EP3722703A1

EP3722703A1 - Thermodynamic machine such as a thermorefrigerating pump and operating method

Info

Publication number: EP3722703A1
Application number: EP19167757.4A
Authority: EP
Inventors: Bruno Seguin
Original assignee: X Terma SAS
Current assignee: X Terma SAS
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-10-14
Anticipated expiration: 2039-04-08
Also published as: EP3722703B1; ES2909327T3

Abstract

Machine thermodynamique comportant un circuit frigorigène traversant un premier échangeur de chaleur (2), un deuxième échangeur de chaleur (3) et un troisième échangeur de chaleur (4) pour faire circuler un fluide frigorigène. Un compresseur (5, 6) est monté entre une sortie du deuxième échangeur de chaleur (3) et une entrée du premier échangeur de chaleur (2). Un premier détendeur (7) est monté entre une sortie du premier échangeur de chaleur (2) et une entrée du deuxième échangeur de chaleur (3). Quatre noeuds de liaison (15, 16, 17, 18) relient différentes entrées et sortie pour définir plusieurs canaux de circulation du fluide frigorigène. Des premier et second dispositifs de commutation (10, 11, 12, 13, 19, 20) définissent sélectivement un canal montant le troisième échangeur de chaleur (4) en parallèle du premier échangeur de chaleur (2) ou montant le troisième échangeur de chaleur (4) en parallèle du deuxième échangeur de chaleur (3).Thermodynamic machine comprising a refrigerant circuit passing through a first heat exchanger (2), a second heat exchanger (3) and a third heat exchanger (4) to circulate a refrigerant. A compressor (5, 6) is mounted between an outlet of the second heat exchanger (3) and an inlet of the first heat exchanger (2). A first expansion valve (7) is mounted between an outlet of the first heat exchanger (2) and an inlet of the second heat exchanger (3). Four connecting nodes (15, 16, 17, 18) connect different inlets and outlets to define several channels for circulating the refrigerant. First and second switching devices (10, 11, 12, 13, 19, 20) selectively define a channel raising the third heat exchanger (4) in parallel with the first heat exchanger (2) or raising the third heat exchanger (4) in parallel with the second heat exchanger (3).

Description

Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

L'invention a pour domaine les installations de production d'énergie calorifique et frigorifique par cycle thermodynamique, pour satisfaire les besoins de chauffage, de rafraîchissement, et de production d'eau chaude sanitaire, dans les secteurs du bâtiment et de l'industrie.The field of the invention is installations for the production of heating and cooling energy by thermodynamic cycle, to meet the heating, cooling and domestic hot water production needs in the building and industrial sectors.

Plus particulièrement, l'invention a pour domaine les machines thermodynamiques appelées thermofrigopompes, qui assurent simultanément la fourniture d'énergie calorifique à un consommateur d'énergie calorifique d'une part et la fourniture d'énergie frigorifique à un consommateur d'énergie frigorifique d'autre part.More particularly, the invention relates to the field of thermodynamic machines called thermofrigopumps, which simultaneously ensure the supply of heat energy to a consumer of heat energy on the one hand and the supply of cooling energy to a consumer of cooling energy. 'somewhere else.

État de la techniqueState of the art

Le consommateur d'énergie calorifique, appelé également consommateur de chaleur, est défini comme un ou plusieurs éléments absorbant de la chaleur par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur. La puissance calorifique transférée au consommateur est directement proportionnelle à la différence entre la température du fluide caloporteur en direction du consommateur de chaleur et la température du fluide caloporteur au retour du consommateur de chaleur. Afin d'adapter la puissance calorifique transférée au consommateur de chaleur à la valeur requise, c'est-à-dire à la demande calorifique, on régule généralement la température du fluide caloporteur en direction du consommateur de chaleur.The heat energy consumer, also called heat consumer, is defined as one or more elements absorbing heat via a heat transfer fluid. The calorific power transferred to the consumer is directly proportional to the difference between the temperature of the heat transfer fluid in the direction of the heat consumer and the temperature of the heat transfer fluid on return from the heat consumer. In order to adapt the calorific power transferred to the heat consumer to the required value, that is to say to the calorific demand, the temperature of the heat transfer fluid is generally regulated in the direction of the heat consumer.

Le consommateur d'énergie frigorifique, appelé également consommateur de froid, est défini comme un ou plusieurs éléments absorbant de l'énergie frigorifique par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur. La puissance frigorifique transférée au consommateur est directement proportionnelle à la différence entre la température du fluide caloporteur en direction du consommateur de froid et la température du fluide caloporteur au retour du consommateur de froid. Généralement, afin d'adapter la puissance frigorifique transférée au consommateur de froid à la valeur requise, c'est-à-dire à la demande frigorifique, on régule la température du fluide caloporteur au départ vers le consommateur de froid.The refrigeration energy consumer, also called cold consumer, is defined as one or more elements absorbing refrigerating energy via a heat transfer fluid. The cooling power transferred to the consumer is directly proportional to the difference between the temperature of the heat transfer fluid in the direction of the cold consumer and the temperature of the heat transfer fluid on return from the cold consumer. Generally, in order to adapt the cooling capacity transferred to the consumer of cold to the required value, that is to say to the refrigeration demand, the temperature of the heat transfer fluid is regulated at the outset towards the cold consumer.

Les thermofrigopompes produisent une énergie calorifique qui est transférée à l'extérieur à travers un échangeur thermique appelé échangeur condenseur, au primaire duquel a lieu la condensation d'un fluide frigorigène, et au secondaire duquel circule le fluide caloporteur véhiculant l'énergie calorifique vers le consommateur de chaud. Les thermofrigopompes produisent simultanément une énergie frigorifique qui est transférée à l'extérieur à travers un échangeur thermique appelé échangeur évaporateur, au primaire duquel a lieu l'évaporation d'un fluide frigorigène, et au secondaire duquel circule le fluide caloporteur véhiculant l'énergie frigorifique vers le consommateur de froid.Heat pumps produce heat energy which is transferred to the outside through a heat exchanger called a condenser exchanger, at the primary of which the condensation of a refrigerant takes place, and at the secondary of which circulates the heat transfer fluid conveying heat energy to the hot consumer. Heat pumps simultaneously produce cooling energy which is transferred to the outside through a heat exchanger called an evaporator exchanger, at the primary of which the evaporation of a refrigerant takes place, and at the secondary of which circulates the heat transfer fluid conveying the refrigerating energy towards the cold consumer.

Par le principe même de fonctionnement de la machine, basé sur le cycle thermodynamique d'un fluide frigorigène, le rapport entre les puissances calorifique et frigorifique produites par la machine à un instant donné, dépend essentiellement du type de fluide frigorigène utilisé et des valeurs de température de condensation et d'évaporation du fluide frigorigène à l'instant considéré. Ces valeurs de température sont directement liées aux valeurs de température du fluide caloporteur en sortie du secondaire de l'échangeur condenseur et en sortie du secondaire de l'échangeur évaporateur. Le rapport entre les puissances calorifique et frigorifique produites par la machine à un instant donné ne peut donc pas être ajusté librement.By the very principle of operation of the machine, based on the thermodynamic cycle of a refrigerant, the ratio between the heating and cooling powers produced by the machine at a given time, essentially depends on the type of refrigerant used and the values of temperature of condensation and evaporation of the refrigerant at the time considered. These temperature values are directly linked to the temperature values of the coolant at the outlet of the secondary of the condenser exchanger and at the outlet of the secondary of the evaporator exchanger. The ratio between the heating and cooling powers produced by the machine at a given time cannot therefore be freely adjusted.

D'un autre côté, le rapport entre la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur et la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid, est totalement indépendant de la machine thermodynamique, peut varier à chaque instant, et peut en outre prendre n'importe quelle valeur.On the other hand, the ratio between the calorific power required by the heat consumer and the cooling power required by the cold consumer, is completely independent of the thermodynamic machine, can vary at any time, and can also take n ' any value.

Une thermofrigopompe est incapable d'adapter à chaque instant à la fois la puissance calorifique et la puissance frigorifique produites aux valeurs de puissance calorifique et frigorifique requises respectivement par le consommateur de chaleur et le consommateur de froid. Soit la machine adapte la puissance calorifique produite à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur, et dans ce cas la puissance frigorifique produite par la machine ne correspond pas au niveau de puissance requis par le consommateur de froid. Soit la machine adapte la puissance frigorifique produite à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid, et dans ce cas la puissance calorifique produite par la machine ne correspond pas au niveau de puissance requis par le consommateur de chaud.A thermofrigopump is incapable of adapting at any time both the calorific power and the refrigeration capacity produced to the values of calorific and refrigeration capacity required respectively by the heat consumer and the cold consumer. Either the machine adapts the heat output produced to the heat output required by the heat consumer, and in this case the cooling output produced by the machine does not correspond to the power level required by the consumer of cold. Either the machine adapts the cooling power produced to the cooling power required by the cold consumer, and in this case the heat output produced by the machine does not correspond to the power level required by the heating consumer.

On distingue alors deux modes de fonctionnement de la machine, en fonction du niveau respectif de la demande en énergie calorifique et de la demande en énergie frigorifique.There are then two operating modes of the machine, depending on the respective level of the heat energy demand and the cooling energy demand.

Lorsque le rapport entre les puissances calorifique et frigorifique appelées par les consommateurs est supérieur au rapport entre les puissances calorifique et frigorifique produites par la machine, la machine peut adapter la puissance calorifique produite à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur. Cependant, elle produit une puissance frigorifique supérieure à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid. Dans ce cas la machine fonctionne selon le mode appelé production calorifique prioritaire, la production calorifique étant alors appelée production prioritaire et la production frigorifique étant alors appelée production non prioritaire.When the ratio between the heating and cooling capacities called for by consumers is greater than the ratio between the heating and cooling capacities produced by the machine, the machine can adapt the heating capacity produced to the heating capacity required by the heat consumer. However, it produces a cooling capacity greater than the cooling capacity required by the cold consumer. In this case, the machine operates according to the mode called priority heat production, heat production then being called priority production and refrigeration production then being called non-priority production.

Inversement, lorsque le rapport entre les puissances calorifique et frigorifique appelées par les consommateurs est inférieur au rapport entre les puissances calorifique et frigorifique produites par la machine, la machine peut adapter la puissance frigorifique produite à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid. Cependant, elle produit une puissance calorifique supérieure à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur. Dans ce cas la machine fonctionne selon le mode appelé production frigorifique prioritaire, la production frigorifique étant alors appelée production prioritaire et la production calorifique étant alors appelée production non prioritaire.Conversely, when the ratio between the heating and cooling capacities called for by consumers is lower than the ratio between the heating and cooling capacities produced by the machine, the machine can adapt the cooling capacity produced to the cooling capacity required by the cold consumer. However, it produces more heat output than the heat output required by the heat consumer. In this case, the machine operates according to the mode called priority refrigeration production, refrigeration production then being called priority production and heat production then being called non-priority production.

En mode production calorifique prioritaire, une partie seulement de l'énergie frigorifique produite par la machine est effectivement fournie au consommateur de froid, et un résidu de l'énergie frigorifique produite par la machine doit être évacué vers un élément extérieur. En mode production frigorifique prioritaire, une partie seulement de l'énergie calorifique produite par la machine est effectivement fournie au consommateur de chaleur, et c'est un résidu d'énergie calorifique produite par la machine qui doit être évacué vers un élément extérieur.In priority heat production mode, only part of the cooling energy produced by the machine is actually supplied to the cold consumer, and a residue of the cooling energy produced by the machine must be evacuated to an external element. In priority cooling production mode, only part of the heat energy produced by the machine is actually supplied to the heat consumer, and it is a heat energy residue produced by the machine which must be evacuated to an external element.

Cet élément extérieur, assurant l'équilibre énergétique du système en absorbant le résidu de la production non prioritaire, qui peut être de l'énergie calorifique ou de l'énergie frigorifique, est appelé source externe.This external element, ensuring the energy balance of the system by absorbing the residue of non-priority production, which may be heat energy or refrigeration energy, is called an external source.

La source externe est définie comme un ou plusieurs éléments capables d'absorber indifféremment de l'énergie calorifique ou de l'énergie frigorifique.The external source is defined as one or more elements capable of absorbing heat energy or cooling energy indifferently.

La source externe peut être un élément naturel, tel que l'air ambiant, la thermofrigopompe fonctionne alors selon le principe dit de l'aérothermie ; l'eau du milieu naturel, la thermofrigopompe fonctionne alors selon le principe dit de l'aquathermie ; ou le sol, la thermofrigopompe fonctionne alors selon le principe dit de la géothermie ; et peut être munie d'un ou plusieurs systèmes intermédiaires d'échange thermique.The external source can be a natural element, such as the ambient air, the thermofrigopump then operates according to the principle known as aerothermal; water from the natural environment, the thermofrigopump then operates according to the principle known as aquathermy; or the ground, the thermofrigopump then operates according to the principle known as geothermal energy; and can be provided with one or more intermediate heat exchange systems.

Un premier inconvénient majeur des thermofrigopompes réside dans le fait que du côté de la production non prioritaire, le réglage de la part d'énergie produite qui doit être échangée avec la source externe n'est pas assuré par la machine elle-même. En mode production calorifique prioritaire, la totalité de l'énergie frigorifique produite par la machine est échangée avec l'extérieur à travers l'échangeur évaporateur, cette énergie étant ensuite orientée pour une partie vers le consommateur de froid et pour l'autre partie vers la source externe, à l'aide d'un circuit extérieur à la machine. En mode production frigorifique prioritaire, la totalité de l'énergie calorifique produite par la machine est échangée avec l'extérieur à travers l'échangeur condenseur. Cette énergie est ensuite orientée pour une partie vers le consommateur de chaleur et pour l'autre partie vers la source externe, à l'aide d'un circuit extérieur à la machine.A first major drawback of thermofrigopumps lies in the fact that on the non-priority production side, the adjustment of the part of energy produced which must be exchanged with the external source is not ensured by the machine itself. In priority heat production mode, all of the cooling energy produced by the machine is exchanged with the outside through the evaporator exchanger, this energy then being directed partly to the cold consumer and for the other part to the external source, using a circuit external to the machine. In priority refrigeration production mode, all of the heat energy produced by the machine is exchanged with the outside through the condenser exchanger. This energy is then directed partly to the heat consumer and for the other part to the external source, using a circuit external to the machine.

Ces circuits extérieurs, qui permettent la gestion du flux énergétique entre le consommateur non prioritaire et la source extérieure, sont souvent complexes et coûteux.These external circuits, which allow the management of the energy flow between the non-priority consumer and the external source, are often complex and expensive.

Un second inconvénient des thermofrigopompes réside dans le fait que du côté de la production prioritaire, la régulation de la température de départ du fluide caloporteur vers le consommateur est effectuée par paliers pour réaliser l'adaptation parfaite de la puissance produite à la puissance requise par le consommateur. Lors de l'adaptation par paliers, chaque palier correspond à la puissance unitaire des compresseurs de la machine, qui fonctionnent en mode tout ou rien. Or chaque démarrage ou arrêt d'un compresseur génère une variation des puissances calorifique et frigorifique produites par la machine thermodynamique, ce qui provoque une variation des températures du fluide caloporteur en sortie du secondaire de l'échangeur condenseur et en sortie du secondaire de l'échangeur évaporateur. Afin d'éviter des fluctuations trop importantes de la température de départ du fluide vers les consommateurs, dues à ces variations de puissance engendrées par le démarrage ou l'arrêt d'un compresseur, il est nécessaire d'installer un ballon tampon sur le circuit d'alimentation du consommateur de chaleur comme sur le circuit d'alimentation du consommateur de froid. Ces ballons tampons ajoutent de la complexité au circuit hydraulique, et peuvent de surcroît atteindre des volumes importants pour assurer des cycles de démarrages et d'arrêts des compresseurs suffisamment longs.A second drawback of thermofrigopumps lies in the fact that on the priority production side, the regulation of the starting temperature of the coolant to the consumer is carried out in stages to achieve the perfect adaptation of the power produced to the power required by the consumer. When adapting in stages, each stage corresponds to the unit capacity of the compressors of the machine, which operate in all or nothing mode. However, each start or stop of a compressor generates a variation of the heating and cooling powers produced by the thermodynamic machine, which causes a variation in the temperatures of the heat transfer fluid at the outlet of the secondary of the condenser exchanger and at the outlet of the secondary of the evaporator exchanger. In order to avoid excessive fluctuations in the flow temperature of the fluid to the consumers, due to these variations in power generated by the starting or stopping of a compressor, it is necessary to install a buffer tank on the circuit. supply of the heat consumer as on the supply circuit of the cold consumer. These buffer tanks add complexity to the hydraulic circuit, and can moreover reach large volumes to ensure sufficiently long compressor starting and stopping cycles.

Un troisième inconvénient des thermofrigopompes réside dans le fait que du côté de la production non prioritaire, la totalité de l'énergie produite est transférée par la machine à travers un échangeur. La gestion des flux énergétiques entre le consommateur d'une part et la source externe d'autre part est réalisée par un circuit extérieur à la machine. Il est alors nécessaire que la machine produise cette énergie à un niveau de température adéquat pour que le consommateur comme la source externe puissent tous deux en absorber une partie. Ainsi en mode production calorifique prioritaire, la température du fluide caloporteur au secondaire de l'échangeur évaporateur doit être au plus égale à la plus basse des températures requises par le consommateur de froid d'une part et la source externe d'autre part.A third drawback of heat pumps lies in the fact that on the non-priority production side, all of the energy produced is transferred by the machine through an exchanger. The management of energy flows between the consumer on the one hand and the external source on the other hand is carried out by a circuit external to the machine. It is then necessary for the machine to produce this energy at an adequate temperature level so that both the consumer and the external source can absorb part of it. Thus in priority heat production mode, the temperature of the heat transfer fluid at the secondary of the evaporator exchanger must be at most equal to the lowest of the temperatures required by the cold consumer on the one hand and the external source on the other.

En mode production frigorifique prioritaire, la température du fluide caloporteur au secondaire de l'échangeur condenseur doit quant à elle être au moins égale à la plus haute des températures requises par le consommateur de chaud d'une part et la source externe d'autre part. Or le rendement énergétique d'un circuit frigorigène dépend du travail fourni par les compresseurs, et donc de l'écart entre la haute pression et la basse pression dans le circuit frigorigène. La température de changement d'état d'un fluide étant directement liée à la pression de ce fluide, le rendement du circuit dépend de l'écart entre la température de condensation du fluide frigorigène lorsqu'il se trouve dans la portion de circuit à haute pression et la température d'évaporation du fluide frigorigène lorsqu'il se trouve dans la portion de circuit à basse pression. Ces températures de condensation et d'évaporation étant continuellement adaptées aux températures requises au secondaire des échangeurs condenseur et évaporateur, le rendement d'un circuit frigorigène dépend donc de l'écart entre la température au secondaire de l'échangeur condenseur et la température au secondaire de l'échangeur évaporateur. Plus cet écart est élevé et plus le rendement est bas.In priority refrigeration production mode, the temperature of the heat transfer fluid at the secondary of the condenser exchanger must be at least equal to the highest of the temperatures required by the heating consumer on the one hand and the external source on the other hand. . However, the energy efficiency of a refrigerant circuit depends on the work performed by the compressors, and therefore on the difference between high pressure and low pressure in the refrigerant circuit. The temperature of change of state of a fluid being directly related to the pressure of this fluid, the efficiency of the circuit depends on the difference between the condensing temperature of the refrigerant when it is in the high circuit portion. pressure and evaporation temperature of the refrigerant when it is in the low pressure circuit portion. These condensation and evaporation temperatures being continuously adapted at the temperatures required at the secondary of the condenser and evaporator exchangers, the efficiency of a refrigerant circuit therefore depends on the difference between the temperature at the secondary of the condenser exchanger and the temperature at the secondary of the evaporator exchanger. The higher this difference, the lower the yield.

