FR2503336A1 - Heat pump for domestic heating - has three fluid circuits with exchanger condenser forming heating body of boiler - Google Patents

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Abstract

The heat pump circuit consists of a compressor (3), condenser (6), expander (4) and evaporator (5) and is used for heating a house and supplying hot water. The fins (7) of the condenser are connected with a high temperature circuit (10) in which hot water for central heating or for domestic use is circulated. At the same time air for heating the house is circulated by a fan (13). Heat may be supplied to the evaporator by a liquid circulated by the pump (15) in the circuit (14). Alternatively heat from the atmosphere or from combustion gases may be supplied by the fan (17).

Description

L' invention se rapporte d un ensemble mettant z-n ouvre une nouvel le pompe à chaleur mixte, perfectionnée, permettant l'utilisation simultanée ou alternative d'air et/ou d'eau comme fluides d'apport de chai leur, d'une part, et assurant la product i on s i mu I tanée ou a I ternat i ve d'air chaud et/ou d'eau chaude, d'autre part. The invention relates to an assembly using zn opens a new, improved mixed heat pump, allowing the simultaneous or alternative use of air and / or water as heating fluids, on the one hand , and ensuring the production i on if mu I tane or at I ternat i ve of hot air and / or hot water, on the other hand.

Cette invention trouve application, en particulier, aux installations de chauffage de locaux par air chaud et/ou eau chaude zazou de production d'eau chaude sanitaire ou autre. This invention finds application, in particular, in premises heating installations by hot air and / or zazou hot water for producing domestic or other hot water.

Les pompes à chaleur mixtes sont déjà bien connues mais elles ne permettent pas de réaliser des combinaisons "air-air et/ou air-eau" et/ou "eau-air et/ou eaueau" au moyen d'une installation simple et aussi rentable qu'économique. Combined heat pumps are already well known but they do not make it possible to make "air-air and / or air-water" and / or "water-air and / or water" combinations by means of a simple installation and also profitable than economical.

L'invention considérée vise donc à assurer, de façon simple, rationnelle et fonctionnelle, la possibilité de combiner l'emploi d'un et/ou de deux fluides d'apport de chaleur (air et/ou eau, par exemple) et l'usage d'un et/ou de deux fluides de dégagement de chaleur (également air et/ou eau, par exemple) dans le but d'augmenter sensiblement la souplesse d'utilisation des installations de chauffage par air chaud et/ou eau chaude et/ou de production d'eau chaude tout en leur conférant, en plus
un rendement de fonctionnement élevé.The invention considered therefore aims to ensure, in a simple, rational and functional manner, the possibility of combining the use of one and / or two heat transfer fluids (air and / or water, for example) and the use of one and / or two heat release fluids (also air and / or water, for example) in order to significantly increase the flexibility of use of heating systems with hot air and / or hot water and / or hot water production while giving them, in addition
high operating efficiency.

. une facilité certaine d'entretien, de réparation et
de remplacement, éléments composants de la pompe à chai leur. . a certain ease of maintenance, repair and
replacement, components of the chai pump.

. une économie accrue d'énergie calorifique par l'augmenta
tion des sources de captage et d'utilisation.. increased saving of heat energy by increasing it
tion of capture and use sources.

D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode de réalisation en référence aux dessins accompagnants dans lesquels
.la figure 1 est une vue schématique d'ensemble représen
tant les circuits de l'ensemble à pompe à chaleur selon
l'invention.Other technical characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given by way of nonlimiting example in one embodiment with reference to the accompanying drawings in which
. Figure 1 is a schematic overview of the representation
both the circuits of the heat pump assembly according to
the invention.

. la figure 2 est une vue schématique de Jéta i I représentant
I 'échangeur trois fluides prévu dans chaque circuit
d'apport ou Je pré I èvement de calories.. Figure 2 is a schematic view of Jeta i I representing
I 'three fluids exchanger provided in each circuit
intake or I pre I ection of calories.

