FR2482711A1 - HEAT PUMP - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE POMPE A CHALEUR DANS CETTE POMPE A CHALEUR COMPORTANT UN DISPOSITIF 1 DESTINE A PRODUIRE UNE VAPEUR CHAUDE D'UN FLUIDE FRIGORIGENE, UN CONDENSEUR 2 BRANCHE EN AVAL DE CE DISPOSITIF ET UN EVAPORATEUR 4 MUNI DE CONDUITES D'ADMISSION D'AIR ET D'EVACUATION D'AIR 14, 15 AINSI QUE D'UNE SOUPAPE DE DETENTE 5, LE DISPOSITIF 1 EST RELIE A UNE CONDUITE 11 ABOUTISSANT DIRECTEMENT A L'ENTREE DE L'EVAPORATEUR 4 ET DANS LAQUELLE SONT DISPOSEES UNE SOUPAPE D'ETRANGLEMENT 13 REDUISANT LA PRESSION DANS LA CONDUITE A UNE VAPEUR CONDUISANT A LA CONDENSATION ET SUPERIEURE A LA PRESSION DANS L'EVAPORATEUR EN SERVICE AINSI QU'UNE SOUPAPE MAGNETIQUE 12 NE RACCORDANT LA CONDUITE 11 QUE LORS DE L'APPARITION D'UN CERTAIN DEGRE DE GIVRAGE DE L'EVAPORATEUR 4. APPLICATION NOTAMMENT AUX POMPES A CHALEUR A ABSORPTION.THE INVENTION CONCERNS A HEAT PUMP IN THIS HEAT PUMP INCLUDING A DEVICE 1 INTENDED TO PRODUCE A HOT VAPOR FROM A REFRIGERANT FLUID, A CONDENSER 2 BRANCHES DOWNSTREAM OF THIS DEVICE AND AN EVAPORATOR 4 EQUIPPED WITH INTAKE DUCTS OF ' AIR AND AIR EXHAUST 14, 15 AS WELL AS A RELIEF VALVE 5, DEVICE 1 IS CONNECTED TO A DUCT 11 CONDUCTING DIRECTLY TO THE INLET OF EVAPORATOR 4 AND IN WHICH A VALVE IS PROVIDED. THROTTLE 13 REDUCING THE PRESSURE IN THE DUCT TO A CONDENSATION CONDUCTING STEAM AND HIGHER THAN THE PRESSURE IN THE EVAPORATOR IN SERVICE AS WELL AS A MAGNETIC VALVE 12 CONNECTING THE DUCT 11 ONLY WHEN A CERTAIN DEGREE OF EVAPORATOR ICING 4. APPLICATION IN PARTICULAR TO ABSORPTION HEAT PUMPS.

Description

La présente invention concerne une pompe à chaleur comportant unThe present invention relates to a heat pump comprising a

dispositif destiné à produire une vapeur chaude d'un fluide frigorigène, un condenseur branché en série en aval de ce dispositif et un évaporateur prévu pour le fluide frigorigène et muni d'une conduite d'admission d'air et d'une conduite d'évacuation d'air ainsi que d'une  device for producing a hot vapor of a refrigerant, a condenser connected in series downstream of this device and an evaporator provided for the refrigerant and provided with an air intake duct and a duct air evacuation as well as a

soupape de détente.expansion valve.

Dans le cas de températures de l'air d'admission inférieures à environ 81C et d'une humidité de l'air relativement élevée, il peut se produire un givrage de l'évaporateur, qui perturbe au moins fortement le mode de  In the case of inlet air temperatures of less than approximately 81 ° C and relatively high air humidity, evaporator icing may occur which at least strongly disrupts the

fonctionnement de la pompe à chaleur.  operation of the heat pump.

C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser une pompe à chaleur du type indiqué plus haut, de manière à obtenir un dégivrage de l'évaporateur en un bref  This is why the present invention aims to provide a heat pump of the type indicated above, so as to obtain a defrosting of the evaporator in a brief

intervalle de temps et moyennant une faible dépense supplé-  time and with a small additional expense.

