La présente invention concerne une pompe à chaleur destinée au chauffageThe present invention relates to a heat pump for heating
d'eau de piscine, et un procédé de chauffage d'eau de piscine. On sait déjà utiliser des pompes à chaleur pour le 5 chauffage de l'eau des piscines. Les pompes à chaleur sont des systèmes de chauffage thermodynamique qui comprennent un circuit primaire de fluide frigorifique qui comprend, comme indiqué sur la figure 1, un compresseur 10 qui alimente un condenseur 12 10 qui constitue un échangeur de chaleur entre le fluide frigorifique et l'eau de piscine à chauffer, un détendeur 14 et un évaporateur 16 qui constituent un échangeur de chaleur entre le milieu extérieur, par exemple l'air extérieur, et le fluide frigorifique. 15 Les caractéristiques des échangeurs, notamment leurs dimensions, et le réglage du détendeur et du compresseur sont optimisés pour un régime de fonctionnement déterminé. En particulier, le condenseur est destiné à permettre à la pompe à chaleur de donner sa puissance maximale tout en 20 gardant un régime de fonctionnement optimal au point de vue du circuit frigorifique (pression et température du fluide frigorifique). Lorsqu'une telle pompe à chaleur est utilisée pour le chauffage d'eau de piscine, certains paramètres de fonction- 25 nement ont des valeurs déterminées. Ainsi, même lorsque l'eau de la piscine est très froide, à peine supérieure à 0', la température que souhaite obtenir l'utilisateur est en général comprise entre 15 et 32 'C. Par ailleurs, le débit de circulation d'eau de la piscine est habituellement de 30 l'ordre de 5 à 15 m3/h. On conçoit donc que, lorsque l'échange thermique est très important parce que le débit d'eau circulant dans le condenseur est très élevé et/ou parce que la température de l'eau est très basse, le fluide frigorifique est refroidi de 35 façon très importante de sorte que la pression du fluide frigorifique dans le condenseur est très basse. Le rendement de la pompe à chaleur, défini en général par son coefficient de performance, est alors réduit et il peut même arriver que la pompe à chaleur présente un défaut de fonctionnement et qu'elle soit même endommagée. Par contre, si l'échange thermique dans le condenseur est réduit, parce que le débit d'eau est faible ou parce que la température de l'eau de piscine est élevée, le fluide frigorifique est échauffé de façon importante et provoque une augmentation de pression dans le condenseur. Le rende-ment de la pompe à chaleur est alors aussi réduit, le bon fonctionnement peut être perturbé et la pompe à chaleur peut même être endommagée. En particulier, au-delà d'une certaine pression, la machine est arrêtée par un pressostat de sécurité. Pour tenir compte de cette situation pratique, la plu-part des pompes à chaleur de piscine comporte une dérivation hydraulique placée en amont de la pompe à chaleur et permettant de régler le débit d'eau circulant dans le circuit secondaire du condenseur (échangeur) de la pompe à chaleur, afin que l'échange thermique reste optimal et que le fonctionnement de la pompe à chaleur soit satisfaisant. of pool water, and a method of heating pool water. It is already known to use heat pumps for heating swimming pool water. Heat pumps are thermodynamic heating systems which comprise a primary refrigerant circuit which comprises, as shown in FIG. 1, a compressor 10 which supplies a condenser 12 which constitutes a heat exchanger between the refrigerant and the refrigerant. swimming pool water to be heated, an expander 14 and an evaporator 16 which constitute a heat exchanger between the external medium, for example the outside air, and the refrigerant. The characteristics of the exchangers, in particular their dimensions, and the adjustment of the expander and the compressor are optimized for a determined operating speed. In particular, the condenser is intended to allow the heat pump to give its maximum power while maintaining an optimal operating regime from the point of view of the refrigerant circuit (pressure and temperature of the refrigerant). When such a heat pump is used for heating swimming pool water, certain operating parameters have certain values. Thus, even when the pool water is very cold, barely greater than 0 ', the temperature desired by the user is generally between 15 and 32 ° C. Furthermore, the water flow rate of the pool is usually of the order of 5 to 15 m3 / h. It is therefore conceivable that, when the heat exchange is very important because the flow rate of water circulating in the condenser is very high and / or because the water temperature is very low, the refrigerant is cooled in a relatively small manner. very important so that the pressure of the refrigerant in the condenser is very low. The efficiency of the heat pump, generally