FR2509443A1 - HEAT PUMP ASSEMBLY WITH PARALLEL BIVALENT OPERATION COMPRISING A BURNER THAT PRODUCES FUMES - Google Patents
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Abstract
MONTAGE POMPE A CHALEUR-ABSORBEUR A FONCTIONNEMENT BIVALENT EN PARALLELE ET RENDEMENT AMELIORE. DANS LE CAS D'UNE DEMANDE DE PUISSANCE ELEVEE, ET EN PARTICULIER LORS DE LA COMMUTATION DU BRULEUR 1 SUR SON NIVEAU DE PUISSANCE SUPERIEUR, DES FUMEES PROVENANT DU BRULEUR 1 CIRCULENT DIRECTEMENT DANS UN ECHANGEUR DE CHALEUR FUMEES-FLUIDE CALOPORTEUR 22.HEAT PUMP-ABSORBER ASSEMBLY WITH BIVALENT PARALLEL OPERATION AND IMPROVED EFFICIENCY. IN THE CASE OF A HIGH POWER DEMAND, AND IN PARTICULAR WHEN SWITCHING BURNER 1 TO ITS HIGHER POWER LEVEL, SMOKE FROM BURNER 1 CIRCULATES DIRECTLY IN A SMOKE-HEAT EXCHANGER 22.
Description
2509-4432509-443
La présente invention concerne un montage pompe à chaleur- The present invention relates to a heat pump assembly-
absorbeur à fonctionnement bivalent en parallèle, comprenant un dual-mode absorber in parallel, comprising a
brûleur produisant des fumées qui sont transmises à un éjectèur ali- burner producing fumes which are transmitted to an eject.
menté par une solution riche de fluide frigorigène, ainsi qu'un con- by a rich refrigerant solution, as well as a
denseur, un évaporateur, un absorbeur et une conduite de liaison du fluide caloporteur entre l'absorbeur et la conduite aller Un tel montage avec pompe à chaleur, à fonctionnement bivalent en parallèle canme chaudière et pompe à chaleur à absorbeur, est décrit dans la An evaporator, an absorber and a connecting pipe for the heat transfer fluid between the absorber and the feed pipe. Such a heat pump assembly, with a bivalent operation in parallel with a boiler and an absorber heat pump, is described in FIG.
demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne P 30 18 705 4. Patent Application of the Federal Republic of Germany P 30 18 705 4.
La conduite aller du fluide caloporteur contient un échangeur de cha- The heat transfer fluid's flowing pipe contains a heat exchanger
leur fumées-fluide caloporteur, dont le circuit de fumées est en their smoke-coolant, whose smoke circuit is in
série avec l'éjecteur Un tel montage avec pompe à chaleur et fonction- series with the ejector Such an assembly with heat pump and function-
nement bivalent en parallèle présente l'avantage que les besoins en chaleur de chauffage d'un immeuble par exemple peuvent être couverts pendant toute l'année par le seul montage pompe à chaleur-absorbeur, bivalent in parallel has the advantage that the heating heat requirements of a building for example can be covered throughout the year by the single heat pump-absorber arrangement,
avec une consommation de combustible minimale. with minimal fuel consumption.
L'invention vise à améliorer le rendement d'un montage avec pompe The invention aims to improve the performance of a pump assembly
à chaleur du type précité.heat of the aforementioned type.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un échan- According to an essential characteristic of the invention, an exchange of
geur de chaleur fumées-fluide caloporteur est inséré dans la conduite de liaison et alimenté directement en fumées par l'intermédiaire d'un Smoke heat-coolant heat pump is inserted into the connecting pipe and fed directly into fumes via a
organe d'isolement.isolation organ.
Un avantage de l'invention réside dans le fait que compte tenu de An advantage of the invention lies in the fact that in view of
la transmission directe de chaleur entre les fumées et le fluide calo- the direct heat transfer between the fumes and the heat
porteur, les surfaces échangeuses peuvent être maintenues relativement carrier, the exchange surfaces can be maintained relatively
petites, en particulier dans les pièces fortement sollicitées et coû- small, especially in heavily stressed and costly rooms.
teuses telles que l'éjecteur.such as the ejector.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le brûleur pré- According to another characteristic of the invention, the burner
sente au moins deux niveaux de puissance et la commutation sur le feels at least two levels of power and switching on the
niveau de puissance supérieur ouvre l'organe d'isolement des fumées. higher power level opens the smoke isolation device.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le brûleur présente au moins deux niveaux de puissance et la commutation sur le niveau de According to another characteristic of the invention, the burner has at least two power levels and the switching on the level of
puissance supérieur ferme l'organe d'isolement du fluide caloporteur. higher power closes the isolation member of the coolant.
