FR3119012A1 - heat pump - Google Patents
heat pump Download PDFInfo
- Publication number
- FR3119012A1 FR3119012A1 FR2100457A FR2100457A FR3119012A1 FR 3119012 A1 FR3119012 A1 FR 3119012A1 FR 2100457 A FR2100457 A FR 2100457A FR 2100457 A FR2100457 A FR 2100457A FR 3119012 A1 FR3119012 A1 FR 3119012A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- exchanger
- inlet
- outlet
- working fluid
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 230000005421 thermomagnetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
- F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/005—Gas cycle refrigeration machines using an expander of the rotary type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
L’invention concerne une pompe à chaleur pouvant être utilisée pour le réchauffement, le refroidissent tel que la réfrigération ou la congélation, ou les deux en même temps, notamment dans des applications avec de gros écarts de température. On peut par exemple envisager son utilisation pour la réfrigération/congélation domestique ou industrielle, le chauffage domestique ou industriel, l'amélioration du rendement des machines thermodynamiques. La pompe à chaleur évacue de la chaleur à travers un premier échangeur 6 vers une source chaude, et qui en capte à travers un deuxième échangeur 4 à partir d’une source froide. La circulation du fluide de travail est assurée par un compresseur 2, et la détente est réalisée à travers un moteur 1 qui diminue l'énergie nécessaire au fonctionnement du compresseur 2. Un troisième échangeur 5 préchauffe et pré-refroidit le fluide de travail par échange réciproque de calories. Figure pour l’abrégé : Figure 1The invention relates to a heat pump that can be used for heating, cooling such as refrigeration or freezing, or both at the same time, especially in applications with large temperature differences. One can for example consider its use for domestic or industrial refrigeration/freezing, domestic or industrial heating, improving the efficiency of thermodynamic machines. The heat pump evacuates heat through a first exchanger 6 to a hot source, and which captures it through a second exchanger 4 from a cold source. The circulation of the working fluid is ensured by a compressor 2, and the expansion is carried out through a motor 1 which reduces the energy necessary for the operation of the compressor 2. A third exchanger 5 preheats and pre-cools the working fluid by exchange reciprocal of calories. Figure for the abstract: Figure 1
Description
L'objet de la présente invention est une pompe à chaleur, qui va utiliser un échangeur interne pour permettre de travailler avec des sources de chaleur dont l'écart de température peut être important tout en cherchant à optimiser le rendement thermodynamique de cette pompe à chaleur en récupérant l'énergie de la détente dans un moteur.The object of the present invention is a heat pump, which will use an internal exchanger to make it possible to work with heat sources whose temperature difference can be significant while seeking to optimize the thermodynamic efficiency of this heat pump. by recovering the energy of the trigger in a motor.
L’invention concerne ainsi une pompe à chaleur pouvant être utilisée pour le réchauffement, le refroidissent tel que la réfrigération ou la congélation, ou les deux en même temps, notamment dans des applications avec de gros écarts de température. On peut par exemple envisager son utilisation pour la réfrigération/congélation domestique ou industrielle, le chauffage domestique ou industriel, l'amélioration du rendement des machines thermodynamiques.The invention thus relates to a heat pump that can be used for heating, cooling such as refrigeration or freezing, or both at the same time, in particular in applications with large temperature differences. One can for example consider its use for domestic or industrial refrigeration/freezing, domestic or industrial heating, improving the efficiency of thermodynamic machines.
Etat de la techniqueState of the art
La plupart des pompes à chaleur travaillent sur la base d'un cycle établi au début du 20ème siècle à savoir : compression, condensation, détente, évaporation. Ce sont les pompes à chaleurs à fluide frigorigène à changement de phase.Most heat pumps work on the basis of a cycle established at the beginning of the 20th century, namely: compression, condensation, expansion, evaporation. These are phase change refrigerant heat pumps.