I a I' i gure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale
représentant un exemple d'utilisation avec extraction des S calories dans un conduit de fumée. I a I 'i gure 3 is a schematic view in longitudinal section
representing an example of use with extraction of the S calories in a smoke pipe.

la figure 4 . est une vue schématique de détail d'un
exemple d'utilisation où l'échangeur, placé dans un
conduit de fumée, présente une partie en utilisation
directe pour le préchauffage de l'eau de chauffage.Figure 4. is a schematic detail view of a
example of use where the exchanger, placed in a
flue, has a part in use
direct for preheating the heating water.

.la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un autre
exemple d'utilisation dans les combles dans le cas
d'une ventilation mécanique contrôlée avec panneaux
solaires.. Figure 5 is a schematic sectional view of another
example of use in the attic in the case
controlled mechanical ventilation with panels
solar.

la figure 6 représente une autre utilisation dans les
combles avec panneaux solaires à air et à eau et chauffage
par le sol.Figure 6 shows another use in
attic with solar air and water panels and heating
by the ground.

En se référant aux figures 1 et 2, le circuit frigorifique 1 de la pompe à chaleur 2 se compose, de façon classique, d'un compresseur 3 et d'un détendeur 4 entre l'évaporateur 5 et le condenseur 6. Referring to FIGS. 1 and 2, the refrigeration circuit 1 of the heat pump 2 is made up, in a conventional manner, of a compressor 3 and of a pressure reducer 4 between the evaporator 5 and the condenser 6.

Ces organes de puisage et de restitution de chaleur sont solidarisés par les boucles du serpentin de l'évaporateur 5 ou du condenseur 6 aux ai lettes 7 ou plaques d'un échangeur mixte de restitution 8 ou de récupération 9 à trois fluides. These drawing and heat recovery members are secured by the loops of the coil of the evaporator 5 or of the condenser 6 to the fins 7 or plates of a mixed exchanger of restitution 8 or recovery 9 with three fluids.

Ces mêmes ailettes ou plaques 7 de l'échangeur mixte de restitution 8 sont rendues solidaires d'un circuit récepteur haute température 10 à circulation par pompe 11 d'un fluide caloporteur liquide, par exemple de l'eau, utilisé en direct pour le chauffage de l'eau sanitaire ou le chauffage des pièces et locaux par éléments radiants ou convecteurs ou pour le chauffage du sol après abaissement en température. These same fins or plates 7 of the mixed return exchanger 8 are made integral with a high temperature receiver circuit 10 with circulation by pump 11 of a liquid heat transfer fluid, for example water, used directly for heating domestic water or the heating of rooms and premises by radiant elements or convectors or for the heating of the ground after reduction in temperature.

L'échangeur mixte de restitution 8 est disposé dans un canal 12 traversé par un flux d'air généré par une turbine 13. The mixed return exchanger 8 is arranged in a channel 12 traversed by an air flow generated by a turbine 13.

Le flux d'air réchauffé au contact des ailettes 7 de l'échangeur peut être utilisé en chauffage direct, par exemple en insufflation, dans un ensemble double flux en ventilation mécanique contrôlée tel que décrit ci-après. The flow of air heated in contact with the fins 7 of the exchanger can be used in direct heating, for example in insufflation, in a double flow assembly in controlled mechanical ventilation as described below.

L'ensemble de récupération et de transfert selon l'invention présente, dans sa version de base, un circuit de récupération ou de puisage identique au circuit de restitution. II comporte l'échangeur mixte de récupération 9, solidarisé en contact d'échange avec un circuit d'apport 14 à fluide caloporteur liquide, par exemple de l'eau mise en circulation par l'intermédiaire d'une pompe de circulation 15. The recovery and transfer assembly according to the invention has, in its basic version, a recovery or drawing circuit identical to the restitution circuit. It comprises the mixed recovery exchanger 9, secured in exchange contact with a supply circuit 14 with liquid heat transfer fluid, for example water circulated by means of a circulation pump 15.