Selon une autre caractéristique de l'invention, après avoir traversé l'éjecteur, les fumées sont transmises à un second échangeur de chaleur fumées-fluide caloporteur, inséré dans la conduite aller du fluide caloporteur Ces caractéristiques présentent l'avantage d'une According to another characteristic of the invention, after passing through the ejector, the fumes are transmitted to a second heat exchanger smoke-heat transfer fluid, inserted in the conduit of the heat transfer fluid These characteristics have the advantage of a
adaptation automatique du montage à la demande instantanée en puis- automatic adaptation of the assembly to the instantaneous demand by
sance calorifique.heat.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'éjecteur ali- According to another characteristic of the invention, the feed ejector
mente l'absorbeur en solution pauvre par l'intermédiaire d'un échan- the absorber in lean solution through an exchange of
geur de chaleur de solution pauvre et d'un détendeur; et une conduite de solution pauvre, en dérivation sur ledit échangeur de chaleur, est poor heat solution and regulator; and a poor solution line, bypass on said heat exchanger, is
munie d'une vanne qui ouvre la conduite en dérivation quand la tempé- equipped with a valve which opens the bypass line when the temperature
rature extérieure tombe à une valeur prédéterminée Cette forme de réalisation présente l'avantage additionnel suivant: pour une même puissance totale du montage avec pompe à chaleur, il est possible de dimensionner l'échangeur de chaleur fumées-fluide caloporteur pour une This embodiment has the additional advantage that, for the same total power of the heat pump assembly, it is possible to size the heat-transfer fluid heat exchanger for a heat pump.
puissance plus faible, c'est-à-dire de réduire son coût et son encom- lower power, that is to say to reduce its cost and
brement En d'autres termes, pour un même dimensionnement de l'échan- In other words, for the same dimensioning of the sample,
geur de chaleur fumées-fluide caloporteur, les dispositions selon l'invention augmentent la puissance totale du montage avec pompe à chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront heat of smoke-heat transfer fluid, the arrangements according to the invention increase the total power of the assembly with heat pump. Other features and advantages of the invention will be
mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un better understood using the detailed description below of a
exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente le schéma de principe de l'installation; et exemplary embodiment and the accompanying drawings in which Figure 1 shows the block diagram of the installation; and
la figure 2 représente une forme de réalisation constructive avanta- FIG. 2 represents a constructive embodiment
geuse. Les conduites et circuits des divers fluides sont caractérisés geous. The pipes and circuits of the various fluids are characterized
comme suit sur la figure 1.as follows in Figure 1.
Le fluide frigorigène gazeux, NH 3 par exemple, est indiqué par deux lignes parallèles; une ligne en trait plein est utilisée pour le fluide frigorigène en phase liquide Une telle ligne munie de points indique une conduite de solution pauvre; une ligne en points The gaseous refrigerant, for example NH 3, is indicated by two parallel lines; a solid line is used for the refrigerant in the liquid phase. Such a dot line indicates a poor solution line; a line in points
et tirets indique une solution riche Une ligne en grand tireté indi- and dashes indicate a rich solution A line in large dash indi-
que une conduite de fluide caloporteur, c'est-à-dire de l'eau chaude de préférence, et une ligne en petit tireté une conduite d'air Les conduites de fumées sont repérées par de petits traits obliques sur that a coolant pipe, that is to say hot water preferably, and a line in small dash an air duct The flue pipes are marked by small oblique lines on
toute leur longueur.their entire length.
Le brûleur 1 alimente, par la conduite de fumées 2, l'éjecteur The burner 1 supplies, via the flue 2, the ejector
3 de structure connue, avec rectificateur 4 et déphlegnateur 5. 3 of known structure, with rectifier 4 and dephluster 5.