On peut aussi réaliser une pompe à chaleur en suivant un cycle de Stirling. En effet, le cycle Stirling étant réversible, en entraînant un monteur de Stirling en rotation, il peut se transformer en pompe à chaleur. Cet effet est utilisé uniquement sur des installations industrielles.A heat pump can also be made by following a Stirling cycle. Indeed, the Stirling cycle being reversible, by driving a Stirling motor in rotation, it can be transformed into a heat pump. This effect is only used on industrial installations.
Connu pour être utilisé en camping, la pompe à absorption présente l'avantage de pouvoir se passer d'électricité pour fonctionner. Son fonctionnement est assuré par la combustion d'un gaz ou la présence d'une source de chaleur.Known to be used in camping, the absorption pump has the advantage of being able to do without electricity to operate. Its operation is ensured by the combustion of a gas or the presence of a heat source.
Enfin on peut aussi citer les pompe à chaleur réalisée sur la base de l'effet pelletier. On utilise des modules pelletier pour transformer une source de courant en différence de température. Il existe des technologies un peu plus originales sur la base d'effets thermo-acoustique ou thermomagnétique.Finally, we can also cite heat pumps produced on the basis of the furrier effect. Peltier modules are used to transform a current source into a temperature difference. There are slightly more original technologies based on thermo-acoustic or thermomagnetic effects.
On trouvera dans le document FR7524604 la présence d'un échangeur interne sur la
Ainsi, l’invention a pour objet de résoudre notamment les problèmes précités, en proposant une pompe à chaleur qui permette de travailler avec des sources de chaleur dont l'écart de température peut être important, tout en cherchant à optimiser le rendement thermodynamique de cette pompe à chaleur.Thus, the object of the invention is to solve in particular the aforementioned problems, by proposing a heat pump which makes it possible to work with heat sources whose temperature difference can be significant, while seeking to optimize the thermodynamic efficiency of this heat pump.
L’invention a donc pour objet une pompe à chaleur destinée à transférer des calories issue d’une source froide vers une source chaude par l’intermédiaire d’un fluide de travail circulant dans un circuit hydraulique, la pompe comprenant :The subject of the invention is therefore a heat pump intended to transfer calories from a cold source to a hot source via a working fluid circulating in a hydraulic circuit, the pump comprising:
- un compresseur apte à faire circuler le fluide de travail dans le circuit hydraulique entre la source chaude et la source froide et présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit compresseur,- a compressor capable of circulating the working fluid in the hydraulic circuit between the hot source and the cold source and having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said compressor,
- un premier moteur et un deuxième moteur aptes à entraîner le compresseur, le premier moteur présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit moteur,- a first motor and a second motor capable of driving the compressor, the first motor having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said motor,
- un premier échangeur coté source chaude apte à libérer des calories transportées par le fluide de travail vers la source chaude, et présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit premier échangeur, ladite entrée du premier échangeur étant reliée à la sortie du compresseur et une sortie,- a first exchanger on the hot source side capable of releasing calories transported by the working fluid to the hot source, and having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said first exchanger, said inlet of the first exchanger being connected to the compressor output and an output,
- un deuxième échangeur coté source froide apte à capter des calories transportées par le fluide de travail depuis la source froide, et présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit deuxième échangeur, ladite entrée du deuxième échangeur étant reliée à la sortie du premier moteur,- a second exchanger on the cold source side capable of capturing calories transported by the working fluid from the cold source, and having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said second exchanger, said inlet of the second exchanger being connected to the output of the first engine,
- un troisième échangeur présentant d’une part une première entrée et une deuxième entrée, et d’autre part une première sortie et une deuxième sortie, permettant au fluide de travail de traverser ledit troisième échangeur, ladite première entrée du troisième échangeur étant reliée à la sortie du premier échangeur, ladite deuxième entrée du troisième échangeur étant reliée à la sortie du deuxième échangeur, ladite première sortie du troisième échangeur étant reliée à l’entrée du compresseur, et ladite deuxième sortie du troisième échangeur étant reliée à l’entrée du premier moteur.- a third exchanger having on the one hand a first inlet and a second inlet, and on the other hand a first outlet and a second outlet, allowing the working fluid to pass through said third exchanger, said first inlet of the third exchanger being connected to the outlet of the first exchanger, said second inlet of the third exchanger being connected to the outlet of the second exchanger, said first outlet of the third exchanger being connected to the inlet of the compressor, and said second outlet of the third exchanger being connected to the inlet of the first engine.