La totalité de l'énergie est donc produite par la thermofrigopompe avec le niveau de température côté non prioritaire qui est le plus défavorable pour le rendement de la machine. Il n'est pas possible d'optimiser le rendement global de la machine en produisant une partie de l'énergie à destination du consommateur non prioritaire avec un rendement et une autre partie de l'énergie à destination de la source externe avec un autre rendement.All of the energy is therefore produced by the heat pump with the temperature level on the non-priority side which is the most unfavorable for the efficiency of the machine. It is not possible to optimize the overall efficiency of the machine by producing part of the energy intended for the non-priority consumer with one efficiency and another part of the energy destined for the external source with another efficiency. .

Résumé de l'inventionSummary of the invention

La présente invention a pour but de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus et notamment de proposer une machine thermodynamique qui est capable d'échanger directement avec la source externe le résidu d'énergie calorifique ou frigorifique produite par la machine thermodynamique du côté de la production non prioritaire et non consommée par le consommateur correspondant, de préférence sans avoir recours à des circuits extérieurs de gestion du flux énergétique entre le consommateur et la source extérieure.The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and in particular to provide a thermodynamic machine which is capable of directly exchanging the residue of heat or cooling energy produced by the thermodynamic machine on the production side with the external source. non-priority and not consumed by the corresponding consumer, preferably without having recourse to external circuits for managing the energy flow between the consumer and the external source.

On tend à résoudre ces besoins au moyen d'une machine thermodynamique produisant simultanément de l'énergie calorifique et de l'énergie frigorifique et qui comporte :

un premier échangeur de chaleur possédant au moins un circuit primaire où circule un fluide frigorigène et au moins un circuit secondaire destiné à être parcouru par un premier fluide caloporteur, le premier échangeur de chaleur étant configuré pour condenser le fluide frigorigène ;
un deuxième échangeur de chaleur possédant au moins un circuit primaire où circule le fluide frigorigène et au moins un circuit secondaire destiné à être parcouru par un deuxième fluide caloporteur, le deuxième échangeur de chaleur étant configuré pour évaporer le fluide frigorigène ;
un troisième échangeur de chaleur possédant au moins un circuit primaire où circule le fluide frigorigène et au moins un circuit secondaire destiné à être parcouru par un troisième fluide caloporteur, le troisième échangeur de chaleur étant configuré pour évaporer ou condenser le fluide frigorigène ;
au moins un circuit frigorigène à l'intérieur duquel circule le fluide frigorigène, le au moins un circuit frigorigène connectant le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur et le troisième échangeur de chaleur ;

Le au moins un circuit frigorigène comporte :

un compresseur monté entre une sortie du deuxième échangeur de chaleur et une entrée du premier échangeur de chaleur ;
un premier détendeur monté entre une sortie du premier échangeur de chaleur et une entrée du deuxième échangeur de chaleur ;
un premier noeud de liaison reliant la sortie du compresseur à l'entrée du premier échangeur de chaleur et à un premier dispositif de commutation ;
un deuxième noeud de liaison reliant une sortie du premier échangeur de chaleur à une entrée du premier détendeur et à un deuxième dispositif de commutation ;
un troisième noeud de liaison reliant une entrée du deuxième échangeur de chaleur avec une sortie du premier détendeur et avec le deuxième dispositif de commutation ;
un quatrième noeud de liaison reliant une sortie du deuxième échangeur de chaleur à l'entrée du compresseur et au premier dispositif de commutation ;
le premier dispositif de commutation étant configuré pour définir sélectivement une première configuration ou une seconde configuration, la première configuration définissant un premier canal de circulation du fluide frigorigène reliant une première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur au quatrième noeud de liaison et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le premier dispositif de commutation depuis le premier noeud de liaison, la deuxième configuration définissant un deuxième canal de circulation du fluide frigorigène reliant le premier noeud de liaison à la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le premier dispositif de commutation jusqu'au quatrième noeud de liaison ;
le deuxième dispositif de commutation étant configuré pour définir sélectivement une première configuration ou une seconde configuration, la première configuration définissant un premier canal de circulation du fluide frigorigène reliant le deuxième noeud de liaison à une deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le deuxième dispositif de commutation jusqu'au troisième noeud de liaison, la deuxième configuration définissant un deuxième canal de circulation du fluide frigorigène reliant la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur au troisième noeud de liaison et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le deuxième dispositif de commutation depuis le deuxième noeud de liaison ;
un second détenteur monté entre le deuxième dispositif de commutation et la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur.

We tend to solve these needs by means of a thermodynamic machine simultaneously producing heat energy and cooling energy and which comprises:

a first heat exchanger having at least one primary circuit in which a refrigerant circulates and at least one secondary circuit intended to be traversed by a first heat transfer fluid, the first heat exchanger being configured to condense the refrigerant;
a second heat exchanger having at least one primary circuit in which the refrigerant circulates and at least one secondary circuit intended to be traversed by a second heat transfer fluid, the second heat exchanger being configured to evaporate the refrigerant;
a third heat exchanger having at least one primary circuit in which the refrigerant circulates and at least one secondary circuit intended to be traversed by a third heat transfer fluid, the third heat exchanger being configured to evaporate or condense the refrigerant;
at least one refrigerant circuit inside which the refrigerant circulates, the at least one refrigerant circuit connecting the first heat exchanger, the second heat exchanger and the third heat exchanger;

The at least one refrigerant circuit comprises:

a compressor mounted between an outlet of the second heat exchanger and an inlet of the first heat exchanger;
a first expansion valve mounted between an outlet of the first heat exchanger and an inlet of the second heat exchanger;
a first link node connecting the output of the compressor to the input of the first heat exchanger and to a first switching device;
a second link node connecting an outlet of the first heat exchanger to an inlet of the first expansion valve and to a second switching device;
a third link node connecting an input of the second heat exchanger with an output of the first expansion valve and with the second switching device;
a fourth link node connecting an output of the second heat exchanger to the input of the compressor and to the first switching device;
the first switching device being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant circulation channel connecting a first inlet / outlet of the third heat exchanger to the fourth link node and preventing circulation refrigerant through the first switching device from the first connection node, the second configuration defining a second refrigerant circulation channel connecting the first connection node to the first inlet / outlet of the third heat exchanger and preventing the flow of refrigerant through the first switching device to the fourth link node;
the second switching device being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant circulation channel connecting the second connecting node to a second inlet / outlet of the third heat exchanger and preventing the circulation of refrigerant through the second switching device to the third link node, the second configuration defining a second refrigerant circulation channel connecting the second inlet / outlet of the third heat exchanger to the third link node and preventing the circulation of the refrigerant through the second switching device from the second link node;
a second holder mounted between the second switching device and the second inlet / outlet of the third heat exchanger.

Dans un développement, le second détenteur est un détendeur bidirectionnel.In one development, the second holder is a two-way regulator.

Avantageusement, le compresseur comporte un premier compresseur et un deuxième compresseur montés en parallèle entre le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur, le premier compresseur étant un compresseur à vitesse de rotation variable et le deuxième compresseur étant un compresseur de type tout ou rien dont l'activation est déclenchée lorsqu'une puissance calorifique transférée à travers le premier échangeur de chaleur atteint une valeur seuil ou lorsqu'une puissance frigorifique transférée à travers le deuxième échangeur de chaleur atteint une valeur seuil.Advantageously, the compressor comprises a first compressor and a second compressor mounted in parallel between the first heat exchanger and the second heat exchanger, the first compressor being a compressor with variable speed of rotation and the second compressor being an all or all type compressor. nothing whose activation is triggered when a heat power transferred through the first heat exchanger reaches a threshold value or when a cooling power transferred through the second heat exchanger reaches a threshold value.

Dans un mode de réalisation particulier, le premier détendeur est à taux d'ouverture variable et la machine comporte un circuit de commande configuré pour contrôler le taux d'ouverture du premier détendeur afin de réguler la proportion de fluide frigorigène traversant le détendeur et le deuxième échangeur de chaleur pour ajuster la puissance frigorifique transmise à travers le deuxième échangeur de chaleur ou pour contrôler le taux d'ouverture du premier détendeur afin de réguler la proportion de fluide frigorigène traversant le détendeur et le premier échangeur de chaleur pour ajuster la puissance calorifique transmise à travers le premier échangeur de chaleurIn a particular embodiment, the first expansion valve has a variable opening rate and the machine comprises a control circuit configured to control the opening rate of the first expansion valve in order to regulate the proportion of refrigerant passing through the expansion valve and the second heat exchanger to adjust the cooling power transmitted through the second heat exchanger or to control the opening rate of the first expansion valve in order to regulate the proportion of refrigerant passing through the expansion valve and the first heat exchanger to adjust the calorific power transmitted through the first heat exchanger

Il est avantageux de prévoir que le circuit de commande est configuré pour réguler la température du fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur ou en sortie du deuxième échangeur de chaleur à une valeur de consigne.It is advantageous to provide that the control circuit is configured to regulate the temperature of the heat transfer fluid at the outlet from the first heat exchanger or at the outlet from the second heat exchanger to a set value.

Dans un autre développement, le second détendeur est à taux d'ouverture variable et le circuit de commande est configuré pour commander le rapport du taux d'ouverture du premier détendeur et du second détendeur.In another development, the second regulator has a variable open rate and the control circuit is configured to control the ratio of the open rate of the first regulator to the second regulator.

Préférentiellement, la machine thermodynamique comporte un second circuit frigorigène à l'intérieur duquel circule un second fluide frigorigène, le second circuit frigorigène connectant le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur et le troisième échangeur de chaleur. Le second circuit frigorigène possède un compresseur, un premier détendeur, un premier noeud de liaison, un deuxième noeud de liaison, un troisième noeud de liaison, un quatrième noeud de liaison, un premier dispositif de commutation, un deuxième dispositif de commutation et un deuxième détendeur agencés de manière semblable à l'agencement du premier circuit frigorigène.Preferably, the thermodynamic machine comprises a second refrigerant circuit inside which a second refrigerant circulates, the second refrigerant circuit connecting the first heat exchanger, the second heat exchanger and the third heat exchanger. The second refrigerant circuit has a compressor, a first expansion valve, a first link node, a second link node, a third link node, a fourth link node, a first switching device, a second switching device and a second expansion valve arranged similarly to the arrangement of the first refrigerant circuit.

Dans un autre mode de réalisation particulier, la machine thermodynamique comporte un circuit de commande configuré pour définir un mode de fonctionnement dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du premier circuit frigorigène empêchent la circulation du fluide frigorigène dans le troisième échangeur de chaleur et dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du second circuit frigorigène empêchent la circulation du second fluide frigorigène dans le deuxième échangeur de chaleur.In another particular embodiment, the thermodynamic machine comprises a control circuit configured to define an operating mode in which the first and the second switching devices of the first refrigerant circuit prevent the circulation of the refrigerant in the third heat exchanger and wherein the first and second switching devices of the second refrigerant circuit prevent the circulation of the second refrigerant in the second heat exchanger.

Dans une configuration préférentielle, la machine thermodynamique comporte un circuit de commande configuré pour définir un mode de fonctionnement dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du premier circuit frigorigène empêchent la circulation du fluide frigorigène dans le premier échangeur de chaleur et dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du second circuit frigorigène empêchent la circulation du second fluide frigorigène dans le troisième échangeur de chaleur.In a preferred configuration, the thermodynamic machine comprises a control circuit configured to define an operating mode in which the first and second switching devices of the first refrigerant circuit prevent the circulation of the refrigerant in the first heat exchanger and in which the first and second switching devices of the second refrigerant circuit prevent the circulation of the second refrigerant in the third heat exchanger.

L'invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d'une machine qui permet de mieux réguler la puissance calorifique fournie et la puissance frigorifique fournie.Another subject of the invention is a method of operating a machine which makes it possible to better regulate the calorific power supplied and the cooling power supplied.

On tend à résoudre ces besoins au moyen d'un procédé de fonctionnement d'une machine thermodynamique comportant les étapes :

Fournir une machine thermodynamique selon l'un des modes de réalisation précédents avec un circuit frigorigène ;
Basculer entre un premier mode de fonctionnement et un deuxième mode de fonctionnement, le premier mode de fonctionnement définissant un montage parallèle du troisième échangeur de chaleur et du deuxième échangeur de chaleur entre la sortie du premier échangeur de chaleur et l'entrée du compresseur, le deuxième mode de fonctionnement définissant un montage parallèle du troisième échangeur de chaleur et du premier échangeur de chaleur entre la sortie du compresseur et l'entrée du deuxième échangeur de chaleur.

We tend to solve these needs by means of a method of operating a thermodynamic machine comprising the steps:

Provide a thermodynamic machine according to one of the preceding embodiments with a refrigerant circuit;
Switch between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a parallel assembly of the third heat exchanger and the second heat exchanger between the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the compressor, the second operating mode defining a parallel assembly of the third heat exchanger and the first heat exchanger between the outlet of the compressor and the inlet of the second heat exchanger.

On tend également à résoudre ces besoins au moyen d'un procédé de fonctionnement d'une machine thermodynamique comportant les étapes :

Fournir une machine thermodynamique selon l'un des modes de réalisation précédents avec deux circuits frigorigènes ;
Basculer entre un premier mode de fonctionnement et un deuxième mode de fonctionnement, le premier mode de fonctionnement définissant un premier circuit frigorigène dans lequel le fluide frigorigène ne passe pas au travers du troisième échangeur de chaleur et un second circuit frigorigène dans lequel le second fluide frigorigène ne passe pas au travers du deuxième échangeur de chaleur, le deuxième mode de fonctionnement définissant un premier circuit frigorigène dans lequel le fluide frigorigène ne passe pas au travers du premier échangeur de chaleur et un second circuit frigorigène dans lequel le second fluide frigorigène ne passe pas au travers du troisième échangeur de chaleur.

We also tend to solve these needs by means of a method of operating a thermodynamic machine comprising the steps:

Provide a thermodynamic machine according to one of the preceding embodiments with two refrigerant circuits;
Switch between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a first refrigerant circuit in which the refrigerant does not pass through the third heat exchanger and a second refrigerant circuit in which the second refrigerant does not pass through the second heat exchanger, the second operating mode defining a first refrigerant circuit in which the refrigerant does not pass through the first heat exchanger and a second refrigerant circuit in which the second refrigerant does not pass through the third heat exchanger.

Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l'aide des dessins annexés, dans lesquels :

la figure 1 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention à l'interface entre un consommateur d'énergie calorifique, un consommateur d'énergie frigorifique, et une source externe, selon un mode de réalisation à un seul circuit frigorigène ;
la figure 2 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention, fonctionnant selon un mode appelé production calorifique prioritaire ;
la figure 3 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention fonctionnant selon un mode appelé production calorifique seule ;
la figure 4 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention fonctionnant selon un mode appelé production calorifique équilibrée ;
la figure 5 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention, fonctionnant selon le mode appelé production frigorifique prioritaire ;
la figure 6 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention fonctionnant selon le mode appelé production frigorifique seule ;
la figure 7 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention fonctionnant selon le mode appelé production frigorifique équilibrée ;
la figure 8 représente, de manière schématique, une autre configuration de thermofrigopompe selon l'invention à l'interface entre un consommateur d'énergie calorifique, un consommateur d'énergie frigorifique, et une source externe avec deux circuits frigorigènes ;
la figure 9 représente, de manière schématique, une thermofrigopompe selon l'invention, et selon le mode de réalisation décrit dans la figure 8, fonctionnant globalement selon le mode appelé production calorifique prioritaire ;
La figure 10 représente, de manière schématique, la thermofrigopompe selon l'invention, et selon le mode de réalisation décrit dans la figure 8, fonctionnant globalement selon le mode appelé production frigorifique prioritaire.

Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the following description of particular embodiments given by way of non-limiting examples and illustrated with the aid of the appended drawings, in which:

the figure 1 schematically represents a heat pump according to the invention at the interface between a consumer of heat energy, a consumer of cooling energy, and an external source, according to an embodiment with a single refrigerant circuit;
the figure 2 represents, schematically, a heat pump according to the invention, operating in a mode called priority heat production;
the figure 3 represents, schematically, a heat pump according to the invention operating in a mode called heat production alone;
the figure 4 represents, schematically, a heat pump according to the invention operating in a mode called balanced heat production;
the figure 5 represents, schematically, a heat pump according to the invention, operating according to the mode called priority refrigeration production;
the figure 6 represents, schematically, a heat pump according to the invention operating in the mode called refrigeration production only;
the figure 7 represents, schematically, a heat pump according to the invention operating according to the mode called balanced refrigeration production;
the figure 8 schematically represents another thermofrigopump configuration according to the invention at the interface between a heat energy consumer, a cooling energy consumer, and an external source with two refrigerant circuits;
the figure 9 represents, schematically, a heat pump according to the invention, and according to the embodiment described in figure 8 , operating globally according to the mode called priority heat production;
The figure 10 schematically represents the heat pump according to the invention, and according to the embodiment described in figure 8 , operating globally in the mode called priority refrigeration production.

Description d'un mode de réalisation préféré de l'inventionDescription of a preferred embodiment of the invention

La machine thermodynamique 100 est de type thermofrigopompe, c'est-à-dire que la machine thermodynamique possède au moins une pompe à chaleur dont l'énergie utile est rejetée sur une source chaude et est prélevée d'une source froide.The thermodynamic machine 100 is of the thermofrigopump type, ie the thermodynamic machine has at least one heat pump whose useful energy is rejected on a hot source and is taken from a cold source.

La machine thermodynamique 100 possède une pluralité de canalisations dans lesquelles un ou plusieurs fluides peuvent circuler. Les fluides peuvent être sous la forme liquide ou gazeuse. Le sens de circulation du fluide est matérialisé par des flèches sur les figures 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, et 10. Les canalisations autorisant une circulation de fluide sont représentées par un trait plein alors que les canalisations n'autorisant pas une circulation de fluide sont matérialisées par des pointillés.The thermodynamic machine 100 has a plurality of pipes in which one or more fluids can circulate. The fluids can be in liquid or gas form. The direction of flow of the fluid is shown by arrows on the figures 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 9 , and 10 . The pipes allowing a circulation of fluid are represented by a solid line while the pipes not allowing a circulation of fluid are shown by dotted lines.

Les vannes et les détendeurs en position ouverte sont indiqués en blanc. Les vannes et détendeurs en position fermée sont indiqués en noir. En position ouverte, la vanne autorise la circulation d'un fluide alors qu'elle empêche cette circulation lorsqu'elle se trouve en position fermée.Valves and regulators in the open position are shown in white. Valves and regulators in the closed position are shown in black. In the open position, the valve allows the circulation of a fluid while it prevents this circulation when it is in the closed position.