defined by its coefficient of performance, is reduced and it may even happen that the heat pump has a malfunction and is even damaged. On the other hand, if the heat exchange in the condenser is reduced, because the flow of water is low or because the temperature of the pool water is high, the refrigerant is heated significantly and causes an increase of pressure in the condenser. The efficiency of the heat pump is also reduced, the operation can be disrupted and the heat pump can even be damaged. In particular, beyond a certain pressure, the machine is stopped by a safety pressure switch. To take account of this practical situation, most pool heat pumps have a hydraulic bypass placed upstream of the heat pump and to adjust the flow of water flowing in the secondary circuit of the condenser (heat exchanger). the heat pump, so that the heat exchange remains optimal and that the operation of the heat pump is satisfactory.
L'installation doit donc comporter un dispositif de régulation qui fait varier le débit d'eau circulant dans le condenseur. Compte tenu des débits d'eau traités, un tel dispositif de régulation a un fonctionnement relativement délicat et il est coûteux. Très souvent, il est simplement manuel. Selon l'invention, le problème posé est résolu par modulation de la capacité d'échange thermique du circuit d'échange de chaleur de fluide frigorifique du condenseur, et non par modulation du débit d'eau qui circule dans le condenseur. Plus précisément, si le débit d'eau est élevé et la température de l'eau est basse à l'entrée du circuit secondaire du condenseur, c'est-à-dire si le circuit secondaire du condenseur a une grande aptitude à absorber les calories, la surface d'échange de chaleur du circuit primaire du condenseur est automatiquement réduite. Inversement, si le débit d'eau est réduit et l'eau a une température élevée à l'entrée du condenseur, et a donc une faible aptitude à absorber les calories, la surface d'échange de chaleur du circuit primaire de fluide frigorifique du condenseur est automatiquement augmentée. De cette manière, une même puissance calorifique prati- quement peut être transmise au circuit secondaire du condenseur, et le circuit primaire de la pompe à chaleur peut fonctionner avec un régime optimal de fonctionnement pression-température du fluide frigorifique. Ce résultat est obtenu en pratique par utilisation d'un condenseur dont le circuit primaire comporte plusieurs circuits d'échange de chaleur qui sont mis en circuit au nombre d'un seul ou de plusieurs. Dans le condenseur, le circuit primaire de fluide frigorifique comporte toujours au moins un circuit d'échange de chaleur, et au moins un autre circuit d'échange de chaleur peut être mis en circuit par au moins un organe de commutation, sous la commande d'un organe de commande qui est relié à un capteur d'un paramètre de fonctionnement, tel que la pression de vapeur de fluide frigorifique entre le compresseur et le détendeur. The installation must therefore include a control device that varies the flow of water flowing in the condenser. Given the treated water flow rates, such a control device has a relatively delicate operation and is expensive. Very often, it is simply manual. According to the invention, the problem is solved by modulating the heat exchange capacity of the refrigerant heat exchanger circuit of the condenser, and not by modulating the flow of water flowing in the condenser. More specifically, if the water flow is high and the temperature of the water is low at the inlet of the secondary circuit of the condenser, that is to say if the secondary circuit of the condenser has a great ability to absorb the calories, the heat exchange surface of the condenser primary circuit is automatically reduced. Conversely, if the flow of water is reduced and the water has a high temperature at the inlet of the condenser, and therefore has a low ability to absorb calories, the heat exchange surface of the primary circuit of the refrigerant of the condenser is automatically increased. In this way, a similar heat output can be transmitted to the secondary circuit of the condenser, and the primary circuit of the heat pump can operate at an optimum operating rate of pressure-temperature of the refrigerant. This result is obtained in practice by using a condenser whose primary circuit comprises several heat exchange circuits which are switched into the number of one or more. In the condenser, the primary refrigerant circuit always comprises at least one heat exchange circuit, and at least one other heat exchange circuit can be switched on by at least one switching element, under the control of a controller which is connected to a sensor of an operating parameter, such as the refrigerant vapor pressure between the compressor and the expander.