Suivant certains modes de réalisation, la pompe à chaleur comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to certain embodiments, the heat pump also comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in all technically possible combinations:
- la pompe à chaleur comprend au moins un circuit hydraulique de captation de calorie, et le premier moteur comprend un quatrième échangeur présentant une entrée et une sortie permettant à un fluide de travail circulant dans le circuit hydraulique de captation de traverser ledit quatrième échangeur ;- the heat pump comprises at least one hydraulic heat capture circuit, and the first motor comprises a fourth exchanger having an inlet and an outlet allowing a working fluid circulating in the hydraulic capture circuit to pass through said fourth exchanger;
- le ou au moins un des circuits hydrauliques de captation est configuré pour capter des calories au niveau de la source froide ;- the or at least one of the hydraulic capture circuits is configured to capture calories at the cold source;
- le ou au moins un des circuits hydrauliques de captation est configuré pour rejeter des calories vers la source froide ;- the or at least one of the hydraulic capture circuits is configured to reject calories towards the cold source;
- le ou au moins un des circuits hydrauliques de captation est configuré pour capter des calories au niveau du premier échangeur.- the or at least one of the hydraulic capture circuits is configured to capture calories at the first exchanger.
Ainsi, la pompe à chaleur selon l‘invention permet de travailler avec des sources de chaleur dont l'écart de température peut être important, tout en optimisant le rendement thermodynamique.Thus, the heat pump according to the invention makes it possible to work with heat sources whose temperature difference can be significant, while optimizing the thermodynamic efficiency.
En effet, compte tenu de la présence du troisième échangeur à l'intérieur de la pompe à chaleur, il est possible de travailler avec des écarts de température importants. En passant à travers ce troisième échangeur, le fluide chaud se libère d'une grande partie de sa chaleur au profit du fluide froid qui profite de cet apport de chaleur.Indeed, given the presence of the third exchanger inside the heat pump, it is possible to work with significant temperature differences. By passing through this third exchanger, the hot fluid releases a large part of its heat to the benefit of the cold fluid which benefits from this heat input.
Au lieu d'utiliser un détendeur, la pompe à chaleur utilise le premier moteur (ou turbine) pour détendre le fluide de travail, ce qui permet de réduire la consommation de la pompe à chaleur. Ce premier moteur permet de réduire sensiblement le travail que doit fournir le deuxième moteur, ou moteur extérieur, pour entraîner le compresseur.Instead of using an expander, the heat pump uses the first motor (or turbine) to expand the working fluid, which reduces the consumption of the heat pump. This first motor makes it possible to substantially reduce the work that the second motor, or external motor, must provide to drive the compressor.
Une détente proche d'une détente isotherme produisant plus d'énergie qu'une détente adiabatique, on cherche à apporter de la chaleur lors de cette détente. On peut envisager de récupérer de la chaleur issue de la source froide, éventuellement de la chaleur captée au niveau du premier échangeur, ou issue de toute autre source de chaleur.An expansion close to an isothermal expansion producing more energy than an adiabatic expansion, we seek to provide heat during this expansion. It is possible to envisage recovering heat from the cold source, possibly heat captured at the level of the first exchanger, or from any other heat source.
