BE1027978B1 - Process applied to reversible thermodynamic machines permuting the refrigeration cycle by means of a set of valves optimizing the thermodynamic cycle - Google Patents

Process applied to reversible thermodynamic machines permuting the refrigeration cycle by means of a set of valves optimizing the thermodynamic cycle Download PDF

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BE1027978B1 BE20200005A BE202000005A BE1027978B1 BE 1027978 B1 BE1027978 B1 BE 1027978B1 BE 20200005 A BE20200005 A BE 20200005A BE 202000005 A BE202000005 A BE 202000005A BE 1027978 B1 BE1027978 B1 BE 1027978B1
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Abstract

Pompe à chaleur réversible, comprenant, dans un circuit (8) pour un fluide caloporteur, deux radiateurs (1 et 2), un compresseur (3), un détendeur (4) et un échangeur de chaleur (5) qui est connecté en dérivation sur le circuit précité par l'intermédiaire d'un ensemble de vannes (6, 7), le dit ensemble de vannes étant conçu pour, d'une part, connecter le compresseur (3) avec un (1) des radiateurs et connecter le détendeur (4) avec l'autre radiateur (2) et, d'autre part, permuter ces deux connexions.Reversible heat pump, comprising, in a circuit (8) for a heat transfer fluid, two radiators (1 and 2), a compressor (3), an expansion valve (4) and a heat exchanger (5) which is connected in bypass on the aforementioned circuit by means of a set of valves (6, 7), said set of valves being designed to, on the one hand, connect the compressor (3) with one (1) of the radiators and connect the expansion valve (4) with the other radiator (2) and, on the other hand, swap these two connections.

Description

' BE2020/0005 Procede applique aux machines thermodynamiques reversibles permutant le cycle frigorifique par l'intermédiaire d’un ensemble de vannes optimisant le cycle thermodynamique.'BE2020 / 0005 Method applies to reversible thermodynamic machines swapping the refrigeration cycle by means of a set of valves optimizing the thermodynamic cycle.

Domaine de l'invention L'invention se rapporte aux pompes à chaleur. Elle concerne plus spécifiquement une pompe à chaleur réversible.Field of the invention The invention relates to heat pumps. It relates more specifically to a reversible heat pump.

Etat de la technique Les pompes à chaleur sont bien connues en technique de la chaleur et sont communément utilisées pour la production de chaleur ou pour la réfrigération. Elles comprennent classiquement deux radiateurs, un compresseur et un détendeur. Un des radiateurs est un évaporateur destiné à être mis en contact avec une source froide dans laquelle on puise de la chaleur et l’autre radiateur est un condenseur destiné à être mis en contact avec une source chaude dans laquelle on transfère la chaleur prélevée à l’évaporateur.STATE OF THE ART Heat pumps are well known in the heat art and are commonly used for the production of heat or for refrigeration. They conventionally include two radiators, a compressor and an expansion valve. One of the radiators is an evaporator intended to be placed in contact with a cold source from which heat is drawn and the other radiator is a condenser intended to be placed in contact with a hot source in which the heat taken from the heat source is transferred. 'evaporator.

Lorsqu’elles sont utilisées pour le chauffage de bâtiments, les pompes à chaleur utilisent le milieu extérieur comme source froide et l’ambiance du bâtiment comme source chaude. En cas d’inversion de cycle dans le but de réfrigérer le bâtiment, l’ambiance du bâtiment devient la source froide et le milieu extérieur devient la source chaude. Il y a inversion des fonctions respectives des deux radiateurs, l’évaporateur étant alors en contact avec l’ambiance du bâtiment, tandis que le condenseur est en contact avec le milieu extérieur au bâtiment. Cette technique de production de chaleur et de refroidissement aWhen used for heating buildings, heat pumps use the outside environment as a cold source and the environment of the building as a hot source. In the event of a cycle reversal in order to refrigerate the building, the building environment becomes the cold source and the external environment becomes the hot source. There is an inversion of the respective functions of the two radiators, the evaporator then being in contact with the environment of the building, while the condenser is in contact with the environment outside the building. This technique of producing heat and cooling has

’ BE2020/0005 toutefois ses limites, définies par les courbes du diagramme de Mollier.’BE2020 / 0005, however, has its limits, defined by the curves of the Mollier diagram.

En règle générale, la performance d’une pompe à chaleur dépend à la fois de la température de la source froide et de l’augmentation de pression fournie par le compresseur. On remarque que si l’on augmente la température de condensation, le coefficient de performance de la pompe à chaleur diminue. On remarquera également que si l’on diminue la température d’évaporation pour une même température de condensation, le coefficient de performance diminue également.Generally, the performance of a heat pump depends on both the temperature of the cold source and the pressure increase provided by the compressor. Note that if the condensing temperature is increased, the coefficient of performance of the heat pump decreases. Note also that if the evaporation temperature is reduced for the same condensation temperature, the coefficient of performance also decreases.

Pour assurer la sécurité de fonctionnement d’une pompe à chaleur, il est impératif d’éviter la présence de liquide dans le compresseur, sous peine de détériorer celui-ci. A cet effet, on réalise généralement une surchauffe de la vapeur recueillie à l’évaporateur, pour porter sa température au-dessus du point de liquéfaction avant de l’envoyer au compresseur. Par ailleurs, on réalise habituellement un sous-refroidissement du condensat recueilli au condenseur, pour porter sa température au-dessous du point de vaporisation et éviter ainsi la présence de vapeur dans le détendeur.To ensure the safe operation of a heat pump, it is essential to avoid the presence of liquid in the compressor, otherwise it could deteriorate. To this end, the vapor collected in the evaporator is generally superheated to bring its temperature above the liquefaction point before sending it to the compressor. Furthermore, the condensate collected in the condenser is usually sub-cooled in order to bring its temperature below the vaporization point and thus avoid the presence of steam in the expansion valve.