Ainsi, lorsque la pression mesurée augmente, le circuit primaire du détendeur est augmenté par mise en circuit de circuits d'échange de chaleur supplémentaires, et le fonctionnement est inverse lorsque la pression mesurée diminue. Plus précisément, l'invention concerne une pompe à chaleur destinée au chauffage de l'eau d'une piscine, du type qui comprend, dans un circuit primaire de fluide frigorifique, un compresseur, un condenseur constituant un échangeur de chaleur entre le fluide frigorifique et l'eau de piscine circulant dans un circuit secondaire, un déten- Beur, et un évaporateur constituant un échangeur de chaleur entre le milieu extérieur et le fluide frigorifique ; selon l'invention, le condenseur comporte au moins deux circuits d'échange de chaleur, et la pompe à chaleur comporte un capteur d'un paramètre du fonctionnement de la pompe à chaleur, au moins un organe de commutation de la circulation du fluide frigorifique entre un état de circulation dans un seul des circuits d'échange de chaleur et un état de circulation dans au moins deux des circuits d'échange de chaleur, et un organe de commande de l'organe de commutation au moins en fonction de la valeur du signal du capteur. De préférence, un organe de commutation au moins comporte au moins une vanne électromagnétique. Thus, when the measured pressure increases, the primary circuit of the expander is increased by switching on additional heat exchange circuits, and the operation is reversed when the measured pressure decreases. More specifically, the invention relates to a heat pump for heating the water of a swimming pool, of the type which comprises, in a primary circuit of refrigerant, a compressor, a condenser constituting a heat exchanger between the refrigerant and swimming pool water flowing in a secondary circuit, an occupant, and an evaporator constituting a heat exchanger between the outside medium and the refrigerant; according to the invention, the condenser comprises at least two heat exchange circuits, and the heat pump comprises a sensor of a parameter of the operation of the heat pump, at least one switching element for the circulation of the refrigerant between a state of circulation in only one of the heat exchange circuits and a state of circulation in at least two of the heat exchange circuits, and a control member of the switching member at least as a function of the value of the sensor signal. Preferably, at least one switching member comprises at least one electromagnetic valve.
De préférence, le capteur d'un paramètre de fonctionnement de la pompe à chaleur détecte la pression du fluide frigorifique sur la partie à haute pression du circuit frigorifique, par exemple entre le compresseur et le condenseur. Preferably, the sensor of an operating parameter of the heat pump detects the pressure of the refrigerant on the high-pressure part of the refrigerant circuit, for example between the compressor and the condenser.
Dans un mode de réalisation, la pompe à chaleur comporte au moins deux circuits d'échange de chaleur qui sont disposés en série dans le condenseur. Elle peut alors comporter en outre une dérivation par rapport à l'un des circuits d'échange de chaleur. In one embodiment, the heat pump comprises at least two heat exchange circuits which are arranged in series in the condenser. It can then further comprise a branch with respect to one of the heat exchange circuits.