Cette pompe à chaleur pourra être utilisée dans les conditions habituelles d’utilisation d’une pompe à chaleur classique, mais pourra aussi être utilisée lorsque l'on doit travailler avec de gros écarts de température.This heat pump can be used under the usual conditions of use of a conventional heat pump, but can also be used when you have to work with large temperature differences.
Figurestricks
Les caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et non limitative, en référence aux figures annexées suivantes :The characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of example, and not limiting, with reference to the following appended figures:
-
-
-
Exposé de modes de réalisationPresentation of embodiments
Comme déjà présenté plus haut, l'objet de la présente invention est une pompe à chaleur qui peut être utilisée pour le réchauffement, le refroidissent tel que la réfrigération ou la congélation, ou les deux en même temps.As already presented above, the object of the present invention is a heat pump which can be used for heating, cooling such as refrigeration or freezing, or both at the same time.
La pompe à chaleur peut être utilisée avec de gros écarts de température.The heat pump can be used with large temperature differences.
On peut envisager son utilisation pour la réfrigération/congélation domestique ou industrielle, le chauffage domestique ou industriel, l'amélioration du rendement des machines thermodynamiques.Its use can be envisaged for domestic or industrial refrigeration/freezing, domestic or industrial heating, improving the efficiency of thermodynamic machines.
Comme on le voit sur les figures, la pompe à chaleur comprend un compresseur 2 apte à faire circuler le fluide de travail dans le circuit hydraulique entre la source chaude et la source froide. Le compresseur 2 présente une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de le traverser.As can be seen in the figures, the heat pump comprises a compressor 2 suitable for circulating the working fluid in the hydraulic circuit between the hot source and the cold source. Compressor 2 has an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through it.
La pompe à chaleur comprend également un premier moteur 1 et un deuxième moteur 3, aptes à entraîner le compresseur 2.The heat pump also includes a first motor 1 and a second motor 3, capable of driving the compressor 2.
Le premier moteur 1 présente une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser le traverser.The first motor 1 has an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through it.
La pompe à chaleur comprend également un premier échangeur 6, un deuxième échangeur 4 et un troisième échangeur 5.The heat pump also includes a first exchanger 6, a second exchanger 4 and a third exchanger 5.
Le premier échangeur 6, coté source chaude, est apte à libérer des calories transportées par le fluide de travail dans la source chaude. Il présente une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de le traverser. L’entrée du premier échangeur 6 est reliée à la sortie du compresseur 2.The first exchanger 6, on the hot source side, is able to release calories transported by the working fluid in the hot source. It has an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through it. The inlet of the first exchanger 6 is connected to the outlet of compressor 2.
Le deuxième échangeur 4, coté source froide, est apte à capter des calories transportées par le fluide de travail depuis la source froide. Il présente une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de le traverser. L’entrée du deuxième échangeur 4 est reliée à la sortie du premier moteur 1.The second exchanger 4, on the cold source side, is capable of capturing calories transported by the working fluid from the cold source. It has an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through it. The inlet of the second exchanger 4 is connected to the outlet of the first motor 1.
Le troisième échangeur 5 présente d’une part une première entrée b et une deuxième entrée c, et d’autre part une première sortie a et une deuxième sortie d, permettant au fluide de travail de le traverser.The third exchanger 5 has on the one hand a first inlet b and a second inlet c, and on the other hand a first outlet a and a second outlet d, allowing the working fluid to pass through it.
La première entrée b du troisième échangeur 5 est reliée à la sortie du premier échangeur 6. La deuxième entrée c du troisième échangeur 5 est reliée à la sortie du deuxième échangeur 4. La première sortie a du troisième échangeur 5 est reliée à l’entrée du compresseur 2. Enfin, la deuxième sortie d du troisième échangeur 5 est reliée à l’entrée du premier moteur 1.The first input b of the third exchanger 5 is connected to the output of the first exchanger 6. The second input c of the third exchanger 5 is connected to the output of the second exchanger 4. The first output a of the third exchanger 5 is connected to the input of the compressor 2. Finally, the second output d of the third exchanger 5 is connected to the input of the first motor 1.