Dans la suite du présent mémoire, les vocables « surchauffe » et « surchauffer », appliqués à la vapeur recueillie de l’évaporateur, concernent un chauffage de celle-ci à une température supérieure à son point de liquéfaction. Les vocables « sous-refroidissement » et « sous-refroidir », appliqués au condensat recueilli du condenseur, concernent un refroidissement de celui-ci au- dessous de sa température de vaporisation.In the remainder of this specification, the terms "superheat" and "superheat", applied to the vapor collected from the evaporator, relate to heating the latter to a temperature above its liquefaction point. The terms “sub-cooling” and “sub-cooling”, applied to the condensate collected from the condenser, relate to cooling the latter below its vaporization temperature.

Le vocable radiateur seront appliqués aux « évaporateur et condenseur » de la pompe à chaleurThe term radiator will be applied to the “evaporator and condenser” of the heat pump.

Il est difficile de concilier sur une pompe à chaleur réversible l’obtention d’un coefficient de performance élevé et une bonne sécurité de fonctionnement, évitant l'entrée de liquide dans le compresseur et l’entrée de vapeur dans le détendeur.It is difficult to reconcile on a reversible heat pump obtaining a high coefficient of performance and good operating safety, avoiding the entry of liquid into the compressor and the entry of steam into the expansion valve.

Résumé de l’invention L’invention vise à fournir une pompe à chaleur qui soit réversible et dès lors susceptible d’être utilisée à volonté pour la production de chaleur ou pour la production de froid.Summary of the invention The invention aims to provide a heat pump which is reversible and therefore capable of being used at will for the production of heat or for the production of cold.

L'invention vise notamment à fournir une pompe à chaleur réversible, spécialement adaptée au chauffage et à la réfrigération des bâtiments.The invention aims in particular to provide a reversible heat pump, specially adapted for heating and cooling buildings.

L'invention vise tout spécialement à fournir une pompe à chaleur réversible, qui concilie un coefficient de performance élevé et une bonne sécurité de fonctionnement, à la fois lorsqu’elle fonctionne en régime de chauffage d’un bâtiment et lorsqu’elle fonctionne en régime de réfrigération du bâtiment.The invention aims most especially to provide a reversible heat pump, which reconciles a high coefficient of performance and good operating safety, both when it operates in the heating regime of a building and when it operates in the heating regime. building refrigeration.

En conséquence, l’invention concerne une pompe à chaleur réversible, comprenant, dans un circuit pour un fluide caloporteur, deux radiateurs, un compresseur et un détendeur, la pompe se caractérisant en ce qu’elle comprend un échangeur de chaleur qui est connecté en dérivation sur le circuit précité par l’intermédiaire d’un ensemble de vannes, ledit ensemble de vannes étant conçu pour, d’une part, connecter le compresseur avec un des radiateurs et connecter le détendeur avec l’autre radiateur et, d’autre part, permuter ces deux connexions.Consequently, the invention relates to a reversible heat pump, comprising, in a circuit for a heat transfer fluid, two radiators, a compressor and an expander, the pump characterized in that it comprises a heat exchanger which is connected in bypass on the aforementioned circuit via a set of valves, said set of valves being designed to, on the one hand, connect the compressor with one of the radiators and connect the expansion valve with the other radiator and, on the other hand share, swap these two connections.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

La pompe à chaleur selon l’invention est réversible. Classiquement, une pompe à chaleur réversible est conçue pour s’adapter à une inversion de ses sources chaude et froide, de sorte qu’elle puisse fonctionner alternativement, et selon les besoins, en cycle calorifique (par exemple pour le chauffage d’un bâtiment ou pour la production d’eau chaude) ou en cycle frigorifique (par exemple pour la réfrigération d’un bâtiment ou pour la production de glace). À cet effet, dans la pompe à chaleur selon l’invention, chaque radiateur est adapté à fonctionner alternativement comme un évaporateur ou comme un condenseur.The heat pump according to the invention is reversible. Conventionally, a reversible heat pump is designed to adapt to an inversion of its hot and cold sources, so that it can operate alternately, and as needed, in a calorific cycle (for example for heating a building or for the production of hot water) or in the refrigeration cycle (for example for the refrigeration of a building or for the production of ice). To this end, in the heat pump according to the invention, each radiator is adapted to function alternately as an evaporator or as a condenser.

Le choix des sources chaude et froide n’est pas critique pour la définition de l’invention et dépend de l’application à laquelle la pompe à chaleur est destinée. A titre d’exemple, dans le cas de la climatisation d’un bâtiment, l’une des sources est l’ambiance du bâtiment et l’autre source est un milieu extérieur au bâtiment. Ce milieu extérieur au bâtiment peut être l’air extérieur, le sol, un cours d’eau, un lac ou la mer (liste exemplative, non exhaustive. Dans cette application de l’invention, l’ambiance du bâtiment est la source chaude de la pompe lorsqu’elle celle-ci fonctionne en cycle calorifique pour chauffer le bâtiment. Elle est la source froide lorsque la pompe fonctionne en cycle frigorifique pour réfrigérer le bâtiment.The choice of hot and cold sources is not critical for the definition of the invention and depends on the application for which the heat pump is intended. For example, in the case of air conditioning in a building, one source is the atmosphere of the building and the other source is an environment outside the building. This environment outside the building can be the outside air, the ground, a stream, a lake or the sea (illustrative, non-exhaustive list. In this application of the invention, the environment of the building is the hot source. of the pump when it operates in a heat cycle to heat the building It is the cold source when the pump operates in a refrigeration cycle to cool the building.

