FR3121980A1 - Système de pompe à chaleur et son procédé de gestion - Google Patents

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Uwe Limbeck
Wolfgang Friede
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Abstract

TITRE : Système de pompe à chaleur et procédé de gestion Système de pompe à chaleur (100), notamment système de pompe à chaleur à compression comprenant un module de pompe à chaleur (300) fermé de manière hermétique pour recevoir un circuit d’un fluide frigorifique ainsi qu’un système de détection (500) pour détecter une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur (300), système caractérisé en ce qu’il comprend : - un système de vérification (600) pour contrôler le fonctionnement du système de détection (500), le système de vérification (600) simulant la fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur (300). Figure 1

Description

Système de pompe à chaleur et son procédé de gestion
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte à un système de pompe à chaleur et un procédé de gestion de celui-ci.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Selon l’état de la technique, on connaît des systèmes de pompe à chaleur, notamment des systèmes de pompe à chaleur par compression comprenant un module de pompe à chaleur pour récupérer la chaleur et un circuit de fluide frigorifique ainsi qu’un système de détection pour détecter une fuite de fluide frigorifique dans le module de pompe à chaleur.
EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION
L’invention a pour objet un système de pompe à chaleur, notamment système de pompe à chaleur à compression comprenant un module de pompe à chaleur fermé de manière hermétique pour recevoir un circuit d’un fluide frigorifique ainsi qu’un système de détection pour détecter une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur, ce système étant caractérisé en ce qu’il comprend un système de vérification pour contrôler le fonctionnement du système de détection qui simule la fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur.
En d’autres termes, l’invention a pour objet un système de pompe à chaleur notamment par compression comprenant un module de pompe à chaleur fermé de manière hermétique et ayant un échangeur ainsi qu’un circuit de fluide frigorifique et un système de détection pour détecter une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur. Le système comprend un système de vérification ou de contrôle pour contrôler le système de détection et son fonctionnement ainsi que le bon fonctionnement du système de détection. Le système de vérification permet de simuler une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur, notamment de manière automatique. Cette simulation permet d’augmenter la sécurité du système de pompe à chaleur. L’expression "aptitude à fonctionner" du système de détection signifie notamment la capacité à fonctionner, c’est-à-dire celle de détecter le fluide frigorifique et le fluide de contrôle.
L’expression "pompe à chaleur" désigne notamment un système de circulation pour prélever de la chaleur d’une source de chaleur à une température basse et de fournir la chaleur à un échangeur de chaleur à une température plus élevée. L’expression "système de pompe à chaleur par compression" désigne un tel système de pompe à chaleur à fluide frigorifique passant dans un circuit et qui sera alternativement comprimé et détendu de façon à augmenter et abaisser les températures de fonctionnement du fluide frigorifique.
Le système de pompe à chaleur est notamment un système installé dans un local (local d’installation) d’un immeuble. Le système de pompe à chaleur comprend notamment une unité de régulation pour réguler les fonctions et les composants du système de pompe à chaleur. La "régulation" présente notamment des caractéristiques de commande et/ou de surveillance. L’expression "fonctions du système de pompe à chaleur" désigne notamment la fourniture d’une puissance utile (puissance calorifique, puissance frigorifique). L’expression "composants du système de pompe à chaleur" désigne notamment les composants du module de pompe à chaleur et/ou du module de source de chaleur (en particulier un ventilateur ou une pompe de puits et/ou un module d’abaissement de température (notamment une pompe de circulation d’un fluide frigorifique). L’expression "fluide frigorifique" désigne notamment un agent frigorifique inflammable ou nocif. Par exemple, un fluide frigorifique tel que le propane, le propylène, l’ammoniac ; l’expression "module de pompe à chaleur" désigne notamment une partie du système de pompe à chaleur qui reçoit le fluide frigorifique et le fait passer dans un circuit.
Le module de pompe à chaleur comprend notamment les composants suivants : un évaporateur pour évaporer le fluide frigorifique, un compresseur pour comprimer le fluide frigorifique, un condenseur pour liquéfier le fluide frigorifique, un dispositif d’expansion pour détendre le fluide frigorifique ainsi que des conduites tubulaires pour distribuer le fluide frigorifique entre les composants indiqués ci-dessus. Si la source de chaleur et/ou le puits de chaleur sont une veine d’air, cette veine d’air sera transférée, de préférence, par une installation de transfert d’air, notamment un ventilateur vers l’évaporateur et/ou le condenseur. Le fait que le module de pompe à chaleur soit "hermétiquement fermé" signifie que les composants évoqués ci-dessus sont ainsi hermétiquement étanches et le fluide frigorifique ne s’échappe pas dans l’environnement du module de pompe à chaleur. En particulier, le module de pompe à chaleur est hermétiquement fermé par rapport au local dans lequel est installée la pompe à chaleur.
L’étanchéité recherchée peut être défaillante dans une faible mesure et c’est pourquoi il faut surveiller l’étanchéité du module de pompe à chaleur d’un tel système. A l’endroit d’un défaut d’étanchéité accidentel on peut avoir une fuite. L’expression "système de détection pour détecter une fuite d’un fluide frigorifique" signifie qu’il s’agit de l’étanchéité du système surveillant le module de pompe à chaleur. Le système de détection peut faire partie d’une unité de régulation du système de pompe à chaleur. En particulier, le système de détection détecte une caractéristique d’une fuite de fluide frigorifique. L’expression "caractéristique d’une fuite de fluide calorifique" désigne l’existence d’un composant du fluide frigorifique et/ou d’une concentration du fluide frigorifique dilué dans l’air.