De la même façon, I'échangeur de récupération 9 est placé dans un canal ou un conduit 16 de passage d'un flux d'air porteur de calories tel que, par exemple, -l'air extrait, l'air extérieur, I'air de cave, I'air préchauffé par le soleil, qui ressort refroidi sous l'action d'une turbine 17. In the same way, the recovery exchanger 9 is placed in a channel or a conduit 16 for the passage of a flow of air carrying calories such as, for example, the extracted air, the outside air, I cellar air, air preheated by the sun, which comes out cooled by the action of a turbine 17.

On peut concevoir, comme mode de fonctionnement que, lorsque la pompe 11 et la turbine 13 sont en service simultanément, le fluide le plus froid bénéficie de la priorité de chauffage. It is conceivable, as an operating mode, that when the pump 11 and the turbine 13 are in service simultaneously, the coldest fluid benefits from the heating priority.

Ainsi, une demande de rechauffage de l'eau sanitaire, par exemple, coupera le fonctionnement de la turbine 13 et, inversement, une baisse de température à l'intérieur des pièces ou des locaux provoquera l'arrêt de la pompe 11. Thus, a request to reheat the domestic water, for example, will cut the operation of the turbine 13 and, conversely, a drop in temperature inside the rooms or premises will cause the pump 11 to stop.

On envisage, pour l'ensemble de récupération et de transfert selon l'invention, diverses applications dont quelques unes sont représentées dans les dessins en figures de 3 à 6 et seront décrites ci-après. Various applications are envisaged for the recovery and transfer assembly according to the invention, some of which are shown in the drawings in figures from 3 to 6 and will be described below.

Une première série d'applications concerne
l'utilisation dans les conduits d'évacuation des fumées.A first series of applications concerns
use in smoke extraction ducts.

On envisage, tout d'abord, de placer l'échangeur mixte 9 de récupération dans le conduit de fumée 18 ou dans la boîte à fumées d'une chaudière. It is envisaged, first of all, to place the mixed recovery exchanger 9 in the smoke duct 18 or in the smoke box of a boiler.

Dans ce cas, le circuit d'apport pourrait servir de circuit de récupération directe 19 en raison des températures élevées des fumées à la base du conduit
d'évacuation des fumées dispensées par le brûleur 20.In this case, the supply circuit could serve as a direct recovery circuit 19 due to the high temperatures of the fumes at the base of the duct.
exhaust fumes supplied by the burner 20.

Afin de rendre la récupération possible,
il faut obturer l'entrée d'air en période de non utilisation du brûleur par un vol et d'entrée d' a i r 21 directement incorporé au brûeur ou annexe, commandé, par exemple, par I ' dppe I d'air avec retour automatique en position d'obturait ion dans le cas d'un brûleur à air souffle. In order to make recovery possible,
the air inlet must be closed during periods when the burner is not in use by a theft and air inlet 21 directly incorporated into the burner or annex, controlled, for example, by the air dppe I with automatic return in the closed position in the case of a blast air burner.

Une autre variante, directement dérivée de celle Jécrite ci-dessus, consiste à scinder l'échangeur mixte 9 de récupération en une partie commune 22 avec l'évaporateur et une partie d'échangeur simple 23 avec le circuit d'eau 19 et les fumées. Another variant, directly derived from that described above, consists in dividing the mixed recovery exchanger 9 into a common part 22 with the evaporator and a simple exchanger part 23 with the water circuit 19 and the fumes .

Cette portion de l'échangeur sera située, bien entendu, côté brûleur. This portion of the exchanger will, of course, be located on the burner side.

Le circuit d'eau réchauffée 19 pourra servir de préchauffage à l'eau de chaudière. The heated water circuit 19 can be used for preheating the boiler water.