Le fluide caloporteur n’est pas critique pour la définition de l’invention et son choix va notamment dépendre des applications auxquelles la pompe à chaleur est destinée. Il est avantageusement un gaz frigogène sélectionné parmi les gaz hydrogénofluorocarbonés (par exemple le 1,1,1,2 tétrafluoroéthane) et les gazThe heat transfer fluid is not critical for the definition of the invention and its choice will in particular depend on the applications for which the heat pump is intended. It is advantageously a refrigerating gas selected from hydrogen-fluorocarbon gases (for example 1,1,1,2 tetrafluoroethane) and gases

> BE2020/0005 hydrogenocarbones (par exemple le propane) (liste exemplative, non exhaustive).> BE2020 / 0005 hydrogen carbon (eg propane) (illustrative, non-exhaustive list).

Dans la pompe à chaleur selon l’invention, les deux radiateurs, le détendeur et le compresseur sont montés en série dans le circuit du fluide caloporteur.In the heat pump according to the invention, the two radiators, the expansion valve and the compressor are mounted in series in the heat transfer fluid circuit.

Selon l’invention, la pompe à chaleur incorpore un échangeur de chaleur qui est connecté en dérivation sur le circuit précité du fluide caloporteur. La connexion de l’échangeur de chaleur au circuit du fluide caloporteur est réalisée par l'intermédiaire d’un ensemble de vannes, qui est conçu pour réaliser deux fonctions techniques. Une première fonction de l’ensemble de vannes consiste à réaliser une connexion du compresseur avec un des radiateurs et une connexion du détendeur avec l’autre radiateur. Dans sa seconde fonction, l’ensemble de vannes permute ces deux connexions pour permuter le cycle de fonctionnement de la pompe à chaleur (passer d’un cycle calorifique à un cycle frigorifique ou vice-versa).According to the invention, the heat pump incorporates a heat exchanger which is connected in bypass on the aforementioned circuit of the heat transfer fluid. The connection of the heat exchanger to the heat transfer fluid circuit is carried out through a set of valves, which is designed to perform two technical functions. A first function of the valve assembly is to make a connection of the compressor with one of the radiators and a connection of the expansion valve with the other radiator. In its second function, the valve assembly swaps these two connections to swap the heat pump's operating cycle (from a calorific cycle to a refrigeration cycle or vice versa).

Dans une première forme de réalisation de la pompe à chaleur selon l’invention, l’ensemble de vannes comprend deux groupes de vannes distincts et l’échangeur de chaleur comprend une paire de conduits dont l’un est connecté entre le compresseur et un premier de ces groupe de vannes, l’autre conduit étant connecté entre le détendeur et le second groupe de vannes.In a first embodiment of the heat pump according to the invention, the set of valves comprises two groups of separate valves and the heat exchanger comprises a pair of conduits, one of which is connected between the compressor and a first one. of these group of valves, the other conduit being connected between the pressure reducer and the second group of valves.

Dans un mode d’exécution particulier de cette forme de réalisation de l’invention, les deux groupes de vannes sont du type à quatre voies. Les quatre voies du premier groupe de vannes sont reliées respectivement aux deux radiateurs, à l’échangeur de chaleur et au compresseur. Les quatre voies du second groupe de vannes sont reliées respectivement aux deux radiateurs, à l’échangeur de chaleur et au détendeur. Dans ce mode d'exécution de l’invention, chaque groupe de vannes à quatre voies peut consister en un assemblage de quatre vannes élémentaires distinctes. On préfère utiliser une vanne unique à quatre voies, bien connue dans le domaine de l’hydraulique.In a particular embodiment of this embodiment of the invention, the two groups of valves are of the four-way type. The four ways of the first group of valves are respectively connected to the two radiators, the heat exchanger and the compressor. The four ways of the second group of valves are connected respectively to the two radiators, the heat exchanger and the expansion valve. In this embodiment of the invention, each group of four-way valves can consist of an assembly of four separate elementary valves. It is preferred to use a single four-way valve, well known in the hydraulic field.

Dans une variante préférée de ce mode d’ exécution de l’invention, les deux groupes de vannes à quatre voies sont montés en série et alternent avec les deux radiateurs. Le premier groupe de vannes à quatre voies est en outre monté en série entre le compresseur et un des conduits de l’échangeur de chaleur, tandis que le second groupe de vannes à quatre voies est monté en série entre le détendeur et l’autre conduit de l’échangeur de chaleur.In a preferred variant of this embodiment of the invention, the two groups of four-way valves are connected in series and alternate with the two radiators. The first group of four-way valves is furthermore mounted in series between the compressor and one of the pipes of the heat exchanger, while the second group of four-way valves is mounted in series between the expansion valve and the other pipe. of the heat exchanger.

Dans une seconde forme de réalisation de la pompe à chaleur selon l’invention, l’ensemble de vannes comprend deux groupes de vannes distincts et l’échangeur de chaleur comprend une paire de conduits dont l’un est connecté entre un des radiateurs et un premier de ces groupe de vannes, l’autre conduit étant connecté entre l’autre radiateur et le second groupe de vannes.In a second embodiment of the heat pump according to the invention, the set of valves comprises two groups of separate valves and the heat exchanger comprises a pair of conduits, one of which is connected between one of the radiators and one. first of these group of valves, the other conduit being connected between the other radiator and the second group of valves.

Dans un mode d’exécution particulier de cette seconde forme de réalisation de l’invention, les deux groupes de vannes sont du type à quatre voies. Les quatre voies du premier groupe de vannes sont reliées respectivement au compresseur, au détendeur, à l’échangeur de chaleur et à un des radiateurs. Les quatre voies du second groupe de vannes sont reliées respectivement au compresseur, au détendeur, à l’échangeur de chaleur et à l’autre radiateur. Dans ce mode d'exécution de l’invention, chaque groupe de vannes à quatre voies peut consister en un assemblage de quatre voies distinctes.In a particular embodiment of this second embodiment of the invention, the two groups of valves are of the four-way type. The four ways of the first group of valves are connected respectively to the compressor, the expansion valve, the heat exchanger and one of the radiators. The four ways of the second group of valves are connected respectively to the compressor, the expansion valve, the heat exchanger and the other radiator. In this embodiment of the invention, each group of four-way valves can consist of an assembly of four separate ways.

