FR2937409A1

FR2937409A1 - HEAT PUMP

Info

Publication number: FR2937409A1
Application number: FR0857077A
Authority: FR
Inventors: Orhan Togrul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-23
Also published as: WO2010043829A2; WO2010043829A3; FR2937411A1

Abstract

L'invention concerne une pompe à chaleur (1) comportant des moyens de mise en mouvement (3) par aspiration puis refoulement d'un fluide caloporteur dans une boucle de circulation en circuit fermé, comportant au moins un premier condenseur (4), au moins un premier détendeur (5) et au moins un premier évaporateur (6), lesdits moyens de mise en mouvement (3) étant constitués d'au moins un premier compresseur (7). Elle se caractérise en ce qu'elle comporte encore des premiers moyens d'échange thermique (11) situés sur un autre tronçon que celui séparant lesdits moyens de mise en mouvement (3) dudit premier condenseur (4), pour réguler l'écart entre la température de surchauffe (T8) et la température d'entrée (T7) dans ledit premier évaporateur (6) d'une part, et entre la température de sous-refroidissement (T2) et la température d'entrée (T1) dans ledit premier condenseur (4) d'autre part.The invention relates to a heat pump (1) comprising means for moving (3) by suction and then discharge of a heat transfer fluid in a closed-circuit circulation loop, comprising at least a first condenser (4), at less a first expander (5) and at least a first evaporator (6), said moving means (3) being constituted by at least a first compressor (7). It is characterized in that it also comprises first heat exchange means (11) located on another section that separating said means for moving (3) said first condenser (4), to regulate the difference between the superheat temperature (T8) and the inlet temperature (T7) in said first evaporator (6) on the one hand, and between the subcooling temperature (T2) and the inlet temperature (T1) in said first condenser (4) on the other hand.

Description

L'invention concerne une pompe à chaleur comportant des moyens de mise en mouvement par aspiration puis refoulement d'un fluide caloporteur dans une boucle de circulation en circuit fermé, comportant au moins un premier condenseur, au moins un premier détendeur et au moins un premier évaporateur, lesdits moyens de mise en mouvement étant constitués d'au moins un premier compresseur, pour pousser ledit fluide à l'état gazeux et à haute pression vers au moins ledit premier condenseur, dont ledit fluide sort à l'état liquide sous haute pression constante, à une température de sous-refroidissement, puis pour amener ledit fluide dans un circuit de détente comportant au moins ledit premier détendeur abaissant la pression et la température dudit fluide, puis pour amener ledit fluide vers au moins ledit premier évaporateur, où ledit fluide se vaporise et dont il sort à basse pression et à température de surchauffe sous forme gazeuse, et puis pour ramener ledit fluide à l'aspiration desdits moyens de mise en mouvement. L'invention concerne encore un procédé de gestion d'une telle pompe à chaleur. The invention relates to a heat pump comprising means for setting in motion by suction and discharge of a coolant in a closed loop circulation loop, comprising at least a first condenser, at least a first expander and at least a first evaporator, said moving means being constituted by at least a first compressor, for pushing said fluid in the gaseous state and at high pressure towards at least said first condenser, from which said fluid leaves in the liquid state under high pressure constant, at a subcooling temperature, and then to bring said fluid into an expansion circuit comprising at least said first expander lowering the pressure and the temperature of said fluid, then to bring said fluid to at least said first evaporator, where said fluid vaporizes and from which it leaves at low pressure and overheating temperature in gaseous form, and then to bring back said fluid to the suction of said moving means. The invention also relates to a method for managing such a heat pump.

L'invention concerne le domaine de la climatisation par l'utilisation d'une pompe à chaleur, en particulier pour des bâtiments ou des équipements annexes tels que piscines ou similaires. De façon connue, une pompe à chaleur est un dispositif thermodynamique, qui transporte en circuit fermé un fluide qu'on appellera ici caloporteur, généralement constitué d'un fluide frigorigène, tel que saumure, CFC, HCHC, HFC tel que R134a , HC tel que propane R290 ou isobutane R600A , ou similaire. On utilise les propriétés de changement d'état de ce fluide, qui, selon sa position dans le circuit passe de l'état liquide à l'état gazeux, ou inversement, et dont la pression varie également selon sa position. La pompe à chaleur comporte des moyens de mise en mouvement du fluide, qui en même temps facilitent son changement d'état, en particulier son niveau de pression : ces moyens de mise en mouvement du fluide consistent en général en un compresseur, recevant un fluide à l'état gazeux et le mettant en mouvement en augmentant sa pression. Ces moyens de mise en mouvement du fluide consomment l'essentiel de l'énergie fournie par l'utilisateur, essentiellement sous forme électrique, pour exploiter la pompe à chaleur. Les moyens de mise en mouvement du fluide, en l'occurrence le refoulement du compresseur, amènent ce dernier à un échangeur appelé condenseur, auquel le circuit cède de l'énergie, et dans lequel le fluide gazeux mis sous haute pression sous l'action du compresseur atteint sa température d'ébullition et se condense à haute température par dissipation de la chaleur, à pression et températures constantes, la baisse de température étant alors stoppée. La chaleur latente de changement d'état est transmise au milieu récepteur, généralement le volume utile d'un bâtiment ou d'une habitation, par le condenseur. Le fluide est, en sortie du condenseur, condensé entièrement sous forme liquide sous haute pression constante, à une température dite de sous-refroidissement. Le fluide circule ensuite dans un circuit de détente, qui comporte notamment un détendeur, qui règle le débit du fluide vers l'aval. Une partie de ce fluide repasse à l'état gazeux, cette transformation est consommatrice d'énergie et se traduit par un abaissement de la température du fluide, conjugué avec l'abaissement de sa pression. La détente se fait à enthalpie constante, jusqu'à l'entrée du fluide dans un autre échangeur appelé évaporateur, et dont le circuit prélève de l'énergie. Il s'agit à nouveau d'une transformation à pression constante, cette fois à basse pression, contrairement à l'échange réalisé au niveau du condenseur. Le fluide absorbe la chaleur contenue dans le milieu externe, et entre en ébullition, et le liquide se vaporise sous forme gazeuse, dans un processus de changement d'état à pression et température constantes. Quand la totalité du fluide est évaporée, ce dernier est à une température dite de surchauffe. C'est à basse pression constante et à cette température de surchauffe que le fluide est amené à l'aspiration du compresseur, et le cycle recommence indéfiniment. The invention relates to the field of air conditioning by the use of a heat pump, in particular for buildings or ancillary equipment such as swimming pools or the like. In known manner, a heat pump is a thermodynamic device, which carries in closed circuit a fluid that will be called here heat transfer, generally consisting of a refrigerant, such as brine, CFC, HCHC, HFC such as R134a, HC such that propane R290 or isobutane R600A, or the like. The state change properties of this fluid are used, which, depending on its position in the circuit, changes from the liquid state to the gaseous state, or vice versa, and whose pressure also varies according to its position. The heat pump comprises means for setting the fluid in motion, which at the same time facilitates its change of state, in particular its pressure level: these means for moving the fluid generally consist of a compressor, receiving a fluid in the gaseous state and setting it in motion by increasing its pressure. These means for moving the fluid consume most of the energy provided by the user, mainly in electrical form, to operate the heat pump. The means for moving the fluid, in this case the discharge of the compressor, bring it to an exchanger called condenser, to which the circuit yields energy, and wherein the gaseous fluid put under high pressure under the action the compressor reaches its boiling temperature and condenses at high temperature by dissipation of heat, at constant pressure and temperatures, the temperature drop being then stopped. The latent heat of change of state is transmitted to the receiving medium, generally the useful volume of a building or dwelling, by the condenser. The fluid is, at the outlet of the condenser, condensed entirely in liquid form under constant high pressure, at a so-called subcooling temperature. The fluid then circulates in an expansion circuit, which comprises in particular an expansion valve, which regulates the flow of the fluid downstream. Part of this fluid returns to the gaseous state, this transformation consumes energy and results in a lowering of the temperature of the fluid, conjugated with the lowering of its pressure. The expansion is at constant enthalpy, until the fluid enters another exchanger called evaporator, and whose circuit takes energy. It is again a transformation at constant pressure, this time at low pressure, unlike the exchange made at the condenser. The fluid absorbs the heat contained in the external medium, and boils, and the liquid vaporizes in gaseous form, in a state change process at constant pressure and temperature. When all of the fluid is evaporated, the latter is at a so-called overheating temperature. It is at constant low pressure and at this temperature of overheating that the fluid is brought to the suction of the compressor, and the cycle starts again indefinitely.

On comprend que la pompe à chaleur est un outil réversible, capable aussi bien de chauffer un local que de le refroidir : dans ce dernier cas on prélève de l'énergie au bâtiment, qu'on recède au milieu externe avec lequel travaille la pompe à chaleur, air, eau, sol, ou autre. Le coefficient de performance d'une pompe à chaleur, ou COP, est le rapport entre la puissance calorifique recueillie au niveau de l'utilisateur au niveau du condenseur, et la puissance consommée. We understand that the heat pump is a reversible tool, able to heat a room as well as cool: in the latter case we take energy from the building, we recede to the external environment with which the pump works. heat, air, water, soil, or other. The coefficient of performance of a heat pump, or COP, is the ratio between the heat output collected at the user level at the condenser, and the power consumed.