L’expression "système de vérification" désigne un système permettant de détecter une détérioration du fonctionnement du système de détection. L’expression "fonctionnement du système de détection" correspond à la détection d’une propriété de la fuite, la détection d’une propriété du fluide frigorifique, la mesure ou la saisie d’une propriété, notamment la concentration du fluide frigorifique, l’émission d’un signal représentant la détection ou la mesure ou la saisie ou encore la fiabilité ou la sensibilité du détecteur. Le fait que le système de vérification soit conçu pour "simuler la fuite du fluide frigorifique du module de pompe à chaleur" correspond notamment à une installation pour vérifier l’aptitude au fonctionnement du système de détection.
Si le système de détection détecte la fuite simulée par le système de vérification, le système de détection ne fonctionne pas de manière défectueuse et il est en mesure de détecter une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur. L’expression "simuler" signifie copier ou en "faire comme". L’expression "fuite simulée" désigne une fuite de contrôle. Une fuite de contrôle n’est pas une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur, mais une libération contrôlée d’un fluide de contrôle dans le but de vérifier le système de détection. Le fluide de contrôle agit de la même manière ou de façon comparable sur le système de détection comme le fluide frigorifique. La fuite de contrôle est une opération ou un état qui agit sur le système de détection comme une fuite réelle de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur.
Selon un développement avantageux, le système de détection comprend un moyen de détection pour détecter la fuite du fluide frigorifique du module de pompe à chaleur et/ou la fuite simulée de fluide frigorifique. Le moyen de détection peut être un capteur, en particulier, un capteur de gaz pour détecter le fluide frigorifique. Cela permet ainsi de déceler une fuite de fluide frigorifique. La détection d’une fuite de fluide frigorifique ou encore du fluide de contrôle signifie ici non seulement la détection d’un fluide frigorifique pur, non dilué ou d’un fluide de contrôle, notamment également la détection, par exemple, d’un fluide frigorifique dilué dans le l’air ou d’un fluide de contrôle dilué dans l’air. Le module de pompe à chaleur est logé au moins avec une partie essentielle de ses composants dans un boîtier de modules. De façon avantageuse, le moyen de détection ou détecteur est installé dans ce boîtier du module.
Le moyen de détection ou détecteur est installé là où l’on risque de trouver le fluide frigorifique d’une fuite ou le fluide de contrôle, libéré, plus tôt. Si le fluide frigorifique et/ou le fluide de contrôle sont plus lourds que l’air sortant du module de pompe à chaleur, dans le boîtier de modules, dans lequel se produirait la fuite, on installe le moyen de détection ou détecteur, de préférence dans la partie inférieure du boîtier du module. Si le fluide frigorifique ou le fluide de contrôle sont plus légers que l’air du boîtier du module, dans lequel la fuite risque de se produire, alors on installe le moyen de détection ou détecteur, de préférence dans la zone haute du boîtier du module. En variante ou en complément, le moyen de détection peut être installé, notamment à proximité d’un probable défaut d’étanchéité du module de pompe à chaleur. Le moyen de détection est ainsi notamment au moins un capteur infrarouge non dispersif (NDIR) pour une spectrométrie de propriétés moléculaires.
De façon avantageuse, le système de vérification (encore appelé système de contrôle) comporte au moins un fluide de contrôle, notamment un gaz de contrôle ; ce système est conçu pour libérer le fluide de contrôle. Cela permet de vérifier simplement le système de détection. La fuite simulée ou fuite de contrôle se réalise notamment en libérant du fluide de contrôle. Le fluide de contrôle est libéré, de préférence, à proximité du système de détection et d’une manière particulièrement préférentielle, dans le boîtier de module. Le fluide de contrôle peut être notamment une substance gazeuse ou liquide. Le fluide de contrôle peut être un fluide frigorifique non dilué, avantageusement le même fluide frigorifique que celui du module de pompe à chaleur.
En variante, le fluide de contrôle peut être un fluide frigorifique dilué avantageusement, le même fluide frigorifique que celui du module de pompe à chaleur, mais à l’état dilué, par exemple, avec de l’air ou de l’azote. Un tel agent frigorifique dilué a l’avantage de ne pas être combustible ou d’être moins dangereux. En outre, le fluide de contrôle peut être un fluide de remplacement qui a un effet comparable sur le système de détection que la fuite de fluide frigorifique et/ou le fluide frigorifique contenu dans le module de pompe à chaleur (notamment si le moyen de détection réagit de façon comparable à différentes matières). Un tel fluide de remplacement peut avoir l’avantage de ne pas être combustible et/ou de ne pas être nocif.
Selon un développement préférentiel, le système de contrôle comporte au moins un réservoir de fluide de contrôle pour stocker le fluide de contrôle. Ainsi, le système de pompe à chaleur, notamment le système de vérification, est particulièrement simple. Le réservoir de fluide de contrôle est situé, de préférence, à proximité du système de détection, et d’une manière particulièrement préférentielle, dans le boîtier du module.
Un tel réservoir de fluide de contrôle peut également se remplacer simplement pour le fonctionnement, par exemple, lorsque le fluide de contrôle est épuisé. Le volume du réservoir du fluide de contrôle est, par exemple, de l’ordre de 0,05 litre à 1,0 litre. Le fluide de contrôle du réservoir peut être, notamment, à l’état gazeux, liquide ou solide. Le fluide de contrôle dans le réservoir de fluide de contrôle peut notamment être sous pression. Le réservoir de fluide de contrôle comporte au moins un orifice notamment s’ouvrant de façon contrôlée et/ou se fermant pour le remplissage et/ou le vidage de fluide de contrôle. Le fluide de contrôle peut se vaporiser ou se transformer en gaz à sa sortie du réservoir de fluide de contrôle.