On préfère utiliser une vanne unique à quatre voies, bien connue dans le domaine de l’hydraulique.It is preferred to use a single four-way valve, well known in the hydraulic field.

Dans une variante préférée de ce mode d’exécution de l'invention, les deux groupes de vannes à quatre voies sont montés en série et alternent avec le compresseur et le détendeur.In a preferred variant of this embodiment of the invention, the two groups of four-way valves are mounted in series and alternate with the compressor and the expansion valve.

Le premier groupe de vannes à quatre voies est en outre monté en série entre un des radiateurs et un des conduits de l’échangeur de chaleur, tandis que le second groupe de vannes à quatre voies est monté en série entre l’autre radiateur et l’autre conduit de l’échangeur de chaleur.The first group of four-way valves is furthermore connected in series between one of the radiators and one of the pipes of the heat exchanger, while the second group of four-way valves is connected in series between the other radiator and the heat exchanger. other heat exchanger duct.

Dans la seconde forme de réalisation de l’invention, qui a été décrite plus haut, ainsi que dans ses variantes d’exécution, il est nécessaire de conserver le sens de circulation du fluide caloporteur dans le compresseur et dans le détendeur, quel que soit le cycle de fonctionnement de la pompe (cycle calorifique ou cycle frigorifique). Le moyen utilisé pour conserver ce sens de circulation n’est pas critique pour la définition de l’invention et peut être aisément déterminé par l’homme du métier, en utilisant ses connaissances générales en hydraulique.In the second embodiment of the invention, which has been described above, as well as in its variant embodiments, it is necessary to maintain the direction of circulation of the heat transfer fluid in the compressor and in the expansion valve, whatever the operating cycle of the pump (calorific cycle or refrigeration cycle). The means used to maintain this direction of flow is not critical to the definition of the invention and can be readily determined by one skilled in the art, using his general knowledge of hydraulics.

Dans la pompe à chaleur selon l’invention, le liquide caloporteur est soumis à un sous-refroidissement à sa sortie du condenseur et la chaleur ainsi produite est transférée à la vapeur sortant de l’évaporateur pour la surchauffer.In the heat pump according to the invention, the coolant is subjected to sub-cooling as it leaves the condenser and the heat thus produced is transferred to the steam leaving the evaporator to superheat it.

Ce transfert de chaleur est effectué dans l’échangeur de chaleur.This heat transfer takes place in the heat exchanger.

Afin d’optimiser ce transfert de chaleur, l’échangeur de chaleur comprend généralement une enceinte calorifugée, contenant les deux conduits précités.In order to optimize this heat transfer, the heat exchanger generally comprises a heat-insulated enclosure, containing the two aforementioned conduits.

Dans l’enceinte, les deux conduits peuvent être juxtaposés pour renforcer le transfert de chaleur de l’un à l’autre.Within the enclosure, the two ducts can be juxtaposed to enhance heat transfer from one to the other.

Dans un mode de réalisation particulier, l’un des deux conduits comprend un tube qui est engagé dans l’autre conduit, qui est annulaire.In a particular embodiment, one of the two conduits comprises a tube which is engaged in the other conduit, which is annular.

Les deux conduits sont idéalement disposés dans l’enceinte de manière que la circulation du fluide caloporteur se fasse à contre- courant.The two conduits are ideally placed in the enclosure so that the circulation of the heat transfer fluid is countercurrent.

L'invention est utilisable dans toutes les applications nécessitant une pompe à chaleur réversible.The invention can be used in all applications requiring a reversible heat pump.

Elle trouve une application dans tous les bâtiments destinés à abriter des organismes vivants, tels que des serres destinées à abriter des plantes, des locaux destinés à abriter des animaux (cages de jardins zoologiques, bâtiments d'exploitations agricoles et piscicoles) et des locaux destinés à abriter des personnes.It is used in all buildings intended to house living organisms, such as greenhouses intended to house plants, premises intended to house animals (zoological garden cages, farm and fish farming buildings) and premises intended for to shelter people.

L’invention s’applique tout spécialement aux bâtiments destinés à abriter des personnes, spécialement des bâtiments publics, des salles de spectacles, des salles de sport, des écoles, des piscines publiques ou privées, des locaux administratifs, des ateliers, des logements (maisons, hôtels, complexes d’appartements) (liste exemplative, non exhaustive). Des particularités et détails de l’invention vont apparaître au cours de la description suivante des figures 1 et 2 annexées, qui montrent schématiquement deux formes de réalisation particulières de la pompe à chaleur réversible selon l’invention.The invention applies most especially to buildings intended to house people, especially public buildings, performance halls, sports halls, schools, public or private swimming pools, administrative premises, workshops, housing ( houses, hotels, apartment complexes) (illustrative, non-exhaustive list). Features and details of the invention will become apparent from the following description of the appended Figures 1 and 2, which schematically show two particular embodiments of the reversible heat pump according to the invention.

Les figures ne sont pas dessinées à l’échelle.Figures are not drawn to scale.

Généralement, les mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments.Generally, the same reference numbers designate the same elements.

? BE2020/0005 Description détaillée de modes de réalisation particuliers Les pompes à chaleur représentées aux figures 1 et 2 sont destinées à la climatisation d’un logement. Ces pompes à chaleur sont réversibles de sorte que, selon les besoins, elles peuvent fonctionner en cycle calorifique pour le chauffage du logement ou en cycle frigorifique pour la réfrigération du logement.? BE2020 / 0005 Detailed description of particular embodiments The heat pumps shown in Figures 1 and 2 are intended for the air conditioning of a dwelling. These heat pumps are reversible so that, as needed, they can operate in a calorific cycle for heating the home or in a refrigeration cycle for cooling the home.