Le COP d'une pompe à chaleur classique est bon, généralement de l'ordre de 3 à 5 aux températures supérieures à 0°C, dites ci-après positives, contre 0,7 à 0,8 pour une chaudière à fioul ou à gaz. Toutefois, le rendement est variable en fonction de la régulation interne de la pompe à chaleur, en particulier les paramètres de circulation. Le coefficient de performance dépend aussi de la température externe, c'est-à-dire de la source dont on prélève de l'énergie. En cas de température externe très basse, de -5°C à -15°C par exemple, le COP d'une pompe à chaleur normale est fortement dégradé. En effet, il se produit des phénomènes de givrage, qui entraînent des arrêts intempestifs, et nécessitent de l'énergie pour le dégivrage, tant au niveau de l'évaporateur que de la partie basse du compresseur, entraînant encore des dommages collatéraux de corrosion et d'usure accélérée des matériels. Aux très basses températures, le taux de compression diminue, la température au refoulement aussi, et le COP est dégradé. En effet, le moteur du compresseur tourne toujours au même régime, et le débit massique du fluide diminue au refoulement. Ceci explique que, sur de tels systèmes, un COP d'une valeur de 3,5 dans les conditions optimales tombe, par exemple pour une température extérieure de -15°C, à des valeurs comprises entre 1 et 1,6 seulement. La limite des pompes à chaleur est généralement liée au compresseur, qui fonctionne en tout ou rien : la pompe à chaleur fonctionne obligatoirement en mode discontinu. Pendant les périodes de fonctionnement du compresseur, le rendement est bon, la puissance calorifique produite et récupérable au niveau du condenseur croît avec la température extérieure, avec un COP qui peut être élevé, notamment voisin de 6 pour une température extérieure de 20°C, ou de 3 pour une température extérieure de 7°C, pendant la plage de fonctionnement de la pompe à chaleur. Celle-ci doit être arrêtée pendant des périodes plus ou moins longues, afin de ne pas fournir à l'utilisation, c'est-à-dire au condenseur, plus d'énergie que cette dernière n'en nécessite. Sur une journée, le diagramme d'énergie produite en fonction du temps est donc un histogramme avec de nombreuses plages à énergie produite nulle. Donc, si le COP instantané est bon, le COP lissé sur une période de fonctionnement est fortement dégradé, par exemple de l'ordre de 1 sur une journée, à peine meilleur qu'une chaudière classique à combustible. The COP of a conventional heat pump is good, generally of the order of 3 to 5 at temperatures above 0 ° C., hereinafter referred to as positive, compared with 0.7 to 0.8 for an oil or gas boiler. gas. However, the efficiency varies according to the internal regulation of the heat pump, in particular the circulation parameters. The coefficient of performance also depends on the external temperature, that is to say on the source from which energy is taken. In case of very low external temperature, from -5 ° C to -15 ° C for example, the COP of a normal heat pump is strongly degraded. In fact, icing phenomena occur, which cause untimely stops, and require energy for deicing, both at the evaporator and the lower part of the compressor, causing further collateral corrosion damage and accelerated wear of equipment. At very low temperatures, the compression ratio decreases, the discharge temperature too, and the COP is degraded. In fact, the compressor motor always rotates at the same speed, and the mass flow rate of the fluid decreases at the discharge. This explains why, on such systems, a COP of a value of 3.5 under optimum conditions falls, for example for an outside temperature of -15 ° C, to values between 1 and 1.6 only. The limit of heat pumps is generally related to the compressor, which works in all or nothing: the heat pump necessarily operates in batch mode. During the operating periods of the compressor, the efficiency is good, the heating power produced and recoverable at the condenser increases with the outside temperature, with a COP that can be high, especially close to 6 for an outside temperature of 20 ° C, or 3 for an outside temperature of 7 ° C, during the operating range of the heat pump. It must be stopped for periods longer or shorter, so as not to provide the use, that is to say, the condenser, more energy than the latter requires. On a day, the energy diagram produced as a function of time is therefore a histogram with many zero energy energy ranges. Thus, if the instantaneous COP is good, the smoothed COP over a period of operation is greatly degraded, for example of the order of 1 over a day, hardly better than a conventional fuel boiler.

Différentes tentatives ont essayé d'assurer une stabilité du COP, en particulier pour éviter les pics de consommation électrique du compresseur lors du démarrage: une technologie connue consiste à faire varier la vitesse du compresseur, sans jamais arrêter ce dernier. Il est aussi connu de convertir du courant continu en courant alternatif, pour le reconvertir en courant continu lors d'une transformation dans laquelle on module tension et fréquence pour adapter la vitesse de rotation du compresseur, en évitant les variations de température à l'utilisation, et pour réguler la puissance énergétique de la pompe à chaleur. Un tel système présente couramment un COP supérieur à 4. Toutefois, l'électronique est fortement sollicitée et son vieillissement est rapide, pouvant en nécessiter le remplacement en moins de cinq ans. A basse température, le rapport de compression s'élève, la température au refoulement augmente, et le débit massique du fluide est réduit, et la performance diminue. Pour faire face aux plages de températures extérieurs basses, les systèmes connus prévoient un appoint de chauffage, ou bien sont surdimensionnés, ce qui altère leur rentabilité et leur performance. Various attempts have been made to ensure stability of the COP, in particular to avoid peak power consumption of the compressor during startup: a known technology consists in varying the speed of the compressor, without ever stopping the latter. It is also known to convert direct current into alternating current, to convert it back into direct current during a transformation in which voltage and frequency are modulated in order to adapt the speed of rotation of the compressor, while avoiding variations in temperature at use. , and to regulate the energy output of the heat pump. Such a system currently has a COP greater than 4. However, the electronics is highly stressed and aging is fast, may require replacement in less than five years. At low temperature, the compression ratio rises, the discharge temperature increases, and the mass flow rate of the fluid is reduced, and the performance decreases. To cope with low outdoor temperature ranges, the known systems provide a heating supplement, or are oversized, which alters their profitability and performance.