Selon un autre développement avantageux, le système de contrôle comporte un dispositif de dosage pour libérer, de manière contrôlée, le fluide de contrôle. Le dispositif de dosage permet de libérer une quantité, prédéfinie, de fluide de contrôle. Cela correspond à une utilisation économe de fluide de contrôle. Le dispositif de dosage équipe le réservoir de fluide de contrôle. Par exemple, le dispositif de dosage est une vanne. De façon préférentielle, le dispositif de dosage est une vanne de commutation pour se commuter en position ouverte et/ou en position fermée. En variante, il s’agit d’une vanne de régulation qui permet de régler différents degrés d’ouverture. Le dispositif de dosage peut avoir une ouverture définie, par exemple, un organe d’étranglement ou une buse. Le dispositif de dosage permet d’ouvrir ou de fermer, de manière contrôlée, l’ouverture du réservoir de fluide de contrôle et/ou de contrôler la sortie du fluide de contrôle par l’ouverture. L’expression "libération contrôlée de fluide de contrôle" correspond ici à la libération d’une quantité prédéfinie de fluide de contrôle. Par exemple, le dispositif de dosage s’ouvre, notamment pour libérer, de manière contrôlée, du fluide de contrôle pendant une durée de dosage prédéfinie (cette durée est également appelée seconde durée). Cette durée se situe dans une plage comprise entre 1 et 30 seconde. La "quantité prédéfinie de fluide de contrôle" est choisie pour garantir l’activation du moyen de détection (détecteur).
De façon préférentielle, le système de vérification comporte un dispositif d’alimentation, pour fournir, de façon contrôlée, le fluide de contrôle au système de détection, au moyen de détection (capteur). Le dispositif d’alimentation comporte au moins une conduite et/ou un orifice de sortie et/ou une buse. L’orifice de sortie du dispositif d’alimentation permet de libérer du fluide de contrôle, à proximité immédiate du moyen de détection. Cela garantit l’application du fluide de contrôle au moyen de détection. En variante, l’orifice de sortie est à proximité du point de fuite le plus probable. L’expression "point de fuite le plus probable" désigne, ici, un emplacement du module de pompe à chaleur où, de façon connue ou supposée, on aura le plus fréquemment ou le plus tôt une fuite de fluide frigorifique. Cela garantit la vérification pour détecter si à la fois le moyen de détection (capteur) et l’accessibilité du moyen de détection sont assurés pour la "véritable" fuite de fluide frigorifique.
De façon avantageuse, le système de vérification comporte une installation de régulation autonome pour réguler et/ou commander le système de vérification. Cela permet un fonctionnement autosurveillé du système de détection et/ou du système de vérification, de manière sécurisée. L’installation de régulation sert en particulier au fonctionnement du système de vérification. L’installation de régulation sert à libérer le fluide de contrôle. L’installation de régulation sert au fonctionnement du dispositif de dosage et/ou à la libération contrôlée du fluide de contrôle. L’installation de régulation est sécurisée quant au défaut et d’une manipulation garantie. Les fonctions principales de l’installation de régulation peuvent être redondantes. L’installation de régulation est, par exemple, autonome et/ou indépendante du fonctionnement du système de pompe à chaleur et/ou du système de détection. En variante, l’installation de régulation fait partie d’une unité de régulation du système de pompe à chaleur. L’installation de régulation peut également avoir sa propre alimentation en énergie, séparée de celle du système de pompe à chaleur. L’installation de régulation du système de vérification est réalisée pour gérer une installation de rinçage ou une installation de renouvellement d’air du système de pompe à chaleur et/ou du module de pompe à chaleur, pour évacuer de manière certaine, le fluide frigorifique qui s’échappe. En variante, l’unité de régulation du système de pompe à chaleur comporte une installation de rinçage ou une installation de ventilation du système de pompe à chaleur et/ou du module de pompe à chaleur, pour garantir l’évacuation du fluide frigorifique émis.
L’invention a également pour objet un procédé de gestion d’un système de pompe à chaleur ayant un module de pompe à chaleur fermé de manière hermétique pour le circuit du fluide frigorifique ainsi qu’un système de détection pour détecter une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur.
Le procédé a l’avantage d’avoir au moins une étape de procédé pour vérifier le système de détection et/ou le fonctionnement ou l’aptitude à fonctionner du système de détection, en simulant avec un système de vérification, la fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur et en fonction de la réaction du système de détection à la fuite simulée de fluide frigorifique, le système de pompe à chaleur est commuté en mode de fonctionnement normal ou en mode de fonctionnement de secours. Cela permet de garantir le fonctionnement du système de pompe à chaleur, notamment du système de détection. L’expression "en fonctionnement normal" désigne ici le fonctionnement correspondant à la destination effective du système de pompe à chaleur. L’expression "mode normal" désigne notamment le mode de chauffage et/ou le mode de refroidissement pour chauffer et/ou refroidir un immeuble et/ou un espace et/ou de l'eau.
L'expression "mode de fonctionnement de secours" désigne notamment le fonctionnement réduisant ou éliminant tout risque du système de pompe à chaleur pour les personnes et/ou les installations. Par exemple, une fuite de fluide frigorifique peut représenter un tel risque. En particulier, un système de détection défectueux pour détecter une fuite de fluide frigorifique peut constituer un tel risque. Le "mode de fonctionnement de secours" désigne notamment la mise hors service du module de pompe à chaleur ; la coupure du compresseur, l’évacuation du fluide frigorifique du module de pompe à chaleur ou du boîtier du module dans un dispositif récepteur ou dans une zone à l’extérieur de l’immeuble, par exemple, dans l’environnement extérieur ; l’arrêt des composants électriques ; et/ou la mise en action d’au moins une installation de ventilation, en particulier, d’un ventilateur ou d’un dispositif aspirant.