Les pompes à chaleur des figures 1 et 2 comprennent deux radiateurs 1 et 2, un compresseur 3 et un détendeur 4 montés en série dans un circuit 8 destiné à la circulation d’un fluide caloporteur, frigogène. Les radiateurs 1 et 2 sont avantageusement des convecteurs thermiques. Le radiateur 1 est disposé dans le logement et est balayé par l’air ambiant. Le radiateur 2 est situé à l’extérieur du bâtiment, où il est balayé par l’air atmosphérique extérieur. Des ventilateurs, non représentés, peuvent être prévus pour renforcer le balayage des radiateurs 1 et 2 par l’air.The heat pumps of Figures 1 and 2 include two radiators 1 and 2, a compressor 3 and a pressure reducer 4 mounted in series in a circuit 8 intended for the circulation of a coolant, refrigerant. The radiators 1 and 2 are advantageously thermal convectors. The radiator 1 is placed in the housing and is swept by the ambient air. Radiator 2 is located outside the building, where it is swept by outside atmospheric air. Fans, not shown, may be provided to enhance the sweeping of radiators 1 and 2 by the air.

Lorsque les pompes à chaleur des figures 1 et 2 fonctionnent en cycle calorifique pour le chauffage du logement, le radiateur 1 est l’évaporateur de la pompe et le radiateur 2 est le condenseur. Lorsqu'elles fonctionnent en cycle frigorifique, les fonctions respectives des radiateurs 1 et 2 sont inversées, le radiateur 1 étant alors le condenseur de la pompe, tandis que le radiateur 2 en est l’évaporateur.When the heat pumps in Figures 1 and 2 operate in a heat cycle for heating the home, radiator 1 is the pump evaporator and radiator 2 is the condenser. When they operate in the refrigeration cycle, the respective functions of radiators 1 and 2 are reversed, radiator 1 then being the pump condenser, while radiator 2 is its evaporator.

Les pompes à chaleur des figures 1 et 2 comprennent en outre un échangeur de chaleur 5 et deux groupes de vannes 6 et 7. L’échangeur de chaleur 5 comprend une enceinte calorifugée 11 traversée par deux conduits 9 etThe heat pumps of Figures 1 and 2 further include a heat exchanger 5 and two groups of valves 6 and 7. The heat exchanger 5 comprises a heat-insulated enclosure 11 through which two conduits 9 and

10.10.

Dans la pompe à chaleur de la figure 1, le circuit 8 du fluide frigogène comprend trois boucles reliées entre- elles par les groupes de vannes 6 et 7. Une première boucle comprend un premier conduit 12 reliant le radiateur 1 au groupe de vannes 6, un deuxième conduit 13 reliant le groupe de vannes 6 au radiateur 2, un troisième conduit 14 reliant le radiateur 2 au groupe de vannes 7 et un quatrième conduit 15 reliant le groupe de vannes 7 au radiateur 1. Une deuxième boucle comprend le conduit 9 et un conduit 16 qui relient le compresseur 3 au groupe de vannes 6. La troisième boucle comprend le conduit 10 et un conduit 17, qui relient le détendeur 4 au groupe de vannes 7. Le groupe de vannes 6 est une vanne à quatre voies, schématisées par quatre vannes individuelles 6!, 62, 63,In the heat pump of FIG. 1, the refrigerant circuit 8 comprises three loops interconnected by the groups of valves 6 and 7. A first loop comprises a first duct 12 connecting the radiator 1 to the group of valves 6, a second duct 13 connecting the group of valves 6 to the radiator 2, a third duct 14 connecting the radiator 2 to the group of valves 7 and a fourth duct 15 connecting the group of valves 7 to the radiator 1. A second loop comprises the duct 9 and a conduit 16 which connects the compressor 3 to the group of valves 6. The third loop comprises the conduit 10 and a conduit 17, which connect the pressure reducer 4 to the group of valves 7. The group of valves 6 is a four-way valve, shown diagrammatically by four individual valves 6 !, 62, 63,

64. Le groupe de vannes 7 est également une vanne à quatre voies, qui sont schématisées par quatre vannes individuelles 71, 72, 73, 74. Lorsque la pompe de la figure 1 fonctionne en cycle calorifique pour chauffer le logement, les vannes 6! et 63 sont ouvertes, les vannes 62 et 64 sont fermées, les vannes 7! et 7° sont ouvertes et les vannes 7? et 7% sont fermées. Le radiateur 1 est alors l’évaporateur de la pompe à chaleur et le radiateur 2 en est le condenseur. Dans l’échangeur de chaleur 5, les conduits 9 et 10 sont parcourus à contre-courant par le fluide frigogène. La vapeur sortant de l’évaporateur 1 est surchauffée dans le conduit 9, par sous-refroidissement du condensat sortant du condenseur 2 et circulant dans le conduit 10. La vapeur sortant de l’évaporateur 1 est ainsi surchauffée, ce qui réduit le risque d’une condensation dans le compresseur 3 et le condensat sortant du condenseur 2 est64. The valve group 7 is also a four-way valve, which are schematically represented by four individual valves 71, 72, 73, 74. When the pump of figure 1 operates in a heat cycle to heat the housing, the valves 6! and 63 are open, valves 62 and 64 are closed, valves 7! and 7 ° are open and the valves 7? and 7% are closed. Radiator 1 is then the evaporator of the heat pump and radiator 2 is its condenser. In the heat exchanger 5, the conduits 9 and 10 are traversed against the current by the refrigerant. The vapor leaving the evaporator 1 is superheated in the duct 9, by sub-cooling of the condensate leaving the condenser 2 and circulating in the duct 10. The vapor leaving the evaporator 1 is thus superheated, which reduces the risk of '' condensation in compressor 3 and the condensate leaving condenser 2 is

M BE2020/0005 sous-refroidi, ce qui réduit le risque d’une vaporisation dans le détendeur 4.M BE2020 / 0005 sub-cooled, which reduces the risk of vaporization in the regulator 4.