L'éjecteur 3 fournit du fluide frigorigène gazeux au condenseur 6, qui est inséré dans la conduite 7 de retour d'eau chaude et dans lequel la chaleur de condensation libérée est fournie à l'eau chaude constituant le fluide caloporteur Le circuit d'eau chaude contient The ejector 3 supplies gaseous refrigerant to the condenser 6, which is inserted into the hot water return pipe 7 and in which the heat of condensation released is supplied to the hot water constituting the heat transfer fluid. The water circuit hot contains
également l'échangeur de chaleur constituant le déphlegmateur 5 pré- also the heat exchanger constituting the dephlegmator 5 pre-
cité. Le fluide frigorigène liquéfié dans le condenseur 6 est transmis par l'échangeur de chaleur 8 à l'évaporateur 9, dont les principaux éléments sont la vanne 10 et l'échangeur de chaleur 11 En aval de la vanne 10, le fluide frigorigène liquide d'alimentation subit une détente de par exemple 18 à 2 bars environ Un apport de chaleur se produit dans l'échangeur 11, notamment par prélèvement de chaleur à l'air d'alimentation 12, de sorte que le fluide frigorigéne gazeux pénètre dans l'échangeur de chaleur 8 à une température d'environ -5 a 10 oc et dans l'absorbeur 13 à environ 7-20 'OC Une solution pauvre city. The liquefied refrigerant in the condenser 6 is transmitted by the heat exchanger 8 to the evaporator 9, whose main elements are the valve 10 and the heat exchanger 11. Downstream of the valve 10, the liquid refrigerant d The supply undergoes a relaxation of, for example, approximately 18 to 2 bar. Heat input occurs in the exchanger 11, in particular by drawing heat from the supply air 12, so that the gaseous refrigerant enters the heat exchanger. heat exchanger 8 at a temperature of about -5 to 10 oc and in the absorber 13 at about 7-20 'OC a poor solution
est transmise de l'éjecteur 3 à l'absorbeur 13 par l'échangeur de cha- is transmitted from the ejector 3 to the absorber 13 via the heat exchanger
leur 14 et le détendeur 15, qui réduit la pression de par exemple 18 bars environ à 2 bars environ; l'absorbeur 13 fournit une solution their 14 and the expander 15, which reduces the pressure of for example about 18 bar to about 2 bar; the absorber 13 provides a solution
riche à l'éjecteur 3 par la pompe 16 et l'échangeur de chaleur 14 pré- rich in the ejector 3 by the pump 16 and the heat exchanger 14 pre-
cité La chaleur libérée par l'absorption est absorbée par l'eau cited The heat released by absorption is absorbed by water
chaude circulant dans le serpentin 17 de l'absorbeur 13. hot circulating in the coil 17 of the absorber 13.
Le trajet des fumées présente une importance particulière dans The smoke path is of particular importance in
le cadre de l'invention A la sortie de l'éjecteur 3, elles traver- the framework of the invention At the exit of the ejector 3, they pass through
sent d'abord l'échangeur de chaleur fumées-eau chaude 18, et chauffent ainsi fortement l'eau chaude provenant du serpentin 17 de l'absorbeur 13, puis sont transmises par la conduite 19 dans la cheminée ou un firstly the heat exchanger smoke-hot water 18, and thus strongly heat the hot water from the coil 17 of the absorber 13, then are transmitted through the pipe 19 in the chimney or a
dispositif similaire.similar device.
Le montage décrit jusqu'à présent est celui faisant l'objet de la The editing described so far is the subject of the
demande de brevet précitée.aforementioned patent application.
Dans le montage selon l'invention, l'échangeur de chaleur fumées- In the assembly according to the invention, the heat exchanger fumes
eau chaude 22, que la conduite de fumées 23 alimente directement en hot water 22, that the flue 23 feeds directly into
fumées, c'est-à-dire à partir du brûleur 1, est inséré dans la con- smoke, that is to say from the burner 1, is inserted into the
duite de liaison entre l'absorbeur 13 et la conduite aller d'eau chaude 21, qui contient aussi l'échangeur de chaleur fumées-eau chaude 18 précité Cette conduite de fumées 23 contient un organe d'isolement constitué par le registre de fumées 24, que le servomoteur ouvre quand le brûleur 1 est commuté sur sa puissance maximale, comme l'indique la ligne d'action 26. connecting pipe between the absorber 13 and the hot water upstream pipe 21, which also contains the heat exchanger smoke-hot water 18 above This flue gas pipe 23 contains an isolation member constituted by the smoke register 24 , that the servomotor opens when the burner 1 is switched to its maximum power, as indicated by the action line 26.