Le fonctionnement du premier moteur 1 est assuré par la circulation du fluide de travail et la différence de pression générée par le compresseur 2. Son fonctionnement permet de diminuer l'énergie que doit fournir le deuxième moteur 3 tout en assurant la détente du fluide de travail.The operation of the first motor 1 is ensured by the circulation of the working fluid and the pressure difference generated by the compressor 2. Its operation makes it possible to reduce the energy that the second motor 3 must supply while ensuring the expansion of the working fluid. .
Le compresseur 2 comprime le fluide de travail venant de la première sortie a du troisième échangeur 5.The compressor 2 compresses the working fluid coming from the first outlet a of the third exchanger 5.
Le deuxième moteur 3 fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du compresseur 2, diminuée de la part d'énergie que fournit le premier moteur 1.The second motor 3 provides the energy necessary for the operation of the compressor 2, reduced by the share of energy provided by the first motor 1.
Le deuxième échangeur 4 permet de capter de la chaleur coté basse température (source froide).The second exchanger 4 makes it possible to capture heat on the low temperature side (cold source).
La pompe à chaleur est caractérisée par l'utilisation du troisième échangeur 5 interne, qui permet de réaliser des échanges de chaleur même avec de gros écarts de température.The heat pump is characterized by the use of the third internal exchanger 5, which makes it possible to carry out heat exchanges even with large temperature differences.
Le premier échangeur 6 permet quant à lui d’évacuer de la chaleur coté haute température (source chaude).The first exchanger 6 makes it possible to evacuate heat on the high temperature side (hot source).
Le deuxième moteur 3 entraîne donc le compresseur 2. Lors de la montée en pression, le fluide s'échauffe. Suite à sa compression, le fluide peut libérer de la chaleur à travers le premier échangeur 6. Ce fluide est caractérisé par sa haute pression et sa haute température.The second motor 3 therefore drives the compressor 2. When the pressure rises, the fluid heats up. Following its compression, the fluid can release heat through the first exchanger 6. This fluid is characterized by its high pressure and its high temperature.
A la sortie du premier échangeur 6, le fluide, encore à haute température, va libérer une partie de sa chaleur dans le troisième échangeur 5, entre sa première entrée b et sa deuxième sortie d, et ainsi préchauffer le fluide qui sort du deuxième échangeur 4, en perdant une grande part de sa chaleur.At the outlet of the first exchanger 6, the fluid, still at high temperature, will release part of its heat in the third exchanger 5, between its first inlet b and its second outlet d, and thus preheat the fluid which leaves the second exchanger 4, losing much of its heat.
La température du fluide à la sortie de l’échangeur 6 doit être supérieure à la température du fluide à l'entrée du compresseur 2.The temperature of the fluid at the outlet of exchanger 6 must be higher than the temperature of the fluid at the inlet of compressor 2.
Le troisième échangeur 5 peut être par exemple du type échangeur à plaques.The third exchanger 5 may for example be of the plate exchanger type.
A la deuxième sortie d du troisième échangeur 5, le fluide qui a libéré une partie de sa chaleur est envoyé à haute pression dans le premier moteur 1. Le fluide est détendu lors du passage à travers ce premier moteur 1. L'énergie produite par cette détente est récupérée pour entraîner le compresseur 2 via ce premier moteur 1. Ceci permet de réduire sensiblement l'énergie nécessaire au fonctionnement du compresseur 2 que doit fournir le deuxième moteur 3. Le fluide est alors refroidit et à basse pression.At the second outlet d of the third exchanger 5, the fluid which has released part of its heat is sent at high pressure to the first motor 1. The fluid is expanded during the passage through this first motor 1. The energy produced by this expansion is recovered to drive the compressor 2 via this first motor 1. This makes it possible to substantially reduce the energy necessary for the operation of the compressor 2 that the second motor 3 must provide. The fluid is then cooled and at low pressure.