Pour faire fonctionner la pompe à chaleur en cycle frigorifique pour réfrigérer le logement, on manœuvre les vannes 6 et 7 de telles sorte que les vannes 62, 6%, 72 et 74 soient ouvertes et que les vannes 6!, 63, 7! et 73 soient fermées. Les fonctions respectives des radiateurs 1 et 2 sont alors inversées, le radiateur 1 devenant le condenseur et le radiateur 2 devenant l’évaporateur. La vapeur sortant de l’évaporateur 2 est surchauffée dans le conduit 9, par sous-refroidissement du condensat sortant du condenseur 2 et circulant à contre-courant dans le conduit 10. La vapeur sortant de l’évaporateur 1 est ainsi surchauffée avant son entrée dans le compresseur, ce qui réduit le risque d’une condensation dans ce dernier et le condensat sortant du condenseur 2 est sous- refroidi avant son introduction dans le détendeur, ce qui réduit le risque d’une vaporisation du liquide frigogène dans ce dernier.To operate the heat pump in the refrigeration cycle to refrigerate the home, operate valves 6 and 7 so that valves 62, 6%, 72 and 74 are open and valves 6 !, 63, 7! and 73 are closed. The respective functions of radiators 1 and 2 are then reversed, with radiator 1 becoming the condenser and radiator 2 becoming the evaporator. The vapor leaving the evaporator 2 is superheated in the pipe 9, by sub-cooling of the condensate leaving the condenser 2 and circulating in countercurrent in the pipe 10. The vapor leaving the evaporator 1 is thus superheated before it enters. in the compressor, which reduces the risk of condensation in the latter and the condensate leaving the condenser 2 is sub-cooled before it is introduced into the expansion valve, which reduces the risk of vaporization of the refrigerant liquid in the latter.

Dans la pompe à chaleur de la figure 2, le circuit 8 du fluide frigogène comprend trois boucles reliées entre- elles par les groupes de vannes 6 et 7. Une première boucie comprend un premier conduit 16 reliant le compresseur 3 au groupe de vannes 6, un deuxième conduit 18 reliant le groupe de vannes 6 au détendeur 4, un troisième conduit 17 reliant le détendeur 4 au groupe de vannes 7 et un quatrième conduit 19 reliant le groupe de vannes 7 au compresseur 3. Une deuxième boucle comprend le conduit 9 et un conduit 12 qui relient le radiateur 1 au groupe de vannes 6. La troisième boucle comprend le conduit 10 et un conduit 14, qui relient le radiateur 4 au groupe de vannes 7.In the heat pump of FIG. 2, the circuit 8 of the refrigerant fluid comprises three loops interconnected by the groups of valves 6 and 7. A first loop comprises a first duct 16 connecting the compressor 3 to the group of valves 6, a second conduit 18 connecting the group of valves 6 to the pressure reducer 4, a third conduit 17 connecting the pressure reducer 4 to the group of valves 7 and a fourth conduit 19 connecting the group of valves 7 to the compressor 3. A second loop comprises the conduit 9 and a duct 12 which connects the radiator 1 to the group of valves 6. The third loop comprises the duct 10 and a duct 14, which connect the radiator 4 to the group of valves 7.

Les groupes de vannes 6 et 7 sont des vannes à quatre voies, identiques à celles de la figure 1. Un assemblage 20 de quatre vannes 201, 202, 20° et 20% relie le compresseur 3 aux conduits 8 et 19. Un assemblage similaire 21 de quatre vannes 211, 212, 213 et 21% relie le détendeur 4 aux conduits 17 et 18. Ces deux assemblages de vannes 20 et 21 sont nécessaires pour garantir que le fluide frigogène circule dans le sens adéquat dans le compresseur 3 et dans le détendeur 4, quel que soit le cycle de fonctionnement de la pompe à chaleur (cycle calorifique ou cycle frigorifique). Lorsque la pompe à chaleur de la figure 2 fonctionne en cycle calorifique pour chauffer le logement, les vannes 6! et 63 sont ouvertes, les vannes 62 et 64 sont fermées, les vannes 7! et 73 sont ouvertes et les vannes 72 et 7% sont fermées.The valve groups 6 and 7 are four-way valves, identical to those in figure 1. An assembly 20 of four valves 201, 202, 20 ° and 20% connects the compressor 3 to the conduits 8 and 19. A similar assembly 21 of four valves 211, 212, 213 and 21% connects the expansion valve 4 to conduits 17 and 18. These two valve assemblies 20 and 21 are necessary to ensure that the refrigerant flows in the correct direction in the compressor 3 and in the expansion valve 4, regardless of the heat pump's operating cycle (calorific cycle or refrigeration cycle). When the heat pump in figure 2 is operating in a heat cycle to heat the home, the valves 6! and 63 are open, valves 62 and 64 are closed, valves 7! and 73 are open and valves 72 and 7% are closed.

Dans l’assemblage de vannes 20 du compresseur 3, les vannes 20! et 203 sont ouvertes et les vannes 202 et 20% sont fermées, pour que le fluide circule dans le sens adéquat dans le compresseur 3. Dans l’assemblage de vannes 21 du détendeur 4, les vannes 211 et 213 sont ouvertes et les vannes 212 et 21* sont fermées, pour que le fluide circule dans le sens adéquat dans le détendeur 4. Le radiateur 1 est alors l’évaporateur de la pompe à chaleur et le radiateur 2 en est le condenseur.In the valve assembly 20 of compressor 3, valves 20! and 203 are open and valves 202 and 20% are closed, so that the fluid flows in the correct direction in the compressor 3. In the valve assembly 21 of the expansion valve 4, the valves 211 and 213 are open and the valves 212 and 21 * are closed, so that the fluid circulates in the correct direction in the expansion valve 4. The radiator 1 is then the evaporator of the heat pump and the radiator 2 is its condenser.