Les flèches noires disposées sur les échangeurs de chaleur indiquent quant à elles un transfert de chaleur au travers des échangeurs thermiques. Le sens des flèches noires indique le sens d'écoulement de la chaleur. Une flèche noire sortant de la machine thermodynamique 100 indique un transfert de puissance calorifique de la machine 100 vers l'extérieur, alors qu'une flèche noire entrant dans la machine thermodynamique 100 indique un transfert de puissance frigorifique de la machine 100 vers l'extérieur.The black arrows placed on the heat exchangers indicate a transfer of heat through the heat exchangers. The direction of the black arrows indicates the direction of heat flow. A black arrow coming out of the thermodynamic machine 100 indicates a transfer of heat power from the machine 100 to the outside, while a black arrow entering the thermodynamic machine 100 indicates a transfer of cooling power from the machine 100 to the outside. .

La thermofrigopompe 100 comprend un circuit frigorigène 1 dans lequel circule un fluide frigorigène ou au moins un fluide frigorigène. Un fluide frigorigène peut être pur ou être un mélange de fluides. Le fluide frigorigène peut se présenter sous forme gazeuse ou liquide en fonction de la pression et de la température dans le circuit frigorigène et notamment dans les échangeurs de chaleur. De manière avantageuse, les températures de changement d'état liquide-gaz du fluide frigorigène sont situées à l'intérieur de la gamme de températures de fonctionnement de la machine thermodynamique. Le fluide frigorigène est préférentiellement choisi parmi des Hydro Fluoro Carbones, par exemple le R134a (1,1,1,2-tétrafluoroéthane), le R410A (mélange de difuorométhane et 1,1,1,2,2-pentafluoroéthane), le R407C (mélange de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane, 1,1,1,2,2-pentafluoroéthane et de difuorométhane) ou parmi les Hydro Fluoro Oléfines, par exemple le R1234ze (trans-1,3,3,3-Tétrafluoroprop-1-ène), ou le R-1233zd (trans-1-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene). Préférentiellement, la température de changement d'état liquide-gaz du fluide frigorigène est comprise entre -50°C et 100°C.The heat pump 100 comprises a refrigerant circuit 1 in which circulates a refrigerant or at least one refrigerant. A refrigerant can be pure or be a mixture of fluids. The refrigerant can be in gaseous or liquid form depending on the pressure and temperature in the refrigerant circuit and in particular in the heat exchangers. Advantageously, the liquid-gas state change temperatures of the refrigerant are located within the operating temperature range of the thermodynamic machine. The refrigerant is preferably chosen from Hydro Fluoro Carbones, for example R134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane), R410A (mixture of difuoromethane and 1,1,1,2,2-pentafluoroethane), R407C (mixture of 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2,2-pentafluoroethane and difuoromethane) or from Hydro Fluoro Olefins, for example R1234ze (trans-1,3,3,3- Tetrafluoroprop-1-ene), or R-1233zd (trans-1-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene). Preferably, the liquid-gas state change temperature of the refrigerant is between -50 ° C and 100 ° C.

La thermofrigopompe 100 possède un premier échangeur thermique 2 qui produit de l'énergie calorifique. Le premier échangeur thermique 2 alimente un consommateur d'énergie calorifique 200 également appelé source chaude au moyen d'un premier fluide caloporteur. Le premier fluide caloporteur circule dans des canalisations 201 et 202 qui relient un secondaire du premier échangeur thermique 2 avec le consommateur d'énergie calorifique 200. Le consommateur d'énergie calorifique est par exemple un système de chauffage ou un producteur d'eau chaude.The heat pump 100 has a first heat exchanger 2 which produces heat energy. The first heat exchanger 2 supplies a calorific energy consumer 200 also called a hot source by means of a first heat transfer fluid. The first heat transfer fluid circulates in pipes 201 and 202 which connect a secondary of the first heat exchanger 2 with the heat energy consumer 200. The heat energy consumer is for example a heating system or a hot water producer.

La thermofrigopompe 100 produit de l'énergie frigorifique à travers un deuxième échangeur thermique 3. Le deuxième échangeur thermique 3 alimente un consommateur de froid 300 également appelé source froide au moyen d'un deuxième fluide caloporteur circulant dans des canalisations 301 et 302. Les canalisations 301 et 302 relient un secondaire du deuxième échangeur thermique 3 avec le consommateur de froid 300. Le consommateur de froid est par exemple un système de refroidissement.The heat pump 100 produces cooling energy through a second heat exchanger 3. The second heat exchanger 3 supplies a cold consumer 300 also called cold source by means of a second heat transfer fluid circulating in pipes 301 and 302. The pipes 301 and 302 connect a secondary of the second heat exchanger 3 with the cold consumer 300. The cold consumer is for example a cooling system.

La thermofrigopompe 100 possède un troisième échangeur thermique 4 dont le secondaire est connecté thermiquement avec un élément extérieur 401 qui peut être la source externe 400 elle-même ou un troisième fluide caloporteur alimentant cette source externe 400. La thermofrigopompe est apte à échanger de la chaleur avec la source externe 400. La température de la source extérieure est avantageusement comprise entre -40°C et 50°C. La source extérieure peut être l'air ambiant.The heat pump 100 has a third heat exchanger 4, the secondary of which is thermally connected with an external element 401 which can be the external source 400 itself or a third heat transfer fluid supplying this external source 400. The heat pump is able to exchange heat with the external source 400. The temperature of the external source is advantageously between -40 ° C and 50 ° C. The external source can be ambient air.

Les premier, deuxième et troisième fluides caloporteurs peuvent être identiques ou différents et être présents indépendamment purs ou sous la forme d'un mélange. Le fluide caloporteur peut également comporter des substances minérales. De préférence, le fluide caloporteur ne change pas d'état lors du transfert de chaleur entre un échangeur de chaleur et un consommateur de chaud/froid ou une source externe. Le fluide caloporteur peut être choisi parmi l'eau, l'air, une solution aqueuse, du monopropylène glycol, du monoéthylène glycol, des solutions alcooliques ou des sels.The first, second and third heat transfer fluids can be the same or different and be present independently pure or as a mixture. The heat transfer fluid can also contain mineral substances. Preferably, the heat transfer fluid does not change state during heat transfer between a heat exchanger and a hot / cold consumer or an external source. The heat transfer fluid can be chosen from water, air, an aqueous solution, monopropylene glycol, monoethylene glycol, alcoholic solutions or salts.

En fonctionnement, une partie de l'énergie calorifique ou frigorifique produite par la machine thermodynamique 100, également appelée résidu d'énergie calorifique ou résidu d'énergie frigorifique, doit être évacuée vers la source externe 400. De préférence, la source externe possède un ou plusieurs éléments extérieurs 401. Un élément extérieur 401 est un élément naturel, tel que l'air ambiant, l'eau du milieu naturel, le sol ou tout type d'élément extérieur. La machine thermodynamique peut être munie d'un ou plusieurs systèmes intermédiaires d'échange thermique pour adresser chacun des éléments extérieurs.In operation, part of the heat or cooling energy produced by the thermodynamic machine 100, also called heat energy residue or refrigeration energy residue, must be discharged to the external source 400. Preferably, the external source has a or more exterior elements 401. An exterior element 401 is a natural element, such as ambient air, water from the natural environment, the ground or any type of exterior element. The thermodynamic machine can be provided with one or more intermediate heat exchange systems to address each of the external elements.

Le circuit frigorigène 1 est connecté au primaire du premier échangeur de chaleur 2, au primaire du deuxième échangeur de chaleur 3 et au primaire du troisième échangeur de chaleur 4. Le fluide frigorigène circule de manière à déplacer des calories entre les échangeurs de chaleur.The refrigerant circuit 1 is connected to the primary of the first heat exchanger 2, to the primary of the second heat exchanger 3 and to the primary of the third heat exchanger 4. The refrigerant circulates so as to displace calories between the heat exchangers.

Le premier échangeur thermique 2, également appelé échangeur condenseur 2, permet de transférer de la chaleur depuis le fluide frigorigène circulant au primaire de l'échangeur condenseur 2 vers un fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur condenseur 2, tout en assurant la condensation du fluide frigorigène.The first heat exchanger 2, also called condenser exchanger 2, transfers heat from the refrigerant circulating in the primary of the condenser exchanger 2 to a heat transfer fluid circulating in the secondary of the condenser exchanger 2, while ensuring condensation. refrigerant.

Le deuxième échangeur thermique 3, également appelé échangeur évaporateur 3, permet de transférer de la chaleur depuis un fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur évaporateur 3 vers le fluide frigorigène circulant au primaire de l'échangeur évaporateur 3, tout en assurant l'évaporation du fluide frigorigène.The second heat exchanger 3, also called evaporator exchanger 3, allows heat to be transferred from a coolant circulating in the secondary of the evaporator exchanger 3 to the refrigerant. circulating at the primary of the evaporator exchanger 3, while ensuring the evaporation of the refrigerant.

Le troisième échangeur thermique 4, également appelé échangeur de source 4, permet d'échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène circulant au primaire de l'échangeur de source 4 et l'élément extérieur 401, en contact avec le secondaire de l'échangeur de source 4, tout en assurant soit la condensation, soit l'évaporation, du fluide frigorigène.The third heat exchanger 4, also called the source exchanger 4, makes it possible to exchange heat between the refrigerant circulating in the primary of the source exchanger 4 and the external element 401, in contact with the secondary of the exchanger. source 4, while ensuring either condensation or evaporation of the refrigerant.

La thermofrigopompe 100 comprend avantageusement un premier capteur de température 21 configuré pour mesurer la température TCH du fluide caloporteur en sortie du secondaire de l'échangeur condenseur 2 et avantageusement un deuxième capteur de température 31 configuré pour mesurer la température TFR du fluide caloporteur en sortie du secondaire de l'échangeur évaporateur 3. La mesure des deux températures peut être envoyée à un circuit de commande 500 pour assurer la régulation de chacune des températures TFR et TCH à une valeur de consigne.The heat pump 100 advantageously comprises a first temperature sensor 21 configured to measure the temperature TCH of the heat transfer fluid at the outlet of the secondary of the condenser exchanger 2 and advantageously a second temperature sensor 31 configured to measure the temperature TFR of the heat transfer fluid at the outlet of the heat transfer fluid. secondary of the evaporator exchanger 3. The measurement of the two temperatures can be sent to a control circuit 500 to ensure the regulation of each of the temperatures TFR and TCH to a set value.

Un troisième capteur de température 23 peut être utilisé pour mesurer la température T3 du fluide frigorigène en sortie du circuit primaire de l'échangeur condenseur 2.A third temperature sensor 23 can be used to measure the temperature T3 of the refrigerant at the outlet of the primary circuit of the exchanger condenser 2.

Un quatrième capteur de température 32 peut être utilisé pour mesurer la température T1 en sortie du circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3.A fourth temperature sensor 32 can be used to measure the temperature T1 at the outlet of the primary circuit of the evaporator exchanger 3.

Un compresseur permet de comprimer le fluide frigorigène dans le circuit frigorigène 1 lorsque celui-ci se trouve à l'état gazeux. Le compresseur est disposé dans une canalisation qui relie la sortie du deuxième échangeur de chaleur 3 et l'entrée du premier échangeur de chaleur 2. Dans le mode de réalisation avantageux illustré, le compresseur comporte un premier compresseur 5 et un second compresseur 6 montés en parallèle. Le premier compresseur 5 peut être entraîné par un premier moteur électrique 53 muni d'un variateur électronique de vitesse 54 pour adapter sa vitesse à la puissance calorifique ou frigorifique demandée. Le deuxième compresseur 6 peut être entraîné par un deuxième moteur électrique 63.A compressor makes it possible to compress the refrigerant in the refrigerant circuit 1 when the latter is in the gaseous state. The compressor is arranged in a pipe which connects the outlet of the second heat exchanger 3 and the inlet of the first heat exchanger 2. In the advantageous embodiment illustrated, the compressor comprises a first compressor 5 and a second compressor 6 mounted in parallel. The first compressor 5 can be driven by a first electric motor 53 provided with an electronic speed variator 54 to adapt its speed to the calorific or cooling power requested. The second compressor 6 can be driven by a second electric motor 63.

Le circuit frigorigène 1 comprend également un premier capteur de pression 51 configuré pour mesurer la pression PHP en sortie du compresseur et un deuxième capteur de pression 52 configuré pour mesurer la pression PBP en entrée du compresseur.The refrigerant circuit 1 also comprises a first pressure sensor 51 configured to measure the pressure PHP at the outlet of the compressor and a second pressure sensor 52 configured to measure the pressure PBP at the inlet of the compressor.

Dans un mode de réalisation préférentiel, un réservoir 14 est monté dans le circuit frigorigène 1 à l'entrée du compresseur. Le réservoir 14 est configuré pour piéger le fluide frigorigène se trouvant à l'état liquide. Ainsi, le compresseur est alimenté avec un fluide frigorigène à l'état gazeux.In a preferred embodiment, a reservoir 14 is mounted in the refrigerant circuit 1 at the inlet of the compressor. The reservoir 14 is configured to trap the refrigerant in the liquid state. Thus, the compressor is supplied with a refrigerant in the gaseous state.

Un premier détendeur 7 est monté dans le circuit frigorigène 1 de manière à abaisser la pression du fluide frigorigène lorsque celui-ci circule dans le détendeur 7 à l'état liquide. Le premier détendeur 7 est disposé dans une canalisation qui relie la sortie du premier échangeur de chaleur 2 avec l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3. Le premier détendeur 7 est préférentiellement contrôlé électroniquement.A first expansion valve 7 is mounted in the refrigerant circuit 1 so as to lower the pressure of the refrigerant when the latter circulates in the expansion valve 7 in the liquid state. The first expander 7 is arranged in a pipe which connects the outlet of the first heat exchanger 2 with the inlet of the second heat exchanger 3. The first expander 7 is preferably electronically controlled.

Un deuxième détendeur 8, de préférence bidirectionnel, est monté dans le circuit frigorigène 1 de manière à abaisser la pression du fluide frigorigène lorsque celui-ci circule dans le détendeur 8 à l'état liquide. Le deuxième détendeur 8 est disposé dans une canalisation où le fluide frigorigène circule entre un noeud liaison 20 et le troisième échangeur de chaleur 4. Le noeud de liaison 20 étant apte à connecter le deuxième détendeur 8 au premier échangeur de chaleur 2 et/ou au deuxième échangeur de chaleur 3. Le deuxième détendeur 8 est préférentiellement contrôlé électroniquement.A second, preferably bidirectional, expansion valve 8 is mounted in the refrigerant circuit 1 so as to lower the pressure of the refrigerant when the latter circulates in the expansion valve 8 in the liquid state. The second expansion valve 8 is arranged in a pipe where the refrigerant circulates between a connection node 20 and the third heat exchanger 4. The connection node 20 being able to connect the second expansion valve 8 to the first heat exchanger 2 and / or to the second heat exchanger 3. The second expansion valve 8 is preferably electronically controlled.

Le circuit frigorigène 1 est configuré de manière à alimenter chaque échangeur de chaleur en fluide frigorigène et assurer les transferts de calories entre les échangeurs de chaleur. Cependant, le circuit frigorigène 1 possède de multiples canalisations reliant les entrées et les sorties des échangeurs de chaleur entre eux afin de pouvoir définir différents sens de circulation du fluide frigorigène et ainsi différents modes de fonctionnement.The refrigerant circuit 1 is configured so as to supply each heat exchanger with refrigerant and ensure the transfers of calories between the heat exchangers. However, the refrigerant circuit 1 has multiple pipes connecting the inlets and outlets of the heat exchangers to one another in order to be able to define different directions of circulation of the refrigerant and thus different operating modes.

Le circuit frigorigène 1 possède un premier noeud de liaison 15 qui relie la sortie du compresseur à l'entrée du premier échangeur de chaleur 2 et à un premier dispositif de commutation qui définit ou comporte un cinquième noeud de liaison 19.The refrigerant circuit 1 has a first connection node 15 which connects the output of the compressor to the input of the first heat exchanger 2 and to a first switching device which defines or comprises a fifth connection node 19.

Un deuxième noeud de liaison 16 réalise la connexion entre la sortie du premier échangeur de chaleur 2, une première borne du premier détendeur 7 et un deuxième dispositif de commutation qui définit ou comporte un sixième noeud de liaison 20.A second link node 16 makes the connection between the output of the first heat exchanger 2, a first terminal of the first expansion valve 7 and a second switching device which defines or comprises a sixth link node 20.

Un troisième noeud de liaison 17 réalise la connexion entre une deuxième borne du premier détendeur 7, l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3 et le deuxième dispositif de commutation.A third link node 17 makes the connection between a second terminal of the first expansion valve 7, the input of the second heat exchanger 3 and the second switching device.

Un quatrième noeud de liaison 18 réalise la connexion entre l'entrée du compresseur, la sortie du deuxième échangeur de chaleur 3 et un cinquième noeud de liaison 19. Le quatrième noeud de liaison peut être disposé entre la sortie du deuxième échangeur de chaleur 3 et le réservoir 14.A fourth link node 18 makes the connection between the inlet of the compressor, the outlet of the second heat exchanger 3 and a fifth link node 19. The fourth link node can be arranged between the outlet of the second heat exchanger 3 and the tank 14.

Le cinquième noeud de liaison 19 réalise la connexion entre le premier noeud de liaison 15, le quatrième noeud de liaison 18 et une première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4.The fifth link node 19 makes the connection between the first link node 15, the fourth link node 18 and a first input / output of the third heat exchanger 4.

Le sixième noeud de liaison 20 réalise la connexion entre le troisième noeud de liaison 17, le deuxième noeud de liaison 16 et une deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 via le deuxième détendeur 8.The sixth link node 20 makes the connection between the third link node 17, the second link node 16 and a second inlet / outlet of the third heat exchanger 4 via the second expansion valve 8.

Un cinquième capteur de température 42 peut être utilisé pour mesurer la température T2 du fluide frigorigène entre le noeud de liaison 19 et la première entrée/sortie de l'échangeur de source 4. Par exemple, lorsque le primaire de l'échangeur de source 4 fonctionne en évaporateur, le cinquième capteur de température mesure la température T2 du fluide frigorigène en sortie du primaire de l'échangeur de source 4.A fifth temperature sensor 42 can be used to measure the temperature T2 of the refrigerant between the connecting node 19 and the first inlet / outlet of the source exchanger 4. For example, when the primary of the source exchanger 4 operates as an evaporator, the fifth temperature sensor measures the temperature T2 of the refrigerant at the outlet of the primary of the source 4 exchanger.

Un sixième capteur de température 43 peut être utilisé pour mesurer la température T4 du fluide frigorigène entre la deuxième entrée/sortie de l'échangeur de source 4 et le sixième noeud de liaison 20, de préférence entre la deuxième entrée/sortie de l'échangeur de source 4 et le deuxième détendeur 8. Lorsque le circuit primaire de l'échangeur de source 4 fonctionne en condenseur, le sixième capteur 43 mesure la température T4 du fluide frigorigène en sortie du primaire de l'échangeur de source 4.A sixth temperature sensor 43 can be used to measure the temperature T4 of the refrigerant between the second inlet / outlet of the source exchanger 4 and the sixth connection node 20, preferably between the second inlet / outlet of the exchanger. source 4 and the second expansion valve 8. When the primary circuit of source exchanger 4 operates as a condenser, the sixth sensor 43 measures the temperature T4 of the refrigerant at the outlet of the primary of source exchanger 4.