Dans un autre mode de réalisation, la pompe à chaleur comporte au moins deux circuits d'échange de chaleur disposés en parallèle dans le condenseur. L'invention concerne aussi un procédé de chauffage d'eau de piscine à l'aide d'une pompe à chaleur selon les paragraphes précédents, qui comprend la mesure d'un para-mètre du fonctionnement de la pompe à chaleur, la comparai-son de la valeur mesurée du paramètre à un seuil et, lorsque le paramètre dépasse un seuil, la commande de la commutation de la circulation du fluide frigorifique dans un circuit d'échange de chaleur. De préférence, la comparaison à un seuil comprend l'utilisation de deux seuils différents selon que le para-mètre croît ou décroît, afin que la commande soit assurée avec un effet d'hystérésis. In another embodiment, the heat pump comprises at least two heat exchange circuits arranged in parallel in the condenser. The invention also relates to a method of heating swimming pool water using a heat pump according to the preceding paragraphs, which comprises measuring a parameter of the operation of the heat pump, the comparison of its sound from the measured value of the parameter to a threshold and, when the parameter exceeds a threshold, the control of the switching of the circulation of the refrigerant in a heat exchange circuit. Preferably, the comparison to a threshold comprises the use of two different thresholds depending on whether the parameter increases or decreases, so that the control is provided with a hysteresis effect.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1, déjà décrite, représente un schéma de 35 pompe à chaleur utilisée pour le chauffage d'eau de piscine ; les figures 2 et 3 représentent deux exemples de montage de circuits d'échange de chaleur du circuit primaire du condenseur de la pompe à chaleur ; la figure 4 est un schéma d'un condenseur de pompe à chaleur selon l'invention ; et la figure 5 est une vue en perspective avec des parties arrachées d'un exemple du condenseur schématiquement représenté sur la figure 4. Comme l'indique la figure 1, le compresseur 10 porte le fluide frigorifique, à l'état de vapeur, à une pression élevée, cette pression étant avantageusement mesurée par un capteur 18. Le fluide frigorifique à l'état de vapeur pénètre dans le condenseur 12 et circule dans une partie de circuit primaire 20. Other features and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of an exemplary embodiment, given with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1, already described, represents a diagram of FIG. heat pump used for heating swimming pool water; Figures 2 and 3 show two examples of heat exchange circuits circuit of the primary circuit of the condenser of the heat pump; Figure 4 is a diagram of a heat pump condenser according to the invention; and FIG. 5 is a perspective view with torn parts of an example of the condenser schematically shown in FIG. 4. As indicated in FIG. 1, the compressor 10 carries the refrigerant, in the vapor state, to a high pressure, this pressure being advantageously measured by a sensor 18. The refrigerant in the vapor state enters the condenser 12 and circulates in a primary circuit portion 20.
La partie de circuit primaire 20 du condenseur 12 peut comporter, selon l'invention, au moins deux circuits d'échange de chaleur 22, montés en série et dont l'un peut avoir une dérivation 24 qui est mise en circuit ou non par une vanne électromagnétique 26. Lorsque cette vanne 26 est ouverte, le fluide frigorifique circule en série dans les deux circuits d'échange de chaleur 22, par exemple deux serpentins, alors que, lorsque la vanne 26 alimente la dérivation 24, seul le second circuit 22 est alimenté. La figure 3 représente une variante dans laquelle des circuits d'échange de chaleur 22 sont montés en parallèle et chaque circuit d'échange de chaleur, au-delà du premier, est mis en circuit ou non par commande d'une vanne électromagnétique associée 28. Bien entendu, le circuit en série de la figure 2, comme le circuit en parallèle de la figure 3, peuvent comporter un nombre plus élevé de circuits d'échange de chaleur, c'est-à-dire de serpentins, comme suggéré par les traits inter-rompus. En outre, il est possible de combiner des dispositifs 35 en série et en parallèle tels qu'illustrés sur les figures 2 et 3. La caractéristique importante de l'invention est que, grâce aux vannes électromagnétiques 26, 28, la capacité d'échange de chaleur du circuit primaire 20 du condenseur 12 peut être modulée à plusieurs valeurs afin que la pompe à chaleur se trouve toujours dans ses conditions optimales de fonctionnement. The primary circuit portion 20 of the condenser 12 may comprise, according to the invention, at least two heat exchange circuits 22, connected in series and one of which may have a bypass 24 which is switched on or off by a electromagnetic valve 26. When this valve 26 is open, the refrigerant circulates in series in the two heat exchange circuits 22, for example two coils, whereas, when the valve 26 supplies the bypass 24, only the second circuit 22 is powered. FIG. 3 represents a variant in which heat exchange circuits 22 are connected in parallel and each heat exchange circuit, beyond the first, is switched on or off by control of an associated solenoid valve 28 Of course, the series circuit of FIG. 2, like the parallel circuit of FIG. 3, may comprise a larger number of heat exchange circuits, ie coils, as suggested by FIG. inter-ruptured features. In addition, it is possible to combine devices in series and in parallel as illustrated in FIGS. 2 and 3. The important characteristic of the invention is that, thanks to the electromagnetic valves 26, 28, the exchange capacity The heat of the primary circuit 20 of the condenser 12 can be modulated to several values so that the heat pump is always in its optimal operating conditions.