Dans l’échangeur de chaleur 5, les conduits 9 et 10 sont parcourus à contre-courant par le fluide frigogène.In the heat exchanger 5, the conduits 9 and 10 are traversed against the current by the refrigerant.

La vapeur sortant de l’évaporateur 1 est surchauffée dans le conduit 9, par sous- refroidissement du condensat sortant du condenseur 2 et circulant dans le conduit 10. La vapeur est ainsi surchauffée, ce qui réduit le risque d’une condensation dans le compresseur 3 et le condensat est sous-refroidi avant son entrée dans le détendeur, ce qui réduit le risque d’une vaporisation dans celui-ci.The vapor leaving the evaporator 1 is superheated in the duct 9, by sub-cooling of the condensate leaving the condenser 2 and circulating in the duct 10. The vapor is thus superheated, which reduces the risk of condensation in the compressor. 3 and the condensate is sub-cooled before entering the expansion valve, reducing the risk of vaporization therein.

Pour faire fonctionner la pompe à chaleur de la figure 2 en cycle frigorifique pour réfrigérer le logement, on manœuvre les vannes 6 et 7 de telles sorte que les vannes 62, 6*, 72 et 7% soient ouvertes et que les vannes 61, 63, 71 et 73 soient fermées.To operate the heat pump in figure 2 in the refrigeration cycle to refrigerate the accommodation, the valves 6 and 7 are operated so that the valves 62, 6 *, 72 and 7% are open and the valves 61, 63 , 71 and 73 are closed.

Les fonctions respectives des radiateurs 1 et 2 sont alors inversées, le radiateur 1 devenant le condenseur et le radiateur 2 devenant l’évaporateur.The respective functions of radiators 1 and 2 are then reversed, with radiator 1 becoming the condenser and radiator 2 becoming the evaporator.

Dans l’assemblage de vannes 20 du compresseur 3, les vannes 202 et 20% sont ouvertes et les vannes 20! et 203 sont fermées, pour que le fluide circule dans le sens adéquat dans le compresseur.In valve assembly 20 of compressor 3, valves 202 and 20% are open and valves 20! and 203 are closed, so that the fluid flows in the correct direction in the compressor.

Dans l’assemblage de vannes 21 du détendeur 4, les vannes 212 et 21% sont ouvertes et les vannes 21! et 213 sont fermées, pour que le fluide circule dans le sens adéquat dans le détendeur 4. La vapeur sortant de l’évaporateur 2 est surchauffée dans le conduit 9, par sous- refroidissement du condensat sortant du condenseur 2 et circulant à contre-courant dans le conduit 10. La vapeur est ainsi surchauffée, ce qui réduit le risque d’une condensation dans le compresseur 3 et le condensat est sous-refroidi avant son entrée dans le détendeur, ce qui réduit le risque d’une vaporisation dans le détendeur.In valve assembly 21 of regulator 4, valves 212 and 21% are open and valves 21! and 213 are closed, so that the fluid circulates in the correct direction in the expansion valve 4. The vapor leaving the evaporator 2 is superheated in the duct 9, by sub-cooling of the condensate leaving the condenser 2 and circulating in counter-current in duct 10. The vapor is thus superheated, which reduces the risk of condensation in compressor 3 and the condensate is sub-cooled before entering the expansion valve, which reduces the risk of vaporization in the expansion valve. .

Claims (15)