Il est encore connu d'injecter, à l'aspiration du compresseur, non plus un fluide en phase gazeuse, mais un mélange liquide-gaz, ce qui permet d'obtenir une température de refoulement inférieure, avec un niveau de COP bon. Toutefois, la durée de vie du compresseur, qui constitue l'élément le plus coûteux de la pompe à chaleur, ne peut être équivalente à celle d'un compresseur gaz-gaz, travaillant dans de meilleures conditions. Tous les dispositifs connus incorporent un cycle de dégivrage, qui est indispensable en particulier pour des températures extérieures négatives, de l'ordre de -15°C par exemple. La présente invention se propose de résoudre les problèmes de l'état de la technique, en proposant une pompe à chaleur apte à fonctionner avec une bonne performance aux basses températures, peu sensible au phénomène de givrage et permettant de diminuer voire de supprimer les cycles de dégivrage. Par une conception utilisant des composants classiques, utilisés dans leur domaine de fonctionnement usuel, la durée de vie de la pompe à chaleur selon l'invention est optimisée par rapport à l'art antérieur. L'invention consiste en particulier à optimiser les écarts de température entre entrée et sortie de l'évaporateur, d'une part, et du condenseur d'autre part, qui, dans l'art antérieur, ne font pas l'objet d'une attention particulière: on peut ainsi avoir, dans les systèmes connus, 10 à 15°C d'écart entre entrée et sortie à l'évaporateur, et 10 à 15°C d'écart entre entrée et sortie au condenseur, par exemple. Or de tels écarts sont néfastes, on peut en effet estimer qu'un écart de 1°C entre le fluide caloporteur sous forme gazeuse et le fluide d'utilisation, généralement constitué par de l'eau, au niveau du condenseur, se traduit par une augmentation de la consommation en énergie de la pompe à chaleur d'environ 2,5%. A cet effet, l'invention concerne une pompe à chaleur comportant des moyens de mise en mouvement par aspiration puis refoulement d'un fluide caloporteur dans une boucle de circulation en circuit fermé, comportant au moins un premier condenseur, au moins un premier détendeur et au moins un premier évaporateur, lesdits moyens de mise en mouvement étant constitués d'au moins un premier compresseur, pour pousser ledit fluide à l'état gazeux et à haute pression vers au moins ledit premier condenseur, dont ledit fluide sort à l'état liquide sous haute pression constante, à une température de sous-refroidissement, puis pour amener ledit fluide dans un circuit de détente comportant au moins ledit premier détendeur abaissant la pression et la température dudit fluide, puis pour amener ledit fluide vers au moins ledit premier évaporateur, où ledit fluide se vaporise et dont il sort à basse pression et à température de surchauffe sous forme gazeuse, et puis pour ramener ledit fluide à l'aspiration desdits moyens de mise en mouvement, caractérisé en ce que ladite pompe à chaleur comporte encore des premiers moyens d'échange thermique situés sur un autre tronçon que celui séparant lesdits moyens de mise en mouvement dudit premier condenseur, pour réguler l'écart entre la température de surchauffe et la température d'entrée dans ledit premier évaporateur d'une part, et entre la température de sous-refroidissement et la température d'entrée dans ledit premier condenseur d'autre part. Selon une caractéristique de l'invention, ladite pompe à chaleur comporte des premiers moyens de déviation d'une partie du flux de fluide vers des seconds moyens d'échange thermique, ladite déviation étant interposée entre lesdits moyens de mise en mouvement et ledit premier condenseur. Selon une caractéristique de l'invention, lesdits moyens de mise en mouvement comportent au moins deux compresseurs 30 agencés en parallèle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre,e n référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 représente, sous forme schématisée, le 35 circuit principal d'une pompe à chaleur selon l'invention ; la figure 2 représente, sous forme schématisée, un circuit complémentaire de la pompe à chaleur de la figure 1 ; la figure 3 représente une courbe avec, en ordonnée la puissance calorifique produite, et en abscisse la température extérieure. L'invention concerne le domaine de la climatisation par l'utilisation d'une pompe à chaleur. La climatisation d'un volume est assurée par un circuit conçu apte à fonctionner de façon réversible, c'est-à-dire aussi bien à apporter de l'énergie thermique au volume à climatiser, qu'à en extraire. La présente description ne décrit qu'un mode de fonctionnement, mais il faut comprendre que toutes les caractéristiques sont applicables au fonctionnement réverse. On comprend en effet qu'un évaporateur utilisé pour effectuer le changement d'état d'un fluide depuis l'état liquide vers l'état gazeux, peut, de façon réversible, fonctionner selon le mode inverse à la façon d'un condenseur, pour effectuer le changement d'état de l'état gazeux vers l'état liquide. Il en est de même pour un condenseur. It is still known to inject, at the suction of the compressor, either a gas phase fluid, but a liquid-gas mixture, which makes it possible to obtain a lower discharge temperature, with a good COP level. However, the life of the compressor, which is the most expensive element of the heat pump, can not be equivalent to that of a gas-gas compressor, working in better conditions. All known devices incorporate a defrost cycle, which is essential especially for negative outside temperatures, of the order of -15 ° C for example. The present invention proposes to solve the problems of the state of the art, by proposing a heat pump capable of operating with good performance at low temperatures, insensitive to the phenomenon of icing and to reduce or even eliminate the cycles of defrost. By a design using conventional components, used in their usual operating range, the life of the heat pump according to the invention is optimized over the prior art. The invention consists in particular in optimizing the temperature differences between the inlet and the outlet of the evaporator, on the one hand, and the condenser, on the other hand, which, in the prior art, are not subject to a particular attention: it can thus have, in known systems, 10 to 15 ° C difference between input and output to the evaporator, and 10 to 15 ° C difference between input and output to the condenser, for example. However, such deviations are harmful, it can indeed be estimated that a difference of 1 ° C between the heat transfer fluid in gaseous form and the use fluid, generally constituted by water, at the condenser, results in an increase in energy consumption of the heat pump by around 2.5%. For this purpose, the invention relates to a heat pump comprising means for setting in motion by suction and discharge of a heat transfer fluid in a closed-circuit circulation loop, comprising at least a first condenser, at least a first expander and at least a first evaporator, said moving means being constituted by at least a first compressor, for pushing said fluid in the gaseous state and at high pressure towards at least said first condenser, from which said fluid leaves in the state liquid under constant high pressure, at a subcooling temperature, then to bring said fluid into an expansion circuit comprising at least said first expander lowering the pressure and the temperature of said fluid, then to bring said fluid to at least said first evaporator , where said fluid vaporizes and from which it leaves at low pressure and at superheat temperature in gaseous form, and then to bring back said fluid at the suction of said moving means, characterized in that said heat pump further comprises first heat exchange means located on another section that separating said means for moving said first condenser, to regulate the the difference between the superheating temperature and the inlet temperature in said first evaporator on the one hand, and between the subcooling temperature and the inlet temperature in said first condenser on the other hand. According to one characteristic of the invention, said heat pump comprises first means of deflecting a portion of the fluid flow to second heat exchange means, said deflection being interposed between said moving means and said first condenser . According to one characteristic of the invention, said moving means comprise at least two compressors 30 arranged in parallel. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, with reference to the appended figures in which: FIG. 1 represents, in schematic form, the main circuit of a heat pump according to FIG. invention; FIG. 2 represents, in schematic form, a circuit complementary to the heat pump of FIG. 1; FIG. 3 represents a curve with the calorific power produced on the ordinate and the outside temperature on the abscissa. The invention relates to the field of air conditioning by the use of a heat pump. The air conditioning of a volume is provided by a circuit designed to operate reversibly, that is to say, both to bring thermal energy to the volume to be air-conditioned, than to extract. This description describes only one mode of operation, but it should be understood that all the features are applicable to reverse operation. It will be understood that an evaporator used to effect the change of state of a fluid from the liquid state to the gaseous state can reversibly operate in the reverse mode in the manner of a condenser. to effect the change of state from the gaseous state to the liquid state. It is the same for a condenser.

L'invention concerne une pompe à chaleur 1. Celle-ci comporte un circuit principal 2. La pompe à chaleur 1 comporte des moyens de mise en mouvement 3 par aspiration puis refoulement, entre une aspiration 30 et un refoulement 31, d'un fluide caloporteur dans une boucle de circulation en circuit fermé. La pompe à chaleur 1 comporte encore, en aval du refoulement, et dans cet ordre, au moins un premier condenseur 4, au moins un premier détendeur 5, et au moins un premier évaporateur 6, avant le retour du fluide à l'aspiration 30 des moyens de mise en mouvement 3. The invention relates to a heat pump 1. This comprises a main circuit 2. The heat pump 1 comprises means for setting in motion 3 by suction and discharge, between a suction 30 and a discharge 31, a fluid coolant in a closed circuit circulation loop. The heat pump 1 further comprises, downstream of the discharge, and in this order, at least a first condenser 4, at least a first expander 5, and at least a first evaporator 6, before the return of the fluid to the suction 30 moving means 3.

Les moyens de mise en mouvement 3 sont constitués d'au moins un premier compresseur 7, pour pousser le fluide à l'état gazeux et à haute pression vers au moins le premier condenseur 4 où il entre à une température d'entrée T1. Le fluide sort de ce premier condenseur 4 à l'état liquide sous haute pression constante, à une température T2 dite de sous-refroidissement. Ce premier condenseur 4 échange l'énergie du circuit principal 2 qui y circule, avec un premier circuit d'utilisation 8, par exemple une bouteille de mélange chauffage ou un ballon tampon. Le premier condenseur est par exemple un échangeur à plaques, par lequel de l'énergie est transférée sans contact d'un circuit à l'autre. La température du premier circuit d'utilisation 8 à l'entrée du premier échangeur 4 est T4, la température en sortie est T3. De préférence, le premier circuit d'utilisation 8 comporte un circulateur 9, conçu apte à être commandé par des moyens de pilotage 10, constitués de préférence par un automate programmable ou similaire. Le fluide caloporteur entre dans le premier condenseur 4 à l'état gazeux, comme il sera expliqué plus loin. A la sortie du condenseur 4, il est à l'état liquide, ou constitué par un mélange liquide-gaz, et à la température de sortie qui est la température de changement d'état, c'est-à-dire la température de sous-refroidissement T2. On note que si, à ce stade, le fluide caloporteur est constitué d'un mélange liquide-gaz, cela n'empêche pas le fonctionnement, mais altère le rendement de l'installation. Le pilotage de la pompe à chaleur se fait en utilisant des capteurs de température, qui permettent d'agir, en amont du premier condenseur 4, sur le pilotage d'une électrovanne 13 dont le fonctionnement sera explicité plus loin. La pression amène ensuite le fluide, après passage dans un filtre 14, dans un circuit de détente, qui comporte au moins le premier détendeur 5 abaissant la pression et la température du fluide, suivi d'un clapet anti-retour 15, et d'un voyant 16 de contrôle visuel de phase. Le premier détendeur 5 est un détendeur thermostatique, commandé par la température relevée au niveau d'un capteur de température 5A situé au niveau ou légèrement en aval d'un confluent 41 avec un circuit de seconds moyens d'échange thermique 80 qui sera explicité plus loin. Le fluide est ensuite convoyé vers au moins le premier évaporateur 6, où le fluide entre à la température T7, se vaporise et dont il sort à basse pression et à température T8 dite de surchauffe sous forme gazeuse. Le fluide est enfin ramené à l'aspiration 30 des moyens de mise en mouvement 3. The moving means 3 consist of at least a first compressor 7, to push the fluid in the gaseous state and at high pressure to at least the first condenser 4 where it enters an inlet temperature T1. The fluid leaves the first condenser 4 in the liquid state under constant high pressure, at a so-called subcooling temperature T2. This first condenser 4 exchanges the energy of the main circuit 2 which circulates there, with a first use circuit 8, for example a heating mixture bottle or a buffer tank. The first condenser is for example a plate heat exchanger, through which energy is transferred without contact from one circuit to another. The temperature of the first use circuit 8 at the inlet of the first exchanger 4 is T4, the outlet temperature is T3. Preferably, the first use circuit 8 comprises a circulator 9, designed capable of being controlled by control means 10, preferably constituted by a programmable controller or the like. The heat transfer fluid enters the first condenser 4 in the gaseous state, as will be explained later. At the outlet of the condenser 4, it is in the liquid state, or constituted by a liquid-gas mixture, and at the outlet temperature which is the temperature of change of state, that is to say the temperature of T2 subcooling. It should be noted that if, at this stage, the coolant consists of a liquid-gas mixture, this does not prevent the operation, but alters the efficiency of the installation. The control of the heat pump is done using temperature sensors, which act, upstream of the first condenser 4, on the control of a solenoid valve 13 whose operation will be explained later. The pressure then brings the fluid, after passing through a filter 14, into an expansion circuit, which comprises at least the first expander 5 lowering the pressure and the temperature of the fluid, followed by a non-return valve 15, and a visual phase control indicator 16. The first expander 5 is a thermostatic expansion valve, controlled by the temperature measured at a temperature sensor 5A located at or slightly downstream of a confluence 41 with a circuit of second heat exchange means 80 which will be explained more far. The fluid is then conveyed to at least the first evaporator 6, where the fluid enters the temperature T7, vaporizes and from which it comes out at low pressure and at a temperature T8 called overheating in gaseous form. The fluid is finally returned to the suction 30 of the moving means 3.