Selon les besoins de régulation de la machine thermodynamique, le premier dispositif de commutation est configuré pour définir sélectivement une première configuration ou une seconde configuration. La première configuration définit un premier canal de circulation du fluide frigorigène reliant la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 au quatrième noeud de liaison 18 et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le dispositif de commutation depuis le premier noeud de liaison 15 comme illustré à la figure 2.According to the regulation needs of the thermodynamic machine, the first switching device is configured to selectively define a first configuration or a second configuration. The first configuration defines a first refrigerant circulation channel connecting the first inlet / outlet from the third heat exchanger 4 to the fourth link node 18 and preventing the flow of refrigerant through the switching device from the first link node 15 as illustrated in figure 2 .

La deuxième configuration définit un deuxième canal de circulation du fluide frigorigène reliant le premier noeud de liaison 15 à la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 comme illustré à la figure 5, et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le dispositif de commutation jusqu'au quatrième noeud de liaison 18.The second configuration defines a second refrigerant circulation channel connecting the first connecting node 15 to the first inlet / outlet of the third heat exchanger 4 as illustrated in figure 5 , and preventing the flow of refrigerant through the switching device to the fourth link node 18.

De manière avantageuse, le premier dispositif de commutation est encore configuré pour définir une configuration de blocage dans laquelle aucun fluide ne traverse le premier dispositif de commutation.Advantageously, the first switching device is further configured to define a blocking configuration in which no fluid passes through the first switching device.

Le deuxième dispositif de commutation est configuré pour définir sélectivement une première configuration ou une seconde configuration. La première configuration définit un premier canal de circulation du fluide frigorigène reliant le deuxième noeud de liaison 16 à une deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le dispositif de commutation jusqu'au troisième noeud de liaison 17 comme cela est illustré à la figure 2.The second switching device is configured to selectively define a first configuration or a second configuration. The first configuration defines a first refrigerant circulation channel connecting the second connecting node 16 to a second inlet / outlet of the third heat exchanger 4 and preventing the circulation of the refrigerant through the switching device to the third cooling node. link 17 as shown in figure 2 .

La deuxième configuration définit un deuxième canal de circulation du fluide frigorigène reliant la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 au troisième noeud de liaison 17 et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le dispositif de commutation depuis le deuxième noeud de liaison 16 comme cela est illustré à la figure 5.The second configuration defines a second refrigerant circulation channel connecting the second inlet / outlet of the third heat exchanger 4 to the third connecting node 17 and preventing the circulation of the refrigerant through the switching device from the second connecting node 16 as shown in figure 5 .

De manière avantageuse, le deuxième dispositif de commutation est encore configuré pour définir une configuration de blocage dans laquelle aucun fluide ne traverse le deuxième dispositif de commutation.Advantageously, the second switching device is further configured to define a blocking configuration in which no fluid passes through the second switching device.

Comme illustré à la figure 2, les premiers canaux de circulation définis par les premier et deuxième dispositifs de commutation permettent de former un canal de circulation qui relie la sortie du premier échangeur de chaleur 2 avec l'entrée du compresseur en passant à travers le troisième échangeur de chaleur 4 pour récupérer de la chaleur. Ainsi, il est possible d'ajuster la température du fluide caloporteur du secondaire du premier échangeur de chaleur 2 et d'ajuster la température du fluide caloporteur du secondaire du deuxième échangeur de chaleur 3.As shown in figure 2 , the first circulation channels defined by the first and second switching devices make it possible to form a circulation channel which connects the outlet of the first heat exchanger 2 with the inlet of the compressor passing through the third heat exchanger 4 to recover heat. Thus, it is possible to adjust the temperature of the heat transfer fluid of the secondary of the first heat exchanger 2 and to adjust the secondary heat transfer fluid temperature of the second heat exchanger 3.

Comme illustré à la figure 5, les seconds canaux de circulation définis par les premier et deuxième dispositifs de commutation permettent de former un canal de circulation qui relie la sortie du compresseur avec l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3 en passant à travers le troisième échangeur de chaleur 4 pour évacuer de la chaleur. Ainsi, il est possible d'ajuster la température du fluide caloporteur du secondaire du premier échangeur de chaleur 2 et d'ajuster la température du fluide caloporteur du secondaire du deuxième échangeur de chaleur 3.As shown in figure 5 , the second circulation channels defined by the first and second switching devices make it possible to form a circulation channel which connects the outlet of the compressor with the inlet of the second heat exchanger 3 passing through the third heat exchanger 4 to evacuate heat. Thus, it is possible to adjust the temperature of the heat transfer fluid of the secondary of the first heat exchanger 2 and to adjust the temperature of the heat transfer fluid of the secondary of the second heat exchanger 3.

Le premier dispositif de commutation peut être formé par exemple par deux vannes 10 et 11, de préférence des électrovannes 10 et 11. A titre d'exemple de réalisation, la première vanne 10 peut être montée entre le premier noeud de liaison 15 et le cinquième noeud de liaison 19 et la deuxième vanne 11 peut être montée entre le cinquième noeud de liaison 19 et le quatrième noeud de liaison 18.The first switching device can be formed, for example, by two valves 10 and 11, preferably solenoid valves 10 and 11. As an exemplary embodiment, the first valve 10 can be mounted between the first connection node 15 and the fifth. link node 19 and the second valve 11 can be mounted between the fifth link node 19 and the fourth link node 18.

Le premier dispositif de commutation est configuré pour autoriser une première circulation du fluide frigorigène entre la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 et l'entrée du compresseur 5, 6, pour autoriser une deuxième circulation de fluide frigorigène entre la sortie du compresseur 5, 6 et la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 ou pour bloquer un flux de fluide frigorigène entre la sortie du compresseur et la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 et bloquer un flux de fluide frigorigène entre la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 et l'entrée du compresseur 5. Le premier dispositif de commutation est avantageusement configuré pour éviter de connecter directement l'entrée et la sortie du compresseur.The first switching device is configured to allow a first circulation of the refrigerant between the first inlet / outlet of the third heat exchanger 4 and the inlet of the compressor 5, 6, to allow a second circulation of the refrigerant between the outlet of the compressor 5, 6 and the first inlet / outlet of the third heat exchanger 4 or to block a flow of refrigerant between the compressor outlet and the first inlet / outlet of the third heat exchanger 4 and block a flow of refrigerant between the first input / output of the third heat exchanger 4 and the input of the compressor 5. The first switching device is advantageously configured to avoid directly connecting the input and the output of the compressor.

Le second dispositif de commutation peut être formé par exemple par deux vannes 12 et 13, de préférence des électrovannes 12 et 13. La vanne 12 est avantageusement disposée entre le deuxième noeud de liaison 16 et le sixième noeud de liaison 20. La vanne 13 est avantageusement disposée entre le sixième noeud de liaison 20 et le troisième noeud de liaison 17.The second switching device can be formed for example by two valves 12 and 13, preferably solenoid valves 12 and 13. The valve 12 is advantageously arranged between the second connection node 16 and the sixth connection node 20. The valve 13 is advantageously arranged between the sixth link node 20 and the third link node 17.

Le second dispositif de commutation est configuré pour autoriser une première circulation du fluide frigorigène entre la sortie du premier échangeur de chaleur 2 et la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4, pour autoriser une deuxième circulation de fluide frigorigène entre la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 et l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3 ou pour bloquer un flux de fluide frigorigène entre la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 et l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3 et bloquer un flux de fluide frigorigène entre la sortie du premier échangeur de chaleur 2 et la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4. Le premier dispositif de commutation est avantageusement configuré pour éviter de connecter directement la sortie du premier échangeur de chaleur et l'entrée du deuxième échangeur de chaleur ce qui court-circuite le détendeur 7.The second switching device is configured to allow a first circulation of the refrigerant between the outlet of the first heat exchanger 2 and the second inlet / outlet of the third heat exchanger 4, to allow a second circulation of the refrigerant between the second inlet / outlet of the third heat exchanger 4 and the inlet of the second heat exchanger 3 or to block a flow of refrigerant between the second inlet / outlet of the third heat exchanger 4 and the inlet of the second heat exchanger 3 and block a flow of refrigerant between the outlet of the first heat exchanger 2 and the second inlet / outlet of the third heat exchanger 4. The first switching device is advantageously configured to avoid directly connecting the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger which bypasses the expansion valve 7.

Les premier et second dispositifs de commutation sont configurés pour disposer le troisième échangeur de chaleur 4 en parallèle du deuxième échangeur de chaleur 3 afin de dissocier la puissance frigorifique fournie au deuxième échangeur de chaleur 3 de la puissance frigorifique délivrée par la machine 100.The first and second switching devices are configured to arrange the third heat exchanger 4 in parallel with the second heat exchanger 3 in order to dissociate the cooling power supplied to the second heat exchanger 3 from the cooling power delivered by the machine 100.

Les premier et second dispositifs de commutation sont configurés pour disposer le troisième échangeur de chaleur 4 en parallèle du premier échangeur de chaleur 2 afin de dissocier la puissance calorique fournie au premier échangeur de chaleur 2 de la puissance calorique délivrée par la machine 100.The first and second switching devices are configured to arrange the third heat exchanger 4 in parallel with the first heat exchanger 2 in order to dissociate the caloric power supplied to the first heat exchanger 2 from the caloric power delivered by the machine 100.

Les premier et deuxième dispositifs de commutation peuvent également être configurés pour sortir indépendamment, le premier échangeur de chaleur 2, le deuxième échangeur de chaleur 3 et le troisième échangeur de chaleur 4 du circuit frigorigène en empêchant la circulation du fluide frigorigène à l'intérieur de l'un de ces échangeurs. Les premier et deuxième dispositifs de commutation permettent d'adapter facilement la puissance calorifique et/ou frigorifique délivrée au premier échangeur de chaleur et au deuxième échangeur de chaleur en adaptant le fonctionnement du troisième échangeur de chaleur.The first and second switching devices can also be configured to independently exit, the first heat exchanger 2, the second heat exchanger 3 and the third heat exchanger 4 from the refrigerant circuit by preventing the circulation of the refrigerant inside the refrigerant circuit. one of these interchanges. The first and second switching devices make it possible to easily adapt the calorific and / or cooling power delivered to the first heat exchanger and to the second heat exchanger by adapting the operation of the third heat exchanger.

Cette configuration est particulièrement avantageuse, car elle est compacte. Les premier, deuxième, troisième et quatrième noeuds de liaison peuvent être simplement des noeuds de raccordement et être dépourvus de vannes.This configuration is particularly advantageous because it is compact. The first, second, third and fourth link nodes can simply be connection nodes and have no valves.

Selon les modes de réalisation, la machine thermodynamique 100 possède un seul circuit frigorigène, deux circuits frigorigènes ou plus de deux circuits frigorigènes.According to the embodiments, the thermodynamic machine 100 has a single refrigerant circuit, two refrigerant circuits or more than two refrigerant circuits.

La figure 2 illustre un mode de fonctionnement de la machine thermodynamique appelé production calorifique prioritaire. Dans ce mode de fonctionnement, la puissance calorifique produite par la machine thermodynamique 100 au travers du circuit frigorigène 1 est adaptée à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur 200. Par exemple, le circuit de commande 500 régule la puissance calorifique pour maintenir la température TCH dans une gamme cible. La puissance frigorifique produite par le circuit frigorigène 1 est au moins égale à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300.The figure 2 illustrates an operating mode of the thermodynamic machine called priority heat production. In this operating mode, the calorific power produced by the thermodynamic machine 100 through the refrigerant circuit 1 is adapted to the calorific power required by the heat consumer 200. For example, the control circuit 500 regulates the calorific power to maintain the heat output. TCH temperature within a target range. The refrigeration capacity produced by the refrigerant circuit 1 is at least equal to the refrigeration capacity required by the refrigeration consumer 300.

La totalité de la puissance calorifique produite est transférée au consommateur de chaleur 200 au travers de l'échangeur condenseur 2. La flèche noire 203 représente une extraction de chaleur depuis le circuit frigorigène vers le consommateur de chaleur 200. Une partie de la puissance frigorifique produite, correspondant à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300, est transférée au consommateur de froid 300 au travers de l'échangeur évaporateur 3. La flèche noire 303 représente une extraction de chaleur depuis le consommateur de froid 300 vers le circuit frigorigène 1. Enfin, la partie restante de la puissance frigorifique produite, non nécessaire au consommateur de froid 300, est transférée à la source 400 au travers de l'échangeur de source 4. La flèche noire 403 représente une extraction de chaleur depuis la source 400 vers le circuit frigorigène 1.All of the heat output produced is transferred to the heat consumer 200 through the condenser exchanger 2. The black arrow 203 represents heat extraction from the refrigerant circuit to the heat consumer 200. Part of the refrigeration power produced , corresponding to the cooling power required by the cold consumer 300, is transferred to the cold consumer 300 through the evaporator exchanger 3. The black arrow 303 represents a heat extraction from the cold consumer 300 to the refrigerant circuit 1 Finally, the remaining part of the cooling power produced, not necessary for the cold consumer 300, is transferred to the source 400 through the source exchanger 4. The black arrow 403 represents an extraction of heat from the source 400 towards the refrigerant circuit 1.

Dans ce mode de fonctionnement, la sortie du premier échangeur de chaleur 2 est connectée à l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3 et à la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 pour autoriser un flux de fluide frigorigène depuis le premier échangeur de chaleur 2 vers les deuxième et troisième échangeurs de chaleur 3 et 4. La sortie du deuxième échangeur de chaleur 3 et la première entrée/sortie du deuxième échangeur de chaleur se rejoignent par exemple avant l'entrée du compresseur et avantageusement avant l'entrée du réservoir 14.In this operating mode, the output of the first heat exchanger 2 is connected to the input of the second heat exchanger 3 and to the second input / output of the third heat exchanger 4 to allow a flow of refrigerant from the first exchanger heat 2 to the second and third heat exchangers 3 and 4. The outlet of the second heat exchanger 3 and the first inlet / outlet of the second heat exchanger meet for example before the compressor inlet and advantageously before the inlet tank 14.

Dans l'exemple particulier illustré à la figure 2, la vanne 12 est ouverte et la vanne 13 est fermée. La vanne 11 est ouverte et la vanne 10 est fermée.In the particular example illustrated in figure 2 , valve 12 is open and valve 13 is closed. Valve 11 is open and valve 10 is closed.

La vanne 10 étant fermée, la totalité du fluide frigorigène à l'état gazeux et à haute pression, en provenance du compresseur, circule uniquement à travers le primaire de l'échangeur condenseur 2, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur condenseur 2. Le fluide frigorigène ressort de l'échangeur condenseur 2 à une température T3 plus faible et avantageusement à l'état liquide et à haute pression.The valve 10 being closed, all of the refrigerant in the gaseous state and at high pressure, coming from the compressor, circulates only through the primary of the exchanger condenser 2, inside which the refrigerant condenses in yielding heat to the coolant circulating in the secondary of the condenser exchanger 2. The refrigerant leaves the condenser exchanger 2 at a lower temperature T3 and advantageously in the liquid state and at high pressure.

La présence du capteur de température 23 n'est pas indispensable au fonctionnement de la machine. Cependant, la mesure de la température T3 éventuellement combinée à la mesure de pression PHP permet de vérifier que l'abaissement de température liée à l'échangeur condenseur 2 est dans la gamme recherchée et/ou que le fluide frigorigène en sortie du primaire de l'échangeur condenseur 2 se trouve en phase liquide.The presence of the temperature sensor 23 is not essential for the operation of the machine. However, the temperature measurement T3 possibly combined with the PHP pressure measurement makes it possible to check that the drop in temperature linked to the condenser exchanger 2 is in the desired range and / or that the refrigerant leaving the primary of the The condenser exchanger 2 is in the liquid phase.

L'utilisation du compresseur 6 fonctionnant en mode tout ou rien en association avec le compresseur 5 dont la vitesse de rotation peut être ajustée de façon continue, permet un ajustement continu de la puissance calorifique transférée à travers l'échangeur condenseur 2. Il est possible de prévoir que, en dessous d'une puissance seuil, seul le compresseur 5 peut être activé. La puissance qu'il est possible de transférer à travers l'échangeur condenseur 2 est alors déterminée par la vitesse de rotation du compresseur 5.The use of the compressor 6 operating in all or nothing mode in association with the compressor 5, the speed of which can be adjusted continuously, allows a continuous adjustment of the heat power transferred through the condenser exchanger 2. It is possible to provide that, below a threshold power, only the compressor 5 can be activated. The power that can be transferred through the condenser exchanger 2 is then determined by the speed of rotation of the compressor 5.

Au delà de la puissance seuil, lorsque le compresseur 5 seul ne permet plus de transférer la puissance requise, par exemple lorsque le compresseur atteint sa vitesse maximale, le second compresseur 6 est activé. Ce second compresseur 6 fournit alors une puissance additionnelle et la vitesse de rotation du compresseur 5 est contrôlée afin de fournir le complément de puissance nécessaire pour atteindre la puissance requise au niveau de l'échangeur condenseur 2.Beyond the threshold power, when the compressor 5 alone no longer makes it possible to transfer the required power, for example when the compressor reaches its maximum speed, the second compressor 6 is activated. This second compressor 6 then provides additional power and the speed of rotation of compressor 5 is controlled in order to provide the additional power necessary to reach the power required at the level of the condenser exchanger 2.

Ce mode de fonctionnement des compresseurs 5 et 6 qui combine l'activation ou la désactivation du second compresseur 6 et l'ajustement de la vitesse de rotation du premier compresseur 5, permet ainsi d'ajuster de façon continue la puissance calorifique transmise à travers l'échangeur condenseur 2, et donc de réguler la température TCH de sortie du fluide caloporteur à sa valeur de consigne.This mode of operation of compressors 5 and 6 which combines the activation or deactivation of the second compressor 6 and the adjustment of the rotational speed of the first compressor 5, thus makes it possible to continuously adjust the calorific power transmitted through the 'exchanger condenser 2, and therefore to regulate the outlet temperature TCH of the heat transfer fluid to its set value.

A la sortie de l'échangeur condenseur 2, le fluide frigorigène traverse le deuxième noeud de liaison 16 où il se scinde en deux parties. Une partie du fluide frigorigène est dirigée vers l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3 à travers le détendeur 7. Dans le détendeur 7, le fluide frigorigène subit un abaissement de sa pression. A la sortie du détendeur 7, le fluide est à basse pression et avantageusement à l'état liquide. Le fluide frigorigène est dirigé à travers le troisième noeud de liaison 17 vers le primaire de l'échangeur évaporateur 3 à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur depuis le fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur évaporateur 3.On leaving the condenser exchanger 2, the refrigerant passes through the second connection node 16 where it splits into two parts. Part of the refrigerant is directed to the inlet of the second heat exchanger 3 through the expansion valve 7. In the expansion valve 7, the refrigerant undergoes a lowering of its pressure. At the outlet of the regulator 7, the fluid is at low pressure and advantageously in the liquid state. The refrigerant is directed through the third connecting node 17 to the primary of the evaporator exchanger 3 inside which the refrigerant evaporates by capturing heat from the heat transfer fluid circulating at the secondary of the evaporator exchanger 3.

A la sortie du primaire de l'échangeur évaporateur 3, le fluide frigorigène est majoritairement à l'état gazeux et à basse pression. Le fluide frigorigène rejoint le réservoir 14 à travers le noeud de liaison 18.At the outlet of the primary of the evaporator exchanger 3, the refrigerant is mainly in the gaseous state and at low pressure. The refrigerant reaches the reservoir 14 through the connecting node 18.

L'autre partie du fluide frigorigène sortant de l'échangeur condenseur 2 est dirigée vers le troisième échangeur de chaleur 4 à travers le détendeur 8. Le fluide frigorigène à l'état liquide subit un abaissement de sa pression au moyen du détendeur 8. A la sortie du détendeur 8, le fluide à l'état liquide et à basse pression traverse le primaire de l'échangeur de source 4, fonctionnant alors en évaporateur. Le fluide frigorigène s'évapore dans le troisième échangeur de chaleur 4 en captant de la chaleur à partir de l'élément extérieur se trouvant au contact du secondaire de l'échangeur de source 4. A sa sortie du primaire de l'échangeur de source 4, le fluide frigorigène est à l'état gazeux et à basse pression.The other part of the refrigerant leaving the condenser exchanger 2 is directed to the third heat exchanger 4 through the expansion valve 8. The refrigerant in the liquid state undergoes a drop in its pressure by means of the expansion valve 8. A the outlet of the expansion valve 8, the fluid in the liquid state and at low pressure passes through the primary of the source exchanger 4, then functioning as an evaporator. The refrigerant evaporates in the third heat exchanger 4 by capturing heat from the external element which is in contact with the secondary of the source exchanger 4. On leaving the primary of the source exchanger 4, the refrigerant is in a gaseous state and at low pressure.

De manière avantageuse, la mesure combinée des températures T1 et T2 est utilisée pour déterminer la valeur de surchauffe du fluide frigorigène à la sortie de l'échangeur évaporateur 3 d'une part, et à la sortie de l'échangeur de source 4 d'autre part. Dans un mode de réalisation privilégié, la mesure des températures T1 et T2 est utilisée afin d'imposer la valeur de surchauffe du fluide frigorigène en sortie de l'échangeur évaporateur 3 et en sortie l'échangeur de source 4.Advantageously, the combined measurement of temperatures T1 and T2 is used to determine the superheat value of the refrigerant at the outlet of the evaporator exchanger 3 on the one hand, and at the outlet of the source exchanger 4 of somewhere else. In a preferred embodiment, the measurement of temperatures T1 and T2 is used in order to impose the superheat value of the refrigerant at the outlet of the evaporator exchanger 3 and at the outlet of the source exchanger 4.

Avantageusement, la mesure combinée des températures T1 et T2 est utilisée pour commander le taux d'ouverture du détendeur 7 et le taux d'ouverture du détendeur 8 le cas échéant. Les mesures des températures est utilisée pour assurer l'évaporation complète du fluide frigorigène à la fois dans le primaire de l'échangeur évaporateur 3 et dans le primaire de l'échangeur de source 4. De manière particulièrement avantageuse, la mesure de température est associée à une mesure de la pression PBP pour mieux contrôler la valeur de la surchauffe.Advantageously, the combined measurement of the temperatures T1 and T2 is used to control the opening rate of the expansion valve 7 and the opening rate of the expansion valve 8, if applicable. Temperature measurements are used to ensure complete evaporation of the refrigerant both in the primary of the evaporator exchanger 3 and in the primary of the source exchanger 4. In a particularly advantageous manner, the temperature measurement is associated with a measurement of the pressure PBP in order to better control the value of the superheating.

Il est avantageux de contrôler le taux d'ouverture du détendeur 7 par rapport au taux d'ouverture du détendeur 8 afin de réguler la proportion de fluide traversant le détendeur 7 et l'échangeur évaporateur 3 par rapport à la proportion de fluide traversant le détendeur 8 et le troisième échangeur de chaleur 4. Le contrôle de la proportion de fluide traversant le primaire de l'échangeur évaporateur 3 permet d'ajuster de façon continue la puissance transmise à travers l'échangeur évaporateur 3, et donc de réguler la température de sortie du fluide caloporteur TFR à sa valeur de consigne. Le surplus de puissance est évacué par le troisième échangeur de chaleur 4.It is advantageous to control the opening rate of the expansion valve 7 compared to the opening rate of the expansion valve 8 in order to regulate the proportion of fluid passing through the expansion valve 7 and the evaporator exchanger 3 compared to the proportion of fluid passing through the expansion valve. 8 and the third heat exchanger 4. The control of the proportion of fluid passing through the primary of the evaporator exchanger 3 makes it possible to continuously adjust the power transmitted through the evaporator exchanger 3, and therefore to regulate the temperature of outlet of the TFR heat transfer fluid at its setpoint. The excess power is removed by the third heat exchanger 4.

Ainsi la thermofrigopompe 100, en mode production calorifique prioritaire, permet d'ajuster de façon continue les puissances calorifique et frigorifique transmises respectivement à travers l'échangeur condenseur 2 et l'échangeur évaporateur 3, et donc de réguler la température du fluide caloporteur TCH en sortie du secondaire de l'échangeur condenseur 2 et la température du fluide caloporteur TFR en sortie du secondaire de l'échangeur évaporateur 3, à leur valeur de consigne.Thus the heat pump 100, in priority heat production mode, makes it possible to continuously adjust the heat and cooling powers transmitted respectively through the condenser exchanger 2 and the evaporator heat exchanger 3, and therefore to regulate the temperature of the heat transfer fluid TCH by outlet of the secondary of the condenser exchanger 2 and the temperature of the heat transfer fluid TFR at the outlet of the secondary of the evaporator exchanger 3, at their set value.

La figure 3 représente la machine thermodynamique dans un mode de fonctionnement appelé production calorifique prioritaire et plus particulièrement production calorifique seule. La puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300 est nulle. La totalité de la puissance calorifique produite par la machine thermodynamique 100 est donc transférée au consommateur de chaleur 200 au travers de l'échangeur condenseur 2. La flèche noire 203 représente l'extraction de chaleur depuis la machine 100 vers le consommateur de chaleur 200.The figure 3 represents the thermodynamic machine in a mode of operation called priority heat production and more particularly heat production alone. The cooling capacity required by the cold consumer 300 is zero. All of the heat output produced by the thermodynamic machine 100 is therefore transferred to the heat consumer 200 through the condenser exchanger 2. The black arrow 203 represents the extraction of heat from the machine 100 to the heat consumer 200.

La totalité de la puissance frigorifique produite par la machine frigorifique 100 est transférée à la source 400 au travers de l'échangeur de source 4. La flèche noire 403 représente l'injection de chaleur depuis la source externe vers le circuit frigorigène. Dans ce cas particulier, aucun échange thermique n'a lieu à travers l'échangeur évaporateur 3, le détendeur 7 est totalement fermé, ne laissant ainsi passer aucun fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur évaporateur 3. La totalité du fluide frigorigène sortant de l'échangeur condenseur 2 à l'état liquide et à haute pression, est dirigée vers le détendeur 8 dans lequel ce fluide frigorigène subit un abaissement de sa pression.All of the refrigeration power produced by the refrigeration machine 100 is transferred to the source 400 through the source exchanger 4. The black arrow 403 represents the injection of heat from the external source to the refrigerant circuit. In this particular case, no heat exchange takes place through the evaporator exchanger 3, the expansion valve 7 is completely closed, thus not allowing any refrigerant to pass through the primary of the exchanger. evaporator 3. All of the refrigerant leaving the condenser exchanger 2 in the liquid state and at high pressure, is directed to the expansion valve 8 in which this refrigerant undergoes a drop in its pressure.

A la sortie du détendeur 8, le fluide à l'état liquide et à basse pression traverse le primaire de l'échangeur de source 4 à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur à l'élément extérieur se trouvant au contact du secondaire de l'échangeur de source 4. A sa sortie du primaire de l'échangeur de source 4, le fluide frigorigène à l'état gazeux et à basse pression rejoint le réservoir 14. Le degré d'ouverture du détendeur 8 est avantageusement contrôlé dans le but d'assurer une surchauffe suffisante du fluide frigorigène en sortie de l'échangeur de source 4, assurant ainsi l'évaporation complète du fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur de source 4. Le mode de réalisation illustré à la figure 3 représente un cas particulier du fonctionnement illustré à la figure 2 où la puissance frigorifique consommée par le consommateur de froid 300 est nulle.At the outlet of the expansion valve 8, the fluid in the liquid state and at low pressure passes through the primary of the source exchanger 4 inside which the refrigerant evaporates by capturing heat at the external element. in contact with the secondary of the source exchanger 4. On leaving the primary of the source exchanger 4, the refrigerant in gaseous state and at low pressure joins the tank 14. The degree of opening of the expansion valve 8 is advantageously controlled in order to ensure sufficient superheating of the refrigerant at the outlet of the source exchanger 4, thus ensuring the complete evaporation of the refrigerant in the primary of the source exchanger 4. The embodiment illustrated at figure 3 represents a particular case of the operation illustrated in figure 2 where the cooling power consumed by the cold consumer 300 is zero.

La figure 4 représente la machine thermodynamique sensiblement dans le même mode de fonctionnement que celui illustré dans la figure 2. La figure représente un mode de fonctionnement appelé production calorifique équilibrée, où la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique atteint exactement puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300.The figure 4 represents the thermodynamic machine in substantially the same operating mode as that illustrated in figure 2 . The figure represents an operating mode called balanced heat production, where the cooling power produced by the thermodynamic machine exactly reaches the cooling power required by the cold consumer 300.

La totalité de la puissance calorifique produite par la machine thermodynamique 100 est transférée au consommateur de chaleur 200 au travers de l'échangeur condenseur 2 comme cela est représenté par la flèche noire 203. La totalité de la puissance frigorifique produite par la machine frigorifique 100 est transférée au consommateur de froid 300 au travers de l'échangeur évaporateur 3 comme cela est représenté par la flèche noire 303.The whole of the heat power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the heat consumer 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203. The whole of the refrigeration power produced by the refrigeration machine 100 is transferred to the cold consumer 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

Dans ce cas particulier, aucun échange thermique n'a lieu à travers l'échangeur de source 4, le détendeur 8 peut être totalement fermé, ne laissant ainsi passer aucun fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur de source 4. Il est également possible de fermer les vannes 12 et 13. Ainsi, la totalité du fluide frigorigène sortant à l'état liquide et à haute pression de l'échangeur condenseur 2 est dirigée vers le détendeur 7 dans lequel le fluide frigorigène subit un abaissement de sa pression. A la sortie du détendeur 7, le fluide à l'état liquide et à basse pression traverse le primaire de l'échangeur évaporateur 3 à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur évaporateur 3.In this particular case, no heat exchange takes place through the source exchanger 4, the expansion valve 8 can be completely closed, thus not allowing any refrigerant to pass through the primary of the source exchanger 4. It is also It is possible to close the valves 12 and 13. Thus, all of the refrigerant leaving the liquid state and at high pressure from the condenser exchanger 2 is directed to the expansion valve 7 in which the refrigerant undergoes a reduction in its pressure. At the outlet of the regulator 7, the fluid the liquid state and at low pressure passes through the primary of the evaporator exchanger 3 inside which the refrigerant evaporates by capturing heat from the coolant circulating in the secondary of the evaporator exchanger 3.

A la sortie du primaire de l'échangeur évaporateur 3, le fluide frigorigène à l'état gazeux et à basse pression rejoint le réservoir 14. Le taux d'ouverture du détendeur 7 est contrôlé dans le but d'assurer une surchauffe suffisante du fluide frigorigène en sortie de l'échangeur évaporateur 3, assurant ainsi l'évaporation complète du fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur évaporateur 3.At the outlet of the primary of the evaporator exchanger 3, the refrigerant in gaseous state and at low pressure joins the reservoir 14. The opening rate of the expansion valve 7 is controlled in order to ensure sufficient superheating of the fluid. refrigerant at the outlet of evaporator exchanger 3, thus ensuring complete evaporation of the refrigerant in the primary of evaporator exchanger 3.

La figure 5 représente la machine thermodynamique dans un mode de fonctionnement que l'on appelle production frigorifique prioritaire. Dans ce mode de fonctionnement, la puissance frigorifique produite par le circuit frigorigène 1 est adaptée à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300, et la puissance calorifique produite par la machine thermodynamique est au moins égale à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur 200. Par exemple, le circuit de commande 500 régule la puissance frigorifique pour maintenir la température TFR dans une gamme cible. La totalité de la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique 100 est transférée au consommateur de froid 300 au travers de l'échangeur évaporateur 3 comme cela est représenté par la flèche noire 303.The figure 5 represents the thermodynamic machine in a mode of operation called priority refrigeration production. In this operating mode, the cooling power produced by the refrigerant circuit 1 is matched to the cooling power required by the cold consumer 300, and the heat output produced by the thermodynamic machine is at least equal to the heat output required by the consumer. heat 200. For example, the control circuit 500 regulates the cooling capacity to maintain the temperature TFR within a target range. All of the refrigerating power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumer 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

Une partie de la puissance calorifique produite par la machine frigorifique 100, correspondant à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur 200, est transférée au consommateur de chaleur 200 au travers de l'échangeur condenseur 2 comme cela représenté par la flèche noire 203.Part of the heat output produced by the refrigeration machine 100, corresponding to the heat output required by the heat consumer 200, is transferred to the heat consumer 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203.

La partie restante de la puissance calorifique produite par la machine frigorifique 100 non nécessaire au consommateur de chaleur 200, est transférée à la source 400 au travers de l'échangeur de source 4. La flèche noire 403 représente une extraction de chaleur depuis le circuit frigorigène vers la source externe.The remaining part of the calorific power produced by the refrigeration machine 100, not necessary for the heat consumer 200, is transferred to the source 400 through the source exchanger 4. The black arrow 403 represents heat extraction from the refrigerant circuit. to the external source.

Dans ce mode de fonctionnement, la sortie du compresseur alimente l'entrée du premier échangeur de chaleur 2 et la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4. Dans l'exemple illustré, la vanne 10 est ouverte et la vanne 11 est fermée. La deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur 4 est reliée à l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 3. Dans l'exemple illustré, la vanne 13 est ouverte et la vanne 12 est fermée.In this operating mode, the compressor output supplies the input of the first heat exchanger 2 and the first input / output of the third heat exchanger 4. In the example shown, valve 10 is open and valve 11 is closed. The second inlet / outlet of the third heat exchanger 4 is connected to the inlet of the second heat exchanger 3. In the example illustrated, the valve 13 is open and the valve 12 is closed.

A la sortie du compresseur, le fluide frigorigène est à l'état gazeux et à haute pression et il traverse le premier noeud de liaison 15 où il se scinde en deux parties. Une partie du fluide frigorigène est dirigée vers le primaire de l'échangeur condenseur 2, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur condenseur 2. Le fluide frigorigène ressort de l'échangeur condenseur 2 à l'état liquide et à haute pression, et à la température T3. Il est avantageux de fermer la vanne 12 de sorte que le fluide frigorigène sortant de l'échangeur condenseur 2 soit orienté vers le détendeur 7. Le fluide frigorigène à l'état liquide subit un abaissement de sa pression à l'intérieur du détendeur 7. A la sortie du détendeur 7, le fluide à l'état liquide et à basse pression est dirigé vers le noeud de liaison 17.On leaving the compressor, the refrigerant is in the gaseous state and at high pressure and it passes through the first connection node 15 where it splits into two parts. A part of the refrigerant is directed towards the primary of the exchanger condenser 2, inside which the refrigerant condenses by giving up heat to the coolant circulating in the secondary of the exchanger condenser 2. The refrigerant emerges from the condenser exchanger 2 in the liquid state and at high pressure, and at temperature T3. It is advantageous to close the valve 12 so that the refrigerant leaving the condenser exchanger 2 is directed towards the expansion valve 7. The refrigerant in the liquid state undergoes a drop in its pressure inside the expansion valve 7. At the outlet of the regulator 7, the fluid in the liquid state and at low pressure is directed to the connection node 17.

L'autre partie de fluide frigorigène est dirigée vers le primaire de l'échangeur de source 4 fonctionnant alors en condenseur. A l'intérieur de l'échangeur de source 4, le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur à l'élément extérieur se trouvant au contact du secondaire de l'échangeur de source 4.The other refrigerant part is directed to the primary of the source exchanger 4 then operating as a condenser. Inside the source exchanger 4, the refrigerant condenses by transferring heat to the external element in contact with the secondary of the source exchanger 4.

La présence du capteur de température 43 n'est pas indispensable au fonctionnement de la machine. Cependant, une mesure de la température T4 permet de vérifier que la valeur du refroidissement du fluide frigorigène à la sortie du primaire de l'échangeur de source 4 se trouve dans la gamme recherchée lorsque l'échangeur de source 4 fonctionne en condenseur. La mesure de la température est avantageusement utilisée pour commander que le fluide frigorigène se trouve à l'état liquide en sortie du primaire de l'échangeur de source 4. Il est avantageux d'associer la mesure de la température T4 avec la mesure de la pression PHP pour commander que le fluide frigorigène se trouve à l'état liquide en sortie du primaire de l'échangeur de source 4.The presence of the temperature sensor 43 is not essential for the operation of the machine. However, a measurement of the temperature T4 makes it possible to verify that the value of the cooling of the refrigerant at the outlet of the primary of the source exchanger 4 is in the desired range when the source exchanger 4 operates as a condenser. The temperature measurement is advantageously used to control that the refrigerant is in the liquid state at the outlet of the primary of the source exchanger 4. It is advantageous to combine the measurement of the temperature T4 with the measurement of the temperature. PHP pressure to control that the refrigerant is in the liquid state at the outlet of the primary of the source exchanger 4.

A sa sortie du primaire de l'échangeur de source 4, le fluide frigorigène est orienté vers le détendeur 8, dans lequel le fluide frigorigène à l'état liquide subit un abaissement de sa pression. A la sortie du détendeur 8, le fluide à l'état liquide et à basse pression est dirigé à travers la vanne 13, qui est ouverte, vers le noeud de liaison 17.On leaving the primary of the source exchanger 4, the refrigerant is directed towards the expansion valve 8, in which the refrigerant in the liquid state undergoes a drop in its pressure. At the outlet of the regulator 8, the fluid in the liquid and low pressure is directed through the valve 13, which is open, to the connection node 17.

Au niveau du troisième noeud de liaison 17, la partie de fluide frigorigène en provenance de l'échangeur condenseur 2 puis le détendeur 7 et la partie de fluide frigorigène en provenance de l'échangeur de source 4 puis le détendeur 8, se mélangent avant d'entrer dans le primaire de l'échangeur évaporateur 3. La totalité du fluide frigorigène, à l'état liquide et à basse pression, circule à travers le primaire de l'échangeur évaporateur 3, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur évaporateur 3.At the level of the third connection node 17, the refrigerant part coming from the condenser exchanger 2 then the expansion valve 7 and the refrigerant part coming from the source exchanger 4 then the expansion valve 8, mix before d '' enter the primary of evaporator exchanger 3. All the refrigerant, in liquid state and at low pressure, circulates through the primary of evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant s' evaporates by capturing heat from the coolant circulating in the secondary of the evaporator exchanger 3.

A la sortie du primaire de l'échangeur évaporateur 3, le fluide frigorigène est à l'état gazeux et à basse pression. Le fluide frigorigène atteint avantageusement le réservoir 14. Comme précédemment, il est avantageux d'utiliser un second compresseur 6 fonctionnant en mode tout ou rien en association avec le premier compresseur 5 dont la vitesse de rotation peut être ajustée de façon continue. Cela permet un ajustement continu de la puissance frigorifique transférée à travers l'échangeur évaporateur 3. Le contrôle des compresseurs 5 et 6, combinant l'activation ou la désactivation du compresseur 6 et l'ajustement de la vitesse de rotation du compresseur 5, permet ainsi d'ajuster de façon continue la puissance frigorifique transmise à travers l'échangeur évaporateur 3, et donc de réguler la température de sortie du fluide caloporteur TFR à sa valeur de consigne.At the outlet of the primary of the evaporator exchanger 3, the refrigerant is in the gaseous state and at low pressure. The refrigerant advantageously reaches the reservoir 14. As previously, it is advantageous to use a second compressor 6 operating in all-or-nothing mode in association with the first compressor 5, the speed of rotation of which can be adjusted continuously. This allows a continuous adjustment of the cooling power transferred through the evaporator exchanger 3. The control of compressors 5 and 6, combining the activation or deactivation of compressor 6 and the adjustment of the rotation speed of compressor 5, allows thus continuously adjusting the cooling power transmitted through the evaporator exchanger 3, and therefore regulating the outlet temperature of the heat transfer fluid TFR to its set value.

Comme pour le mode de réalisation illustré à la figure 2, le taux d'ouverture des détendeurs 7 et 8 peut être commandé dans le but d'assurer une surchauffe suffisante du fluide frigorigène en sortie du primaire de l'échangeur évaporateur 3, assurant ainsi l'évaporation complète du fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur évaporateur 3. La mesure de la température T1 éventuellement en association avec la mesure de la basse pression PBP, permet de commander que la valeur de la surchauffe du fluide frigorigène à la sortie de l'échangeur évaporateur 3 soit dans la gamme recherchée.As for the embodiment illustrated on figure 2 , the opening rate of the expansion valves 7 and 8 can be controlled in order to ensure sufficient superheating of the refrigerant at the outlet of the primary of the evaporator exchanger 3, thus ensuring the complete evaporation of the refrigerant in the primary of the evaporator exchanger 3. The measurement of the temperature T1 possibly in association with the measurement of the low pressure PBP, makes it possible to control that the value of the superheating of the refrigerant at the outlet of the evaporator exchanger 3 is in the desired range .

La commande des taux d'ouverture des détendeurs 7 et 8, par exemple la valeur relative du degré d'ouverture du détendeur 7 par rapport au degré d'ouverture du détendeur 8, permet de réguler la proportion de fluide traversant l'échangeur condenseur 2. Le contrôle de la proportion de fluide traversant le primaire de l'échangeur condenseur 2 permet d'ajuster de façon continue la puissance transmise à travers l'échangeur condenseur 2, et donc de réguler la température de sortie du fluide caloporteur TCH à sa valeur de consigne.The control of the opening rates of the expansion valves 7 and 8, for example the relative value of the degree of opening of the expansion valve 7 compared to the degree of opening of the expansion valve 8, makes it possible to regulate the proportion of fluid passing through the exchanger condenser 2 . Control of the proportion of fluid passing through the primary of the condenser exchanger 2 makes it possible to continuously adjust the power transmitted through the condenser exchanger 2, and therefore to regulate the outlet temperature of the heat transfer fluid TCH to its set value.

Ainsi la thermofrigopompe 100, en mode production frigorifique prioritaire, permet d'ajuster de façon continue les puissances calorifique et frigorifique transmises respectivement à travers l'échangeur condenseur 2 et l'échangeur évaporateur 3, et donc de réguler la température du fluide caloporteur TCH en sortie du secondaire de l'échangeur condenseur 2 et la température du fluide caloporteur TFR en sortie du secondaire de l'échangeur évaporateur 3, à leur valeur de consigne.Thus the heat pump 100, in priority refrigeration production mode, makes it possible to continuously adjust the heating and cooling powers transmitted respectively through the condenser exchanger 2 and the evaporator exchanger 3, and therefore to regulate the temperature of the heat transfer fluid TCH by outlet of the secondary of the condenser exchanger 2 and the temperature of the heat transfer fluid TFR at the outlet of the secondary of the evaporator exchanger 3, at their set value.

La figure 6 représente un mode de fonctionnement particulier de ce qui est illustré à la figure 5 et appelé production frigorifique seule. La puissance calorifique requise par le consommateur de chaud 200 est nulle. La totalité de la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique 100 est transférée au consommateur de froid 300 au travers de l'échangeur évaporateur 3 comme cela est représenté par la flèche noire 303. La totalité de la puissance calorifique produite par la machine frigorifique 100 est transférée à la source 400 au travers de l'échangeur de source 4 comme cela est représenté par la flèche noire 403.The figure 6 represents a particular mode of operation of what is illustrated on figure 5 and called refrigeration production only. The heat output required by the hot consumer 200 is zero. The totality of the cooling power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumer 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303. The totality of the heating power produced by the refrigeration machine 100 is transferred to the source 400 through the source exchanger 4 as represented by the black arrow 403.

Dans ce cas particulier, aucun échange thermique n'a lieu à travers l'échangeur condenseur 2, le détendeur 7 est totalement fermé, ne laissant ainsi passer aucun fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur condenseur 2. Ainsi, la totalité du fluide frigorigène, à l'état gazeux et à haute pression en sortie du compresseur, est dirigée vers le circuit primaire de l'échangeur de source 4, qui fonctionne en condenseur, et à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en transférant de la chaleur à l'élément extérieur se trouvant au contact du secondaire de l'échangeur de source 4. A sa sortie du primaire de l'échangeur de source 4, le fluide frigorigène à l'état liquide et à haute pression, entre dans le détendeur bidirectionnel 8 dans lequel ce fluide frigorigène subit un abaissement de sa pression.In this particular case, no heat exchange takes place through the condenser exchanger 2, the expansion valve 7 is completely closed, thus not allowing any refrigerant to pass through the primary of the condenser exchanger 2. Thus, all of the fluid refrigerant, in the gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressor, is directed to the primary circuit of the source 4 exchanger, which operates as a condenser, and inside which the refrigerant condenses by transferring heat to the external element in contact with the secondary of source exchanger 4. On leaving the primary of source exchanger 4, the refrigerant in liquid state and at high pressure enters the expansion valve bidirectional 8 in which this refrigerant undergoes a lowering of its pressure.

Dans l'exemple illustré, la vanne 10 est ouverte et la vanne 11 est fermée. A sa sortie du détendeur 8, la totalité du fluide frigorigène à l'état liquide et à basse pression est dirigée vers le circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur évaporateur 3. Dans l'exemple illustré, la vanne 13 est ouverte et la vanne 12 est fermée.In the example illustrated, the valve 10 is open and the valve 11 is closed. On leaving the expansion valve 8, all of the refrigerant in liquid state and at low pressure is directed to the primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant evaporates by capturing heat at heat transfer fluid circulating in the secondary of the evaporator exchanger 3. In the example illustrated, the valve 13 is open and the valve 12 is closed.

Le fluide frigorigène ressort de l'échangeur évaporateur 3 à l'état gazeux et à basse pression, puis rejoint avantageusement le réservoir 14 à travers le noeud de liaison 18. Le taux d'ouverture du détendeur 8 est commandé de manière à obtenir une surchauffe suffisante du fluide frigorigène en sortie de l'échangeur évaporateur 3, assurant ainsi l'évaporation complète du fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur évaporateur 3.The refrigerant leaves the evaporator exchanger 3 in the gaseous state and at low pressure, then advantageously reaches the reservoir 14 through the connecting node 18. The opening rate of the expansion valve 8 is controlled so as to obtain overheating. sufficient refrigerant at the outlet of evaporator exchanger 3, thus ensuring complete evaporation of the refrigerant in the primary of evaporator exchanger 3.

La figure 7 représente un autre mode de fonctionnement particulier de celui illustré à la figure 5 et appelé production frigorifique équilibrée. La puissance calorifique produite par la machine thermodynamique atteint exactement la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur. La totalité de la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique 100 est transférée au consommateur de froid 300 au travers de l'échangeur évaporateur 3 comme cela est représenté par la flèche noire 303.The figure 7 represents another particular operating mode of that illustrated in figure 5 and called balanced refrigeration production. The calorific power produced by the thermodynamic machine exactly reaches the calorific power required by the heat consumer. All of the refrigerating power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumer 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

La totalité de la puissance calorifique produite par la machine frigorifique 100 est transférée au consommateur de chaleur 200 au travers de l'échangeur condenseur 2 comme cela est représenté par la flèche noire 203. Aucun échange thermique n'a lieu à travers l'échangeur de source 4, le détendeur 8 est totalement fermé, ne laissant ainsi passer aucun fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur de source 4. Il est également possible de fermer les vannes 10 et 11. Ainsi, la totalité du fluide frigorigène, à l'état gazeux et à haute pression en sortie des compresseurs 5 et 6, est dirigée vers le circuit primaire de l'échangeur condenseur 2, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur condenseur 2.All of the heat power produced by the refrigeration machine 100 is transferred to the heat consumer 200 through the condenser exchanger 2 as shown by the black arrow 203. No heat exchange takes place through the heat exchanger. source 4, the expansion valve 8 is completely closed, thus not allowing any refrigerant to pass through the primary of the source exchanger 4. It is also possible to close the valves 10 and 11. Thus, all of the refrigerant, at the The gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressors 5 and 6, is directed to the primary circuit of the exchanger condenser 2, inside which the refrigerant condenses by releasing heat to the coolant circulating in the secondary of the condenser exchanger 2.

A sa sortie du primaire de l'échangeur condenseur 2, le fluide frigorigène à l'état liquide et à haute pression, entre dans le détendeur 7. Le fluide frigorigène subit alors un abaissement de sa pression. A sa sortie du détendeur 7, la totalité du fluide frigorigène à l'état liquide et à basse pression est dirigée vers le circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de l'échangeur évaporateur 3.On leaving the primary of the condenser exchanger 2, the refrigerant in the liquid state and at high pressure, enters the expansion valve 7. The refrigerant then undergoes a drop in its pressure. On leaving the expansion valve 7, all of the refrigerant in the liquid state and at low pressure is directed to the primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant evaporates by capturing heat the heat transfer fluid circulating in the secondary of the evaporator exchanger 3.

Le fluide frigorigène ressort de l'échangeur évaporateur 3 à l'état gazeux et à basse pression, puis rejoint avantageusement le réservoir 14. Le taux d'ouverture du détendeur 7 est contrôlé de manière à obtenir une surchauffe suffisante du fluide frigorigène en sortie de l'échangeur évaporateur 3, assurant ainsi l'évaporation complète du fluide frigorigène dans le primaire de l'échangeur évaporateur 3.The refrigerant leaves the evaporator exchanger 3 in the gaseous state and at low pressure, then advantageously joins the reservoir 14. The opening rate of the expansion valve 7 is controlled so as to obtain sufficient superheating of the refrigerant at the outlet of evaporator exchanger 3, thus ensuring complete evaporation of the refrigerant in the primary of evaporator exchanger 3.

Selon les modes de fonctionnement, le circuit de commande 500 modifie l'état des premier et second dispositifs de commutation pour qu'ils définissent sélectivement un canal de circulation dans lequel le troisième échangeur de chaleur 4 est monté en parallèle du premier échangeur de chaleur 2 ou un canal de circulation dans lequel le troisième échangeur de chaleur 4 est monté en parallèle du deuxième échangeur de chaleur 3.Depending on the operating modes, the control circuit 500 modifies the state of the first and second switching devices so that they selectively define a circulation channel in which the third heat exchanger 4 is mounted in parallel with the first heat exchanger 2. or a circulation channel in which the third heat exchanger 4 is mounted in parallel with the second heat exchanger 3.

La figure 8 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'une thermofrigopompe 100 comportant deux circuits frigorigènes distincts 1 et 101. Chaque circuit frigorigène 1/101 alimente un primaire des multiples échangeurs de chaleur. Le premier circuit frigorigène 1 est identique à ce qui a été décrit précédemment en relation avec les modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 7.The figure 8 schematically shows another embodiment of a heat pump 100 comprising two separate refrigerant circuits 1 and 101. Each refrigerant circuit 1/101 supplies a primary of the multiple heat exchangers. The first refrigerant circuit 1 is identical to what has been described previously in relation to the embodiments illustrated in figures 1 to 7 .

Les deux circuits frigorigènes 1/101 sont avantageusement identiques et comportent chacun un compresseur 5/6 et 105/106 préférentiellement disposé dans la canalisation qui relie le deuxième échangeur de chaleur 3 avec le premier échangeur de chaleur 2. Chaque circuit frigorigène 1 et 101 comporte également deux détendeurs 7, 8 et 107, 108. Les caractéristiques techniques des éléments formant le deuxième circuit frigorigène peuvent reprendre les caractéristiques déjà indiquées plus haut pour le premier circuit frigorigène. Le deuxième circuit frigorigène comporte six noeuds de liaison disposés de manière identique à ce qui a été décrit précédemment et il comporte également les deux dispositifs de commutation. Le deuxième circuit frigorigène peut également comporter un réservoir 114, ainsi que des capteurs de température. Chaque capteur de température du deuxième circuit frigorigène étant un capteur équivalent à ce qui a été décrit dans le premier circuit frigorigène.The two refrigerant circuits 1/101 are advantageously identical and each comprise a compressor 5/6 and 105/106 preferably arranged in the pipe which connects the second heat exchanger 3 with the first heat exchanger 2. Each refrigerant circuit 1 and 101 comprises also two expansion valves 7, 8 and 107, 108. The technical characteristics of the elements forming the second refrigerant circuit can take up the characteristics already indicated above for the first refrigerant circuit. The second refrigerant circuit comprises six connection nodes arranged in an identical manner to what has been described above and it also comprises the two switching devices. The second refrigerant circuit can also include a reservoir 114, as well as temperature sensors. Each temperature sensor of the second refrigerant circuit being a sensor equivalent to what has been described in the first refrigerant circuit.

Le second circuit frigorigène 101 permet la circulation d'un second fluide frigorigène qui peut être identique ou différent au premier fluide frigorigène dans sa composition.The second refrigerant circuit 101 allows the circulation of a second refrigerant which may be identical or different to the first refrigerant in its composition.

Le circuit frigorigène 101 comprend avantageusement un capteur de pression 151 configuré pour mesurer la pression PHP101 en sortie du compresseur 105/106. Le circuit frigorigène 101 peut également comporter un autre capteur de pression 152 configuré pour mesurer la pression PBP101 en entrée du compresseur 105/106.The refrigerant circuit 101 advantageously comprises a pressure sensor 151 configured to measure the pressure PHP101 at the outlet of the compressor 105/106. The refrigerant circuit 101 can also include another pressure sensor 152 configured to measure the pressure PBP101 at the inlet of the compressor 105/106.

Le troisième détendeur 107 permet d'abaisser la pression du second fluide frigorigène lorsque celui-ci circule dans le détendeur 107 à l'état liquide. Le circuit frigorigène 101 comporte également un quatrième détendeur 108 qui est avantageusement contrôlé électroniquement. De manière préférentielle, le quatrième détendeur 108 est bidirectionnel et permet d'abaisser la pression du fluide frigorigène lorsque celui-ci circule dans le détendeur 108 à l'état liquide.The third expansion valve 107 makes it possible to lower the pressure of the second refrigerant when the latter circulates in the expansion valve 107 in the liquid state. The refrigerant circuit 101 also includes a fourth expansion valve 108 which is advantageously controlled electronically. Preferably, the fourth expansion valve 108 is bidirectional and makes it possible to lower the pressure of the refrigerant when the latter circulates in the expansion valve 108 in the liquid state.

Comme indiqué précédemment, le second circuit frigorigène 101 comporte un premier capteur de température du fluide frigorigène 132 configuré pour mesurer la température T101 en sortie du second circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3.As indicated above, the second refrigerant circuit 101 comprises a first refrigerant temperature sensor 132 configured to measure the temperature T101 at the outlet of the second primary circuit of the evaporator exchanger 3.

Le second circuit frigorigène 101 comporte un deuxième capteur de température du fluide frigorigène 142 configuré pour mesurer la température T102 du fluide frigorigène en sortie du second circuit primaire de l'échangeur de source 4 lorsque celui-ci fonctionne en évaporateur.The second refrigerant circuit 101 comprises a second refrigerant temperature sensor 142 configured to measure the temperature T102 of the refrigerant at the outlet of the second primary circuit of the source exchanger 4 when the latter operates as an evaporator.

Le second circuit frigorigène 101 comporte un troisième capteur de température du fluide frigorigène 123, configuré pour mesurer la température T103 du fluide frigorigène en sortie du second circuit primaire de l'échangeur condenseur 2.The second refrigerant circuit 101 comprises a third refrigerant temperature sensor 123, configured to measure the temperature T103 of the refrigerant at the outlet of the second primary circuit of the exchanger condenser 2.

Le second circuit frigorigène 101 comporte également un quatrième capteur de température du fluide frigorigène 143 configuré pour mesurer la température T104 du fluide frigorigène en sortie du second circuit primaire de l'échangeur de source 4 lorsque celui-ci fonctionne en condenseur.The second refrigerant circuit 101 also comprises a fourth refrigerant temperature sensor 143 configured to measure the temperature T104 of the refrigerant at the outlet of the second primary circuit of the source exchanger 4 when the latter operates as a condenser.

Dans un premier type de fonctionnement, la thermofrigopompe 100 à deux circuits frigorigènes peut fonctionner selon les mêmes modes de production que ceux illustrés aux figures 2, 3, 4, 5, 6 et 7. Dans ces cas de figure, les deux circuits frigorigènes sont connectés aux mêmes échangeurs de chaleurs et les deux fluides frigorigènes circulent de manière identique dans les deux circuits. Le premier dispositif de commutation du premier circuit frigorigène est dans le même état que le premier dispositif de commutation du second circuit frigorigène. Selon la même logique le second dispositif de commutation du premier circuit frigorigène est dans le même état que le second dispositif de commutation du second circuit frigorigène.In a first type of operation, the heat pump 100 with two refrigerant circuits can operate according to the same production modes as those illustrated in figures 2 , 3 , 4 , 5 , 6 and 7 . In these cases, the two refrigerant circuits are connected to the same heat exchangers and the two refrigerants circulate identically in the two circuits. The first switching device of the first refrigerant circuit is in the same state as the first switching device of the second circuit refrigerant. According to the same logic, the second switching device of the first refrigerant circuit is in the same state as the second switching device of the second refrigerant circuit.

Cependant, il est avantageux de prévoir que les deux circuits frigorigènes 1 et 101 illustrés à la figure 8 soient considérés comme deux sous-ensembles thermodynamiques pouvant fonctionner de manière indépendante. Chacun des deux circuits frigorigènes 1 et 101 peut fonctionner indépendamment selon l'un ou l'autre des deux modes que sont le mode production calorifique prioritaire, incluant les cas particuliers que sont la production calorifique seule et la production calorifique équilibrée, et le mode production frigorifique prioritaire, incluant les cas particuliers que sont la production frigorifique seule et la production frigorifique équilibrée. Les figures 9 et 10 donnent deux exemples de réalisation de deux modes de fonctionnement des circuits frigorigènes 1 et 101.However, it is advantageous to provide that the two refrigerant circuits 1 and 101 illustrated on figure 8 are considered as two thermodynamic sub-assemblies which can operate independently. Each of the two refrigerant circuits 1 and 101 can operate independently according to one or the other of the two modes which are the priority heat production mode, including the special cases of heat production alone and balanced heat production, and the production mode priority refrigeration, including the special cases of refrigeration production alone and balanced refrigeration production. The figures 9 and 10 give two exemplary embodiments of two operating modes of refrigerant circuits 1 and 101.

Dans le mode de fonctionnement illustré à la figure 9 et fonctionnant globalement selon le mode appelé production calorifique prioritaire, la puissance calorifique produite par la machine thermodynamique 100 est adaptée à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur 200, et la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique dépasse la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300.In the operating mode shown in figure 9 and operating generally according to the mode called priority heat production, the heat power produced by the thermodynamic machine 100 is matched to the heat power required by the heat consumer 200, and the cooling power produced by the thermodynamic machine exceeds the cooling power required by the heat pump. cold consumer 300.

La totalité de la puissance calorifique produite par la machine thermodynamique 100 est transférée au consommateur de chaleur 200 au travers de l'échangeur condenseur 2 comme cela est représenté par la flèche noire 203. Une partie de la puissance frigorifique produite par la machine frigorifique 100, correspondant à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300, est transférée au consommateur de froid 300 au travers de l'échangeur évaporateur 3 comme cela est représenté par la flèche noire 303.All of the calorific power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the heat consumer 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203. Part of the refrigeration power produced by the refrigeration machine 100, corresponding to the cooling power required by the cold consumer 300, is transferred to the cold consumer 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

Enfin, la partie restante de la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique 100, qui n'a pas été transférée au consommateur de froid 300, est transférée à la source 400 au travers de l'échangeur de source 4 comme cela est représenté par la flèche noire 403.Finally, the remaining part of the cooling power produced by the thermodynamic machine 100, which has not been transferred to the cold consumer 300, is transferred to the source 400 through the source exchanger 4 as shown by the figure. black arrow 403.

Même si la machine thermodynamique fonctionne globalement selon le mode de production calorifique prioritaire, chacun des deux circuits 1 et 101 fonctionne selon un mode qui lui est propre. Ainsi le circuit frigorigène 1 fonctionne selon le mode de production frigorifique prioritaire dans le cas particulier appelé production frigorifique équilibrée, où la puissance calorifique produite par le circuit frigorigène 1 est entièrement transférée au consommateur de chaleur 200. Ce mode de fonctionnement du circuit frigorigène 1 est identique au mode de fonctionnement de la machine thermodynamique 100 à un seul circuit frigorigène, qui est illustré à la figure 7.Even if the thermodynamic machine operates globally according to the priority heat production mode, each of the two circuits 1 and 101 operates in a mode of its own. Thus the refrigerant circuit 1 operates according to the priority refrigeration production mode in the special case called balanced refrigeration production, where the calorific power produced by the refrigerant circuit 1 is entirely transferred to the heat consumer 200. This operating mode of the refrigerant circuit 1 is identical to the operating mode of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 7 .

Le circuit frigorigène 101 fonctionne quant à lui selon le mode de production calorifique prioritaire dans le cas particulier appelé production calorifique seule, où la puissance frigorifique produite par le circuit frigorigène 101 est entièrement transférée à la source. Ce mode de fonctionnement du circuit frigorigène 101 est identique au mode de fonctionnement de la machine thermodynamique 100 à un seul circuit frigorigène, qui est illustré à la figure 3.The refrigerant circuit 101 for its part operates according to the priority heat production mode in the special case called heat production alone, where the cooling power produced by the refrigerant circuit 101 is entirely transferred to the source. This operating mode of the refrigerant circuit 101 is identical to the operating mode of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 3 .

Dans le circuit frigorigène 1, la vanne 11 et le détendeur 8 sont fermés. La totalité du fluide frigorigène à l'état gazeux et à haute pression en sortie des compresseurs 5 et 6 est dirigée vers un premier circuit primaire de l'échangeur condenseur 2, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de cet échangeur condenseur 2.In refrigerant circuit 1, valve 11 and expansion valve 8 are closed. All the refrigerant in the gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressors 5 and 6 is directed to a first primary circuit of the condenser exchanger 2, inside which the refrigerant condenses by releasing heat to the heat transfer fluid circulating in the secondary of this exchanger condenser 2.

A la sortie du primaire de l'échangeur condenseur 2, la vanne 12 est fermée et la totalité du fluide frigorigène à l'état liquide et à haute pression pénètre dans le détendeur 7. Le fluide frigorigène subit un abaissement de sa pression, puis il est dirigé vers un premier circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3, à l'intérieur duquel il s'évapore en captant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de cet échangeur évaporateur 3. A la sortie du premier circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3, le fluide frigorigène à l'état gazeux et à basse pression rejoint le réservoir 14 puis les compresseurs 5 et 6.At the outlet of the primary of the condenser exchanger 2, the valve 12 is closed and all of the refrigerant in the liquid state and at high pressure enters the expansion valve 7. The refrigerant undergoes a drop in pressure, then it is directed towards a first primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which it evaporates by capturing heat from the coolant circulating in the secondary of this evaporator exchanger 3. At the outlet of the first primary circuit of the evaporator exchanger 3, the refrigerant in gaseous state and at low pressure goes to tank 14 then compressors 5 and 6.

Dans le circuit frigorigène 101, la vanne 110 étant fermée, la totalité du fluide frigorigène à l'état gazeux et à haute pression en sortie des compresseurs 105 et 106 est dirigée vers le second circuit primaire de l'échangeur condenseur 2, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de cet échangeur condenseur 2.In the refrigerant circuit 101, the valve 110 being closed, all of the refrigerant in the gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressors 105 and 106 is directed to the second primary circuit of the exchanger condenser 2, at the inside which the refrigerant condenses by transferring heat to the coolant circulating in the secondary of this exchanger condenser 2.

A la sortie du second circuit primaire de l'échangeur condenseur 2, le détendeur 107 étant fermé, la totalité du fluide frigorigène à l'état liquide et à haute pression est dirigé à travers la vanne 112, qui est ouverte, vers le détendeur 108. Le fluide frigorigène subit un abaissement de sa pression, puis il pénètre dans le second circuit primaire de l'échangeur de source 4, qui fonctionne alors en évaporateur, et à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur depuis l'élément extérieur se trouvant au contact du secondaire de cet échangeur de source 4. A la sortie du second circuit primaire de l'échangeur de source 4, le fluide frigorigène à l'état gazeux et à basse pression rejoint le réservoir 114 puis les compresseurs 105 et 106.At the outlet of the second primary circuit of the exchanger condenser 2, the expansion valve 107 being closed, all of the refrigerant in the liquid state and at high pressure is directed through the valve 112, which is open, towards the expansion valve 108 The refrigerant undergoes a lowering of its pressure, then it enters the second primary circuit of the source exchanger 4, which then operates as an evaporator, and inside which the refrigerant evaporates by capturing heat from the external element being in contact with the secondary of this source exchanger 4. At the outlet of the second primary circuit of the source exchanger 4, the refrigerant in gaseous state and at low pressure joins the reservoir 114 then compressors 105 and 106.

Dans ce mode fonctionnement, le circuit frigorigène 1 produit une partie de l'énergie calorifique transférée au consommateur de chaleur 200 ainsi que la totalité de l'énergie frigorifique transférée au consommateur de froid 300, avec un rendement énergétique correspondant aux températures requises au secondaire de l'échangeur condenseur 2 et au secondaire de l'échangeur évaporateur 3. Le circuit frigorigène 101 produit l'autre partie de l'énergie calorifique transférée au consommateur de chaleur 200 ainsi que la totalité de l'énergie frigorifique transférée à la source 400, avec un rendement énergétique correspondant aux températures requises au secondaire de l'échangeur condenseur 2 et au secondaire de l'échangeur de source 4. La température requise à la sortie du secondaire de l'échangeur évaporateur 3 pour transférer l'énergie frigorifique vers le consommateur de froid et la température requise à la sortie du secondaire de l'échangeur de source 4 pour évacuer l'énergie frigorifique vers la source étant généralement différentes, chacun des deux circuits frigorigènes 1 et 101 fonctionne alors avec son propre rendement, optimisant ainsi le rendement global de la machine thermodynamique 100.In this operating mode, the refrigerant circuit 1 produces part of the heat energy transferred to the heat consumer 200 as well as all of the refrigeration energy transferred to the cold consumer 300, with an energy yield corresponding to the temperatures required at the secondary of the condenser exchanger 2 and the secondary of the evaporator exchanger 3. The refrigerant circuit 101 produces the other part of the heat energy transferred to the heat consumer 200 as well as all of the refrigeration energy transferred to the source 400, with an energy output corresponding to the temperatures required at the secondary of the condenser exchanger 2 and at the secondary of the source exchanger 4. The temperature required at the outlet of the secondary of the evaporator exchanger 3 to transfer the refrigeration energy to the consumer cooling and the temperature required at the secondary outlet of the source 4 exchanger to evacuate the cooling energy towards the source being generally different, each of the two refrigerant circuits 1 and 101 then operates with its own efficiency, thus optimizing the overall efficiency of the thermodynamic machine 100.

La figure 10 illustre un autre mode de fonctionnement particulier d'une machine thermodynamique illustrée à la figure 8, et fonctionnant globalement selon le mode appelé production frigorifique prioritaire. Dans ce mode de fonctionnement, la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique 100 est adaptée à la puissance frigorifique requise par le consommateur de froid 300, et la puissance calorifique produite par la machine thermodynamique dépasse la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur 200.The figure 10 illustrates another particular mode of operation of a thermodynamic machine illustrated on figure 8 , and operating globally according to the mode called priority refrigeration production. In this operating mode, the cooling power produced by the thermodynamic machine 100 is matched to the cooling power required by the cold consumer 300, and the heat output produced by the thermodynamic machine exceeds the heat output required by the heat consumer 200.

La totalité de la puissance frigorifique produite par la machine thermodynamique 100 est transférée au consommateur de froid 300 au travers de l'échangeur évaporateur 3 comme cela est représenté par la flèche noire 303. Une partie de la puissance calorifique produite par la machine frigorifique 100, correspondant à la puissance calorifique requise par le consommateur de chaleur 200, est transférée au consommateur de chaleur 200 au travers de l'échangeur condenseur 2 comme cela est représenté par la flèche noire 203. Enfin, la partie restante de la puissance calorifique produite par la machine frigorifique 100, non nécessaire au consommateur de chaleur 200, est transférée à la source 400 au travers de l'échangeur de source 4 comme cela est représenté par la flèche noire 403.All of the refrigeration power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumer 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303. Part of the heat output produced by the refrigeration machine 100, corresponding to the calorific power required by the heat consumer 200, is transferred to the heat consumer 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203. Finally, the remaining part of the calorific power produced by the refrigeration machine 100, not necessary for the heat consumer 200, is transferred to the source 400 through the source exchanger 4 as represented by the black arrow 403.

Même si la machine fonctionne globalement selon le mode de production frigorifique prioritaire, chacun des deux circuits 1 et 101 fonctionne selon un mode qui lui est propre. Ainsi le circuit frigorigène 1 fonctionne selon le mode de production frigorifique prioritaire dans le cas particulier appelé production frigorifique seule, où la puissance calorifique produite par le circuit frigorigène 1 est entièrement transférée à la source. Ce mode de fonctionnement du circuit frigorigène 1 est identique au mode de fonctionnement de la machine thermodynamique 100 à un seul circuit frigorigène, qui est illustré à la figure 6.Even if the machine generally operates according to the priority refrigeration production mode, each of the two circuits 1 and 101 operates according to its own mode. Thus, the refrigerant circuit 1 operates according to the priority refrigeration production mode in the particular case called refrigeration production alone, where the calorific power produced by the refrigerant circuit 1 is entirely transferred to the source. This operating mode of the refrigerant circuit 1 is identical to the operating mode of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 6 .

Le circuit frigorigène 101 fonctionne quant à lui selon le mode de production calorifique prioritaire dans le cas particulier appelé production calorifique équilibrée, où la puissance frigorifique produite par le circuit frigorigène 101 est entièrement transférée au consommateur de froid. Ce mode de fonctionnement du circuit frigorigène 101 est identique au mode de fonctionnement de la machine thermodynamique 100 à un seul circuit frigorigène, qui est illustré à la figure 4.The refrigerant circuit 101, for its part, operates according to the priority heat production mode in the particular case called balanced heat production, where the cooling power produced by the refrigerant circuit 101 is entirely transferred to the cold consumer. This operating mode of the refrigerant circuit 101 is identical to the operating mode of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 4 .

Dans le circuit frigorigène 1, le détendeur 7 et la vanne 12 sont fermés. La totalité du fluide frigorigène à l'état gazeux et à haute pression en sortie du compresseur est dirigée vers le premier circuit primaire de l'échangeur de source 4, qui fonctionne alors en condenseur, et à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur à l'élément extérieur se trouvant au contact du secondaire de cet échangeur de source 4.In refrigerant circuit 1, expansion valve 7 and valve 12 are closed. All of the refrigerant in the gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressor is directed to the first primary circuit of the source exchanger 4, which then operates as a condenser, and inside which the refrigerant condenses by transferring heat to the external element in contact with the secondary of this source exchanger 4.

A la sortie du primaire de l'échangeur de source 4, le fluide frigorigène à l'état liquide et à haute pression pénètre dans le détendeur 8 et il subit un abaissement de sa pression, puis il est dirigé vers le premier circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3, à l'intérieur duquel il s'évapore en captant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de cet échangeur évaporateur 3.At the outlet of the primary of the source exchanger 4, the refrigerant in the liquid state and at high pressure enters the expansion valve 8 and it undergoes a lowering of its pressure, then it is directed to the first primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which it evaporates by capturing heat from the coolant circulating in the secondary of this evaporator exchanger 3.

A la sortie du primaire de l'échangeur évaporateur 3, le fluide frigorigène à l'état gazeux et à basse pression rejoint le réservoir 14 puis les compresseurs 5 et 6. Dans le circuit frigorigène 101, la vanne 110 est fermée. La totalité du fluide frigorigène à l'état gazeux et à haute pression en sortie du compresseur est dirigée vers le second circuit primaire de l'échangeur condenseur 2, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène se condense en cédant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de cet échangeur condenseur 2.At the outlet of the primary of the evaporator exchanger 3, the refrigerant in gaseous state and at low pressure reaches the reservoir 14 then the compressors 5 and 6. In the refrigerant circuit 101, the valve 110 is closed. All the refrigerant in the gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressor is directed to the second primary circuit of the exchanger condenser 2, inside which the refrigerant condenses by releasing heat to the heat transfer fluid circulating at the secondary of this exchanger condenser 2.

A la sortie du primaire de l'échangeur condenseur 2, le détendeur 108 est fermé. La totalité du fluide frigorigène à l'état liquide et à haute pression est dirigée vers le détendeur 107 dans lequel fluide frigorigène subit un abaissement de sa pression, puis il pénètre dans le second circuit primaire de l'échangeur évaporateur 3, à l'intérieur duquel le fluide frigorigène s'évapore en captant de la chaleur au fluide caloporteur circulant au secondaire de cet échangeur évaporateur 3. A la sortie du primaire de l'échangeur évaporateur 3, le fluide frigorigène à l'état gazeux et à basse pression rejoint le réservoir 114 puis le compresseur.At the outlet of the primary of the condenser exchanger 2, the expansion valve 108 is closed. All of the refrigerant in the liquid state and at high pressure is directed to the expansion valve 107 in which the refrigerant undergoes a lowering of its pressure, then it enters the second primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside from which the refrigerant evaporates by capturing heat from the heat transfer fluid circulating in the secondary of this evaporator exchanger 3. At the outlet of the primary of the evaporator exchanger 3, the refrigerant in gaseous state and at low pressure joins the reservoir 114 then the compressor.

Dans ce mode fonctionnement, le circuit frigorigène 1 produit une partie de l'énergie frigorifique transférée au consommateur de froid 200 ainsi que la totalité de l'énergie calorifique transférée à la source 400, avec un rendement énergétique correspondant aux températures requises au secondaire de l'échangeur évaporateur 3 et au secondaire de l'échangeur de source 4. Le circuit frigorigène 101 produit l'autre partie de l'énergie frigorifique transférée au consommateur de froid 300 ainsi que la totalité de l'énergie calorifique transférée au consommateur de chaleur 200, avec un rendement énergétique correspondant aux températures requises au secondaire de l'échangeur évaporateur 3 et au secondaire de l'échangeur condenseur 2.In this operating mode, the refrigerant circuit 1 produces part of the refrigeration energy transferred to the cold consumer 200 as well as all of the heat energy transferred to the source 400, with an energy yield corresponding to the temperatures required at the secondary of the 'evaporator exchanger 3 and at the secondary of source exchanger 4. The refrigerant circuit 101 produces the other part of the refrigeration energy transferred to the cold consumer 300 as well as all of the heat energy transferred to the heat consumer 200 , with an energy yield corresponding to the temperatures required at the secondary of evaporator exchanger 3 and at the secondary of condenser exchanger 2.

La température requise à la sortie de l'échangeur de source 4 pour évacuer l'énergie calorifique vers la source et la température requise à la sortie de l'échangeur condenseur 2 pour transférer l'énergie calorifique vers le consommateur de chaleur étant généralement différentes, chacun des deux circuits frigorigènes 1 et 101 fonctionne alors avec son propre rendement, optimisant ainsi le rendement global de la machine thermodynamique 100.The temperature required at the outlet of the source exchanger 4 to evacuate the heat energy to the source and the temperature required at the outlet of the condenser exchanger 2 to transfer the heat energy to the heat consumer being generally different, each of the two refrigerant circuits 1 and 101 then operate with its own efficiency, thus optimizing the overall efficiency of the thermodynamic machine 100.

La machine thermodynamique 100 permet de produire simultanément de l'énergie calorifique et de l'énergie frigorifique, alimentant respectivement un consommateur de chaleur et un consommateur de froid, et d'échanger directement avec une source externe le résidu d'énergie thermique produite mais non utilisée par les consommateurs. En mode production calorifique prioritaire, il s'agit du résidu d'énergie frigorifique produite mais non utilisée par le consommateur de froid. En mode production frigorifique prioritaire il s'agit du résidu d'énergie calorifique produite mais non utilisée par le consommateur de chaud.The thermodynamic machine 100 makes it possible to simultaneously produce heat energy and cooling energy, supplying respectively a heat consumer and a cold consumer, and to exchange directly with an external source the residue of thermal energy produced but not used by consumers. In priority heat production mode, this is the residue of cooling energy produced but not used by the cold consumer. In priority refrigeration production mode, this is the residual heat energy produced but not used by the heating consumer.

La machine thermodynamique 100 permet également de réguler de façon continue à la fois la température de départ du fluide caloporteur vers le consommateur d'énergie calorifique et la température de départ du fluide caloporteur vers le consommateur d'énergie frigorifique, ajustant ainsi de façon continue à la fois la puissance calorifique et la puissance frigorifique fournies respectivement au consommateur de chaleur et au consommateur de froid.The thermodynamic machine 100 also makes it possible to continuously regulate both the starting temperature of the heat transfer fluid to the heating energy consumer and the leaving temperature of the heat transfer fluid to the cooling energy consumer, thus continuously adjusting to both the calorific power and the cooling power supplied respectively to the heat consumer and to the cold consumer.

Selon un des modes de réalisation à plusieurs circuits frigorigènes, il est possible de produire une partie de l'énergie avec une température côté production non prioritaire adaptée à la température requise par le consommateur, et l'autre partie de l'énergie avec une température côté production non prioritaire adaptée à la température requise par la source externe, optimisant ainsi le rendement global de la machine.According to one of the embodiments with several refrigerant circuits, it is possible to produce part of the energy with a non-priority production side temperature adapted to the temperature required by the consumer, and the other part of the energy with a temperature. non-priority production side adapted to the temperature required by the external source, thus optimizing the overall efficiency of the machine.

La machine thermodynamique possède un circuit de commande 500 qui est configuré pour définir un mode de fonctionnement dans lequel le premier dispositif de commutation et le deuxième dispositif de commutation du premier circuit frigorigène 1 empêchent la circulation du fluide frigorigène dans le premier échangeur de chaleur 2 et simultanément le premier et le deuxième dispositifs de commutation du second circuit frigorigène 101 empêchent la circulation du second fluide frigorigène dans le troisième échangeur de chaleur 4.The thermodynamic machine has a control circuit 500 which is configured to define an operating mode in which the first switching device and the second switching device of the first refrigerant circuit 1 prevent the circulation of the refrigerant in the first heat exchanger 2 and simultaneously the first and the second switching devices of the second refrigerant circuit 101 prevent the circulation of the second refrigerant in the third heat exchanger 4.

Le circuit de commande 500 peut également être configuré pour définir un mode de fonctionnement dans lequel le premier dispositif de commutation et le deuxième dispositif de commutation du premier circuit frigorigène empêchent la circulation du fluide frigorigène dans le troisième échangeur de chaleur 4 et simultanément le premier et le deuxième dispositifs de commutation du second circuit frigorigène 101 empêchent la circulation du second fluide frigorigène dans le deuxième échangeur de chaleur 3.The control circuit 500 can also be configured to define an operating mode in which the first switching device and the second switching device of the first refrigerant circuit prevent the circulation of refrigerant in the third heat exchanger 4 and simultaneously the first and second switching devices of the second refrigerant circuit 101 prevent the circulation of the second refrigerant in the second heat exchanger 3 .

La machine thermodynamique est configurée pour réguler la puissance calorifique et la puissance frigorifique simultanément ce qui n'est réalisé par les machines de l'art antérieur.The thermodynamic machine is configured to regulate the heat power and the cooling power simultaneously which is not achieved by the machines of the prior art.

De manière avantageuse, la machine thermodynamique est configurée pour produire une énergie calorifique pour des applications de chauffage et/ou de production d'eau chaude sanitaire, par exemple nécessitant le chauffage d'un fluide caloporteur à une température comprise entre 20°C et 100°C. La machine thermodynamique peut également être configurée pour produire une énergie frigorifique pour des applications de refroidissement d'un fluide caloporteur de préférence dans la gamme 0°C - 20°C.Advantageously, the thermodynamic machine is configured to produce heat energy for heating and / or domestic hot water production applications, for example requiring the heating of a heat transfer fluid to a temperature between 20 ° C and 100 ° C. ° C. The thermodynamic machine can also be configured to produce cooling energy for coolant cooling applications preferably in the range 0 ° C - 20 ° C.

Bien que l'invention ait été décrite en référence à un mode de réalisation particulier, elle n'est nullement limitée à ce mode de réalisation. Elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons qui entrent dans le cadre de l'invention.Although the invention has been described with reference to a particular embodiment, it is in no way limited to this embodiment. It includes all the technical equivalents of the means described as well as their combinations which come within the scope of the invention.

Claims

Machine thermodynamique produisant simultanément de l'énergie calorifique et de l'énergie frigorifique, comportant : - un premier échangeur de chaleur (2) possédant au moins un circuit primaire où circule un fluide frigorigène et au moins un circuit secondaire destiné à être parcouru par un premier fluide caloporteur, le premier échangeur de chaleur (2) étant configuré pour condenser le fluide frigorigène ;

- un deuxième échangeur de chaleur (3) possédant au moins un circuit primaire où circule le fluide frigorigène et au moins un circuit secondaire destiné à être parcouru par un deuxième fluide caloporteur, le deuxième échangeur de chaleur (3) étant configuré pour évaporer le fluide frigorigène ;

- un troisième échangeur de chaleur (4) possédant au moins un circuit primaire où circule le fluide frigorigène et au moins un circuit secondaire destiné à être parcouru par un troisième fluide caloporteur, le troisième échangeur de chaleur (4) étant configuré pour évaporer ou condenser le fluide frigorigène ;

- au moins un circuit frigorigène (1) à l'intérieur duquel circule le fluide frigorigène, le au moins un circuit frigorigène connectant le premier échangeur de chaleur (2), le deuxième échangeur de chaleur (3) et le troisième échangeur de chaleur (4) ; dans laquelle le au moins un circuit frigorigène (1) comporte : - un compresseur (5, 6) monté entre une sortie du deuxième échangeur de chaleur (3) et une entrée du premier échangeur de chaleur (2) ;

- un premier détendeur (7) monté entre une sortie du premier échangeur de chaleur (2) et une entrée du deuxième échangeur de chaleur (3) ;

- un premier noeud de liaison (15) reliant la sortie du compresseur (5, 6) à l'entrée du premier échangeur de chaleur (2) et à un premier dispositif de commutation (10, 11, 19) ;

- un deuxième noeud de liaison (16) reliant une sortie du premier échangeur de chaleur (2) à une entrée du premier détendeur (7) et à un deuxième dispositif de commutation (12, 13, 20) ;

- un troisième noeud de liaison (17) reliant une entrée du deuxième échangeur de chaleur (3) avec une sortie du premier détendeur (7) et avec le deuxième dispositif de commutation (12, 13, 20) ;

- un quatrième noeud de liaison (18) reliant une sortie du deuxième échangeur de chaleur (3) à une entrée du compresseur (5, 6) et au premier dispositif de commutation (10, 11, 19) ;

- le premier dispositif de commutation (10, 11, 19) étant configuré pour définir sélectivement une première configuration ou une seconde configuration, la première configuration définissant un premier canal de circulation du fluide frigorigène reliant une première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur (4) au quatrième noeud de liaison (18) et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le premier dispositif de commutation (10, 11, 19) depuis le premier noeud de liaison (15), la deuxième configuration définissant un deuxième canal de circulation du fluide frigorigène reliant le premier noeud de liaison (15) à la première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur (4) et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le premier dispositif de commutation (10, 11, 19) jusqu'au quatrième noeud de liaison (18) ;

- le deuxième dispositif de commutation (12, 13, 20) étant configuré pour définir sélectivement une première configuration ou une seconde configuration, la première configuration définissant un premier canal de circulation du fluide frigorigène reliant le deuxième noeud de liaison (16) à une deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur (4) et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le deuxième dispositif de commutation (12, 13, 20) jusqu'au troisième noeud de liaison (17), la deuxième configuration définissant un deuxième canal de circulation du fluide frigorigène reliant la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur (4) au troisième noeud de liaison (17) et empêchant la circulation du fluide frigorigène à travers le deuxième dispositif de commutation (12, 13, 20) depuis le deuxième noeud de liaison (16) ;

- un second détenteur (8) monté entre le deuxième dispositif de commutation (12, 13, 20) et la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur (4).

Thermodynamic machine producing heat energy and cooling energy simultaneously, comprising: - a first heat exchanger (2) having at least one primary circuit in which a refrigerant circulates and at least one secondary circuit intended to be traversed by a first heat transfer fluid, the first heat exchanger (2) being configured to condense the fluid refrigerant;

- a second heat exchanger (3) having at least one primary circuit in which the refrigerant circulates and at least one secondary circuit intended to be traversed by a second heat transfer fluid, the second heat exchanger (3) being configured to evaporate the fluid refrigerant;

- a third heat exchanger (4) having at least one primary circuit in which the refrigerant circulates and at least one secondary circuit intended to be traversed by a third heat transfer fluid, the third heat exchanger (4) being configured to evaporate or condense refrigerant;

- at least one refrigerant circuit (1) inside which the refrigerant circulates, the at least one refrigerant circuit connecting the first heat exchanger (2), the second heat exchanger (3) and the third heat exchanger ( 4); in which the at least one refrigerant circuit (1) comprises: - a compressor (5, 6) mounted between an outlet of the second heat exchanger (3) and an inlet of the first heat exchanger (2);

- a first expansion valve (7) mounted between an outlet of the first heat exchanger (2) and an inlet of the second heat exchanger (3);

- a first link node (15) connecting the output of the compressor (5, 6) to the input of the first heat exchanger (2) and to a first switching device (10, 11, 19);

- a second connection node (16) connecting an output of the first heat exchanger (2) to an input of the first expansion valve (7) and to a second switching device (12, 13, 20);

- a third connection node (17) connecting an input of the second heat exchanger (3) with an output of the first expansion valve (7) and with the second switching device (12, 13, 20);

- a fourth link node (18) connecting an output of the second heat exchanger (3) to an input of the compressor (5, 6) and to the first switching device (10, 11, 19);

- the first switching device (10, 11, 19) being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant circulation channel connecting a first inlet / outlet of the third heat exchanger ( 4) at the fourth link node (18) and preventing the flow of refrigerant through the first switching device (10, 11, 19) from the first link node (15), the second configuration defining a second circulation channel refrigerant connecting the first connecting node (15) to the first inlet / outlet of the third heat exchanger (4) and preventing the circulation of the refrigerant through the first switching device (10, 11, 19) to fourth link node (18);

- the second switching device (12, 13, 20) being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant circulation channel connecting the second connecting node (16) to a second inlet / outlet of the third heat exchanger (4) and preventing the flow of refrigerant through the second switching device (12, 13, 20) to the third link node (17), the second configuration defining a second channel refrigerant circulation connecting the second inlet / outlet of the third heat exchanger (4) to the third connecting node (17) and preventing the circulation of the refrigerant through the second switching device (12, 13, 20) from the second link node (16);

- a second holder (8) mounted between the second switching device (12, 13, 20) and the second inlet / outlet of the third heat exchanger (4).

Machine thermodynamique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second détenteur (8) est un détendeur bidirectionnel.Thermodynamic machine according to Claim 1, characterized in that the second holder (8) is a bidirectional pressure reducer.

Machine thermodynamique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le compresseur comporte un premier compresseur (5) et un deuxième compresseur (6) montés en parallèle entre le premier échangeur de chaleur (2) et le deuxième échangeur de chaleur (3), le premier compresseur (5) étant un compresseur à vitesse de rotation variable et le deuxième compresseur (6) étant un compresseur de type tout ou rien dont l'activation est déclenchée lorsqu'une puissance calorifique transférée à travers le premier échangeur de chaleur (2) atteint une valeur seuil ou lorsqu'une puissance frigorifique transférée à travers le deuxième échangeur de chaleur (3) atteint une valeur seuil.Thermodynamic machine according to one of the preceding claims, characterized in that the compressor comprises a first compressor (5) and a second compressor (6) connected in parallel between the first heat exchanger (2) and the second heat exchanger (3) ), the first compressor (5) being a variable speed compressor and the second compressor (6) being an all-or-nothing type compressor whose activation is triggered when a heat power transferred through the first heat exchanger (2) reaches a threshold value or when a cooling power transferred through the second heat exchanger (3) reaches a threshold value.

Machine thermodynamique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier détendeur (7) est à taux d'ouverture variable et en ce qu'elle comporte un circuit de commande (500) configuré pour contrôler le taux d'ouverture du premier détendeur (7) afin de réguler la proportion de fluide frigorigène traversant le détendeur (7) et le deuxième échangeur de chaleur (3) pour ajuster la puissance frigorifique transmise à travers le deuxième échangeur de chaleur (3) ou pour contrôler le taux d'ouverture du premier détendeur (7) afin de réguler la proportion de fluide frigorigène traversant le détendeur (7) et le premier échangeur de chaleur (2) pour ajuster la puissance calorifique transmise à travers le premier échangeur de chaleur (2).Thermodynamic machine according to one of the preceding claims, characterized in that the first expansion valve (7) has a variable opening rate and in that it comprises a control circuit (500) configured to control the opening rate of the valve. first expansion valve (7) in order to regulate the proportion of refrigerant flowing through the expansion valve (7) and the second heat exchanger (3) to adjust the cooling power transmitted through the second heat exchanger (3) or to control the rate d opening of the first expansion valve (7) in order to regulate the proportion of refrigerant passing through the expansion valve (7) and the first heat exchanger (2) to adjust the calorific power transmitted through the first heat exchanger (2).

Machine thermodynamique selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le circuit de commande (500) est configuré pour réguler la température (TCH, TFR) du fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur (2) ou en sortie du deuxième échangeur de chaleur (3) à une valeur de consigne.Thermodynamic machine according to the preceding claim, characterized in that the control circuit (500) is configured to regulate the temperature (TCH, TFR) of the heat transfer fluid at the outlet of the first heat exchanger (2) or at the outlet of the second heat exchanger (3) to a setpoint.

Machine thermodynamique selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le second détendeur (8) est à taux d'ouverture variable et en ce que le circuit de commande (500) est configuré pour commander le rapport du taux d'ouverture du premier détendeur (7) et du second détendeur (8).Thermodynamic machine according to one of claims 4 and 5, characterized in that the second expansion valve (8) has an opening rate variable and in that the control circuit (500) is configured to control the ratio of the opening rate of the first expansion valve (7) and the second expansion valve (8).

Machine thermodynamique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un second circuit frigorigène (101) à l'intérieur duquel circule un second fluide frigorigène, le second circuit frigorigène (101) connectant le premier échangeur de chaleur (2), le deuxième échangeur de chaleur (3) et le troisième échangeur de chaleur (4), le second circuit frigorigène (101) possédant un compresseur (105, 106), un premier détendeur (107), un premier noeud de liaison, un deuxième noeud de liaison, un troisième noeud de liaison, un quatrième noeud de liaison, un premier dispositif de commutation, un deuxième dispositif de commutation et un deuxième détendeur (108) agencés de manière semblable à l'agencement du premier circuit frigorigène.Thermodynamic machine according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a second refrigerant circuit (101) inside which a second refrigerant circulates, the second refrigerant circuit (101) connecting the first heat exchanger (2 ), the second heat exchanger (3) and the third heat exchanger (4), the second refrigerant circuit (101) having a compressor (105, 106), a first expansion valve (107), a first link node, a second link node, third link node, fourth link node, first switching device, second switching device and second expansion valve (108) arranged similarly to the arrangement of the first refrigerant circuit.

Machine thermodynamique selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de commande (500) configuré pour définir un mode de fonctionnement dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du premier circuit frigorigène (1) empêchent la circulation du fluide frigorigène dans le troisième échangeur de chaleur (4) et dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du second circuit frigorigène (101) empêchent la circulation du second fluide frigorigène dans le deuxième échangeur de chaleur (3).Thermodynamic machine according to the preceding claim, characterized in that it comprises a control circuit (500) configured to define an operating mode in which the first and second switching devices of the first refrigerant circuit (1) prevent the circulation of the fluid. refrigerant in the third heat exchanger (4) and wherein the first and second switching devices of the second refrigerant circuit (101) prevent the circulation of the second refrigerant in the second heat exchanger (3).

Machine thermodynamique selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de commande (500) configuré pour définir un mode de fonctionnement dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du premier circuit frigorigène (1) empêchent la circulation du fluide frigorigène dans le premier échangeur de chaleur (2) et dans lequel le premier et le deuxième dispositifs de commutation du second circuit frigorigène (101) empêchent la circulation du second fluide frigorigène dans le troisième échangeur de chaleur (4).Thermodynamic machine according to the preceding claim, characterized in that it comprises a control circuit (500) configured to define an operating mode in which the first and second switching devices of the first refrigerant circuit (1) prevent the circulation of the fluid. refrigerant in the first heat exchanger (2) and wherein the first and second switching devices of the second refrigerant circuit (101) prevent the circulation of the second refrigerant in the third heat exchanger (4).

Procédé de fonctionnement d'une machine thermodynamique comportant les étapes : - Fournir une machine thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 6 ;

- Basculer entre un premier mode de fonctionnement et un deuxième mode de fonctionnement, le premier mode de fonctionnement définissant un montage parallèle du troisième échangeur de chaleur (4) et du deuxième échangeur de chaleur (3) entre la sortie du premier échangeur de chaleur (2) et l'entrée du compresseur (5, 6), le deuxième mode de fonctionnement définissant un montage parallèle du troisième échangeur de chaleur (4) et du premier échangeur de chaleur (2) entre la sortie du compresseur (5, 6) et l'entrée du deuxième échangeur de chaleur (3).

Operating method of a thermodynamic machine comprising the steps: - Provide a thermodynamic machine according to one of claims 1 to 6;

- Switch between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a parallel assembly of the third heat exchanger (4) and of the second heat exchanger (3) between the outlet of the first heat exchanger ( 2) and the compressor inlet (5, 6), the second operating mode defining a parallel connection of the third heat exchanger (4) and the first heat exchanger (2) between the compressor outlet (5, 6) and the inlet of the second heat exchanger (3).

Procédé de fonctionnement d'une machine thermodynamique comportant les étapes : - Fournir une machine thermodynamique selon l'une des revendications 7 à 9;

- Basculer entre un premier mode de fonctionnement et un deuxième mode de fonctionnement, le premier mode de fonctionnement définissant un premier circuit frigorigène (1) dans lequel le fluide frigorigène ne passe pas au travers du troisième échangeur de chaleur (4) et un second circuit frigorigène (101) dans lequel le second fluide frigorigène ne passe pas au travers du deuxième échangeur de chaleur (3), le deuxième mode de fonctionnement définissant un premier circuit frigorigène (1) dans lequel le fluide frigorigène ne passe pas au travers du premier échangeur de chaleur (2) et un second circuit frigorigène (101) dans lequel le second fluide frigorigène ne passe pas au travers du troisième échangeur de chaleur (4).

Operating method of a thermodynamic machine comprising the steps: - Provide a thermodynamic machine according to one of claims 7 to 9;

- Switch between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a first refrigerant circuit (1) in which the refrigerant does not pass through the third heat exchanger (4) and a second circuit refrigerant (101) in which the second refrigerant does not pass through the second heat exchanger (3), the second operating mode defining a first refrigerant circuit (1) in which the refrigerant does not pass through the first exchanger heat exchanger (2) and a second refrigerant circuit (101) in which the second refrigerant does not pass through the third heat exchanger (4).