FR2519384A1 - Thermal pump for heating circuit - has three interconnected pressure vessels and three-way valve between solar panel and water tank - Google Patents
Thermal pump for heating circuit - has three interconnected pressure vessels and three-way valve between solar panel and water tank Download PDFInfo
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs permettant la mise en circulation d'un liquide caloporteur de façon autonome dans un circuit fermé reliant une source chaude à une source froide, afin d'assurer un échange thermique entre ces sources. I1 est connu des procédés de mise en circulation d'un liquide caloporteur de façon autonome entre une source chaude et une source froide, un tel procédé a été décrit dans le brevet européen publié sus le nO 38769.A2.Dans ce-s pompes la circulation du liquide caloporteur se produit en deux temps : dans le premier temps le liquide circule d'un réservoir inférieur communicant avec la snurce chaude vers un réservoir supérieur en traversant la source froide, lors du deuxième temps le liquide s' écoule par gravité du réservoir supérieur au réservoir inférieur en traversant la source chaude grâce à un équilibrage entre les pressions de vapeur des deux réservoirs. The subject of the present invention is a method and devices allowing the circulation of a heat-transfer liquid autonomously in a closed circuit connecting a hot source to a cold source, in order to ensure a heat exchange between these sources. I1 is known methods for circulating a heat transfer liquid independently between a hot source and a cold source, such a method has been described in the European patent published sus nO 38769.A2.In these pumps the circulation of the heat transfer liquid occurs in two stages: in the first stage the liquid circulates from a lower tank communicating with the hot snurce towards an upper tank by crossing the cold source, during the second time the liquid flows by gravity from the tank higher than the lower tank by crossing the hot spring thanks to a balancing between the vapor pressures of the two tanks.
Dans ces précédentes pompes, la circulation du liquide caloporteur entre la source chaude et la source froide n'est pas régulier mais pulsé et généralement discontinu; d'autre part l'équilibrage entre les pressions de vapeur des deux réservoirs dans le deuxième temps provoque un refroidissement de la source chaude et un réchauffement du réservoir supérieur sans que la source froide ne soit réchauffée; cet échauffement parasite du réservoir supérieur est défavorable à la mise en circulation du liquide caloporteur dans le premier temps du fonctionnement, et nuit à un bon échange thermique entre les sources. In these previous pumps, the circulation of the heat transfer liquid between the hot source and the cold source is not regular but pulsed and generally discontinuous; on the other hand the balancing between the vapor pressures of the two tanks in the second time causes a cooling of the hot source and a heating of the upper tank without the cold source being heated; this parasitic heating of the upper tank is unfavorable for the circulation of the heat transfer liquid in the first stage of operation, and impairs good heat exchange between the sources.
Le procédé et les dispositifs objets de la présente invention ne présentent pas ces inconvénients : l'écoulement du liquide de la source chaude à la source froide est continu et il n'y a pas équilibrage entre les pressions de vapeur des réservoirs supérieur et inférieur; de sorte que le débit du liquide circulant entre la source chaude et la source froide est plus important, pour un fluide donné et des températures de sources données ainsi l'échange de chaleur à distance entre les sources chaude et froide est mieux assuré que dans les systèmes antérieurs. The process and the devices which are the subject of the present invention do not have these drawbacks: the flow of liquid from the hot source to the cold source is continuous and there is no balancing between the vapor pressures of the upper and lower tanks; so that the flow of the liquid circulating between the hot source and the cold source is greater, for a given fluid and given source temperatures so the remote heat exchange between the hot and cold sources is better ensured than in previous systems.
Un autre objectif de la présente invention est de proposer des dispositifs permettant d'éviter les entrées d'air dans les circuits du fluide caloporteur lorsque la température du fluide devient inférieure à la température d'ébullition sous la pres sion atmosPhérique. Another objective of the present invention is to propose devices making it possible to avoid the entry of air into the circuits of the heat-transfer fluid when the temperature of the fluid becomes lower than the boiling temperature under atmospheric pressure.