En aval du détendeur 5, le fluide caloporteur peut être à très basse température, et il importe d'éviter le givrage, aussi bien des conduites que de l'évaporateur 6 situé en aval. L'invention a pour but d'obtenir le meilleur COP possible à toute température, tout en prévenant le givrage de l'évaporateur 6, et en particulier en cas de températures extérieures très froides, de l'ordre de -15°C. Pour l'obtention d'un bon rendement, il est connu qu'il faut que l'écart de température entre la température d'entrée T4 et la température de sortie T3 du premier condenseur 4, sur le circuit primaire d'utilisation 8, soit inférieure à 5°C, de préférence inférieure ou égale à 4°C. De façon optimale, l'écart sur le circuit principal 2, entre la température d'entrée T1 et la température de sortie T2 du premier condenseur 4, est du même ordre. L'idéal est d'obtenir T1 = T4, et T2 = T3. Si ce principe théorique est connu, son application n'est jamais réalisée de façon satisfaisante dans l'état de la technique connu, et l'invention se propose de fournir les moyens pour permettre cette régulation optimale. De la même façon l'écart de température entre la température d'entrée T7 et la température de sortie T8 du premier évaporateur 6 est à maintenir, si possible, inférieur à 5°C, de préférence inférieur ou égal à 4°C. Après le passage par le détendeur 5, en aval du voyant 17, le fluide parvient à une bifurcation 17 distribuant deux branches, dont l'une comporte une électrovanne 22, dont l'objet sera exposé plus loin. Quand cette dernière est fermée, le flux de fluide passe entièrement dans l'autre branche, laquelle comporte, de façon avantageuse mais facultative, une bouteille anti-coup de liquide 18 servant essentiellement à éviter le bruit quand il y a dilatation du gaz dans le cas de la présence d'un mélange liquide-gaz dans la conduite, puis un filtre 19, et essentiellement un second détendeur thermostatique 20 commandé par la température de surchauffe T8. De façon préférée, on ajuste les températures de détente au niveau du premier détendeur 5 et du second détendeur 20, de façon à ce que la première soit supérieure à la seconde, d'environ 5°C dans un réglage préféré de la pompe à chaleur selon l'invention. Si la température du fluide à l'entrée du second détendeur thermostatique 20 est inférieure à T8, celui-ci reste fermé, et n'autorise pas le passage du fluide. De ce fait ce dernier monte en pression. Dès que la température du fluide atteint T8, le second détendeur 20 s'ouvre, le flux du fluide s'écoule, en aval du second détendeur 20, dans une branche de canalisation, munie de préférence d'une soupape anti-retour 21 et d'un capteur de pression 42, branche qui convoie le premier fluide à l'état liquide, ou sous forme de mélange liquide-gaz, et l'énergie qu'il transporte, vers l'évaporateur 6. Le fluide caloporteur est alors liquide avant l'entrée dans l'évaporateur 6, ou encore peut comporter une fraction gazeuse mélangée au liquide. Downstream of the expander 5, the coolant can be at a very low temperature, and it is important to avoid icing, both pipes and the evaporator 6 located downstream. The object of the invention is to obtain the best possible COP at any temperature, while preventing the icing of the evaporator 6, and in particular in case of very cold external temperatures, of the order of -15 ° C. In order to obtain a good yield, it is known that the temperature difference between the inlet temperature T4 and the outlet temperature T3 of the first condenser 4 must be on the primary circuit of use 8. less than 5 ° C, preferably less than or equal to 4 ° C. Optimally, the difference on the main circuit 2, between the inlet temperature T1 and the outlet temperature T2 of the first condenser 4, is of the same order. The ideal is to get T1 = T4, and T2 = T3. If this theoretical principle is known, its application is never satisfactorily performed in the prior art, and the invention proposes to provide the means to allow this optimal regulation. Similarly, the temperature difference between the inlet temperature T7 and the outlet temperature T8 of the first evaporator 6 should be maintained, if possible, less than 5 ° C, preferably less than or equal to 4 ° C. After passing through the expander 5, downstream of the indicator 17, the fluid reaches a bifurcation 17 distributing two branches, one of which comprises a solenoid valve 22, the object will be explained later. When the latter is closed, the flow of fluid passes entirely into the other branch, which comprises, advantageously but optionally, a fluid-proof bottle 18 essentially used to avoid noise when there is expansion of the gas in the case of the presence of a liquid-gas mixture in the pipe, then a filter 19, and essentially a second thermostatic expansion valve 20 controlled by the superheating temperature T8. Preferably, the expansion temperatures are adjusted at the first expander 5 and at the second expander 20, so that the first expander is greater than the second, by about 5 ° C. in a preferred heat pump setting. according to the invention. If the temperature of the fluid at the inlet of the second thermostatic expansion valve 20 is less than T8, the latter remains closed, and does not allow the passage of the fluid. As a result, it rises in pressure. As soon as the temperature of the fluid reaches T8, the second expander 20 opens, the flow of fluid flows, downstream of the second expander 20, into a pipe branch, preferably provided with a non-return valve 21 and a pressure sensor 42, a branch that conveys the first fluid in the liquid state, or in the form of a liquid-gas mixture, and the energy that it carries, to the evaporator 6. The coolant is then liquid before entering the evaporator 6, or may comprise a gaseous fraction mixed with the liquid.

L'air extérieur, à une température T13, est aspiré au travers d'un ventilateur, et traverse l'évaporateur 6, dont il ressort à une température T14. Dans un mode préféré de réalisation, l'évaporateur 6 est associé à une batterie 27, c'est-à-dire un échangeur thermique dans lequel circule un autre fluide caloporteur ou réfrigérant, batterie 27 qui est disposée au voisinage de l'évaporateur 6, et entre lesquels l'air circule grâce au ventilateur 26 et se charge en énergie thermique, ou se décharge, selon le cas. Dans ce cas, la température extérieure est la température T15 en amont de la batterie 27, le passage sur cette batterie 27 permet de modifier la température du flux d'air pour l'amener à la température T13. L'emploi d'une batterie 27 est avantageux dans les régions froides, par exemple pour passer de l'air externe à une température T15 de -15°C à une température T13 de -10°C environ. Un capteur de température d'air associé à une sonde et aux moyens de gestion 10 permettent avantageusement le pilotage du ventilateur 26 et de la batterie 27. Le ventilateur 26 peut être arrêté ou débrayé si nécessaire. Les moyens de gestion 10, associés à des moyens de mesure des températures d'entrée T7 et de sortie T8 de l'évaporateur 6, permettent en particulier de réguler le ventilateur 26 pour maintenir la différence entre T8 et T7 inférieure à 4°C. Dans un mode particulier de réalisation, directement en amont de l'évaporateur 6, le circuit comporte une entrée 51, raccordée à un circuit 52 d'appoint en gaz chaud pour prévenir le givrage de l'évaporateur 6 par grand froid. Là encore, il est possible d'insérer une vanne, non représentée sur les figures, commandée par les moyens de gestion 10, pour autoriser ou non un appoint énergétique en provenance du circuit d'appoint 52. Dans une alternative ou en complément, des moyens de réchauffage 33, tels qu'une résistance, peuvent être implantés sur la tubulure. Le circuit d'appoint 52 peut véhiculer du gaz chaud, ou encore du liquide, et de préférence du même fluide caloporteur que celui circulant dans la pompe à chaleur, et provenant d'un réservoir ou d'un moyen de production externe. Ainsi, en aval de l'entrée 51, le circuit véhicule du fluide liquide, ou un mélange liquide-gaz, à une température suffisante pour prévenir tout givrage en aval. L'apport d'énergie permet d'agir sur la différence T8-T7, de façon à la limiter sous le seuil de 5°C, préférentiellement de 4°C. Cet appoint réalisé par le circuit d'appoint 52 est utile, en particulier, si l'action sur le ventilateur 26 n'est pas suffisante. Dans une variante d'exécution, l'ensemble constitué d'une batterie et d'un ventilateur peut être remplacé par un échangeur à plaques, ou similaire. Si, malgré la régulation du ventilateur 26, et l'appoint du circuit d'appoint 52 qui pourrait être insuffisant ou défaillant, la différence T8-T7 conserve une valeur trop élevée, il est encore possible d'incorporer, avantageusement, un piquage 36 sur le circuit entre les moyens de mise en mouvement 3 et le premier condenseur 4, dans une branche où le fluide caloporteur est à l'état gazeux. Ce piquage 36 dessert une électrovanne 61 pour décharger le circuit en fluide, ou au contraire le recharger en fluide par un circuit d'appoint 62. Cette disposition fournit un autre moyen possible pour prévenir le givrage. De préférence, un capteur de pression 63 est installé en aval du piquage 36. Selon l'invention, la pompe à chaleur 1 comporte encore des premiers moyens d'échange thermique 11. Ceux-ci sont situés sur un autre tronçon que celui séparant les moyens de mise en mouvement 3 du premier condenseur 4. Ces premiers moyens d'échange thermique 11 sont utilisés pour réguler l'écart entre la température de surchauffe T8 en sortie du premier évaporateur 6, et la température d'entrée T7 dans ce premier évaporateur 6. The outside air, at a temperature T13, is sucked through a fan, and passes through the evaporator 6, from which it emerges at a temperature T14. In a preferred embodiment, the evaporator 6 is associated with a battery 27, that is to say a heat exchanger in which circulates another coolant or coolant, battery 27 which is disposed in the vicinity of the evaporator 6 and between which air flows through the fan 26 and charges thermal energy, or discharges, as appropriate. In this case, the outside temperature is the temperature T15 upstream of the battery 27, the passage on this battery 27 makes it possible to modify the temperature of the air flow to bring it to the temperature T13. The use of a battery 27 is advantageous in cold regions, for example for passing external air at a temperature T15 of -15 ° C to a temperature T13 of -10 ° C. An air temperature sensor associated with a probe and the management means 10 advantageously allow the control of the fan 26 and the battery 27. The fan 26 can be stopped or disengaged if necessary. The management means 10, associated with means for measuring the inlet temperature T7 and the outlet temperature T8 of the evaporator 6, make it possible in particular to regulate the fan 26 to maintain the difference between T8 and T7 less than 4 ° C. In a particular embodiment, directly upstream of the evaporator 6, the circuit has an inlet 51, connected to a hot gas supplement circuit 52 to prevent icing of the evaporator 6 in very cold weather. Again, it is possible to insert a valve, not shown in the figures, controlled by the management means 10, to allow or not an energy supplement from the booster circuit 52. In an alternative or in addition, heating means 33, such as a resistor, can be implanted on the tubing. The booster circuit 52 can convey hot gas, or even liquid, and preferably the same heat transfer fluid as circulating in the heat pump, and from a reservoir or an external production means. Thus, downstream of the inlet 51, the vehicle circuit of the liquid fluid, or a liquid-gas mixture, at a temperature sufficient to prevent any icing downstream. The energy input makes it possible to act on the difference T8-T7, so as to limit it below the threshold of 5 ° C, preferably 4 ° C. This supplement made by the booster circuit 52 is useful, in particular, if the action on the fan 26 is not sufficient. In an alternative embodiment, the assembly consisting of a battery and a fan may be replaced by a plate heat exchanger, or the like. If, despite the regulation of the fan 26, and the back-up of the booster circuit 52 which might be insufficient or failing, the difference T8-T7 retains a value that is too high, it is still possible to incorporate, advantageously, a quilting 36 on the circuit between the moving means 3 and the first condenser 4, in a branch where the heat transfer fluid is in the gaseous state. This tapping 36 serves a solenoid valve 61 to discharge the fluid circuit, or on the contrary reload fluid by a booster circuit 62. This provision provides another possible way to prevent icing. Preferably, a pressure sensor 63 is installed downstream of the tap 36. According to the invention, the heat pump 1 further comprises first heat exchange means 11. These are located on another section that separates the means for setting the first condenser 4 into motion 3. These first heat exchange means 11 are used to regulate the difference between the superheating temperature T8 at the outlet of the first evaporator 6 and the inlet temperature T7 in this first evaporator 6.