mentaire. La solution qu'apporte l'invention à ce problème est caractérisée par le fait qu'à partir du dispositif destiné à produire une vapeur chaude du fluide frigorigène s'étend une conduite aboutissant directement à l'entrée de l'évaporateur et prévue pour la vapeur chaude du fluide frigorigène et dans laquelle se trouvent disposées une soupape d'étranglement destinée à réduire la pression dans la conduite à une valeur aboutissant à la condensation et qui  mentary. The solution provided by the invention to this problem is characterized in that from the device for producing a hot vapor refrigerant extends a pipe leading directly to the inlet of the evaporator and provided for the hot vapor of the refrigerant and in which are disposed a throttling valve for reducing the pressure in the pipe to a value resulting in condensation and which

est supérieure à la pression de l'évaporateur en fonctionne-  is greater than the evaporator pressure in operation

ment ainsi qu'une soupape magnétique qui, en étant commandée par un détecteur de givrage (manomètre de mesure de pression différentielle), ne connecte la conduite que lors dé l'apparition d'un degré prédéterminé de givrage de l'évaporateur. Un avantage de la solution conforme à l'invention du problème posé doit être vu dans la faible dépense qui fait essentiellement intervenir seulement une conduite de liaison directe entre le dispositif extracteur ou le compresseur d'une part et l'évaporateur d'autre part, outre deux soupapes qui éventuellement peuvent être également réunies. A cet endroit il faut indiquer qu'une conduite de retour contournant en quelque sorte le condenseur et partant de la sortie d'un compresseur est connue en soi d'après la demande de brevet DOS NO 2 519 409. Mais, dans ce document, cette conduite sert à alimenter avec de la vapeur surchauffée un échangeur de chaleur branché en série en aval de l'évaporateur et en amont du compresseur, ladite vapeur surchauffée s'y trouvant condensée, puis étant envoyée à un réservoir, branché en série et en amont de l'évaporateur, -pour le fluide frigorigène. La solution du problème qui est à la base de l'invention n'est par conséquent pas proposée dans le cas de cette pompe à chaleur connue, ni n'en découle de  and a magnetic valve which, when controlled by an icing sensor (differential pressure gauge), connects the pipe only when a predetermined degree of icing of the evaporator occurs. An advantage of the solution according to the invention of the problem posed must be seen in the low expense which essentially involves only a direct connection line between the extractor device or the compressor on the one hand and the evaporator on the other hand, in addition to two valves which possibly can also be met. At this point it is necessary to indicate that a return line bypassing in a way the condenser and from the output of a compressor is known per se from the patent application DOS No. 2 519 409. But, in this document, this pipe is used to supply with superheated steam a heat exchanger connected in series downstream of the evaporator and upstream of the compressor, said superheated steam being condensed therein, then being sent to a tank, connected in series and in upstream of the evaporator, for the refrigerant. The solution of the problem which is at the basis of the invention is therefore not proposed in the case of this known heat pump, nor does it follow from

façon automatique.Automatic way.

Pour être complet au sujet de l'état de la technique, il faut encore citer la demande de brevet DOS NO 2 736 434, qui décrit un dispositif dans lequel, contrairement à la présente invention, le gaz chaud est véhiculé dans des conduites de mise en oeuvre du processus ainsi que dans une dérivation contournant la soupape d'étranglement; le dégivrage s'effectue par refroidissement du gaz chaud, et non par condensation, avec une faible puissance de dégivrage, moyennant des pertes dans l'échangeur  To be complete with regard to the state of the art, mention may also be made of the patent application DOS No. 2,736,434, which describes a device in which, unlike the present invention, the hot gas is conveyed in delivery lines. process as well as in a bypass bypassing the throttle valve; the defrosting is carried out by cooling the hot gas, and not by condensation, with a low defrosting power, with losses in the exchanger

de froid.cold.

D'autres formes de réalisation et variantes  Other embodiments and variants

avantageuses de l'invention ressortiront de la description  advantages of the invention will emerge from the description

donnée ci-après.given below.

A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de  By way of example, it is described below and diagrammatically illustrated in the attached drawing a form of

réalisation de l'objet de l'invention.  accomplishment of the object of the invention.

Sur la figure unique, les conduites pour le fluide frigorigène présent sous la forme d'un gaz ou d'une vapeur, ici du NH3, sont caractérisées par deux lignes parallèles continues, tandis que les conduites prévues pour le fluide frigorigène liquide sont caractérisées par une ligne continue. Les conduites pour la solution pauvre sont caractérisées par une ligne continue munie de points épaissis, tandis que les conduites pour la solution riche sont caractérisées par des lignes en trait mixte. Les conduites d'eau chaude sont indiquées au moyen de lignes formées de traits interrompus largement espacés et les conduites d'air sont repérées par des lignes formées de  In the single figure, the pipes for the refrigerant present in the form of a gas or a vapor, here NH 3, are characterized by two continuous parallel lines, while the pipes provided for the liquid refrigerant are characterized by a continuous line. Pipes for the poor solution are characterized by a continuous line with thickened dots, while lines for the rich solution are characterized by dashed lines. Hot water pipes are indicated by lines of widely spaced dash lines and air lines are marked with lines of

traits interrompus resserrés.broken lines tightened.