Ces objectifs sont atteints au moyen d'un procédé pour faire circuler un fluide caloporteur dans un circuit fermé comportant une source chaude, une source froide, un premier réservoir clos en communication avec la source chaude, la partie du premier réservoir contenant la phase liquide communiquepar une canalisation traversant la source froide,avec un deuxième réservoir situé à un niveau supérieur ou égal à celui du premier réservoir.L'ensemble de l'installation est fermé et contient un fluide en équilibre liquide vapeur. I1 règne dans le deuxième réservoir recevant du liquide issu de la source froide une pression plus faible que celle de la phase vapeur du premier réservoir communicant avec la source chaude, de sorte que le liquide contenu dans le premier réservoir, se met en circulation dans la canalisation traversant la source froide, et le niveau monte dans le deuxième réservoir alors qu'il baisse dans le premier, le liquide accumulant dans ce déplacement de l'énergie mécanique.Le retour du liquide du deuxième réservoir au premier est obtenu par un dispositif constitué d'une chambre ayant un niveau intermédiaire entre celui des deux réservoirs, et des canalisations reliant la-dite chambre à chacun des deux réservoirs, les dites canalisatons comportant des systèmes automatiques d'obturation qui seront décrits plus loin. These objectives are achieved by means of a method for circulating a heat transfer fluid in a closed circuit comprising a hot source, a cold source, a first closed tank in communication with the hot source, the part of the first tank containing the liquid phase communicated by a pipe crossing the cold source, with a second tank located at a level greater than or equal to that of the first tank. The entire installation is closed and contains a fluid in vapor-liquid equilibrium. I1 prevails in the second tank receiving the liquid from the cold source a pressure lower than that of the vapor phase of the first tank communicating with the hot source, so that the liquid contained in the first tank, is circulated in the pipe crossing the cold source, and the level rises in the second tank while it drops in the first, the liquid accumulating in this displacement of mechanical energy. The return of the liquid from the second tank to the first is obtained by a device constituted a chamber having an intermediate level between that of the two reservoirs, and pipes connecting the said chamber to each of the two reservoirs, the said pipelines comprising automatic shutter systems which will be described later.
la-dite chambre intermédiaire est alternativement mise en communication avec le deuxième réservoir, puis avec le premier. said intermediate chamber is alternately placed in communication with the second tank, then with the first.
le niveau du liquide étant plus élevé dans le deuxième réservoir, lorsqu'elle est mise en communication avec le deuxième ré réservoir; la-dite chambre intermédiaire se remplit de liquide par gravité, elle se vide du liquide qu'elle contient et se remplit de vapeur lorsqu'elle est mise en communication avec le premier réservoir.Grâce à une mise en communication indirecte par la chambre intermédiaire, les pressions des deux réservoirs ne s'équilibrent pas lors du retour du liquide du deuxième réservoir au premier, de sorte que l'écoulement du liquide du premier au deuxième réservoir, au travers de la source froide est continu, sous l'action de la différence entre les pressions de vapeur; lorsque le débit du liquide traversant la source froide augmente, l'écart entre les niveaux de liquiaes dans les deux réservoirs augmente également, et le débit du circuit traversant la chambre intermédiaire s'accroit aussi ............................ the level of the liquid being higher in the second tank, when it is placed in communication with the second re-tank; said intermediate chamber fills with liquid by gravity, it empties of the liquid it contains and fills with vapor when it is placed in communication with the first reservoir. Thanks to an indirect communication by the intermediate chamber, the pressures of the two tanks do not balance when the liquid returns from the second tank to the first, so that the flow of liquid from the first to the second tank, through the cold source is continuous, under the action of the difference between vapor pressures; when the flow of liquid passing through the cold source increases, the difference between the liquiaes levels in the two tanks also increases, and the flow of the circuit passing through the intermediate chamber also increases ........... .................
les dispositifs selon l'invention, étant autonomes, meuvent fonctionner dans des sites isolés, sans aucun apport d'énergie mécanique ou électrique. Ils trouvent application notamment dans les installations utilisant le rayonnement solaire comme source chaude, par exemple dans les chauffe-eau solaires ou dans les installations de production de froid b partir de 1' énergie solaire utilisant les phénomènes d'absorption ou d'adsorption, dans les systèmes de refroidissement des moteurs thermiques dans lesquels la source chaude est le bloc cylindres et la source froide le radiateur, dans les installations de chauffage domestique à liquide caloporteur, et plus généralement dans tous les systèmes de transfert de chaleur à distance par liquide caloporteur. the devices according to the invention, being autonomous, can operate in isolated sites, without any contribution of mechanical or electrical energy. They find application in particular in installations using solar radiation as a hot source, for example in solar water heaters or in installations for producing cold from solar energy using absorption or adsorption phenomena, in thermal engine cooling systems in which the hot source is the cylinder block and the cold source the radiator, in domestic heating systems with heat transfer liquid, and more generally in all remote heat transfer systems with heat transfer liquid.
D'autres avantages de l'invention seront mis en évidence dans la description qui suit. La figure I représente un premier dispositif de mise en oeuvre du procédé dans lequel la chambre intermédiaire est un réservoir clos, la figure 2 représente un exemple de réalisation de ce dispositif. Other advantages of the invention will be highlighted in the description which follows. Figure I shows a first device for implementing the method in which the intermediate chamber is a closed tank, Figure 2 shows an exemplary embodiment of this device.