Ces premiers moyens d'échange thermique 11 sont encore utilisés pour réguler l'écart entre la température de sous-refroidissement T2 en sortie du premier condenseur 4, et la température d'entrée T1 dans ce dernier. En effet, les premiers moyens d'échange thermique 11 sont 15 conçus pour pouvoir apporter, ou au contraire enlever, de l'énergie au circuit principal 2. Différentes implantations de ces premiers moyens d'échange thermique 11 sont possibles, et bien sûr cumulables : de façon préférée, entre le premier évaporateur 6 20 et les moyens de mise en mouvement 3 ; entre le premier condenseur 4 et le premier évaporateur 6 ; entre les moyens de mise en mouvement 3 et le premier condenseur 4. 25 Ces premiers moyens d'échange thermique 11 peuvent, dans un mode de réalisation préféré, échangent de l'énergie avec des moyens d'échange thermique complémentaires conçus aptes à échanger de l'énergie avec les moyens de mise en mouvement 3. Ils peuvent encore échangent de l'énergie avec des moyens 30 d'échange thermique complémentaires conçus aptes à échanger de l'énergie avec une source d'appoint ou d'évacuation externe. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, les premiers moyens d'échange thermique 11 échangent de l'énergie avec au moins un élément de la pompe à chaleur 1, et ne 35 nécessitent de ce fait aucun apport d'énergie externe. These first heat exchange means 11 are still used to regulate the difference between the subcooling temperature T2 at the outlet of the first condenser 4, and the inlet temperature T1 in the latter. Indeed, the first heat exchange means 11 are designed to be able to supply, or on the contrary remove, energy from the main circuit 2. Different implantations of these first heat exchange means 11 are possible, and of course cumulative. : preferably, between the first evaporator 6 and the moving means 3; between the first condenser 4 and the first evaporator 6; between the moving means 3 and the first condenser 4. These first heat exchange means 11 may, in a preferred embodiment, exchange energy with complementary heat exchange means designed to exchange heat. the energy with the moving means 3. They can still exchange energy with additional heat exchange means designed designed to exchange energy with an external source of supplement or evacuation. In a preferred embodiment of the invention, the first heat exchange means 11 exchange energy with at least one element of the heat pump 1, and therefore do not require any supply of external energy.

En particulier, dans une variante préférée, les premiers moyens d'échange thermique 11 échangent de l'énergie avec des moyens 12 de récupération d'énergie au niveau des moyens de mise en mouvement 3. De façon avantageuse, les moyens 12 de récupération d'énergie sont constitués par un échangeur récupérant l'énergie diffusée au moins par le premier compresseur 7. Dans d'autres modes de réalisation, ces premiers d'échange thermique 11 échangent, au moins partiellement, de l'énergie avec des sources extérieures, de préférence solaires ou similaires. En aval de l'évaporateur 6 à la température de surchauffe T8, le fluide est à l'état gazeux. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les premiers moyens d'échange thermique 11 sont constitués par un échangeur 70, de préférence un échangeur à plaques double flux, qui permet un échange thermique entre le circuit principal 2 et un second circuit 71 d'un second fluide caloporteur. Ce second circuit 71 traverse l'échangeur 70. Le circuit principal 2 traverse l'échangeur 70 et présente, entre sa sortie et son entrée de ce dernier, un écart de température AT, qui est positif quand le second circuit 71 apporte de l'énergie thermique dans l'échangeur 70. Si on n'arrive pas à obtenir moins de 5°C de gradient au niveau de l'évaporateur 6, il faut, pour un fonctionnement optimal, les obtenir entre l'entrée et la sortie de l'échangeur 70. Plus l'écart AT est élevé, et plus la puissance en sortie du premier condenseur 4 est élevée. Toutefois l'écart AT doit rester inférieur ou égal à 5°C, sinon on risque une mise en sécurité automatique haute pression du compresseur 7 que comportent les moyens de mise en mouvement 3. En effet, celui-ci risque de passer en haute pression si la température de refoulement compresseur est supérieure à la température d'ébullition. L'apport d'énergie par le second circuit 71 à l'échangeur 35 70 est corrélé avec la différence de température entre l'entrée et la sortie de l'échangeur 70 au niveau du second circuit 71. In particular, in a preferred variant, the first heat exchange means 11 exchange energy with means 12 for energy recovery at the level of the moving means 3. Advantageously, the means 12 of recovery of energy energy are constituted by an exchanger recovering the energy diffused at least by the first compressor 7. In other embodiments, these first heat exchange 11 exchange, at least partially, energy with external sources, preferably solar or the like. Downstream of the evaporator 6 at the superheating temperature T8, the fluid is in the gaseous state. In the embodiment of FIG. 2, the first heat exchange means 11 consist of an exchanger 70, preferably a double-flux plate heat exchanger, which allows a heat exchange between the main circuit 2 and a second circuit 71. a second heat transfer fluid. This second circuit 71 passes through the heat exchanger 70. The main circuit 2 passes through the heat exchanger 70 and has, between its output and its inlet of the latter, a temperature difference ΔT, which is positive when the second circuit 71 supplies heat. heat energy in the exchanger 70. If it is not possible to obtain less than 5 ° C of gradient at the evaporator 6, it is necessary, for optimal operation, to obtain them between the inlet and the outlet of the Exchanger 70. The higher the difference ΔT, the higher the power output of the first condenser 4. However, the difference AT must remain less than or equal to 5 ° C, otherwise there is a risk of automatic safety high pressure of the compressor 7 that comprises the means of setting 3. It can indeed move into high pressure if the compressor discharge temperature is higher than the boiling temperature. The supply of energy by the second circuit 71 to the exchanger 70 is correlated with the temperature difference between the inlet and the outlet of the exchanger 70 at the second circuit 71.