Afin que l'eau chaude ne circule pas dans l'échangeur de cha- So that hot water does not circulate in the heat exchanger.
leur fumées-eau chaude 22 pendant les périodes de fonctionnement o ledit échangeur n'est pas alimenté en fumées, sous peine de produire des pertes thermiques gênantes, la conduite 27 en dérivation sur l'échangeur 22 est munie d'un organe d'isolement constitué par la vanne 28 Comme l'indique la ligne d'action 29, la manoeuvre de la vanne 28 s'effectue au synchronisme avec la commutation du brûleur 1 their fumes-hot water 22 during operating periods o said exchanger is not fed with fumes, under penalty of producing annoying heat losses, the conduit 27 bypass on the exchanger 22 is provided with an isolating member constituted by the valve 28 As indicated by the action line 29, the operation of the valve 28 is performed synchronously with the switching of the burner 1
sur son niveau de puissance supérieur Le servomoteur 25 est égale- on its higher power level The servomotor 25 is also
ment utilisable pour ce faire La manoeuvre des deux organes d'iso- This can be done by maneuvering the two isolating
lement 24 et 28 s'effectue en sens contraire La commutation du brû- 24 and 28 is in the opposite direction. Switching the burner
leur 20 sur son niveau de puissance supérieur ouvre le registre de fumées 24, de sorte que des fumées circulent dans l'échangeur 22, tandis que la vanne 28 est fermée, de sorte que toute l'eau chaude their 20 on its higher power level opens the smoke register 24, so that fumes circulate in the exchanger 22, while the valve 28 is closed, so that all the hot water
circule également dans l'échangeur 22. also circulates in the exchanger 22.
Le trajet des fumées est indiqué sur la figure 2 Des flèches en trait plein caractérisent les fumées qui traversent les parties du montage constituant la pompe à chaleur proprement dite, tandis que les flèches en tireté indiquent les fumées qui circulent en fonctionnement The flue path is indicated in FIG. 2 Solid arrows characterize the flue gases that pass through the parts of the assembly constituting the heat pump proper, whereas the arrows in the dashed direction indicate the fumes flowing in operation.
bivalent en parallèle.bivalent in parallel.
Les pièces de la figure 2 identiques à celles de la figure 1 portent les mêmes références On voit que l'éjecteur 3 d'une part et un montage en série des deux échangeurs de chaleur fumées-eau chaude The parts of Figure 2 identical to those of Figure 1 have the same references It is seen that the ejector 3 on the one hand and a series of two heat exchangers fumes-hot water
18, 22 sont disposés parallèlement ou côte à côte sur le brûleur 1. 18, 22 are arranged parallel or side by side on the burner 1.
L'échangeur de chaleur 22 se trouve à proximité immédiate du brûleur 1, auquel il est relié par la conduite de fumées 23, tandis que les The heat exchanger 22 is in the immediate vicinity of the burner 1, to which it is connected by the flue gas pipe 23, while the
fumées alimentent l'éjecteur 3 par la conduite de fumées 2 Au- fumes feed the ejector 3 by the smoke pipe 2 Au-
dessus de l'échangeur de chaleur 22 se trouve la conduite de fumées above the heat exchanger 22 is the flue
qui introduit dans l'échangeur de chaleur 18 les fumées ayant cir- which introduces into the heat exchanger 18 the fumes having circula-
culé dans l'éjecteur 3 Toutes les fumées sont ainsi utilisées deux fois Dans le fonctionnement en pompe à chaleur pure, l'échangeur de chaleur 22 est isolé par le registre de fumées 24, mais les fumées circulant dans l'éjecteur 3 atteignent aussi l'échangeur de chaleur 18 Dans le fonctionnement bivalent en parallèle, c'est-à-dire quand le registre de fumées 24 est ouvert, les fumées circulant dans l'échangeur de chaleur 22 atteignent aussi l'échangeur 18 et subissent In the pure heat pump operation, the heat exchanger 22 is isolated by the flue gas register 24, but the fumes circulating in the ejector 3 also reach the flue gas. In the parallel bivalent operation, that is to say when the flue gas register 24 is open, the flue gases flowing in the heat exchanger 22 also reach the exchanger 18 and undergo
ainsi un prélèvement de chaleur en deux endroits. thus a heat removal in two places.