La figure 3 représente une installation dans laquelle plusieurs sources chaudes et plusieurs dispositifs d'alimentation fonctionnant en parallèle. FIG. 3 represents an installation in which several hot springs and several supply devices operating in parallel.
le dispositif représente par la figure I comporte une source chaude I et une source froide 2. I1 comporte également un premier réservoir clos 3 communicant avec la source chaude, un deuxième réservoir clos 4 situé à une altitude supérieure ou égale à celle du premier réservoir, et une chambre 5 située à un niveau intermédiaire entre les niveaux des réservoirs 3 et 4. the device represented by FIG. I comprises a hot source I and a cold source 2. I1 also comprises a first closed tank 3 communicating with the hot source, a second closed tank 4 situated at an altitude greater than or equal to that of the first tank, and a chamber 5 situated at an intermediate level between the levels of the reservoirs 3 and 4.
Ces trois chambres 3, 4 et 5 contiennent un liquide en équilibre de phase avec sa vapeur.These three chambers 3, 4 and 5 contain a liquid in phase equilibrium with its vapor.
La partie supérieure de la chambre intermédiaire 5 comporte une vanne à trois voies 6 qui est reliée par un conduit 7 à la partie supérieure du réservoir 3 et par un autre conduit 8 au réservoir 4. La vanne a trois voies 6 met en communication la partie supérieure de la chambre intermédiaire 5 soit avec la partie supérieure du réservoir'3 dans une position, soit avec le réservoir 4 dans une autre position.The upper part of the intermediate chamber 5 comprises a three-way valve 6 which is connected by a conduit 7 to the upper part of the reservoir 3 and by another conduit 8 to the reservoir 4. The three-way valve 6 connects the part upper of the intermediate chamber 5 either with the upper part of the tank 3 in one position, or with the tank 4 in another position.
La partie inférieure de la chambre 5 contenant le liquide communique avec la partie inférieure du réservoir 4 par l'intermédiaire du conduit 9 portant un clapet de non retour I0, la partie inférieure de la chambre 5 communique également avec la partie inférieure de la source chaude par l'intermédiaire du conduit t! comportant le clapet I2. le sens du clapet 10 est tel que le liquide peut circuler du réservoir 4 vers la chambre 5, le clapet I2 permet la circulation du liquide de la chambre 5 vers la source chaude I. The lower part of the chamber 5 containing the liquid communicates with the lower part of the reservoir 4 via the conduit 9 carrying a non-return valve I0, the lower part of the chamber 5 also communicates with the lower part of the hot spring through the conduit t! comprising the valve I2. the direction of the valve 10 is such that the liquid can flow from the reservoir 4 to the chamber 5, the valve I2 allows the circulation of the liquid from the chamber 5 to the hot source I.
la vanne à trois voies 6 est commandée automatiquement par deux capteurs de niveau I3 et I4, des niveaux haut et bas de l'interface liquide vapeur dans la chambre 5. the three-way valve 6 is automatically controlled by two level sensors I3 and I4, high and low levels of the vapor liquid interface in the chamber 5.
Un conduit 15 relie la-partie inférieure du réservoir 3 à la partie supérieure de la source froide 2 au travers d'un clapet I7 qui est passant dans le sens réservoir 3 source froide. A conduit 15 connects the lower part of the reservoir 3 to the upper part of the cold source 2 through a valve I7 which passes in the direction of the cold source reservoir 3.
La partie inférieure de la source froide est reliée par un conduit I6 à la partie supérieure de réservoir 4, ce conduit I6 est terminé par un dispositif d'aspersion I8 qui permet d'assurer un contact thermique satisfaisant entre la vapeur contenue dans la partie supérieure du réservoir 4 et le liquide provenant de la source froide. le fonct-ionnement de la pompe selon la figure I est le suivant : la pression de vapeur dans le réservoir 3 communicant avec la source chaude est plus élevée que dans le réservoir 4 qui reçoit du liquide provenant de la source froide par le conduit I6, le liquide circule donc sous l'effet de cette différence entre les pressions de vapeur des réservoirs 3 et 4, par les conduits I5 et I6 au travers du clapet I7.Au cours de ce déplacement, le liquide transfert de la chaleur de la source chaude à la source froide, et le liquide acquiert de l'énergie potentielle et cinétique. Dans le cas où la source chaude est un capteur solaire et la source froide est un réservoir de préparation d'eau chaude sanitaire, le clapet I7 permet d'éviter le refroidissement du réservoir par effet de thermosiphon ou de caloduc, la nuit lorsque le collecteur solaire est plus froid que l'eau chaude stockée, dans d'autres applications ce clapet I7 n'est pas indispensable.The lower part of the cold source is connected by a conduit I6 to the upper part of the reservoir 4, this conduit I6 is terminated by a sprinkling device I8 which makes it possible to ensure satisfactory thermal contact between the vapor contained in the upper part from reservoir 4 and the liquid from the cold source. the operation of the pump according to FIG. I is as follows: the vapor pressure in the reservoir 3 communicating with the hot source is higher than in the reservoir 4 which receives liquid coming from the cold source via the conduit I6, the liquid therefore circulates under the effect of this difference between the vapor pressures of the reservoirs 3 and 4, by the conduits I5 and I6 through the valve I7. During this displacement, the liquid transfers heat from the hot source at the cold source, and the liquid acquires potential and kinetic energy. In the case where the hot source is a solar collector and the cold source is a tank for the preparation of domestic hot water, the valve I7 makes it possible to avoid cooling of the tank by the effect of thermosiphon or heat pipe, at night when the collector solar is cooler than the hot water stored, in other applications this I7 valve is not essential.
le transfert du liquide du réservoir 4 au réservoir 3 se fait grâce à l'énergie potentielle et cinétique accumulée durant la première partie du parcours qui vient d'être décrite. the transfer of the liquid from the reservoir 4 to the reservoir 3 takes place thanks to the potential and kinetic energy accumulated during the first part of the journey which has just been described.
Lorsque la vanne à trois voies 6 est dans sa première position, la phase vapeur contenue dans la chambre 5 communique avec le réservoir 4, et du liquide s'écoule du réservoir 4 dans la chambre 5 par le conduit 9 au travers du clapet I0, et le niveau du liquide s'élève dans la chambre 5. Lorsque l'interface liquide vapeur dans la chambre 5 atteint un seuil supérieur, la vanne à trois voies 6 bascule dans la deuxième position et met en relation la partie supérieure de la chambre 5 avec la partie supérieure du réservoir 3 par le conduit 7, la communication avé le conduit 8 étant coupée. les pressions des vapeurs des réservoirs 3 et 5 s'égalisent, la pression augmente dans la chambre 5 ce qui induit la fermeture du clapet I0, les deux réservoirs 3 et 5 forment alors des vases communicants par l'intermédiaire du conduit 6t, du clapet 12, et de la source chaude, le liquide s'écoule de la chambre 5 au réservoir 3 par 1' intermédiaire du conduit i du clapet 12 et de la source chaude. le niveau du liquide baisse dans la chambre 5, jusqu'à ce que l'interface liquide vapeur atteigne un seuil inférieur ce qui provoque un basculement' de la vanne à trois voies 6 dans la première position, la chambre 5 est alors mise en communication avec le réservoir 4 par le conduit 8, la pression diminue dans la chambre 5 ce qui provoque la fermeture du clapet I2 et l ouverture du clapet I0, et un nouveau cycle commence. Au cours de ces cycles le liquide s'écoule du réservoir 4 au réservoir 3, sans qu'il y ait égalisation entre les pressions des vapeurs des réservoirs 3 et 4, ainsi l'écart entre les pressions des vapeurs des deux réservoirs 3 et 4 est maintenu, l'écoulement du liquide par les conduits I5 et I6 au travers de la source froide est ainsi permanent. When the three-way valve 6 is in its first position, the vapor phase contained in the chamber 5 communicates with the reservoir 4, and liquid flows from the reservoir 4 into the chamber 5 through the conduit 9 through the valve I0, and the level of the liquid rises in the chamber 5. When the liquid vapor interface in the chamber 5 reaches an upper threshold, the three-way valve 6 switches to the second position and connects the upper part of the chamber 5 with the upper part of the reservoir 3 via the conduit 7, the communication with the conduit 8 being cut off. the vapor pressures of the tanks 3 and 5 are equalized, the pressure increases in the chamber 5 which induces the closing of the valve I0, the two tanks 3 and 5 then form communicating vessels via the conduit 6t, of the valve 12, and from the hot source, the liquid flows from the chamber 5 to the reservoir 3 via the conduit i of the valve 12 and the hot source. the level of the liquid drops in the chamber 5, until the vapor liquid interface reaches a lower threshold which causes the three-way valve 6 to tilt in the first position, the chamber 5 is then put into communication with the reservoir 4 through the conduit 8, the pressure decreases in the chamber 5 which causes the closure of the valve I2 and the opening of the valve I0, and a new cycle begins. During these cycles the liquid flows from reservoir 4 to reservoir 3, without there being any equalization between the vapor pressures of the reservoirs 3 and 4, thus the difference between the vapor pressures of the two reservoirs 3 and 4 is maintained, the flow of liquid through the conduits I5 and I6 through the cold source is thus permanent.
Sur la figure I, les réservoirs 3 et 4 ont une forme allongée dans le sens de la hauteur, ainsi lorsque le débit augmente dans le circuit traversant la source froide, la différence entre les niveaux des liquides dans les réservoirs 3 et 4 s'accroit, ce qui accroit également le débit du circuit de retour traversant la chambre intermédiaire 5. Si le réservoir 4 venait à se remplir complètement de liquide, l'énergie cinétique acquise provoquerait l'ouverture du clapet 10 et du clapet 12, ce qui pérmettrait un retour du liquide au réservoir3ae façon plus rapide. In Figure I, tanks 3 and 4 have an elongated shape in the height direction, so when the flow increases in the circuit passing through the cold source, the difference between the levels of liquids in tanks 3 and 4 increases , which also increases the flow of the return circuit passing through the intermediate chamber 5. If the reservoir 4 were to fill completely with liquid, the kinetic energy acquired would cause the valve 10 and the valve 12 to open, which would allow a return of the liquid to the reservoir faster.