Différents moyens d'apport d'énergie sont possibles : par récupération d'énergie sur le circuit principal 2 lui-même, ou/et par un apport extérieur par un circuit d'appoint intermédiaire 72. Dans ce dernier cas, on utilise une source secondaire d'énergie 73, qui peut être de toute nature, et préférentiellement solaire, ou constituée d'une pile à hydrogène, ou encore classiquement électrique ou similaire. Cette source secondaire 73 alimente avantageusement, par un échangeur 74 pour chauffer un fluide caloporteur, traversant le circuit d'appoint intermédiaire 72, ou bien alimente ce dernier en direct en énergie. Le second circuit d'échange principal d'échange 75 d'énergie au constitués de Le circuit d'appoint intermédaire 72 et les moyens d'échange 75 sont, selon l'invention, avantageusement reliés l'un à l'autre, tel que visible sur la figure 2. De façon préférée, depuis l'échangeur 74, le fluide dans le circuit 72 traverse, si ce fluide est un liquide un circulateur 76, puis une vanne à trois voies 77, laquelle est commandée par un régulateur lui-même commandé par la différence de température entre l'entrée et la sortie de l'échangeur 70 au niveau du second circuit 71 et par la température extérieure du bâtiment en fonction de la loi d'eau, puis traverse l'échangeur 71. En sortie de ce dernier, le circuit secondaire 72 se divise en une branche reliée à la vanne 77, et en autre une branche, conçue apte à communiquer avec les moyens d'échange 75. Si le fluide caloporteur dans le circuit secondaire 72 est un liquide, on intercale avantageusement, on dispose, en dérivation de la branche rejoignant les moyens d'échange 75, un vase d'expansion 77. Après la traversée des moyens d'échange 75, le circuit secondaire 72 rejoint l'échangeur 74. 71 peut aussi comporter des moyens thermique 75, avec un ou plusieurs organes du circuit 2. De façon avantageuse, selon l'invention, ces moyens coopèrent avec les moyens 12 de récupération niveau des moyens de mise en mouvement 3, un ou plusieurs compresseurs 7, 7A, 7B, .... Different means of energy supply are possible: by energy recovery on the main circuit 2 itself, and / or by an external input by an intermediate booster circuit 72. In the latter case, a source is used. secondary energy 73, which can be of any kind, and preferably solar, or consists of a hydrogen battery, or classically electric or similar. This secondary source 73 advantageously supplies, through an exchanger 74 for heating a coolant, passing through the intermediate booster circuit 72, or feeds the latter directly in energy. The second main energy exchange exchange circuit 75 consisting of the intermediate booster circuit 72 and the exchange means 75 are, according to the invention, advantageously connected to each other, such as 2 preferably, from the exchanger 74, the fluid in the circuit 72 passes through, if this fluid is a liquid, a circulator 76, then a three-way valve 77, which is controlled by a regulator itself. even controlled by the temperature difference between the inlet and the outlet of the exchanger 70 at the second circuit 71 and the external temperature of the building according to the law of water, then through the exchanger 71. Out of the latter, the secondary circuit 72 is divided into a branch connected to the valve 77, and further a branch, designed capable of communicating with the exchange means 75. If the heat transfer fluid in the secondary circuit 72 is a liquid, we intercalate advantageously, we dispose, in riving the branch joining the exchange means 75, an expansion vessel 77. After passing through the exchange means 75, the secondary circuit 72 joins the exchanger 74. 71 may also comprise thermal means 75, with a or several members of the circuit 2. Advantageously, according to the invention, these means cooperate with the means 12 for recovery level of the moving means 3, one or more compressors 7, 7A, 7B, ....

Dans une version préférée de cette alternative, le fluide caloporteur dans le circuit 72 est compatible avec le premier fluide caloporteur, ou même, dans une réalisation préférée, est de même nature que ce dernier. Dans ce cas, en sortie des moyens d'échange 75, on peut encore installer une conduite communiquant avec le circuit principal 2 et le rejoignant entre l'échangeur 71 et les moyens de mise en mouvement 3. Cette récupération d'énergie au niveau des moyens de mise en mouvement 3 permet de prévenir le passage en haute pression du premier compresseur 7 que comportent ces derniers, ainsi que la dégradation associée du COP de l'installation, lequel est défini comme le rapport entre l'énergie recueillie et l'énergie fournie, qui surviennent habituellement en pareil cas. En aval de l'échangeur 71, on dispose de préférence, avant le retour à l'aspiration 30 des moyens de mise en mouvement 3, une bouteille anti-coup de liquide 32 qui permet d'éviter de renvoyer du liquide vers le compresseur 7, un filtre à charbon actif et déshydrateur 33, comme peuvent l'être tous les filtres installés sur les branches de la pompe à chaleur 1 où le fluide est à l'état gazeux, et un voyant 34 de contrôle visuel d'état du fluide. Afin de piloter au mieux la température T1 d'entrée du fluide à l'état gazeux dans le premier condenseur 4, il est important de pouvoir la porter au plus près de la température d'entrée T4 du premier circuit d'utilisation 8 dans le premier condenseur 4. A cet effet, dans une mode de réalisation préféré, la pompe à chaleur 1 selon l'invention comporte des moyens de dérivation d'une partie du flux de fluide, en aval des moyens de mise en mouvement 3, et de préférence en aval d'un capteur de pression 63, et en amont du premier condenseur 4, vers des seconds moyens d'échange thermique 80. A cet effet, la pompe à chaleur 1 comporte au moins deux condenseurs disposés en parallèle. Dans l'exemple de la figure 1, utilisé dans la suite de la description, ils sont au nombre de deux, et constitués par le premier condenseur 4 et par un second condenseur 40. On comprend qu'il est possible, en mettant en œuvre le même principe, d'utiliser un nombre d'échangeurs supérieur à deux. Un by-pass, sous la forme du détendeur thermostatique 20, est implanté entre le premier condenseur 4 et le second condenseur 40. Dans le cas où un mauvais échange se produit dans le condenseur 4, la pression au refoulement 31 des moyens de mise en mouvement 3 augmente. Les seconds moyens d'échange 80 permettent l'échange d'énergie thermique au travers du second condenseur 40, entre le circuit principal 2 et un second circuit d'utilisation 38, par exemple un ballon d'eau chaude sanitaire. Le fluide caloporteur du circuit principal 2 entre dans le second condenseur 40 à l'état gazeux, à une température d'entrée T11, et en sort à l'état liquide, à la température de sortie T12 égale à la température de sous-refroidissement T2. En aval ou au niveau d'un capteur de pression 63 lui-même situé en aval des moyens de mise en mouvement 3, et, le cas échéant en aval du piquage 36 pour le raccordement d'un circuit d'appoint 62, la température du fluide, à l'état gazeux, est mesurée par un capteur de température 64. Si la qualité de l'échange thermique au niveau du premier condenseur 4 est médiocre, la pression monte dans le circuit de refoulement. Une électrovanne 13, commandée par un capteur de température, permet de diviser le circuit principal 2 en au moins deux branches, une à travers le premier condenseur 4, et une à travers le second condenseur 40, auquel le fluide parvient de préférence après la traversé d'un filtre 37. Différents capteurs de température peuvent piloter l'électrovanne 13, en particulier le capteur de température 64 pilote l'électrovanne 13, pour répartir le flux entre les condenseurs 4 et 40. Un mode préféré de pilotage consiste à charger préférentiellement une branche de fluide, par exemple la branche desservant le premier condenseur 4, et à ne décharger une partie du flux vers le second condenseur 40, que si l'échange dans le premier condenseur 4 est médiocre. Le seuil de pilotage choisi pour l'électrovanne 13 est alors la température dans le circuit du premier condenseur 4, et le seuil d'activation de l'électrovanne 13 est la température de condensation Tc du premier fluide caloporteur: tant que la température dans la branche du premier condenseur 4 est inférieure à Tc, le flux y passe entièrement, et si cette température est supérieure à Tc, le flux est partagé dans les deux branches. De façon préférée, l'électrovanne 13 est commandée par la 10 différence entre les températures T1 et T4, et reste fermée tant que T1 est supérieure à T4. Des moyens de commande de pilotage de l'électrovanne 13 permettent aussi de réguler la part relative de distribution du flux entre les branches du premier 4 et du second 40 condenseurs 15 pour que, dans chacune d'elles, l'écart de température entre la branche de canalisation de sortie du condenseur concerné et la branche d'entrée correspondante, soit maintenu inférieur à 5°C, et préférentiellement inférieur ou égal à 4°C. Ainsi, de façon analogue au pilotage du premier condenseur 20 4, on s'attache à piloter le second condenseur 4, de façon à ce que l'écart entre les températures de sortie T12 et d'entrée T11 sur le circuit principal 2 d'une part, et l'écart entre les températures de sortie T10 et d'entrée T5 sur le circuit d'échange avec le second circuit d'utilisation 38 d'autre part, 25 soit maintenu inférieur à 5°C, et préférentiellement inférieur ou égal à 4°C. De façon préférée, on fait en sorte d'ajuster les températures de façon à ce que T11 = T5, et T12 = T10. De préférence, le second circuit d'utilisation 38 comporte un circulateur 39, conçu apte à être commandé par les moyens de 30 pilotage 10. Dans le cas où l'électrovanne 13 est ouverte et autorise le passage de fluide au travers du second condenseur 40, le fluide dans cette branche rejoint, en sortie de ce dernier, le confluent 41, et ne passe pas au travers du premier détendeur 35 thermostatique 5, contrairement à la portion du flux qui a traversé le premier condenseur 4. In a preferred version of this alternative, the heat transfer fluid in the circuit 72 is compatible with the first heat transfer fluid, or even, in a preferred embodiment, is of the same nature as the latter. In this case, at the outlet of the exchange means 75, it is still possible to install a pipe communicating with the main circuit 2 and joining it between the exchanger 71 and the moving means 3. This energy recovery at the level of the means of setting in motion 3 makes it possible to prevent the passage of the first compressor 7 which comprises the latter in high pressure, as well as the associated degradation of the COP of the installation, which is defined as the ratio between the energy collected and the energy provided, which usually occur in such a case. Downstream of the exchanger 71, it is preferable, before the return to the suction 30 of the means of setting in motion 3, an anti-blow bottle of liquid 32 which makes it possible to avoid returning liquid to the compressor 7 , an activated carbon filter and dehydrator 33, as can be all the filters installed on the branches of the heat pump 1 where the fluid is in the gaseous state, and a visual control indicator 34 of state of the fluid . In order to control at best the temperature T1 entering the fluid in the gaseous state into the first condenser 4, it is important to be able to bring it as close as possible to the inlet temperature T4 of the first use circuit 8 in the first condenser 4. For this purpose, in a preferred embodiment, the heat pump 1 according to the invention comprises means for diverting a portion of the fluid flow, downstream of the moving means 3, and preferably downstream of a pressure sensor 63, and upstream of the first condenser 4, to second heat exchange means 80. For this purpose, the heat pump 1 comprises at least two condensers arranged in parallel. In the example of Figure 1, used in the following description, they are two in number, and consist of the first condenser 4 and a second condenser 40. It is understood that it is possible, by implementing the same principle, to use a number of exchangers greater than two. A bypass, in the form of the thermostatic expansion valve 20, is implanted between the first condenser 4 and the second condenser 40. In the case where a bad exchange occurs in the condenser 4, the discharge pressure 31 of the setting means movement 3 increases. The second exchange means 80 allow the exchange of heat energy through the second condenser 40, between the main circuit 2 and a second use circuit 38, for example a hot water tank. The heat transfer fluid of the main circuit 2 enters the second condenser 40 in the gaseous state, at an inlet temperature T11, and leaves it in the liquid state, at the outlet temperature T12 equal to the subcooling temperature T2. Downstream or at a pressure sensor 63 itself located downstream of the moving means 3, and, optionally downstream of the tapping 36 for connecting a booster circuit 62, the temperature fluid, in the gaseous state, is measured by a temperature sensor 64. If the quality of the heat exchange at the first condenser 4 is poor, the pressure rises in the discharge circuit. A solenoid valve 13, controlled by a temperature sensor, divides the main circuit 2 into at least two branches, one through the first condenser 4, and one through the second condenser 40, to which the fluid preferably arrives after passing through it. a filter 37. Different temperature sensors can control the solenoid valve 13, in particular the temperature sensor 64 drives the solenoid valve 13, to distribute the flow between the condensers 4 and 40. A preferred mode of control consists of charging preferentially a fluid branch, for example the branch serving the first condenser 4, and unloading a portion of the flow to the second condenser 40, if the exchange in the first condenser 4 is poor. The control threshold chosen for the solenoid valve 13 is then the temperature in the circuit of the first condenser 4, and the activation threshold of the solenoid valve 13 is the condensation temperature Tc of the first heat transfer fluid: as long as the temperature in the branch of the first condenser 4 is less than Tc, the flow passes entirely, and if this temperature is greater than Tc, the flow is shared in both branches. Preferably, the solenoid valve 13 is controlled by the difference between the temperatures T1 and T4, and remains closed as long as T1 is greater than T4. Control means for controlling the solenoid valve 13 also make it possible to regulate the relative distribution portion of the flow between the branches of the first 4 and the second 40 condensers 15 so that, in each of them, the temperature difference between the outlet pipe branch of the condenser concerned and the corresponding input branch, is kept below 5 ° C, and preferably less than or equal to 4 ° C. Thus, in a manner analogous to driving the first condenser 20 4, it focuses on controlling the second condenser 4, so that the difference between the T12 and T11 input temperature on the main circuit 2 of on the one hand, and the difference between the outlet temperature T10 and input T5 on the exchange circuit with the second use circuit 38 on the other hand, is kept below 5 ° C, and preferably lower than equal to 4 ° C. Preferably, it is arranged to adjust the temperatures so that T11 = T5, and T12 = T10. Preferably, the second utilization circuit 38 comprises a circulator 39, designed to be controlled by the control means 10. In the case where the solenoid valve 13 is open and allows the passage of fluid through the second condenser 40 , the fluid in this branch joins, at the outlet of the latter, the confluence 41, and does not pass through the first thermostatic expansion valve 5, unlike the portion of the flow that has passed through the first condenser 4.