A la sortie du moteur 1, le fluide détendu est donc plus froid et passe à travers le deuxième échangeur 4. Ce deuxième échangeur 4 peut alors capter des calories et refroidir la source froide. Dans ce but, le fluide à la sortie du deuxième échangeur 4 doit présenter une température inférieure à la température de ce fluide à l'entrée du premier moteur 1.At the outlet of engine 1, the expanded fluid is therefore colder and passes through second exchanger 4. This second exchanger 4 can then capture calories and cool the cold source. For this purpose, the fluid at the outlet of the second exchanger 4 must have a temperature lower than the temperature of this fluid at the inlet of the first motor 1.
Le fluide froid va alors passer à travers le troisième échangeur 5, par la deuxième entrée c et la première sortie a, pour ressortir préchauffé mais à basse pression et être dirigé vers le compresseur 2, en captant à la sortie du premier échangeur 6.The cold fluid will then pass through the third exchanger 5, via the second inlet c and the first outlet a, to come out preheated but at low pressure and be directed to the compressor 2, picking up at the outlet of the first exchanger 6.
Idéalement, on s'arrange pour que la compression par le compresseur 2 se fasse de manière adiabatique (sans échange de chaleur avec le milieu extérieur).Ideally, it is arranged so that the compression by compressor 2 takes place adiabatically (without heat exchange with the external environment).
Concernant la détente se produisant dans le premier moteur 1, il est préférable qu’elle se rapproche d'une détente isotherme (sans être une détente isotherme) afin d'améliorer le rendement du premier moteur 1. Pour ce faire, il est nécessaire d’apporter des calories au fluide circulant dans premier moteur 1.Regarding the expansion occurring in the first engine 1, it is preferable that it approaches an isothermal expansion (without being an isothermal expansion) in order to improve the efficiency of the first engine 1. To do this, it is necessary to bring calories to the fluid circulating in the first motor 1.
Cela peut se faire soit en captant des calories issues de la source froide, comme c’est le cas dans l’exemple de la
Ainsi donc, comme représenté sur la
Sur le même axe, le deuxième moteur 3, et le premier moteur 1 fonctionnant à partir de la détente du fluide de travail, entraînent le compresseur 2.On the same axis, the second motor 3, and the first motor 1 operating from the expansion of the working fluid, drive the compressor 2.
Le deuxième échangeur 4 permet de capter des calories sur la source froide, et le premier échangeur 6 permet de libérer des calories vers la source chaude. Le troisième échangeur 5 assure quant à lui en partie la montée en température du fluide de travail froid en même temps que la descente en température du fluide de travail chaud.The second exchanger 4 makes it possible to capture calories from the cold source, and the first exchanger 6 makes it possible to release calories to the hot source. The third exchanger 5 in turn ensures in part the rise in temperature of the cold working fluid at the same time as the fall in temperature of the hot working fluid.
Sur la
Le circuit 7 est configuré pour capter des calories issues de la source froide. Le rejet des calories peut par exemple se faire vers la source froide.Circuit 7 is configured to capture calories from the cold source. The rejection of the calories can for example be done towards the cold source.
Sur la
La présente description est donnée à titre d’exemple et n’est pas limitative de l’invention.This description is given by way of example and does not limit the invention.