La figure 2 représente schématiquement un exemple non limitatif de réalisation d'un pompe correspondant au dispositif qui vient d'être décrit en relation avec la figure I. Elle comporte également des dispositifs auxiliaires à la pompe. FIG. 2 schematically represents a nonlimiting example of embodiment of a pump corresponding to the device which has just been described in relation to FIG. I. It also includes devices auxiliary to the pump.
Dans cette figure 2 les éléments homologues à ceux de la figure I sont désignés par le même repère suivi de l'indice a. les dimensions relatives des différents éléments n'ont pas été respectées pour pouvoir représenter certains détails. In this FIG. 2, the elements homologous to those of FIG. I are designated by the same reference mark followed by the index a. the relative dimensions of the various elements were not respected in order to represent certain details.
La source chaude est représentée par un capteur solaire la, la source froide est un ballon de préparation d'eau chaude sanitaire 2a comportant un échangeur de chaleur I9; le reste de l'ins tallatior. n'est pas particulier à cette application et peut être utilisé dans la plupart des systèmes de transfert de chaleur à distance. The hot source is represented by a solar collector la, the cold source is a domestic hot water preparation tank 2a comprising a heat exchanger I9; the rest of the tallatior. is not specific to this application and can be used in most remote heat transfer systems.
le dispositif d'aspersion comporte un clapet 28, ce clapet s'ouvre au passage du liquide et augmente la vitesse d'éjection du liquide, le liquide pouvant ainsi atteindre tout le volume du réservoir 4a, même pour les faibles débits de liquide. Ce clapet mobile peut être réalisé sous d'autres formes équivalentes à celle présentée sur la figure 2. the spraying device comprises a valve 28, this valve opens to the passage of the liquid and increases the speed of ejection of the liquid, the liquid thus being able to reach the entire volume of the reservoir 4a, even for low liquid flow rates. This movable valve can be produced in other forms equivalent to that presented in FIG. 2.
La vanne automatique est constituée de deux clapets 20 et 21 solidaires d'une tige 24, la montée de la tige 24 applique le clapet 21 sur son siège 23, alors que la descente de la tige 24 ouvre le clapet 21 et ferme le clapet 20 en l'applicant sur son siège 22. The automatic valve consists of two valves 20 and 21 integral with a rod 24, the rise of the rod 24 applies the valve 21 to its seat 23, while the descent of the rod 24 opens the valve 21 and closes the valve 20 by applying it to its seat 22.
La tige de commande 24 comporte deux butées 25 et 26, la commande de la vanne 6a est assurée par un flotteur annulaire 27 coulissant librement autour de la tige 24 entre les deux butées 25 et 26. The control rod 24 has two stops 25 and 26, the valve 6a is controlled by an annular float 27 sliding freely around the rod 24 between the two stops 25 and 26.
Le fonctionnement est le suivant : la source chaude chauffe le liquide contenu dans le réservoir 3a, la pression de vapeur augmente dans ce réservoir, l'un des clapet I2a ou IOa est donc fermé, le liquide s'écoule au travers du clapet I7a, de l'échangeur I9 et du conduit I6a dans le réservoir 4a par le dispositif d'aspersion I8a, le niveau du liquide s'élève dans le réservoir 4a, ce qui permet un retour du liquide au réservoir 3a par la chambre intermédiaire 5a. The operation is as follows: the hot source heats the liquid contained in the tank 3a, the vapor pressure increases in this tank, one of the valve I2a or IOa is therefore closed, the liquid flows through the valve I7a, from the exchanger I9 and from the conduit I6a in the tank 4a by the spraying device I8a, the level of the liquid rises in the tank 4a, which allows a return of the liquid to the tank 3a by the intermediate chamber 5a.
le fonctionnement de la vanne à trois voies est le suivant initialement la tige 24 est dans la position inférieure, le clapet 21 est ouvert et le clapet 20 est fermé, la chambre 5a communique avec le réservoir 4a, la communication supérieure avec le réservoir 3a étant obturée par le clapet 20.La pression dans le réservoir 3a étant plus forte que dans les réservoirs 4a et 5a, les clapèts 12a et 20 sont maintenus fermés, l'état de la vanne 6a dans la position inférieure est donc stable. le niveau du liquide dans le réservoir 4a étant plus élevé que dans la chambre 5a, le liquide s'écoule par gravité dans la chambre intermédiaire 5a, la vapeur contenue dans la chambre 5a s'écoule par le conduit 8a vers le réservoir 4a, du liquide pénètre dans la chambre 5a par le clapet IOa. La vapeur quittant le réservoir 5a et le liquide pénètrant dans ce même réservoir échangent de la chaleur dans l'enceinte délimitée par la grille 33 dans le réservoir 4a.Le niveau du liquide s'élève dans la chambre 5a et le flotteur 27 vient s' appuyer contre la butée supérieure 26; le niveau du liquide continue à S'élever jusqu'à ce que la poussé d'Archimède sur le flotteur provoque la montée de la tige 24 portant les clapets 20 et 21. Le clapet 20 s'ouvre, et presque simultanément le clapet 21 se ferme. Après la fermeture du clapet 21, l'aug mentation de la pression de vapeur dans le réservoir 5a maintient le clapet 21 appuyé contre son siège, l'état de la vanne dans la position supérieure est donc stable, même lorsque le flotteur n'appuie pas contre la butée 26.La mise en communication par la vanne 6a de la chambre 5a avec le réservoir 3a provoque 1' écoule- ment du liquide par le clapet I2a vers le réservoir 3a au travers de la source chaude; alors que le niveau du liquide baisse dans la chambre intermédiaire 5a, le flotteur 27 coulisse sur la tige 24 et vient finalement prendre appui sur la butée 25, et lorsque le niveau du liquide continue à descendre, le poids apparent du flotteur croit et finit par entrainer vers le bas la tige 24, ce qui provoque l'ouverture du clapet 2I et la fermeture du clapet 20, on se retrouve dans les conditions initiales et un nouveau cycle recommence. the operation of the three-way valve is initially as follows, the rod 24 is in the lower position, the valve 21 is open and the valve 20 is closed, the chamber 5a communicates with the reservoir 4a, the upper communication with the reservoir 3a being closed by the valve 20. The pressure in the tank 3a being higher than in the tanks 4a and 5a, the valves 12a and 20 are kept closed, the state of the valve 6a in the lower position is therefore stable. the level of the liquid in the reservoir 4a being higher than in the chamber 5a, the liquid flows by gravity into the intermediate chamber 5a, the vapor contained in the chamber 5a flows through the conduit 8a towards the reservoir 4a, from the liquid enters the chamber 5a through the valve IOa. The vapor leaving the tank 5a and the liquid entering this same tank exchange heat in the enclosure delimited by the grid 33 in the tank 4a. The level of the liquid rises in the chamber 5a and the float 27 comes press against the upper stop 26; the liquid level continues to rise until Archimedes' push on the float causes the rod 24 carrying the valves 20 and 21 to rise. The valve 20 opens, and almost simultaneously the valve 21 closed. After closing the valve 21, the increase in the vapor pressure in the reservoir 5a keeps the valve 21 pressed against its seat, the state of the valve in the upper position is therefore stable, even when the float does not press not against the stopper 26. The communication by the valve 6a of the chamber 5a with the reservoir 3a causes the liquid to flow through the valve I2a to the reservoir 3a through the hot source; while the level of the liquid drops in the intermediate chamber 5a, the float 27 slides on the rod 24 and finally comes to bear on the stop 25, and when the level of the liquid continues to drop, the apparent weight of the float increases and eventually driving down the rod 24, which causes the valve 2I to open and the valve 20 to close, we find ourselves in the initial conditions and a new cycle begins again.
Il va de soi que les différents éléments qui entrent dans la composition de la pompe qui vient d'être présentée peuvent être réalisés sous des formes différentes sans sortir du cadre de l'invention, on peut en particulier utiliser les techniques connues des vannes à trois voies et des systèmes de distribution, on pourra par exemple utiliser des soupapes à clapets pilotes; les états stables de la vanne 6a peuvent être obtenus par des ressorts. It goes without saying that the various elements which go into the composition of the pump which has just been presented can be produced in different forms without departing from the scope of the invention, it is in particular possible to use the known techniques of three-way valves. distribution channels and systems, for example pilot valve valves may be used; the stable states of valve 6a can be obtained by springs.
Afin de réduire l'encombrement, il est intéressant de superposer les réservoirs 4a, 5a et 3a. L'un des réservoirs 3a ou 4a peut avoir un volume très réduit, le réservoir 3a peut être inclus dans la source chaude. In order to reduce the size, it is advantageous to superimpose the tanks 4a, 5a and 3a. One of the tanks 3a or 4a can have a very small volume, the tank 3a can be included in the hot spring.
La nature des fluides contenus dans l'installation est fonction des températures auxquelles s'effectuent les échanges de chaleur souhaités. L'eau peut avantageusement constituer le fluide caloporteur, on peut y mélanger un fluide plus volatil pour augmenter la pression de vapeur. The nature of the fluids contained in the installation depends on the temperatures at which the desired heat exchanges take place. Water can advantageously constitute the heat transfer fluid, a more volatile fluid can be mixed therein to increase the vapor pressure.
On peut sans sortir du cadre de l'invention placer plusieurs chambres intermédiaires, en série ou en parallèle entre le réservoir supérieur et la source chaude, par exemple il est intéressant pour assurer la continuité de l'écoulement dans la source chaude de placer deux chambres intermédiaires en parallèle de façon qu'elles fonctionnent en opposition de phase. It is possible, without departing from the scope of the invention, to place several intermediate chambers, in series or in parallel between the upper tank and the hot source, for example it is advantageous to ensure the continuity of the flow in the hot source to place two chambers intermediaries in parallel so that they operate in phase opposition.
La figure 3 représente schématiquement une installation comportant deux sources chaudes différeiltes fonctionnant en pat lèle, deux sources froides et des systèmes de mise en circulation du liquide caloporteur tels que ceux qui ont été décrits en relie tion avec les figures I ou 2. FIG. 3 schematically represents an installation comprising two different hot sources operating as a base, two cold sources and systems for circulating the heat-transfer liquid such as those which have been described in connection with FIGS. I or 2.
les deux sources chaudes ont la possibilité de fournir des calories à des moments différents et à des rythmes différents. the two hot springs can supply calories at different times and at different rates.
Ces sources peuvent être par exemple deux groupes d'insolateurs de surfaces ou d'orientations différentes, ou un groupe dtinsola- teurs associé à une chaudière à combustible.These sources can be, for example, two groups of insolators of different surfaces or orientations, or a group of insulators associated with a fuel boiler.
Il est également décrit un dispositif permettant d'éviter les entrées d'air lorsque la température de la phase vapeur du fluide de l'installation devient inférieure à la température d'ébul- lition sous la pression atmosphérique. There is also described a device making it possible to avoid the entry of air when the temperature of the vapor phase of the fluid of the installation becomes lower than the boiling temperature under atmospheric pressure.
Sur cette figure 3, les éléments homologues associés à chacun ne des deux sources chaudes sont représentés par le même repère suivi de l'indice d ou g suivant qu'il s'agit de la première ou de la deuxième source chaude. les éléments communs sont représentés par un repère suivi de la lettre b, lorsqu'ils ont été déjà présentés dans les figures précédentes. In this FIG. 3, the homologous elements associated with each of the two hot sources are represented by the same reference mark followed by the index d or g depending on whether it is the first or the second hot source. the common elements are represented by a reference followed by the letter b, when they have already been presented in the previous figures.
Peux sources froides 2b et 2c ont été représentées en parallèle, leur nombre peut être naturellement plus élevé, c'est le cas dans une installation de chauffage central dans laquelle les radiateurs font office de source froide. Two cold sources 2b and 2c have been shown in parallel, their number may naturally be higher, this is the case in a central heating installation in which the radiators act as a cold source.
Chacune des sources chaudes Ig ou Id est associée à un réservoir 3g ou 3d situé à un niveau plus élevé que la source chaude, chacun des réservoirs 3g ou 3d est relié par un clapet 30g ou 30d à un conduit 31 menant aux sources froides. La sortie des sources froides est reliée par un conduit I6b au réservoir supérieur unique 4b. Each of the hot springs Ig or Id is associated with a 3g or 3d tank located at a higher level than the hot source, each of the 3g or 3d tanks is connected by a valve 30g or 30d to a conduit 31 leading to the cold sources. The cold sources outlet is connected by a conduit I6b to the single upper tank 4b.
Chacune des sources chaudes Ig ou Id est associée à une chambre intermédiaire 5g pu 5d munie d'une vanne automatique 6g ou 6d et de conduits 8g, 9g, 7g IIg ou 8d, 9d, 7d, IId équipés des clapets anti-retour IOg, I2g ou IOd, I2d. Each of the hot springs Ig or Id is associated with an intermediate chamber 5g pu 5d provided with an automatic valve 6g or 6d and ducts 8g, 9g, 7g IIg or 8d, 9d, 7d, IId equipped with non-return valves IOg, I2g or IOd, I2d.
Si l'une des sources chaudes, par exemple Ig est à basse tem pérature,la pression dans cette source étant plus faible que dans le reste de l'installation, le clapet 30g reste fermé, le réservoir 3g se remplit de liquide qui descend par gravité au travers de la chambre intermédiaire 5g, lorsque le réservoir 3g est plein de liquide la source Ig est isolée du réservoir supérieur 4b par la vanne 6g et par les clapetslQe; ou {lg. Ainsi la source Ig et le réservoir 3g sont totalement isolés du reste du circuit tant que la pression dans le réservoir 3g n'atteint pas la pression du conduit 3t. If one of the hot springs, for example Ig is at low temperature, the pressure in this source being lower than in the rest of the installation, the valve 30g remains closed, the tank 3g fills with liquid which descends through gravity through the intermediate chamber 5g, when the reservoir 3g is full of liquid the source Ig is isolated from the upper reservoir 4b by the valve 6g and by the valves IQ; or {lg. Thus the source Ig and the reservoir 3g are completely isolated from the rest of the circuit as long as the pressure in the reservoir 3g does not reach the pressure of the conduit 3t.
Dans cette installation comme dans les précédentes, le circuit comporte un ou plusieurs fluides en équilibre liquide vapeur, la phase vapeur devant être parfaitement condensable; en cas de micro fuite, de l'air peut pénètrer dans l'installation au moment où la température du fluide est inférieure à la température d'ébullition sous la pression atmosphérique, pour circuler le liquide doit comprimer cet air, ce qui perturbe le fonctionnement. In this installation as in the previous ones, the circuit comprises one or more fluids in vapor liquid equilibrium, the vapor phase having to be perfectly condensable; in the event of a micro leak, air can enter the installation when the temperature of the fluid is lower than the boiling temperature under atmospheric pressure, to circulate the liquid must compress this air, which disrupts the operation .
Le dispositif constitué du vase à membrane 34 permet de maintenir une pression suffisante pour s'opposer à toute entrée d'air dans 1' installation. The device made up of the membrane vessel 34 makes it possible to maintain a sufficient pressure to oppose any entry of air into the installation.
Ce dispositif comporte un vase à membrane gonflé à une pression supérieure à la pression atmosphérique, la vessie 33 est reliée au réservoir supérieur 4b par un conduit 32 débouchant à un niveau intermédiaire entre le fond et le dessus du réservoir 4b. This device comprises a membrane vase inflated to a pressure higher than atmospheric pressure, the bladder 33 is connected to the upper reservoir 4b by a conduit 32 opening at an intermediate level between the bottom and the top of the reservoir 4b.
le fonctionnement est le suivant : lorsque les sources chaudes sont à basse température, les réservoirs 3d et 3g sont pleins de liquide et la pression de la vapeur du fluide de l'installation est plus faible que la pression du gaz du vase à membrane, la vessie se vide du liquide et le réservoir supérieur 4b est plein de liquide; l'air extérieur ne peut pas pénètrer dans l'installation où la pression est maintenue supérieure à la pression atmosphérique. lorsque la température d'une source chaude devient supérieure à la température d'ébullition du fluide sous la pression de remplissage du vase à membrane, de la vapeur se forme dans l'un des réservoirs 3g ou 3d, la vessie 33 se gonfle de liquide, et quand la température du fluide contenu dans le réservoir 4b devient supérieure à la température d'ébullition du fluide sous la pression de remplissage du vase à membrane, de la vapeur se forme à la partie supérieure du réservoir 4b, et la vessie du vase à membrane continue à se remplir de liquide jusqu'à ce que l'interface liquide vapeur dans le réservoir 4b atteigne le niveau de l'embouchure du conduit 32. le niveau du liquide dans le réservoir 4b est ainsi maintenu à un seuil inférieur tel que le fonctionnement du circuit de retour du liquide du réservoir supérieur aux sources chaudes au travers des chambres intermédiaires ne soit pas perturbé. the operation is as follows: when the hot springs are at low temperature, the 3d and 3g tanks are full of liquid and the vapor pressure of the installation fluid is lower than the gas pressure of the membrane vessel, the bladder empties of liquid and the upper reservoir 4b is full of liquid; outside air cannot enter the installation where the pressure is maintained above atmospheric pressure. when the temperature of a hot source becomes higher than the boiling temperature of the fluid under the filling pressure of the membrane vase, steam is formed in one of the reservoirs 3g or 3d, the bladder 33 swells with liquid , and when the temperature of the fluid contained in the reservoir 4b becomes higher than the boiling temperature of the fluid under the filling pressure of the membrane vase, steam is formed at the top of the reservoir 4b, and the bladder of the vase membrane continues to fill with liquid until the liquid vapor interface in the reservoir 4b reaches the level of the mouth of the conduit 32. the level of the liquid in the reservoir 4b is thus maintained at a lower threshold such that the operation of the return circuit of the liquid from the upper reservoir to the hot sources through the intermediate chambers is not disturbed.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8200070A FR2519384A1 (en) | 1982-01-04 | 1982-01-04 | Thermal pump for heating circuit - has three interconnected pressure vessels and three-way valve between solar panel and water tank |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8200070A FR2519384A1 (en) | 1982-01-04 | 1982-01-04 | Thermal pump for heating circuit - has three interconnected pressure vessels and three-way valve between solar panel and water tank |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2519384A1 true FR2519384A1 (en) | 1983-07-08 |
FR2519384B1 FR2519384B1 (en) | 1985-01-04 |
Family
ID=9269722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8200070A Granted FR2519384A1 (en) | 1982-01-04 | 1982-01-04 | Thermal pump for heating circuit - has three interconnected pressure vessels and three-way valve between solar panel and water tank |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2519384A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITRM20090118A1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-20 | Claudio Macari | INDUCTION ELECTRICITY GENERATOR |
-
1982
- 1982-01-04 FR FR8200070A patent/FR2519384A1/en active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITRM20090118A1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-20 | Claudio Macari | INDUCTION ELECTRICITY GENERATOR |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2519384B1 (en) | 1985-01-04 |
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