La figure 4 représente un exemple de condenseur 12 selon l'invention. Dans cet exemple, l'eau pénètre par une entrée 30 jusqu'à proximité de l'extrémité opposée du condenseur 12 où elle rencontre le fond 31 d'un déflecteur 32 qui oblige l'eau à revenir du côté de son entrée, avant d'être déviée à nouveau par l'extrémité du corps extérieur 34 vers une sortie 36 d'eau. Lorsqu'elle circule entre le conduit central et le déflecteur 32, l'eau s'écoule à la surface d'un serpentin 38 formant un premier circuit d'échange de chaleur 22. Lors- qu'elle circule entre le déflecteur 32 et la paroi externe du corps 34, l'eau s'écoule à la surface d'un autre serpentin 40 constituant un second circuit 22 d'échange de chaleur du circuit primaire. Sur la figure 4, on n'a pas représenté les raccor- dements de conduits ni la vanne électromagnétique permettant le montage en série ou en parallèle des deux serpentins 38 et 40. La figure 5 représente une réalisation pratique du condenseur représenté sur la figure 4, avec les mêmes réfé-25 rences numériques que sur celle-ci. Bien qu'on ait indiqué que la modulation de la surface d'échange de chaleur du condenseur était assurée par mesure de la pression à la sortie du condenseur, il est possible de mesurer d'autres paramètres. En fait, il est en général 30 souhaitable de surveiller d'une part la pression et d'autre part la température du fluide frigorifique, au moins à un emplacement du circuit primaire. Ce sont en effet ces deux paramètres qui sont les plus importants pour l'obtention du meilleur coefficient de performances de la pompe à chaleur. FIG. 4 represents an example of condenser 12 according to the invention. In this example, the water enters through an inlet 30 to near the opposite end of the condenser 12 where it meets the bottom 31 of a deflector 32 which forces water to return to the side of its inlet, before be deflected again by the end of the outer body 34 to an outlet 36 of water. When flowing between the central duct and the deflector 32, the water flows to the surface of a coil 38 forming a first heat exchange circuit 22. When it flows between the deflector 32 and the external wall of the body 34, the water flows to the surface of another coil 40 constituting a second heat exchange circuit 22 of the primary circuit. In FIG. 4, the duct connections and the solenoid valve for the series or parallel connection of the two coils 38 and 40 are not shown. FIG. 5 shows a practical embodiment of the condenser shown in FIG. 4. , with the same numerical references as on this one. Although it has been indicated that the modulation of the heat exchange surface of the condenser is ensured by measuring the pressure at the outlet of the condenser, it is possible to measure other parameters. In fact, it is generally desirable to monitor both the pressure and the temperature of the refrigerant at least at a location in the primary circuit. It is indeed these two parameters that are the most important for obtaining the best coefficient of performance of the heat pump.
35 Le paramètre mesuré peut donc être toute combinaison de paramètres couramment utilisée à cet effet dans la technologie des pompes à chaleur.The measured parameter can therefore be any combination of parameters commonly used for this purpose in heat pump technology.