Claims (5)
- un compresseur (2) apte à faire circuler le fluide de travail dans le circuit hydraulique entre la source chaude et la source froide et présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit compresseur (2),
- un premier moteur (1) et un deuxième moteur (3) aptes à entraîner le compresseur (2), le premier moteur (1) présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit moteur (1),
- un premier échangeur (6) coté source chaude apte à libérer des calories transportées par le fluide de travail vers la source chaude, et présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit premier échangeur (6), ladite entrée du premier échangeur (6) étant reliée à la sortie du compresseur (2) et une sortie,
- un deuxième échangeur (4) coté source froide apte à capter des calories transportées par le fluide de travail depuis la source froide, et présentant une entrée et une sortie permettant au fluide de travail de traverser ledit deuxième échangeur (4), ladite entrée du deuxième échangeur (4) étant reliée à la sortie du premier moteur (1) ,
- un troisième échangeur (5) présentant d’une part une première entrée (b) et une deuxième entrée (c), et d’autre part une première sortie (a) et une deuxième sortie (d), permettant au fluide de travail de traverser ledit troisième échangeur (5), ladite première entrée (b) du troisième échangeur (5) étant reliée à la sortie du premier échangeur (6), ladite deuxième entrée (c) du troisième échangeur (5) étant reliée à la sortie du deuxième échangeur (4), ladite première sortie (a) du troisième échangeur (5) étant reliée à l’entrée du compresseur (2), et ladite deuxième sortie (d) du troisième échangeur (5) étant reliée à l’entrée du premier moteur (1).Heat pump intended to transfer calories from a cold source to a hot source via a working fluid circulating in a hydraulic circuit, said pump comprising:
- a compressor (2) capable of circulating the working fluid in the hydraulic circuit between the hot source and the cold source and having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said compressor (2),
- a first motor (1) and a second motor (3) capable of driving the compressor (2), the first motor (1) having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said motor (1),
- a first exchanger (6) on the hot source side capable of releasing calories transported by the working fluid to the hot source, and having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said first exchanger (6), said inlet of the first exchanger (6) being connected to the outlet of the compressor (2) and an outlet,
- a second exchanger (4) on the cold source side capable of capturing calories transported by the working fluid from the cold source, and having an inlet and an outlet allowing the working fluid to pass through said second exchanger (4), said inlet of the second exchanger (4) being connected to the output of the first motor (1),
- a third exchanger (5) having on the one hand a first inlet (b) and a second inlet (c), and on the other hand a first outlet (a) and a second outlet (d), allowing the working fluid to cross said third exchanger (5), said first inlet (b) of the third exchanger (5) being connected to the outlet of the first exchanger (6), said second inlet (c) of the third exchanger (5) being connected to the outlet of the second exchanger (4), said first outlet (a) of the third exchanger (5) being connected to the inlet of the compressor (2), and said second outlet (d) of the third exchanger (5) being connected to the inlet of the first motor (1).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2100457A FR3119012B1 (en) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | Heat pump |
| PCT/EP2022/050992 WO2022152934A1 (en) | 2021-01-18 | 2022-01-18 | Heat pump |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2100457A FR3119012B1 (en) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | Heat pump |
| FR2100457 | 2021-01-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3119012A1 true FR3119012A1 (en) | 2022-07-22 |
| FR3119012B1 FR3119012B1 (en) | 2024-07-19 |
Family
ID=74669156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2100457A Expired - Fee Related FR3119012B1 (en) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | Heat pump |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3119012B1 (en) |
| WO (1) | WO2022152934A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4984432A (en) * | 1989-10-20 | 1991-01-15 | Corey John A | Ericsson cycle machine |
| EP2889218A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | Rolls-Royce Corporation | Cooling systems for high mach applications |
| EP3056744A1 (en) * | 2013-11-11 | 2016-08-17 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Expander-integrated compressor, freezer, and freezer operation method |
| FR3040089A1 (en) | 2015-08-11 | 2017-02-17 | Gabriel Jean Baptiste Falcon | MULTI-STAGE HEAT PUMP IN CASCADE |
-
2021
- 2021-01-18 FR FR2100457A patent/FR3119012B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2022
- 2022-01-18 WO PCT/EP2022/050992 patent/WO2022152934A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4984432A (en) * | 1989-10-20 | 1991-01-15 | Corey John A | Ericsson cycle machine |
| EP3056744A1 (en) * | 2013-11-11 | 2016-08-17 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Expander-integrated compressor, freezer, and freezer operation method |
| EP2889218A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | Rolls-Royce Corporation | Cooling systems for high mach applications |
| FR3040089A1 (en) | 2015-08-11 | 2017-02-17 | Gabriel Jean Baptiste Falcon | MULTI-STAGE HEAT PUMP IN CASCADE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022152934A1 (en) | 2022-07-21 |
| FR3119012B1 (en) | 2024-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2379848B1 (en) | Electricity generation device with several heat pumps in series | |
| FR2885169A1 (en) | Onboard heat energy managing system for vehicle, has Rankine cycle energy recovery circuit comprising bypass control valve in parallel with turbine which provides mechanical energy from fluid at vapor state | |
| EP2511627A1 (en) | High-performance dual-stage heat pump | |
| WO2005103453A1 (en) | System for recovering heat energy from a heat engine vehicle | |
| EP2381072B1 (en) | Closed circuit operating according to a Rankine cycle and method using such a circuit | |
| JP2014088866A (en) | Waste heat retrieval system of vehicle | |
| US11047302B2 (en) | Compressed air energy storage power generation apparatus | |
| US20080127657A1 (en) | Power generation system driven by heat pump | |
| EP2764243B1 (en) | Method and improved system for converting marine heat energy | |
| WO2022152934A1 (en) | Heat pump | |
| FR3065515A1 (en) | CO2 THERMODYNAMIC BOILER AND THERMAL COMPRESSOR | |
| FR2906604A1 (en) | MODULE USEFUL FOR STORAGE AND THERMAL TRANSFER. | |
| CH516212A (en) | Energy conversion system - using heat generated within nuclear reactor cooled by carbon dioxide | |
| EP3191693B1 (en) | System for energy production based on a rankine cycle | |
| EP3670854A1 (en) | System for co-generation of electrical energy and thermal energy by a rankine cycle module | |
| FR2906603A1 (en) | Heat storage and transfer module for e.g. ship, has high, medium and low temperature heat storage and exchange blocks, anti-return valves allowing passage of gas in one direction, and valve allowing operation in heating and cooling modes | |
| FR3055668A1 (en) | MOTOR ASSEMBLY FOR MOTOR VEHICLE COMPRISING A THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE | |
| JP6624975B2 (en) | Engine cogeneration equipment | |
| FR3042538A1 (en) | ENGINE ASSEMBLY WITH OPTIMIZED COOLING CIRCUIT | |
| Obalanlege et al. | Experimental Study of a Novel Hybrid Photovoltaic Thermal Heat Pump System Under Short Cycling Conditions | |
| WO2022189712A1 (en) | Tri-generation turbomachine device and vehicle comprising such a device | |
| FR2964695A1 (en) | Electrical or mechanical energy producing device for use as solar energy reserve for e.g. motive application, has pump producing hot source in condenser and cold source in evaporator, where sources are utilized by motor to produce energy | |
| FR3142535A1 (en) | Cold production device comprising an improved single ejector refrigeration cycle and associated cold production method | |
| FR3140671A1 (en) | REVERSIBLE CO2 HEAT PUMP AND OPERATING METHOD | |
| FR2944324A1 (en) | System for transferring heat between charging gases of super charged heat engine and heat transfer fluid e.g. cooling fluid, has gas cooler exchanging heat between charging gases and heat transfer fluid constituted by fluid refrigerant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| EXTE | Extension to a french territory |
Extension state: PF |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220722 |
|
| RX | Complete rejection |
Effective date: 20230811 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| RN | Application for restoration |
Effective date: 20240301 |
|
| FC | Decision of inpi director general to approve request for restoration |
Effective date: 20240620 |
|
| RN | Application for restoration |
Effective date: 20240621 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20240724 |
|
| FC | Decision of inpi director general to approve request for restoration |
Effective date: 20240807 |