REVENDICATIONS 1. Pompe à chaleur réversible, comprenant, dans un circuit (8) pour un fluide caloporteur, deux radiateurs (1 et 2), un compresseur (3) et un détendeur (4), caractérisée en ce qu’elle comprend un échangeur de chaleur (5) qui est connecté en dérivation sur le circuit précité par l'intermédiaire d’un ensemble de vannes (6, 7), ledit ensemble de vannes étant conçu pour, d’une part, connecter le compresseur (3) avec un (1) des échangeurs et connecter le détendeur (4) avec l’autre radiateur (2) et, d’autre part, permuter ces deux connexions.1. Reversible heat pump, comprising, in a circuit (8) for a heat transfer fluid, two radiators (1 and 2), a compressor (3) and an expansion valve (4), characterized in that it comprises a heat exchanger heat (5) which is bypassed on the aforementioned circuit by means of a set of valves (6, 7), said set of valves being designed to, on the one hand, connect the compressor (3) with a (1) of the exchangers and connect the expansion valve (4) with the other radiator (2) and, on the other hand, swap these two connections. 2. Pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’échangeur de chaleur comprend une paire de conduits (9, 10) dont l’un (9) est connecté entre le compresseur (3) et un premier groupe de vannes (6) de l’ensemble de vannes, l’autre conduit (10) de l’échangeur de chaleur étant connecté entre le détendeur (4) et un second groupe de vannes (7) de l’ensemble de vannes.2. Heat pump according to claim 1, characterized in that the heat exchanger comprises a pair of conduits (9, 10), one of which (9) is connected between the compressor (3) and a first group of valves. (6) of the valve assembly, the other duct (10) of the heat exchanger being connected between the expansion valve (4) and a second group of valves (7) of the valve assembly. 3. Pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’échangeur de chaleur comprend une paire de conduits (9, 10) dont l’un (9) est connecté entre un (1) des radiateurs et un premier groupe de vannes (6) de l’ensemble de vannes, l’autre conduit (10) de l'échangeur de chaleur étant connecté entre l’autre radiateur (2) et un second groupe de vannes (7) de l’ensemble de vannes.3. Heat pump according to claim 1, characterized in that the heat exchanger comprises a pair of conduits (9, 10) of which one (9) is connected between one (1) of the radiators and a first group of valves (6) of the valve assembly, the other duct (10) of the heat exchanger being connected between the other radiator (2) and a second group of valves (7) of the valve assembly. 4. Pompe à chaleur selon la revendication 2, caractérisée en ce que, dans le circuit (8) précité, le premier groupe de vannes (6) susdit est du type à quatre voies,4. Heat pump according to claim 2, characterized in that, in the circuit (8) above, the first group of valves (6) above is of the four-way type, qui sont reliées respectivement aux deux radiateurs (1, 2), à l’échangeur de chaleur (5) et au compresseur (3) et en ce que le deuxième groupe de vannes (7) susdit est du type à quatre voies, qui sont reliées respectivement aux deux radiateurs (1, 2), à l’échangeur de chaleur (5) et au détendeur (4).which are connected respectively to the two radiators (1, 2), to the heat exchanger (5) and to the compressor (3) and in that the aforesaid second group of valves (7) is of the four-way type, which are respectively connected to the two radiators (1, 2), to the heat exchanger (5) and to the expansion valve (4). 5. Pompe à chaleur selon la revendication 3, caractérisée en ce que, dans le circuit (8) précité, le premier groupe de vannes (6) susdit est du type à quatre voies, qui sont reliées respectivement au compresseur (3), au détendeur (4), à l’échangeur de chaleur (5) et à un (1) des radiateurs et en ce que le deuxième groupe de vannes (7) susdit est du type à quatre voies, qui sont reliées respectivement au compresseur (3), au détendeur (4), à l’échangeur de chaleur (5) et à l’autre radiateur (2).5. Heat pump according to claim 3, characterized in that, in the aforementioned circuit (8), the aforesaid first group of valves (6) is of the four-way type, which are respectively connected to the compressor (3), to the expansion valve (4), to the heat exchanger (5) and to one (1) of the radiators and in that the aforesaid second group of valves (7) is of the four-way type, which are respectively connected to the compressor (3 ), the expansion valve (4), the heat exchanger (5) and the other radiator (2). 6. Pompe à chaleur selon la revendication 4, caractérisée en ce que les deux groupes de vannes (6, 7) sont montés en série et alternent avec les deux radiateurs (1, 2), l’un (6) des groupes de vannes étant en outre monté en série entre le compresseur (3) et un des conduits (9) de l’échangeur de chaleur (5) et l’autre groupe de vannes (7) étant monté en série entre le détendeur (4) et l’autre conduit (10) de l’échangeur de chaleur (5).6. Heat pump according to claim 4, characterized in that the two groups of valves (6, 7) are mounted in series and alternate with the two radiators (1, 2), one (6) of the groups of valves being furthermore mounted in series between the compressor (3) and one of the conduits (9) of the heat exchanger (5) and the other group of valves (7) being mounted in series between the expansion valve (4) and the 'other duct (10) of the heat exchanger (5). 7. Pompe à chaleur selon la revendication 5, caractérisée en ce que les deux groupes de quatre vannes (6, 7) sont montés en série et alternent avec le compresseur (3) et le détendeur (4), l’un (6) des groupes de vannes étant en outre monté en série entre un (1) des radiateurs et un (9) des conduits de l’échangeur de chaleur (5) et l’autre groupe (7) de vannes étant monté en série entre l’autre radiateur (2) et l’autre conduit (10) de l’échangeur de chaleur.7. Heat pump according to claim 5, characterized in that the two groups of four valves (6, 7) are connected in series and alternate with the compressor (3) and the expansion valve (4), one (6) the valve groups being further connected in series between one (1) of the radiators and one (9) of the heat exchanger ducts (5) and the other valve group (7) being connected in series between the another radiator (2) and the other duct (10) of the heat exchanger. 8. Pompe à chaleur selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que chaque groupe de vannes (6, 7) comprend une vanne à quatre voies.8. Heat pump according to any one of claims 2 to 7, characterized in that each group of valves (6, 7) comprises a four-way valve. 9. Pompe à chaleur selon l’une quelconque des revendications 3, 5, 7 et 8, caractérisée en ce que les jonctions respectives du compresseur (3) et du détendeur (4) aux deux groupes de vannes (6, 7) comprennent des assemblages de quatre vannes (20, 21) qui sont agencées pour maintenir constant le sens de circulation du fluide caloporteur dans le compresseur et dans le détendeur.9. Heat pump according to any one of claims 3, 5, 7 and 8, characterized in that the respective junctions of the compressor (3) and of the expansion valve (4) to the two groups of valves (6, 7) comprise assemblies of four valves (20, 21) which are arranged to keep constant the direction of circulation of the heat transfer fluid in the compressor and in the expansion valve. 10. Pompe à chaleur selon l’une quelconque des revendications l à 9, caractérisée en ce que l’échangeur de chaleur (5) comprend une enceinte calorifugée (11), contenant les deux conduits précités (8, 19}.10. Heat pump according to any one of claims l to 9, characterized in that the heat exchanger (5) comprises a heat-insulated enclosure (11), containing the aforementioned two conduits (8, 19}. 11. Pompe à chaleur selon la revendication 10, caractérisée en ce que les deux conduits (9, 10) sont juxtaposés dans l’enceinte (11).11. Heat pump according to claim 10, characterized in that the two conduits (9, 10) are juxtaposed in the enclosure (11). 12. Pompe à chaleur selon la revendication 10, caractérisée en ce que l’un des conduits comprend un tube qui est engagé dans l’autre conduit qui est annulaire.12. Heat pump according to claim 10, characterized in that one of the conduits comprises a tube which is engaged in the other conduit which is annular. 13. Pompe à chaleur selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le fluide caloporteur circule à contre-courant dans les deux conduits (9, 10).13. Heat pump according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the heat transfer fluid circulates against the current in the two conduits (9, 10). 14. Pompe à chaleur selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu’elle est du type air-air.14. Heat pump according to any one of claims 1 to 13, characterized in that it is of the air-air type. 15. Pompe à chaleur selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, destinée à la climatisation des bâtiments.15. Heat pump according to any one of claims 1 to 14, intended for air conditioning of buildings.
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