On pourra, dans ce cas, transférer les calories à travers la pompe à chaleur vers le circuit de ventilation et le chauffe-eau. In this case, the calories can be transferred through the heat pump to the ventilation circuit and the water heater.

Une autre série d'applications concerne l'utili- sation de l'ensemble selon l'invention dans les combles (figures 5 et 6). Another series of applications relates to the use of the assembly according to the invention in the attic (FIGS. 5 and 6).

Une des utilisations les plus simples consiste à brancher le conduit de récupération 16 avec le circuit d'extraction de l'air à travers les bouches d'extraction 24 dans un ensemble de ventilation mécanique contrôlée alors que le conduit d'apport 12 communique avec, d'une part, les bouches d'insufflation 25 et, d'autre part, avec une source d'apport tel le que, par exemple, des capteurs solaires à air 26. One of the simplest uses consists in connecting the recovery duct 16 with the air extraction circuit through the extraction vents 24 in a set of controlled mechanical ventilation while the intake duct 12 communicates with, on the one hand, the insufflation vents 25 and, on the other hand, with a source of input such as, for example, solar air collectors 26.

Il est prévu, pour l'été, une évacuation à l'extérieur avant l'insufflation en 27 ou une insufflation d'air frais. It is planned, for the summer, an evacuation outside before the insufflation in 27 or an insufflation of fresh air.

Dans ce cas, il peut être nécessaire de prévoir des entrées d'air 28 pour assurer le renouvellement de l'air. In this case, it may be necessary to provide air inlets 28 to ensure the renewal of the air.

Le circuit de restitution par l'eau alimente un chauffe-eau 29 ou une installation de chauffage en complément d'une autre énergie. The water return circuit supplies a water heater 29 or a heating installation in addition to another energy.

Bien entendu, on pourra également coupler la récupération avec des capteurs solaires à eau 30, tels que représentés en figure 6.  Of course, recovery can also be coupled with solar water collectors 30, as shown in FIG. 6.

Par cette figure, on a voulu représenter le schéma le plus général . On y retrouve I 'ensemb I e Je récupération selon l'invention associé aux sources hab i tue I -
les de récupération d'énergie, capteurs sol aires à air 2@ et à eau 30, bouches d'extraction 24, entrées d'air par les pièces, entrée d'air neuf 31 pour transférer et restituer l'énergie calorifique dans les appareils et installation de chauffage des pièces et locaux et de l'eau sanitaire : dans un chauffe-eau, par exemple, électrosolaire 29 dans des éléments radiants 32 ou à effet de convection d'une installation de chauffage ou par un réseau te sol 33.By this figure, we wanted to represent the most general diagram. We find there the set I e I recovery according to the invention associated with the sources hab i tue I -
energy recovery, ground air 2 @ and water 30 sensors, extraction vents 24, air inlets by the rooms, fresh air inlet 31 to transfer and restore heat energy in the devices and installation for heating rooms and premises and domestic water: in a water heater, for example, electro-solar 29 in radiant or convection effect elements 32 of a heating installation or by a ground network 33.

Le circuit d'apport par l'eau proviendra de capteurs solaires à eau et/ou à air 26, 30 combinés à toute autre source telle, par exemple, la nappe phréatique ou des couches chaudes de géothermie ou, le cas échéant, d'un réseau urbain d'eau chaude. The water supply circuit will come from solar water and / or air collectors 26, 30 combined with any other source such as, for example, the water table or hot layers of geothermal energy or, where appropriate, of an urban hot water network.

A titre de variante, on peut coupler le conduit de récupération et/ou le conduit d'insufflation aux capteurs solaires à air surchauffé avec aspiration ou non d'air extérieur ou d'air chauffé naturellement dans un endroit quelconque de l'habitation. As a variant, it is possible to couple the recovery duct and / or the insufflation duct to solar collectors with superheated air with or without suction of outside air or naturally heated air in any place of the dwelling.