En aval de la bifurcation 17, l'électrovanne 22 est fermée en marche normale. En cas de risque de givrage au niveau des conduites ou/et de l'évaporateur 6, son ouverture permet d "injecter du gaz chaud, sans le faire passer par le détendeur thermostatique 20. A cet effet, l'électrovanne 22 est commandée par la valeur de la différence T8-T7. Si cet écart est supérieur à 4°C, on ouvre l'électrovanne 22. En aval de l'électrovanne 22, une bifurcation 90 dessert une première branche qui rejoint l'évaporateur 6 après le passage dans un clapet anti-retour 23, et une seconde branche comportant une électrovanne 24. Cette dernière permet de shunter l'évaporateur 6 en cas de dysfonctionnement de ce dernier, et au flux de rejoindre le circuit principal au niveau d'un confluent 91, en aval de l'évaporateur 6. Cette électrovanne est pilotée, de façon préférée, par la valeur de l'écart T9-T8. Elle peut aussi être ouverte si on constate que T8 = T7, ou encore que T4 = T3, ce qui signale des anomalies sur le circuit. La dégradation du COP des pompes à chaleur connues, dans certains domaines de travail, tient au fait que, soit le compresseur est alimenté en permanence, soit il est arrêté et redémarré, consommant alors des pics d'énergie au redémarrage. Pour améliorer ceci, selon l'invention, les moyens de mise en mouvement 3 comportent au moins deux compresseurs agencés en parallèle, dont le premier compresseur 7. Downstream of the bifurcation 17, the solenoid valve 22 is closed during normal operation. In the event of risk of icing at the level of the pipes and / or of the evaporator 6, its opening makes it possible to inject hot gas without passing it through the thermostatic expansion valve 20. For this purpose, the solenoid valve 22 is controlled by the value of the difference T8-T7 If this difference is greater than 4 ° C, the solenoid valve 22 is opened. Downstream of the solenoid valve 22, a bifurcation 90 serves a first branch which joins the evaporator 6 after the passage in a check valve 23, and a second branch comprising a solenoid valve 24. The latter makes it possible to shunt the evaporator 6 in case of malfunction of the latter, and the flow to join the main circuit at a confluence 91, downstream of the evaporator 6. This solenoid valve is controlled, preferably, by the value of the difference T9-T8, it can also be opened if it is found that T8 = T7, or that T4 = T3, which signals anomalies on the circuit. In some areas of work, heat is known to be the fact that either the compressor is continuously powered, or it is shut down and restarted, thus consuming energy peaks at restart. To improve this, according to the invention, the moving means 3 comprise at least two compressors arranged in parallel, including the first compressor 7.

Ces compresseurs 7, 7A, 7B, dans l'exemple de la figure 1, sont montés en parallèle, pour éviter des pics d'intensité au démarrage, seul le premier compresseur 7 fonctionnant en permanence. Le fonctionnement se fait par étages en fonction de la demande, le pilotage du débit, c'est-à-dire du nombre de compresseurs, se faisant en fonction des différences de température surveillées, notamment T2-T1, T8-T7, T13-T14, T3-T4, T10-T5. Par sécurité, pour éviter le passage d'un des compresseurs en haute pression, la température de gaz est maintenue inférieure au seuil de limite de fonctionnement affiché par le fabricant du compresseur, soit généralement de l'ordre de 100°C, et est par sécurité avantageusement maintenue inférieure de 15°C à cette température limite constructeur. La batterie de compresseurs est avantageusement entourée des moyens de récupération d'énergie 12. La circulation dans le ou les circuits échangeant de l'énergie avec ces moyens de récupération d'énergie 12 est régulée par les moyens de gestion 10 de façon à ce que la température au niveau des compresseurs soit supérieure à la température critique de condensation, pour prévenir toute condensation dans l'un des compresseurs. These compressors 7, 7A, 7B, in the example of Figure 1, are connected in parallel, to avoid starting current peaks, only the first compressor 7 operating permanently. The operation is done in stages according to the demand, the flow control, that is to say the number of compressors, being made according to the temperature differences monitored, in particular T2-T1, T8-T7, T13- T14, T3-T4, T10-T5. For safety reasons, in order to avoid the passage of one of the compressors at high pressure, the gas temperature is kept below the operating limit threshold displayed by the compressor manufacturer, which is generally of the order of 100 ° C, and is safety advantageously kept below 15 ° C at this manufacturer's limit temperature. The compressor battery is advantageously surrounded by the energy recovery means 12. Circulation in the circuit or circuits exchanging energy with these energy recovery means 12 is regulated by the management means 10 so that the temperature at the compressors is higher than the critical temperature of condensation, to prevent any condensation in one of the compressors.