La pompe à chaleur à absorption représentée sur la figure possède une constitution connue dans son principe g le gaz NH3 chaud obtenu par apport de chaleur dans le dispositif extracteur 1 parvient tout d'abord dans le condenseur 2, dans lequel il délivre sa chaleur à l'eau chaude. Le fluide frigorigène présent alors sous forme liquide parvient du condenseur 2 par l'échangeur de froid 3 à l'évaporateur 4 qui comporte, en tant que composants essentiels, la soupape de détente 5 ainsi que l'échangeur 6  The absorption heat pump shown in the figure has a constitution known in principle g the hot NH3 gas obtained by supply of heat in the extractor device 1 arrives first in the condenser 2, in which it delivers its heat to the 'Hot water. The refrigerant then present in liquid form arrives from the condenser 2 through the heat exchanger 3 to the evaporator 4 which comprises, as essential components, the expansion valve 5 and the exchanger 6

de chaleur entre le fluide frigorigène et l'air d'admission.  of heat between the refrigerant and the intake air.

Ici, le fluide frigorigène prélève par conséquent de l'énergie à l'air ambiant, après sa détente, et quitte par conséquent à nouveau l'évaporateur sous la forme d'un gaz qui traverse l'échangeur de froid 3 et parvient à l'absorbeur 7. Dans ce dernier il se produit, par l'intermédiaire du serpentin 8 parcouru par de l'eau chaude, un échange de chaleur avec l'eau chaude qui est envoyée ensuite à des appareils utilisateurs. Outre le fluide frigorigène sous forme de gaz, une solution pauvre est également envoyée à l'absorbeur 7 et une solution riche revient de ce dernier, par l'échangeur de  Here, the refrigerant therefore withdraws energy from the ambient air, after it has been released, and therefore leaves the evaporator again in the form of a gas which passes through the heat exchanger 3 and reaches the absorber 7. In the latter there occurs, through the coil 8 traversed by hot water, a heat exchange with hot water which is then sent to user devices. In addition to the refrigerant in the form of gas, a poor solution is also sent to the absorber 7 and a rich solution returns from the latter, by the exchanger of

chaleur 9, dans le dispositif extracteur 1.  heat 9, in the extractor device 1.

Une conduite directe 11 relie la conduite de liaison 10 entre le dispositif extracteur 1 et le condenseur 2 à l'entrée.de l'échangeur de chaleur 6 à évaporateur. Dans cette conduite contournant par conséquent le condenseur 2 se trouvent disposées deux soupapes, à savoir la soupape magnétique 12 et la soupape d'étranglement 13. La soupape magnétique 12 est commandée par le manomètre 16 de mesure de pression différentielle, branché entre la conduite 14 d'admission d'air et la conduite 15 d'évacuation d'air, uniquement lorsqu'une valeur limite déterminée de la pression différentielle entre les conduites 14 et 15 signale la  A direct line 11 connects the connecting line 10 between the extractor device 1 and the condenser 2 at the inlet of the evaporator heat exchanger 6. In this conduct, thus bypassing the condenser 2, are arranged two valves, namely the magnetic valve 12 and the throttle valve 13. The magnetic valve 12 is controlled by the differential pressure measuring gauge 16, connected between the pipe 14 the air discharge line and the air discharge line, only when a determined limit value of the differential pressure between the lines 14 and 15 signals the

présence d'un givrage parasite dans l'évaporateur 4.  presence of parasitic icing in the evaporator 4.

La soupape d'étranglement 13 veille à ce queî dans le cas o la soupape magnétique 12 est ouverte, une 248271i détente de la vapeur ou des gaz chauds du fluide frigorigène amenés alors dans la conduite 11 ne s'effectue que jusqu'à une valeur de pression supérieure à la pression jusqu'alors existante dans l'évaporateur et permettant une condensation au-dessus de la température de givrage. - Dans le cas d'un accroissement de la pression sous l'effet du gaz frigorigène chaud introduit, la soupape thermique de détente 5 se ferme, de sorte que l'injection du condensat est interrompue. Dans le cas de l'utilisation d'un étranglement à diaphragme utilisé à la place de la soupape de détente 5, la conduite 11 doit être fermée par exemple par  The throttle valve 13 ensures that, in the case where the magnetic valve 12 is open, an expansion of the steam or hot gases of the refrigerant then introduced into the line 11 takes place only up to a value of 30.degree. pressure higher than the pressure previously existing in the evaporator and allowing condensation above the icing temperature. In the case of an increase in pressure under the effect of the hot refrigerant gas introduced, the expansion thermal valve 5 closes, so that the injection of the condensate is interrupted. In the case of the use of a diaphragm throttle used in place of the expansion valve 5, the pipe 11 must be closed for example by

une soupape magnétique supplémentaire.  an additional magnetic valve.