On pourra également combiner toutes les possibilités précédentes. We can also combine all the previous possibilities.

L'invention a été décrite ci-dessus en détail. The invention has been described above in detail.

II est bien entendu que diverses modifications simples, variantes directes, substitutions par des équivalents et autres changements à la portée de l'homme de métier entrent pleinement dans le cadre de la présente protection. It is understood that various simple modifications, direct variants, substitutions by equivalents and other changes within the reach of the skilled person are fully within the scope of this protection.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Ensemble de récupération et de transfert d'énergie calorifique par l'intermédiaire d'un circuit figorifique en association avec un circuit de récupération et un circuit de restitution caractérisé en ce que l'échangeur condenseur (8) du circuit de restitution ainsi que I'échangeur-évaporateur (9) du circuit de récupération sont mixtes du type à trois fluides permettant l'utilisation et/ou la récupération directe des calories à partir et dans au moins un milieu liquide et un milieu gazeux. 1. Heat recovery and heat transfer assembly by means of a figorific circuit in association with a recovery circuit and a restitution circuit characterized in that the condenser exchanger (8) of the restitution circuit as well as The exchanger-evaporator (9) of the recovery circuit are mixed of the type with three fluids allowing the use and / or the direct recovery of calories from and in at least one liquid medium and one gaseous medium. 2. Ensemble de récupération selon la revendication 1 caractérisé en ce que ' I 'échangeur-condenseur (8) est placé dans le foyer d'un appareil de chauffage par exemple à brûleur. 2. Recovery assembly according to claim 1 characterized in that 'I' exchanger-condenser (8) is placed in the home of a heating device for example a burner. 3. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'échangeur-évaporateur (9) est placé dans un circuit de récupération par l'air communiquant avec le réseau d'air extrait d'une ventilation mécanique contrôlée. 3. Assembly according to claim 1 characterized in that the exchanger-evaporator (9) is placed in a recovery circuit by the air communicating with the network of air extracted from a controlled mechanical ventilation. 4. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de restitution par l'air (12) communique d'une part, en amont, avec une entrée d'air neuf (31) extérieure et, d'autre part, en aval, avec une bouche dtinsuflation.  4. An assembly according to claim 1 characterized in that the air return circuit (12) communicates on the one hand, upstream, with an outside fresh air inlet (31) and, on the other hand, downstream, with a mouth of inflation. 5. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que sur le circuit de restitution par l'eau (10) est branché un chauffe-eau électrosolaire (29), une installation de chauffage par E éléments radiants (32) ou à convection et un réseau (33) de chauffage par le sol. 5. The assembly of claim 1 characterized in that on the water return circuit (10) is connected an electro-solar water heater (29), a heating installation by E radiant elements (32) or convection and a floor heating network (33). 6. Ensemble selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le circuit de récupération associé (14) comporte une partie (23) d'échange directe sans contact avec ltévaporateur.  6. An assembly according to claims 1 and 2 characterized in that the associated recovery circuit (14) comprises a portion (23) of direct exchange without contact with the evaporator. 7. Ensemble selon les revendications 1, 2, et 6 caractérisé en ce que le circuit de récupération par l'eau est monté en série dans Ic circuit chaudière pour le préchauffage de l'eau.  7. An assembly according to claims 1, 2, and 6 characterized in that the water recovery circuit is mounted in series in the boiler circuit for preheating the water. 8 caractérisé en ce que le circuit associé (14) comporte une partie d'échange direct (23) sans contact avec l'évaporateur.8 characterized in that the associated circuit (14) comprises a direct exchange part (23) without contact with the evaporator. 10. Ensemble selon les revendications 1, 8 et 9 caractérisé en ce que le circuit de récupération par l'eau est monté en série dans le circuit chaudière pour le préchauffage de l'eau de chauffage.  10. An assembly according to claims 1, 8 and 9 characterized in that the water recovery circuit is mounted in series in the boiler circuit for preheating the heating water.
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