En particulier, le système de détection est vérifié avec un fluide de vérification libéré de façon contrôlée pour déterminer son aptitude à fonctionner.
Notamment au moins une étape suivant du procédé, permet de vérifier le fonctionnement du système de détection pendant le fonctionnement en cours du système de pompe à chaleur. En variante, au moins cette étape de procédé permet de vérifier également le fonctionnement du système de détection pendant l’arrêt du système de pompe à chaleur.
Un développement avantageux de procédé comprend les étapes suivantes pour vérifier le fonctionnement du système de détection consistant à :
A) démarrer une horloge pour déterminer le déroulement d’une première durée prédéfinie,
B) lorsqu’on atteint la première durée prédéfinie ou après l’avoir atteinte : activer un dispositif de dosage pour libérer, de manière contrôlée, du fluide de contrôle et fournir le fluide de contrôle dosé au système de détection,
C) générer un signal de détection correspondant à une détection de fluide de contrôle par le moyen de détection,
D) saisir et/ou exploiter le signal de détection à l’aide du système de détection,
E) comparer le signal de détection saisi à un seuil prédéfini de signal de détection,
F) en cas d’égalité ou de dépassement du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi : faire fonctionner le système de pompe à chaleur en mode normal et poursuivre par l’étape de procédé A,
G) en cas de dépassement vers le bas du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi : faire fonctionner le système de pompe à chaleur en mode de secours.
La succession des différentes étapes du procédé peut s’orienter selon l’ordre présenté ci-dessus. En variante, cette succession des étapes du procédé peut également différer cet ordre.
L’on démarre une horloge à un instant de démarrage. Cet instant de démarrage peut être défini à partir de l’instant de l’installation du système de pompe à chaleur, notamment à partir de l’instant de remplissage du module de pompe à chaleur avec le fluide frigorifique ou à partir de l’instant du contrôle de qualité au cours du montage. En variante, l’instant de démarrage peut également être celui de la première mise en route du système de pompe à chaleur, à partir de la première mise en route du module de pompe à chaleur.
La "première durée prédéfinie" désigne une durée d’un ordre de grandeur compris entre 1 et 6 mois. Cette première durée se traduit notamment par un cycle de vérifications ou de contrôles réguliers du système de détection et/ou du fonctionnement ou du bon fonctionnement du système de détection.
L’expression "activer un dispositif de dosage" correspond à la libération du fluide de contrôle, par exemple, par commutation, par l’ouverture ou par la réalisation de la liaison ou l’éjection.
L’expression "contrôler la libération du fluide de contrôle" représente une libération prédéfinie dans le temps ou dans le volume, en particulier, par une libération surveillée. L’expression "signal de détection" désigne un signal ou une réponse du système de détection, en particulier du moyen de détection (capteur) en réaction à la libération du fluide de contrôle ou du fluide frigorifique qui s’est échappé et qui agit sur le système de détection. Le signal de détection représente le fluide de contrôle libéré ou le fluide frigorifique de fuite, par exemple, sous la forme d’une évaluation quantitative ou qualitative, sous la forme d’une valeur de mesure de détection. Si le signal de détection représente la concentration du fluide de contrôle ou du fluide frigorifique, la valeur de mesure de détection sera alors une valeur de mesure de concentration.
L’expression "seuil du signal de détection" représente notamment un seuil avec lequel on vérifie si -en fonctionnement normal- un signal de détection désigne une fuite de fluide frigorifique, c’est-à-dire si "en mode de contrôle" – un signal de détection signifie que le système de détection fonctionne sans défaut. Cette vérification ou contrôle se fait par une comparaison. Si le système de détection fonctionne et que le système de contrôle est sans défaut, alors le système de détection fournit en mode de contrôle, un signal de détection qui dépasse le seuil de signal de détection ou est égal à ce signal. En d’autres termes, à partir du fait que le système de détection fournit, en mode de contrôle, un signal de détection égal au seuil de signal de détection ou dépassant ce seuil de signal de détection, on peut en conclure que le système de détection et le système de contrôle sont sans défaut, c’est-à-dire qu’ils fonctionnent de manière fiable. Il est important pour la sécurité du fonctionnement du système de pompe à chaleur, de pouvoir exclure, de manière certaine, tout défaut dans le domaine du système de détection. Dans ce cas, le système de pompe à chaleur peut continuer de fonctionner en mode normal. Ceci constitue également le point de départ pour redémarrer l’horloge et déterminer le déroulement de la première durée prédéfinie.
Dans le cas inverse, si, en mode de contrôle, le système détection fournit un signal de détection qui est en dessous du seuil de signal de détection, on peut en conclure que le système de détection et/ou le système de contrôle sont défectueux, c’est-à-dire qu’ils fonctionnent mal. Ce défaut peut se situer dans le domaine du système de détection et/ou dans le domaine du système de contrôle. Un défaut dans le domaine du système de détection correspond, par exemple, à un moyen de détection (capteur) encrassé, empoisonné, vieilli et/ou défectueux ; un tel système de détection défectueux risquerait de ne pas pouvoir détecter une éventuelle fuite de fluide frigorifique ou de ne pas la détecter de manière certaine. Pour le fonctionnement en sécurité du système de pompe à chaleur, il est important de détecter un défaut dans système de détection. Un défaut dans le système de contrôle est, par exemple, un réservoir de fluide de contrôle qui est vide, un dispositif de dosage défectueux ou un dispositif d’alimentation défectueux – car un tel système de contrôle défectueux risquerait de ne pouvoir détecter un système de détection défectueux ou de ne pas garantir cette détection. Pour la sécurité du fonctionnement du système de pompe à chaleur, il est important de détecter tout défaut dans le système de contrôle. Si l’on constate une éventuelle fuite de fluide frigorifique à cause d’un défaut dans le système de détection et/ou dans le système de contrôle et qui ne pourrait être détectée ou ne pas être détectée avec certitude, le système de pompe à chaleur commute sur le mode de fonctionnement de secours.
L’expression "mode de contrôle" désigne ici un détail du fonctionnement du système de pompe à chaleur pendant lequel on vérifie l’aptitude au fonctionnement du système de détection, durée au cours de laquelle le système de détection reçoit du fluide frigorifique.
Selon un développement préférentiel du procédé, l’étape B-activer un dispositif de dosage pour contrôler la libération du fluide de contrôle ainsi que l’alimentation en fluide de contrôle dosé du système de détection comprend les sou-étapes partielles suivantes :
B1) lorsqu’on atteint ou après avoir atteint la première durée prédéfinie : ouvrir un dispositif de dosage, notamment pour contrôler, libérer du fluide de contrôle pendant une seconde durée prédéfinie et fournir le fluide de contrôle dosé au système de détection,
B2) lorsqu’on atteint ou après avoir atteint la seconde durée prédéfinie : fermer le dispositif de dosage.
Activer le dispositif de dosage consiste ainsi à ouvrir et fermer le dispositif de dosage. La seconde durée commence par l’ouverture et elle se termine par la fermeture du dispositif de dosage. Une "ouverture pour une seconde durée prédéfinie" avec fermeture consécutive signifie le contrôle de la libération d’une quantité prédéfinie de fluide de contrôle.
Un autre développement avantageux du procédé se caractérise par les étapes suivantes de contrôle du fonctionnement du système de détection consistant à :
H) Démarrer une horloge pour déterminer le déroulement d’une première durée prédéfinie,
I) lorsqu’on atteint ou après avoir atteint la première durée prédéfinie : émettre un signal d’activation, ce signal d’activation servant à activer le système de vérification pour contrôler la libération de fluide de contrôle et fournir le fluide de contrôle dosé au système de détection,
J) enregistrer un signal de réponse du système de détection, notamment de l’unité d’exploitation dans l’unité de régulation du système de pompe à chaleur,
interpréter le signal de réponse, notamment comme résultat d’une détection du fluide de contrôle et/ou d’une comparaison du signal de détection saisi à un seuil prédéfini de signal de détection ;
K) en cas de signal de réponse positif représentant notamment un signal de contrôle détecté et/ou l’égalité ou le dépassement du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi :
- faire fonctionner le système de pompe à chaleur en mode normal et poursuivre par l’étape de procédé H,
L) En cas de signal de réponse négatif qui représente notamment la non-détection du fluide de contrôle et/ou le dépassement vers le bas du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi : faire fonctionner le système de pompe à chaleur en mode de secours.
L’expression "signal d’activation" représente un signal émis par l’unité de régulation du système de pompe à chaleur et/ou de l’installation de régulation du système de contrôle et qui est transmis par une seconde ligne de signal. Le signal d’activation peut être émis par l’unité de régulation et il sert à activer le système de contrôle.
En variante ou en complément, on peut émettre un signal d’activation vers l’installation de régulation et qui libère le fluide de contrôle. En particulier, le signal d’activation ouvre et contrôle le dispositif de dosage. L’expression "signal en réponse" désigne notamment un signal émis par l’unité de régulation comme réponse au système de détection de l’application du fluide de contrôle au moyen de détection (capteur). L’expression "détection" dans l’étape de procédé (J) correspond à une étape de détection du fluide de contrôle. L’expression "signal de détection saisi" dans l’étape de procédé (J) correspond à un signal nul ou à l’absence de signal, par exemple, à cause d’un défaut de la première ligne de signal.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de système de pompe à chaleur et de son procédé de fonctionnement représentés dans les dessins annexés dans lesquels :
schéma d’un système de pompe à chaleur avec un système de détection et un système de contrôle,
étape du procédé de gestion d’un système de pompe à chaleur.
DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION
La montre schématiquement un système de pompe à chaleur 11 non représenté à l’échelle ; il comprend un système de détection 500 et un système de vérification 600. L’exemple de réalisation est un système de pompe à chaleur R/O, pour récupérer la chaleur de l’air extérieur 1 et utiliser cette chaleur pour chauffer un local d’un immeuble et/ou de l’eau. En variante ou en complément, le système de pompe à chaleur 100 pourrait également s’utiliser pour refroidir un local d’un immeuble. Le système de pompe à chaleur 100 comprend un module de source de chaleur 200, un module de pompe à chaleur 300 et un module de réserve de chaleur 400. Le système de pompe à chaleur 100 comporte également une unité de régulation 102.
Le module de pompe à chaleur 200 comprend un évaporateur 202 pour échanger la chaleur entre la veine d’air 2 et la veine de fluide frigorifique 3 ainsi qu’un ventilateur d’air 204 pour entraîner la veine d’air 2 et un canal d’air 206 pour guider la veine d’air 2 et en option un raccord à des conduites d’air 20. La veine d’air 2 est aspirée par le ventilateur 204 à partir de l’air extérieur 1 de l’environnement pour traverser le canal d’air 206 et l’évaporateur 202 et être de nouveau évacué à l’environnement.
Le module de récupération de chaleur 400 comprend un condenseur 402 pour transférer la chaleur entre la veine de fluide frigorifique 3 et la veine de fluide caloporteur 4, une pompe de circulation 404 pour faire circuler la veine de fluide caloporteur 4 et des conduites de fluide 40 pour la veine de fluide caloporteur 4 et se raccorder à un circuit de chauffage central d’un immeuble (ce circuit n’est pas représenté). La veine de fluide caloporteur 4 est aspirée par la pompe de circulation 404 du circuit de chauffage ; elle traverse les conduites 40 et le condenseur 402 pour revenir dans le circuit de chauffage.
Le module de pompe à chaleur 300 comprend un compresseur 302, un condenseur 402, un organe de détection ou d’expansion 304, un évaporateur 202 et des conduites de fluide frigorifique 306 pour le fluide caloporteur, reliant les composants évoqués ci-dessus. Les composants 202, 302, 304, 306, 402 du module de pompe à chaleur 300 reçoivent un agent calorifique qui les traverse. Dans le cas d’un simple circuit non représenté, la veine de fluide frigorifique 3 est aspirée par le compresseur 302 qui le comprime ; le fluide frigorifique passe par la conduite 306 vers le condenseur 402 qui condense (liquéfie) ; puis le fluide caloporteur passe par la conduite de fluide frigorifique 306 vers l’organe d’expansion 304 ; dans lequel le fluide se détend. Puis, il passe par la conduite de fluide frigorifique 306 pour arriver dans l’évaporateur 202 dans lequel il est évaporé ; puis finalement il passe par la conduite de fluide frigorique 306 pour revenir au compresseur 302. Le module de pompe à chaleur 300 est logé dans un boîtier du module 308 ; l’évaporateur 202 est avantageusement prévu seulement en partie dans le boîtier 308 du module. En particulier, les branchements des conduites de fluide frigorifique 306 sont prévus pour l’évaporateur 202 dans le boîtier du module 308.
Le système de détection 500 comprend au moins un moyen de détection 502 qui détecte le fluide caloporteur sortant du module de pompe à chaleur 300. Il s’agit, en partie, pour le moyen de détection 502 d’un capteur de gaz qui détecte le fluide caloporteur. Dans cette détection, le détecteur 502 génère un signal de détection. Une première ligne de signal 504 transmet le signal de détection du détecteur 502 à une unité d’exploitation 506 du système de détection 500. En variante, la transmission du signal entre le détecteur 502 et l’unité d’exploitation 506 peut se faire par une liaison sans fil. L’unité d’exploitation 506 exploite le signal de détection et par la comparaison du signal de détection avec un seuil prédéfini de signal de détection, il détecte une fuite de fluide frigorifique dans le module de pompe à chaleur 300. L’unité d’exploitation 506 peut être notamment intégrée dans l’unité de régulation 102 du système de pompe à chaleur 100.
Si le système de détection 500 détecte une fuite de fluide frigorifique, l’unité de régulation 102 réagit en prenant des mesures de sécurité appropriées et/ou émet un signal avertisseur pour neutraliser le risque de présenter la fuite de fluide frigorifique.
Le fluide frigorifique s’échappant du module de pompe à chaleur 300 dans le boîtier du module 308 peut être évacué notamment à l’extérieur par l’orifice de débordement 310 du boîtier du module pour être évacué. De façon avantageuse, le fluide frigorifique qui s’échappe est évacué avec la veine d’air 2 sortant par le canal d’air 206 et qui débouche à l’extérieur. A titre d’exemple, l’orifice de débordement 310 est entre le boîtier de module 308 et le canal d’air 206 pour que le fluide frigorifique sortant, soit aspiré par le ventilateur d’air 204 dans le canal d’air 206.
En variante ou en complément, on peut aspirer le fluide frigorifique qui s’échappe, à l’aide d’un dispositif aspirateur 312 pour l’évacuer du boîtier de module 308 et le faire passer à l’extérieur. Un tel dispositif aspirateur 312 comprend avantageusement une pompe dont le côté aspirant est relié à l’intérieur du boîtier de module 308 est le côté refoulement débouche à l’extérieur ou dans le canal d’air 206 ou encore dans une conduite reliée à l’extérieur. Le dispositif aspirateur est notamment activé lorsque le système de détection 500 détecte une fuite de fluide frigorifique.
36 Le détecteur 502 du système de détection 500 est installé avantageusement à proximité du module de pompe à chaleur 300 dans le boîtier de module 308.
Le système de vérification 600 vérifie le bon fonctionnement du système de détection 500. Le système de vérification (ou système de contrôle) 600 comprend un réservoir de fluide de contrôle 602 pour stocker le fluide de contrôle, notamment un gaz de contrôle, un dispositif de dosage 604, un dispositif d’alimentation 606 et une installation de régulation 608. En libérant du fluide de contrôle du réservoir 602 par le dispositif de dosage 604, on simule une fuite de fluide frigorifique. Le fluide de contrôle est notamment choisi pour qu’il puisse être détecté par le détecteur 502. Au moins le dispositif d’alimentation 606 pour fournir le fluide de contrôle ou le détecteur 502 est dans le boîtier de module 308, notamment à proximité du détecteur 502 de sorte que le détecteur 502 sera exposé de façon certaine au fluide de contrôle. Dans l’exemple de réalisation représenté, le réservoir de fluide de contrôle 602, le dispositif de dosage 604 et/ou l’installation de régulation 608 sont logés dans le boîtier de module 308. La libération et la fourniture du fluide de contrôle permet de vérifier le bon fonctionnement de l’ensemble du système de détection 500.
Lorsque le système de détection 500 fonctionne, le détecteur 502 exposé au fluide de contrôle libéré, génère un signal de détection et le transmet par la première ligne de signal 504 à l’unité d’exploitation 506 ; l’unité d’exploitation 506 exploite le signal de détection et constate que le système de détection 500 fonctionne correctement notamment par la comparaison du signal de détection avec un seuil prédéfini de signal de détection. Ce fonctionnement correct est signalé par un signal de réponse positif à l’unité de régulation 102 du système de pompe à chaleur 100. La vérification du système de détection 500 est ainsi réussie. Le système de pompe à chaleur 100 continue ensuite de fonctionner en mode normal.
Si le système de détection 500 est défectueux, l’unité de régulation 102 du système de pompe à chaleur 100 reçoit un signal de réponse négatif de l’unité d’exploitation 506.
L’absence de signal de réponse peut également constituer un signal de réponse négatif. Les causes d’un signal de réponse négatif peuvent être les suivants :
a) le détecteur 502 ne génère pas de signal de détection (cela peut provenir d’un détecteur 502 défectueux, mais également du réservoir de fluide de contrôle 602 qui est vide, du dispositif de dosage 604 défectueux ou du dispositif d’alimentation 606 défectueux) et/ou
b) la première ligne de signal 504, notamment défectueuse ne transmet pas le signal de détection à l’unité d’exploitation 506 et/ou,
c) l’unité d’exploitation 506 notamment défectueuse n’exploite pas le signal de détection et/ou n’effectue pas de comparaison du signal de détection avec un seuil prédéfini de signal de détection et/ou
d) la comparaison indique que le signal de détection saisi reste en dessous du seuil de détection et/ou,
e) l’unité d’exploitation 506, notamment défectueuse ne peut envoyer aucun signal de réponse à l’unité de régulation 102.
Par un signal de réponse négatif, l’unité de régulation 102 du système de pompe à chaleur 100 constate que le système de détection 500 ne fonctionne pas correctement. La vérification du système de détection 500 donnant un résultat de contrôle négatif se termine ainsi. Le système de pompe à chaleur 100 continue ensuite de fonctionner en mode de secours.
A la fin d’une première durée prédéfinie qui correspond notamment à une période d’un à six mois, le système de pompe à chaleur 100 passe en mode de contrôle et on effectue les étapes du procédé de contrôle ou de vérification du fonctionnement du système de détection 500. La constatation de la fin de la première période est une étape du procédé. Cette étape se poursuit par la mise en œuvre du dispositif de dosage 604, notamment son ouverture pour libérer du fluide de contrôle et l’appliquer au système de détection 500, notamment au détecteur 502. Le dispositif de dosage 604 est ainsi ouvert, par exemple, pendant une seconde durée prédéfinie, notamment une durée comprise entre une et 30 secondes ; cela se traduit par la libération contrôlée de fluide de contrôle. Par exemple, après la seconde durée, on ferme le dispositif de dosage 604, ce qui termine le dégagement de fluide de contrôle. Le moyen de détection 502 génère un signal de détection correspondant à la détection du fluide de contrôle libéré. Ce signal de détection est transmis par une première ligne de signal 504 à l’unité d’exploitation 506. Le signal de détection est saisi par l’unité d’exploitation 506 et/ou est exploité et/ou est comparé à un seuil prédéfini de signal de détection.
Si la comparaison montre que le signal de détection saisi est notamment en valeur égal, ou supérieur au seuil de signal de détection, le système de pompe à chaleur 100 continue de fonctionner en mode normal et l’horloge qui sert à déterminer la première durée est remise à zéro et redémarrée. En revanche, si la comparaison montre que le signal de détection saisi est inférieur au seuil de signal de détection, le système de pompe à chaleur 100 continuera de fonctionner en mode de secours.
La montre schématiquement les étapes suivantes d’un procédé de gestion d’un système de pompe à chaleur 100, notamment les étapes de procédé pour vérifier (ou contrôler) le fonctionnement du système de détection 500 du système de pompe à chaleur 100. La présentation est chronologique. En variante, la présentation peut également être différente d’une présentation chronologique. C’est ainsi que, par exemple, l’étape B2 peut se faire après l’une des étapes C-G :
A) démarrer l’horloge pour déterminer la première durée prédéfinie (l’horloge peut notamment faire partie de l’unité de régulation 102 ou de l’installation de régulation 608,
B1) à la fin de la première durée prédéfinie : ouverture d’un dispositif de dosage 604 (par un signal d’activation transmis par une seconde ligne de signal 508) notamment pour commander, libérer du fluide de contrôle pendant une seconde durée prédéfinie et fournir le fluide de contrôle dosé au système de détection 500,
B2) à la fin ou après la seconde durée : fermer le dispositif de dosage 604.
C) générer un signal de détection correspondant à la détection du fluide de contrôle par le détecteur 502,
D) saisir et/ou exploiter le signal de détection à l’aide du système de détection 500 notamment de l’unité d’exploitation 506,
E) comparer le signal de détection saisi à un seuil prédéfini de signal de détection,
F) en cas d’égalité ou de dépassement du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi : faire fonctionner le système de pompe à chaleur 100 en mode normal et poursuivre par l’étape de procédé A,
G) en cas de dépassement vers le bas du seuil de signal de détection par le signal détecté : faire fonctionner le système de pompe à chaleur 100 en mode de secours.
Le mode de secours G peut notamment se poursuivre par une étape de procédé GA réparation du signal de détection 500 et/ou du signal de vérification 600, faire fonctionner le système de pompe à chaleur 100 en mode normal et poursuivre par l’étape de procédé (A),
Les réparations faites notamment par le personnel de service, techniquement compétant. Après la remise en ordre, le système de détection 500 et le système de vérification 600 sont de nouveau aptes techniquement à fonctionner.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
1 Air extérieur
2 Veine d’air
3 Veine de fluide frigorifique
4 Veine de fluide caloporteur
20 Conduite d’air
40 Conduite de fluide
100 Système de pompe à chaleur
102 Unité de régulation
200 Module de source de chaleur
202 Evaporateur
204 Ventilateur
206 Canal d’air
302 Compresseur
304 Organe d’expansion
306 Conduite de fluide frigorifique
308 Boîtier de module
312 Dispositif aspirateur
400 Module de récupération de chaleur
402 Condenseur
404 Pompe de circulation
500 Système de détection
502 Détecteur / moyen de détection
504 Première ligne de signal
506 Unité d’exploitation
600 Système de vérification
602 Réservoir de fluide de contrôle
604 Dispositif de dosage
606 Dispositif d’alimentation
608 Installation de régulation

Claims (11)

  1. Système de pompe à chaleur (100), notamment système de pompe à chaleur à compression comprenant un module de pompe à chaleur (300) fermé de manière hermétique pour recevoir un circuit d’un fluide frigorifique ainsi qu’un système de détection (500) pour détecter une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur (300),
    système caractérisé en ce qu’il comprend :
    - un système de vérification (600) pour contrôler le fonctionnement du système de détection (500), le système de vérification (600) simulant la fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur (300).
  2. Système de pompe à chaleur (100) selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que
    le système de détection (500) comprend au moins un moyen de détection (502) pour détecter la fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur (300) et/ou de la fuite simulée de fluide frigorifique,
    le moyen de détection (502) comprenant notamment au moins un capteur, notamment un capteur de gaz pour détecter le fluide frigorifique.
  3. Système de pompe à chaleur (100) selon la revendication 1 ou 2,
    caractérisé en ce que
    le système de vérification (600) comprend au moins un fluide de contrôle, notamment un gaz de contrôle et il est conçu pour libérer le fluide de contrôle.
  4. Système de pompe à chaleur (100) selon l’une des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que
    le système de vérification (600) comprend au moins un réservoir de fluide de contrôle (602) pour stocker le fluide de contrôle.
  5. Système de pompe à chaleur (100) selon l’une des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que
    le système de vérification (600) a un dispositif de dosage (604), notamment pour libérer, de façon contrôlée, du fluide de contrôle.
  6. Système de pompe à chaleur (100) selon l’une des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que
    le système de vérification (600) a un dispositif d’alimentation (606), notamment pour fournir, de manière contrôlée le fluide de contrôle au système de détection (500).
  7. Système de pompe à chaleur (100) selon l’une des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que
    le système de vérification (600) comprend une installation de régulation (608), notamment autonome pour réguler et/ou commander le système de vérification (600).
  8. Procédé de gestion d’un système de pompe à chaleur (100) comprenant un module de pompe à chaleur (300) fermé de manière hermétique pour un circuit d’agent frigorifique ainsi qu’un système de détection (500) pour détecter une fuite de fluide frigorifique du module de pompe à chaleur (300),
    procédé caractérisé en ce qu’il comprend
    au moins une étape pour vérifier le fonctionnement du système de détection (500), et à l’aide d’un système de vérification (600), simuler une fuite de liquide frigorifique du module de pompe à chaleur (300),
    et en fonction de la réaction du système de détection (500) à la fuite simulée de fluide frigorifique, faire passer le système de pompe à chaleur (100) en mode de fonctionnement normal ou en mode de fonctionnement de secours.
  9. Procédé selon la revendication 8,
    caractérisé par les étapes suivantes de vérification de fonctionnement du système de détection (500) :
    A) démarrer une horloge pour déterminer le déroulement d’une première durée prédéfinie,
    B) lorsqu’on atteint la première durée prédéfinie ou après l’avoir atteinte : activer un dispositif de dosage (604) pour libérer, de manière contrôlée, du fluide de contrôle et fournir le fluide de contrôle dosé au système de détection (500),
    C) générer un signal de détection correspondant à une détection de fluide de contrôle par le moyen de détection (502),
    D) saisir et/ou exploiter le signal de détection à l’aide du système de détection (500) ;
    E) comparer le signal de détection saisi à un seuil prédéfini de signal de détection ;
    F) en cas d’égalité ou de dépassement du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi : faire fonctionner le système de pompe à chaleur (100) en mode normal et poursuivre par l’étape de procédé A,
    G) en cas de dépassement vers le bas du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi : faire fonctionner le système de pompe à chaleur (100) en mode de secours.
  10. Procédé selon la revendication 9,
    selon lequel
    l’étape de procédé B comprend les étapes partielles suivantes :
    B1) lorsqu’on atteint ou après avoir atteint la première durée prédéfinie : ouvrir un dispositif de dosage (604), notamment pour contrôler, libérer du fluide de contrôle pendant une seconde durée prédéfinie et fournir le fluide de contrôle dosé au système de détection (500),
    B2) lorsqu’on atteint ou après avoir atteint la seconde durée prédéfinie : fermer le dispositif de dosage (604).
  11. Procédé selon la revendication 8,
    caractérisé par
    les étapes de vérification du fonctionnement du système de détection (500) consistant à :
    H) Démarrer une horloge pour déterminer le déroulement d’une première durée prédéfinie,
    I) lorsqu’on atteint ou après avoir atteint la première durée prédéfinie : émettre un signal d’activation, ce signal d’activation servant à activer le système de vérification (600) pour contrôler la libération de fluide de contrôle et fournir le fluide de contrôle dosé au système de détection (500) ;
    J) enregistrer un signal de réponse du système de détection (500), notamment de l’unité d’exploitation (506) dans l’unité de régulation (102) du système de pompe à chaleur (100),
    interpréter le signal de réponse, notamment comme résultat d’une détection du fluide de contrôle et/ou d’une comparaison d’un signal de détection saisi à un seuil prédéfini de signal de détection,
    K) en cas de signal de réponse positif représentant notamment un signal de contrôle détecté et/ou l’égalité ou le dépassement du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi :
    - faire fonctionner le système de pompe à chaleur (100) en mode normal et poursuivre par l’étape de procédé H,
    L) En cas de signal de réponse négatif qui représente notamment un fluide de contrôle non détecté et/ou un dépassement vers le bas du seuil de signal de détection par le signal de détection saisi : faire fonctionner le système de pompe à chaleur (100) en mode de secours.
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