Sur la figure 1, la conduite 40 de solution pauvre, en dériva- In FIG. 1, the pipe 40 of poor solution,
tion sur l'échangeur de chaleur 14, comprend la vanne 41 que des signaux d'une sonde non représentée de la température de l'air extérieur, on the heat exchanger 14, comprises the valve 41 that signals a probe not shown the outside air temperature,
ou la température aller réglée et représentant une mesure de cette tem- or the set temperature and a measurement of that temperature.
pérature extérieure, commandent de façon que la conduite de dériva- outside, control in such a way that
tion 40 s'ouvre, c'est-à-dire agit quand la température extérieure est tombée à une valeur prédéterminée A ce moment, soit par exemple pour une température extérieure de -10 O C, la solution pauvre pénètre In this case, when the outside temperature has fallen to a predetermined value, ie at an external temperature of -10 ° C., the poor solution penetrates.
directement dans l'absorbeur 13 en évitant l'échangeur de chaleur 14. directly in the absorber 13 while avoiding the heat exchanger 14.
La détente de la solution pauvre chaude à l'entrée de l'absorbeur pro- Relaxation of hot poor solution at the entrance of the absorber
duit du gaz par détente en aval du détendeur 15 La solution se refroi- gas expansion by expansion downstream of the regulator 15 The solution is cooled
dit jusqu'à la température d'ébullition sous la pression de l'absorbeur. said up to the boiling point under the pressure of the absorber.
Le gaz produit par détente est de nouveau absorbé lors du refroidissement The gas produced by expansion is again absorbed during cooling
par l'eau chaude circulant dans le serpentin 17; cette chaleur d'absorp- by the hot water circulating in the coil 17; this heat of absorption
tion est en outre transférée à l'eau chaude La conduite de dérivation ouverte à ces basses températures provoque ainsi le transfert à l'eau chaude dans le serpentin 17 de la chaleur qui est transmise It is also transferred to hot water. The bypass line open at these low temperatures thus causes the hot water to be transferred into the coil 17 from the heat that is transmitted.
intérieurement dans l'échangeur 14 en l'absence de la conduite de déri- internally in the exchanger 14 in the absence of the
vation 40 ou à des températures plus élevées produisant la fermeture 40 or higher temperatures producing the closure
de la vanne 41.of the valve 41.
La vanne 41 est complètement ouverte, manuellement ou automati- Valve 41 is fully open, manually or automatically
quement par un relais par exemple, en cas de défaillance de l'évapo- relay, for example, in the event of failure of the evapo-
rateur 9 et refermée quand la température extérieure tombe au-dessous 9 and closed when the outside temperature falls below
de la valeur précitée.of the aforementioned value.
Un exemple numérique illustre très clairement l'avantage de ces dispositions. A numerical example illustrates very clearly the advantage of these provisions.
En l'absence de la dérivation 40, un échangeur de chaleur fumées- In the absence of the bypass 40, a heat exchanger smoke-
eau chaude 22 doit être dimensionné pour une puissance de 13 k W et hot water 22 must be sized for a power of 13 k W and
l'éjecteur 3 pour une puissance de 8,5 k W; la présence de la dériva- the ejector 3 for a power of 8.5 k W; the presence of
tion permet de dimensionner aussi l'échangeur 22 pour une puissance de 8, 5 k W par suite de la plus grande différence de température dans l'absorbeur 13 Il en résulte une diminution d'encombrement de It is also possible to size the exchanger 22 for a power of 8.5 kW as a result of the larger temperature difference in the absorber 13.
l'échangeur de chaleur, sans perte de puissance. the heat exchanger, without loss of power.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans Of course, various modifications may be made by those skilled in the art to the principle and to the devices which have just been described solely by way of nonlimiting examples, without
sortir du cadre de l'invention.depart from the scope of the invention.
Claims (6)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1045214A3 (en) * | 1999-04-14 | 2002-08-21 | Heliotherm Solartechnik Ges.m.b.H | Absorption heat pump and method for operating an absorption heat pump |
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1982
- 1982-07-09 GB GB08220025A patent/GB2107444B/en not_active Expired
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Also Published As
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FR2509443B3 (en) | 1984-08-24 |
GB2107444A (en) | 1983-04-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |