FR2760523A1 - De-superheating system for gas in heat pump compressor using exchange between condensers - Google Patents

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Abstract

The system has a first thermal exchange unit for vapour circulating in the compressor (10) before being admitted to the conduits (12) in the first condenser, and a second thermal exchange unit that vaporises part of the liquid in a bi-phase mixture emerging from the conduits (16) of the first condenser, before admitting the fluid into the second condenser conduits. The installation has two or more zones to be heated, with a two-way manual regulator permitting two-way flow between the delivery and return collectors of each of the zones to be heated. An automatic regulator allows two-way flow between the delivery and return collectors of one zone. The automatic regulator may be electromagnetic or thermostatic.

Description

L'invention a pour objet une thermopompe à condensation directe dans le plancher chauffant comportant des moyens de désurchauffe des gaz refoulés et ou des moyens de régulation de plusieurs zones de chauffage. The subject of the invention is a heat pump with direct condensation in the underfloor heating comprising means for desuperheating the discharged gases and or means for regulating several heating zones.

On connaît déjà des installations de pompe à chaleur comportant un condenseur noyé dans la dalle du plancher tel que décrit dans le brevet français de Jacques BERNIER N"8204664 du 17 mars 1982. Ces systèmes présentent cependant l'inconvénient d'avoir une température élevée d'entrée des vapeurs dans le plancher chauffant les rendant non conformes au DTU 65-8 et de ne pas permettre la régulation par zones sans faire baisser le coefficient de performance de l'installation. Heat pump installations are already known comprising a condenser embedded in the floor slab as described in the French patent of Jacques BERNIER No. 8204664 of March 17, 1982. However, these systems have the disadvantage of having a high temperature d 'entry of vapors into the underfloor heating system making them non-compliant with DTU 65-8 and not allowing regulation by zones without lowering the coefficient of performance of the installation.

De telles installations ne sont pas entièrement satisfaisantes car elles conduisent à des consommations plus élevées, tout en augmentant de façon importante l'impact sur l'effet de serre. Such installations are not entirely satisfactory because they lead to higher consumption, while significantly increasing the impact on the greenhouse effect.

C'est d'une manière générale un but de l'invention de fournir une installation qui ne présente pas les inconvénients rappelés ci-dessus des installations connues. It is generally an object of the invention to provide an installation which does not have the drawbacks mentioned above of known installations.

C'est en particulier un but de l'invention de fournir une installation de thermopompe comportant un dispositif de désurchauffe des vapeurs entrant dans le plancher chauffant à partir du fluide bi-phasique sortant de la première zone de chauffage. It is in particular an object of the invention to provide a heat pump installation comprising a device for desuperheating the vapors entering the heating floor from the two-phase fluid leaving the first heating zone.

C'est encore un but de l'invention de fournir une installation de thermopompe à condensation directe permettant d'assurer la régulation indépendante d'au moins deux zones. It is also an object of the invention to provide a direct condensing heat pump installation allowing independent regulation of at least two zones.

Le dispositif s'incorpore par exemple dans une thermopompe à capteur enterré pour assurer le chauffage de maisons individuelles. The device is incorporated, for example, in a heat pump with an underground sensor for heating individual houses.

Le compresseur de la thermopompe est utiiisé en hiver afin de prélever la chaleur de la terre et de la transférer dans le bâtiment par l'intermédiaire d'un premier réseau de tubes condenseurs dont les vapeurs auront préalablement été désurchauffées dans un échangeur, puis dans un second réseau de tubes condenseurs noy és dans un plancher rayonnant à basse température. The compressor of the heat pump is used in winter to extract heat from the earth and transfer it to the building via a first network of condenser tubes, the vapors of which have been previously desuperheated in an exchanger, then in a second network of condenser tubes embedded in a radiant floor at low temperature.

C'est encore un but de l'invention de fournir un système économiseur d'énergie dont le coefficient de performance ne sera pas affecté par les phases de régulation. It is another object of the invention to provide an energy saving system whose performance coefficient will not be affected by the regulation phases.

L'invention sera bien comprise par la description qui suit faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lequel:
La figure 1 est un schéma d'une installation selon l'invention
La figures 2 représente le détail d'un collecteur de départ et de
retour vers le plancher rayonnant.The invention will be better understood from the following description given by way of example and with reference to the appended drawings in which:
Figure 1 is a diagram of an installation according to the invention
FIGS. 2 represents the detail of a starting manifold and of
back to the radiant floor.

Un dispositif de thermopompe selon l'invention, figure 1, s'intègre dans une pompe à chaleur traditionnelle comportant un compresseur (10), un échangeur extérieur (29) de type à capteur enterré, ou à air ou à eau, un détendeur (27). A heat pump device according to the invention, FIG. 1, is integrated into a traditional heat pump comprising a compressor (10), an external exchanger (29) of the buried sensor type, or air or water type, a pressure reducer ( 27).

Trois cycles de fonctionnement chauffage sont possibles:
Le cycle chauffage deux zones 1 et 2
..Le cycle chauffage zone 1 avec chauffage réduit zone 2.Three heating operation cycles are possible:
The heating cycle two zones 1 and 2
..The zone 1 heating cycle with reduced zone 2 heating.

Le cycle chauffage zone 2 avec chauffage réduit zone 1. The zone 2 heating cycle with reduced zone 1 heating.

Les vapeurs de frigorigène à haute température (environ 65"C) sont refoulées par le compresseur (10) vers la tuyauterie (11), les vapeurs sont alors désurchauffées dans l'échangeur (20) par le mélange bi-phasique provenant du retour de la zone 1. Les vapeurs désurchauffées à une température de l'ordre de 45"C sont admise par la tuyauterie (12) sur le collecteur (13) de départ de la première zone de chauffage. Des tuyauteries 141, 142,. .,14n, noyées dans le plancher de la première zone assurent le chauffage de celle-ci, ce qui a pour effet de condenser partiellement les vapeurs. Un mélange bi-phasique liquide/vapeur, à une température de l'ordre de 35"C, sera récupéré par le collecteur (15). Celui-ci sera admis dans l'échangeur (20) pour en ressortir, après vaporisation d'une partie de la phase liquide, par la tuyauterie (17) pour alimenter le deuxième collecteur (18) de départ de la deuxième zone de chauffage. Des tuyauteries 191, 192,...,19n, noyées dans le plancher de la deuxième zone assurent le chauffage de celle-ci. ce qui a pour effet de condenser totalement les vapeurs, le liquide frigorigène à une température de l'ordre de 32"C sera récupéré par le collecteur (25), puis sera dirigé par la tuyauterie (26) vers le réservoir (31). Le liquide sera ensuite déshydraté par le filtre déshydrateur (32) avant d'être détendu par le détendeur (27) vers l'évaporateur (29). The refrigerant vapors at high temperature (around 65 "C) are discharged by the compressor (10) to the piping (11), the vapors are then desuperheated in the exchanger (20) by the two-phase mixture coming from the return of zone 1. The vapors desuperheated at a temperature of the order of 45 "C are admitted by the piping (12) on the manifold (13) leaving the first heating zone. Pipes 141, 142 ,. ., 14n, embedded in the floor of the first zone heat the latter, which has the effect of partially condensing the vapors. A two-phase liquid / vapor mixture, at a temperature of the order of 35 "C, will be recovered by the collector (15). This will be admitted into the exchanger (20) to come out, after vaporization of part of the liquid phase, via the piping (17) to supply the second collector (18) starting from the second heating zone. Pipes 191, 192, ..., 19n, embedded in the floor of the second zone ensure that it is heated, which has the effect of completely condensing the vapors, the refrigerant at a temperature of the order of 32 "C will be recovered by the collector (25), then will be directed by the piping (26 ) to the tank (31). The liquid will then be dehydrated by the filter drier (32) before being expanded by the expander (27) to the evaporator (29).

Les collecteurs (13) et (15) de la première zone de chauffage, sont bipassés par un robinet de réglage manuel (21) et par une vanne magnétique ou thermostatique de régulation (22). De même, les collecteurs (18) et (25) de la deuxième zone de chauffage, sont bi-passés par un robinet de réglage manuel (23) et par une vanne magnétique ou thermostatique de régulation (24). Les robinets de réglage manuels (21) et (23) ont pour rôle d'équilibrer la condensation, donc le chauffage des deux zones à chauffer, lorsque les deux zones sont en demande thermique. The manifolds (13) and (15) of the first heating zone are bypassed by a manual adjustment valve (21) and by a magnetic or thermostatic regulation valve (22). Likewise, the manifolds (18) and (25) of the second heating zone are bypassed by a manual adjustment valve (23) and by a magnetic or thermostatic regulation valve (24). The role of the manual adjustment valves (21) and (23) is to balance the condensation, therefore the heating of the two zones to be heated, when the two zones are in thermal demand.

La vanne de régulation (22) assure le bi-passage des deux collecteurs (13) et (15), lorsqu'elle est en position ouverte. ce qui a pour effet de limiter la quantité de fluide frigorigène gazeux pénétrant dans les tubes (14) de la zone 1, limitant ainsi le chauffage de cette zone. Cette vanne est commandée par un thermostat d'ambiance placé dans la zone 1. The regulation valve (22) ensures the dual passage of the two collectors (13) and (15), when it is in the open position. which has the effect of limiting the quantity of gaseous refrigerant entering the tubes (14) of zone 1, thus limiting the heating of this zone. This valve is controlled by a room thermostat located in zone 1.

De même La vanne de régulation (24) assure le bi-passage des deux collecteurs (18) et (25), lorsqu'elle est en position ouverte, ce qui a pour effet de limiter la quantité de fluide frigorigène gazeux pénétrant dans les tubes (19) de la zone 2, limitant ainsi le chauffage de cette zone. Cette vanne est commandée par un thermostat d'ambiance placé dans la zone 2. Likewise, the control valve (24) ensures the dual passage of the two collectors (18) and (25), when it is in the open position, which has the effect of limiting the quantity of gaseous refrigerant entering the tubes (19) of zone 2, thus limiting the heating of this zone. This valve is controlled by a room thermostat located in zone 2.

Lorsque les deux thermostats des zones 1 et 2 sont satisfaits en température, le compresseur de la thermopompe est alors mis à l'arrêt.  When the two thermostats in zones 1 and 2 are satisfied in temperature, the compressor of the heat pump is then stopped.

Le réservoir (31) a pour rôle de stocker la différence de fluide se trouvant ou pas stocké dans les tubes de plancher d'une des zones lorsque celles-ci ne sont pas en phase de régulation. The role of the reservoir (31) is to store the difference in fluid, whether or not it is stored in the floor tubes of one of the zones when these are not in the regulation phase.

La figure 2 représente le détail des collecteurs de chacune des zones. Le collecteur (40) étant celui ou pénètre en (E) le fluide, le collecteur (41) étant celui de retour du fluide condensé totalement ou partiellement et sortant en (S). FIG. 2 represents the detail of the collectors of each of the zones. The collector (40) being that or penetrates into (E) the fluid, the collector (41) being that of return of the totally or partially condensed fluid and exiting at (S).

Le robinet de réglage (42) est à régler sur chantier. La vanne thermostatée (43) est alimentée à partir du thermostat d'ambiance de la zone considérée.The adjustment valve (42) is to be adjusted on site. The thermostatically controlled valve (43) is supplied from the room thermostat in the zone in question.

La vanne (43) est du type électro-magnétique ou thermostatique. The valve (43) is of the electro-magnetic or thermostatic type.

L'invention n'est pas limitée aux thermopompes à capteurs enterrés, elle trouve son application également dans les systèmes de thermopompes à évaporateur à eau ou à air ainsi que dans les systèmes de récupération de chaleur ou de froid. The invention is not limited to heat pumps with buried sensors, it also finds its application in heat pump systems with water or air evaporator as well as in heat or cold recovery systems.

L'application principale de l'invention se situe dans les pompes à chaleur à capteurs enterrés assurant le chauffage et le rafraichissement des habitations. The main application of the invention is in heat pumps with buried sensors ensuring the heating and cooling of dwellings.

L'invention est également applicable aux pompes à chaleur de tout type de sources froides. The invention is also applicable to heat pumps of all types of cold sources.

II est possible d'utiliser l'invention dans les pompes à chaleur à condensation par eau ou par air ou dans le plancher ainsi que dans les systèmes de refroidissement d'air à condensation à eau ou à air. It is possible to use the invention in water or air condensing heat pumps or in the floor as well as in water or air condensing air cooling systems.

L'invention n'est pas limitée aux systèmes à compression. elle trouve en effet son application dans les machines à absorption (eau/bromure de lithium ou
NH3/eau par exemple), et encore dans les machines frigorifiques à réaction chimique et à adsorption. The invention is not limited to compression systems. it finds its application in absorption machines (water / lithium bromide or
NH3 / water for example), and again in refrigeration machines with chemical reaction and adsorption.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de désurchauffe des gaz refoulés par le compresseur d'une pompe à chaleur, comportant des moyens d'échange thermique (20) entre deux circuits de condensation, caractérisé en ce que le premier circuit d'échange désurchauffe les vapeurs refoulées par le compresseur (10) avant de les admettre par la tuyauterie (12) dans le premier circuit de condensation, alors que le second circuit d'échange vaporise une partie du liquide contenu dans le mélange bi-phasique sortant par la tuyauterie (16) du premier circuit de condensation, avant d'admettre le fluide dans le second circuit de condensation par l'intermédiaire de la tuyauterie (17). 1. A device for desuperheating the gases discharged by the compressor of a heat pump, comprising heat exchange means (20) between two condensation circuits, characterized in that the first exchange circuit desuperheats the vapors discharged by the compressor (10) before admitting them through the piping (12) into the first condensing circuit, while the second exchange circuit vaporizes part of the liquid contained in the two-phase mixture exiting through the piping (16) of the first condensation circuit, before admitting the fluid into the second condensation circuit via the piping (17). 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'il comprend au moins deux zones à chauffer. 2. Installation according to claim 1 characterized in that it comprises at least two zones to be heated. 3. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un robinet de réglage manuel à deux voies (42), (21) et ou (23), permettant le bi-passage entre le collecteur de départ et de retour de chacune des zones aux fins d'équilibrage. 3. Installation according to claim 1 characterized in that it comprises at least one manual two-way adjustment valve (42), (21) and or (23), allowing the bi-passage between the flow and return manifold of each of the zones for balancing purposes. 4. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend une vanne de régulation (43), (22) et ou (24), assurant le bi-passage entre le collecteur de départ et de retour d'au moins une zone. 4. Installation according to claim 1 characterized in that it comprises a regulation valve (43), (22) and or (24), ensuring the bi-passage between the flow and return manifold of at least one zone . 5. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que cette ou ces vannes sont du type électromagnétiques. 5. Installation according to claim 4 characterized in that this or these valves are of the electromagnetic type. 6. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que cette ou ces vannes sont du type thermostatiques. 6. Installation according to claim 4 characterized in that this or these valves are of the thermostatic type. 7. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'échangeur (29) côté extérieur est un capteur enterré, un échangeur à air ou à eau. 7. Installation according to claim 1 characterized in that the exchanger (29) outside side is a buried sensor, an air or water exchanger. 8. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que la régulation de chaque zone est assurée par un thermostat d'ambiance agissant sur leurs vannes respectives (22) et (24), et que si les zones sont satisfaites thermiquement, le compresseur est mis à l'arrêt et inversement.  8. Installation according to claim 4 characterized in that the regulation of each zone is ensured by a room thermostat acting on their respective valves (22) and (24), and that if the zones are thermally satisfied, the compressor is switched on stopped and vice versa.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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NL1027078C2 (en) * 2004-09-21 2006-03-22 Veenhuis Witting Hilda Climate control systems for building has plastics pipes in floor and/or walls, pump which aspirates heat transmission medium, compresses and circulates it

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