur, un condensateur et un évaporateur pour chauf cooks refrigerant compressor, condenser and evaporator for heating fer le contenu d'un chauffe-eau, caractérisée en ce que cette pompe à chaleur 5 iron the contents of a water heater, characterized in that this heat pump 5 est directement adaptée au chauffe-eau l,et que le condensateur 8 est logé is directly adapted to the water heater l, and that the capacitor 8 is housed h l'intérieur du chauffe-eau 1. inside the water heater 1. 2. Pompe à chaleur suivant la revendication 1, ca 2. Heat pump according to claim 1, ca ractérisée en ce que le condensateur 8 pénètre sensiblement horizontalement characterized in that the capacitor 8 penetrates substantially horizontally dans le chauffe-eau 1 et agit dans le sens radial. in the water heater 1 and acts in the radial direction. 3. Pompe à chaleur suivant au moins une des reven 3. Heat pump according to at least one of the following dications 1 et 2 avec au moins une spire tubulaire constituant le condensateur, dications 1 and 2 with at least one tubular turn constituting the capacitor, caractérisée en ce que le ou les spires constituant le condensateur 8 affectent characterized in that the one or more turns constituting the capacitor 8 affect une forme allongée correspondant sensiblement au diamètre intérieur du chauffe an elongated shape corresponding substantially to the inside diameter of the heater eau. water. 4. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des re 4. Heat pump according to one or the other of the vendications 1 à 3 comportant-plusieurs spires tubulaires constituant le con Claims 1 to 3 comprising several tubular turns constituting the con densateur, caractérisée en ce que les spires 14 de ce condensateur 8 sont su densifier, characterized in that the turns 14 of this capacitor 8 are known perposées suivant des plans parallèles et de préférence décalées latéralement arranged in parallel planes and preferably laterally offset les unes par rapport aux autres. one against the other. 5. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des 5. Heat pump according to either of the revendications 1 9 4, caractérisée par une bride de fixation 10 adaptable à la bride 4 du trou d'homme du chauffe-eau 1. claims 1 9 4, characterized by a fastening flange 10 adaptable to the flange 4 of the manhole of the water heater 1. 6. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5 avec un évaporateur pouvant être exposé à l'air ambiant, caractérisée en ce que l'espace 17 contenant le compresseur G est doté d'au moins une ouverture d'aspiration d'air susceptible d'être évacué par un ventilateur 15, précédé du côté de l'aspiration d'un évaporateur 7 formant régulateur d'air. Heat pump according to one of Claims 1 to 5 with an evaporator which can be exposed to ambient air, characterized in that the space 17 containing the compressor G is provided with at least one opening air suction can be evacuated by a fan 15, preceded by the suction side of an evaporator 7 forming an air regulator. 7. Pompe à chaleur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'espace 17 contenant le compresseur 6 est ouvert latéralement et limité frontalement par l'évaporateur 7 destiné à fonctionner comme régulateur d'air, disposé derrière un capot 21 surmonté d'une conduite d'air 18 contenant le ventilateur 15,et où dans l'es- pace clos frontalement par le capot 21 est prévue une fenêtre d'aspiration 19, et du côté du chauffe-eau une fenêtre d'évacuation 20 ouverte vers le haut.  Heat pump according to one or other of the preceding claims, characterized in that the space 17 containing the compressor 6 is open laterally and is limited frontally by the evaporator 7 intended to function as an air regulator. behind a hood 21 surmounted by an air duct 18 containing the fan 15, and where in the space closed frontally by the hood 21 is provided a suction window 19, and on the water heater side a window discharge 20 open upwards.
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