En aval de chaque compresseur, 7, 7A, 7B, du côté de son refoulement, on installe avantageusement un clapet anti-retour 35, 35A, 35B, pour éviter un effet de chaudière thermique de la batterie de compresseurs en cas de non-fonctionnement de l'un d'entre eux. De façon préférée, le diamètre tubulaire au refoulement 31 est supérieur au diamètre à l'aspiration 30 de la batterie de compresseurs. Selon une caractéristique particulière de l'invention, au moins un aimant permanent 95 est disposé sur la trajectoire du fluide pour l'ioniser, entre les moyens de mise en mouvement 3 et le premier condenseur 4 ou/et entre le premier détendeur 5 et le premier évaporateur 6. De façon préférée, le fluide est alors choisi ou rendu conducteur de l'électricité. Les moyens de gestion 10 sont conçus aptes à réguler le ventilateur 26, ou/et des vannes de circulation sur le circuit des premiers moyens d'échange thermique 11. Ils sont encore conçus aptes à réguler des vannes de circulation sur le circuit des moyens d'échange thermique complémentaires. La figure 3 illustre les avantages de l'invention, pour un exemple de puissance installée de 3,1 kVA au niveau du 30 compresseur. Une pompe à chaleur conventionnelle de l'état de la technique obéit, pendant ses plages de fonctionnement, à une courbe croissante de la puissance calorifique fournie en fonction de la température externe, selon la courbe EDT en trait 35 interrompu. Evidemment, la puissance fournie est nulle quand le compresseur est à l'arrêt. La puissance fournie est maximale et le COP est maximal, de l'ordre de 6, quand la température externe l'est aussi, or le besoin de puissance à l'utilisation se fait sentir quand les températures externes sont basses. Une telle pompe à chaleur classique a encore un bon COP, de l'ordre de 3, à 7°C, mais la situation se dégrade à -20°C, où le COP est très légèrement supérieur à 1. La pompe à chaleur selon l'invention présente une courbe de puissance calorifique fournie PCF, fournie au premier condenseur 4 et au second condenseur 40, qui est décroissante quand la température croît. La puissance consommée PC est le total, d'une part de la puissance consommée au niveau des compresseurs 7, 7A, 7B, qui décroît quand la température croît puisqu'il est possible de réduire le nombre de compresseurs utilisés, en ne gardant en marche que le premier compresseur 7 quand la température externe est au maximum, et d'autre part de la puissance d'appoint PA, dont le besoin ne se fait plus sentir au-delà de 7°C. Ainsi, les valeurs du COP sont respectivement voisines de 5 à 20°C, de 4 à 7°C et à 0°C, et comprise entre 3 et 4 vers -20°C, et ce de façon continue, la pompe à chaleur 1 selon l'invention n'étant jamais interrompue. On constate que la puissance calorifique fournie est maximale aux très basses températures, là où les besoins de l'utilisation sont les plus forts. Cette courbe montre un fonctionnement normal, basé sur le pilotage par les moyens de gestion 10, sur le ventilateur, les circulateurs et les électrovannes, pour maintenir les écarts de température aux condenseurs aussi bien qu'à l'évaporateur sous 4°C, et pour prévenir tout givrage de l'évaporateur et de la conduite en amont de celui-ci. Le COP peut encore être amélioré par une optimisation des by-pass que constituent les électrovannes 13, 22, 24, pour favoriser des circulations particulières de fluide, notamment pour autoriser l'injection sans détente de gaz, au travers d'un filtre, sur l'aspiration des compresseurs. L'optimisation passe encore par la gestion des appoints, au niveau des circuits 52 et 62, de la résistance 53, et le bon pilotage de la récupération de l'énergie des compresseurs. Naturellement, les appoints peuvent être choisis parmi des sources d'énergie disponibles gratuitement, telles que solaire, éolienne, ou encore par l'utilisation des différences de température entre plusieurs branches du circuit principal 2 lui-même. Downstream of each compressor, 7, 7A, 7B, on the discharge side, a check valve 35, 35A, 35B is advantageously installed, to avoid a thermal boiler effect of the compressor battery in the event of non-operation. from one of them. Preferably, the tubular diameter at the discharge 31 is greater than the suction diameter of the compressor battery. According to a particular characteristic of the invention, at least one permanent magnet 95 is disposed on the path of the fluid to ionize it, between the means of movement 3 and the first condenser 4 and / or between the first expander 5 and the first evaporator 6. Preferably, the fluid is then selected or made electrically conductive. The management means 10 are designed able to regulate the fan 26, and / or circulation valves on the circuit of the first heat exchange means 11. They are still designed able to regulate the flow valves on the circuit of the means of heat exchange. complementary heat exchange. Figure 3 illustrates the advantages of the invention for an example of 3.1 kVA installed power at the compressor. A conventional heat pump of the state of the art obeys, during its operating ranges, an increasing curve of the heating power supplied as a function of the external temperature, according to the interrupted EDT curve 35. Obviously, the power supplied is zero when the compressor is stopped. The power supplied is maximum and the COP is maximum, of the order of 6, when the external temperature is too, but the need for power to use is felt when the external temperatures are low. Such a conventional heat pump still has a good COP, of the order of 3, at 7 ° C, but the situation deteriorates at -20 ° C, where the COP is very slightly greater than 1. The heat pump according to the invention has a heat supply curve supplied PCF, supplied to the first condenser 4 and the second condenser 40, which decreases as the temperature increases. The power consumed PC is the total, on the one hand of the power consumed at the level of the compressors 7, 7A, 7B, which decreases when the temperature increases since it is possible to reduce the number of compressors used, while keeping in motion that the first compressor 7 when the external temperature is at maximum, and secondly the extra power PA, the need is no longer felt beyond 7 ° C. Thus, the COP values are respectively close to 5 to 20 ° C, 4 to 7 ° C and 0 ° C, and between 3 and 4 to -20 ° C, and this continuously, the heat pump 1 according to the invention never being interrupted. It is found that the heating power supplied is maximum at very low temperatures, where the needs of use are the strongest. This curve shows a normal operation, based on the control by the management means 10, on the fan, the circulators and the solenoid valves, to maintain the temperature differences to the condensers as well as to the evaporator under 4 ° C., and to prevent icing of the evaporator and the pipe upstream of it. The COP can be further improved by an optimization of the bypass constituted by the solenoid valves 13, 22, 24, to favor particular circulations of fluid, in particular to allow the injection without expansion of gas, through a filter, on suction of the compressors. The optimization is still through the management of the supplements, at the level of the circuits 52 and 62, the resistor 53, and the good control of the energy recovery of the compressors. Of course, the add-ons can be selected from freely available sources of energy, such as solar, wind, or by the use of temperature differences between several branches of the main circuit 2 itself.

Le rendement global est encore amélioré par une utilisation rationnelle de l'énergie recueillie au niveau des circuits d'utilisation The overall efficiency is further improved by a rational use of the energy collected in the circuits of use

Claims

CLAIMS1) Heat pump (1) comprising means for setting in motion (3) by suction and discharge of a coolant in a closed circuit circulation loop, comprising at least a first condenser (4), at least a first expansion valve (5) and at least one first evaporator (6), said moving means (3) being constituted by at least a first compressor (7), for pushing said fluid in the gaseous state and at high pressure towards at least said first condenser (4), from which said fluid exits in the liquid state under constant high pressure, at a subcooling temperature (T2), and then for bringing said fluid into an expansion circuit comprising at least said first expander (5) lowering the pressure and the temperature of said fluid, and then supplying said fluid to at least said first evaporator (6), where said fluid vaporizes and from which it leaves at low pressure and at a superheat temperature (T8) in the form of a gas se, and then to return said fluid to the suction (30) of said moving means (3), characterized in that said heat pump (1) further comprises first heat exchange means (11) located on another section than that separating said moving means (3) from said first condenser (4), for regulating the difference between said superheat temperature (T8) and the inlet temperature (T7) in said first evaporator (6); ) on the one hand, and between the subcooling temperature (T2) and the inlet temperature (Ti) in said first condenser (4) on the other hand.

2) heat pump (1) according to claim 1, characterized in that said first heat exchange means (11) exchange energy with at least one other element of the heat pump (1).

3) Heat pump (1) according to claim 1 or 2, characterized in that said heat pump (1) comprises first deflecting means of a portion of the fluid flow to second heat exchange means (80) said deviation being interposed between said moving means (3) and said first condenser (4).

4) heat pump (1) according to one of the preceding claims, characterized movement (3) comprise arranged in parallel.

5) heat pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said first heat exchange means (11) are interposed between said first evaporator (6) and said moving means (3).

6) heat pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said first heat exchange means (11) are interposed between said first condenser (4) and said evaporator (6).

7) heat pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said first heat exchange means (11) exchange energy with complementary heat exchange means designed to exchange the exchange of heat. energy with energy recovery means (12) of said moving means (3).

8) heat pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said first heat exchange means (11) exchange energy with complementary heat exchange means designed to exchange the exchange of heat. energy with an extra source or external discharge.

9) heat pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one permanent magnet (95) is disposed on the path of the fluid to ionize, between said compressor and said condenser, and / or between said expander and said evaporator.

10) heat pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises management means (10) designed for controlling a fan (26) disposed near said first evaporator (6), or and valves in that at least two compressors said means (7, 7A) circulating on the circuit of said first heat exchange means (11).

11) heat pump (1) according to claims 8 and 10, characterized in that said management means (10) are designed to regulate the flow valves on the circuit of said complementary heat exchange means.