Dans la conduite d'admission d'air 14 se trouve disposé le ventilateur 17 qui est commandé de façon directe ou indirecte par le manomètre 16 de mesure de pression différentielle et est conçu de manière à ne faciliter le dégivrage que dans le cas de températures de l'air  In the air intake duct 14 is located the fan 17 which is controlled directly or indirectly by the pressure gauge 16 for differential pressure measurement and is designed to facilitate defrosting only in the case of temperatures of 50.degree. the air

d'admission supérieures à 00C.admission above 00C.

Par suite de la condensation de la vapeur chaude du fluide frigorigène, envoyée par la conduite 11, dans l'évaporateur 4, on obtient une puissance élevée de dégivrage et de brèves durées de dégivrage. Le cycle de dégivrage est terminé par la fermeture de la soupape magnétique 12, par exemple au moyen d'un relais temporisé. Dans le cas o il se produirait une chute de la pression dans l'évaporateur, le condensat se formant dans l'évaporateur est à nouveau totalement vaporisé. Vers la fin de ce processus  As a result of the condensation of the hot vapor of the refrigerant, sent through line 11, in the evaporator 4, a high defrosting power and short defrosting times are obtained. The defrosting cycle is completed by closing the magnetic valve 12, for example by means of a timed relay. In the event of a drop in the pressure in the evaporator, the condensate forming in the evaporator is again completely vaporized. Towards the end of this process

d'évaporation, la soupape de détente 5 s'ouvre automatique-  of evaporation, the expansion valve 5 opens automatically

ment et le processus du fonctionnement de la pompe à chaleur  and the process of the operation of the heat pump

se déroule à nouveau.takes place again.

Le condensat se produisant pendant le dégivrage peut par conséquent subsister dans l'évaporateur, car il se vaporise à nouveau ultérieurement lorsque la pompe à chaleur effectue à nouveau son cycle de fonctionnement. Cependant, il est également possible d'envoyer directement à l'absorbeur, par une conduite particulière, le condensat se formant  The condensate that occurs during defrosting may therefore remain in the evaporator as it vaporizes again later when the heat pump is running again. However, it is also possible to send directly to the absorber, by a particular pipe, the condensate forming

notamment en des quantités assez importantes.  especially in large quantities.

Comme grandeur caractéristique du degré de givrage, on peut détecter, à la place de la pression différentielle au niveau de l'évaporateur, également une autre grandeur, à savoir par exemple la différence entre la température de l'air d'admission et la température  As a characteristic parameter of the degree of icing, it is possible to detect, in place of the differential pressure at the evaporator, also another quantity, namely for example the difference between the temperature of the intake air and the temperature

d'évaporation ou bien la pression d'évaporation.  evaporation or the evaporation pressure.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Pompe à chaleur comportant un dispositif destiné à produire une vapeur chaude d'un fluide frigorigène, un condenseur branché en série et en aval de ce dispositif et un évaporateur prévu pour le fluide frigorigène et muni d'une conduite d'admission d'air et d'une conduite d'évacuation d'air ainsi que d'une soupape de détente, caractérisée en ce qu'à partir du dispositif (1) s'étend une conduite (11) aboutissant directement à l'entrée de l'évaporateur (4) et destinée à véhiculer la vapeur chaude du fluide frigorigène et dans laquelle sont situées une soupape d'étranglement (13) permettant de réduire la pression dans la conduite (11) à une valeur aboutissant à la condensation et supérieure à la pression de l'évaporateur en fonctionnement, ainsi qu'une soupape magnétique (12) qui, en étant commandée par un détecteur de givrage (manomètre 16 de mesure de pression différentielle), ne branche la conduite (11) que lors de l'apparition d'un degré prédéterminé de givrage de  1. A heat pump comprising a device for producing a hot vapor of a refrigerant, a condenser connected in series and downstream of the device and an evaporator provided for the refrigerant and provided with an inlet pipe of air and an exhaust air duct and an expansion valve, characterized in that from the device (1) extends a pipe (11) leading directly to the inlet of the evaporator (4) for conveying the hot vapor of the refrigerant and in which is located a throttling valve (13) for reducing the pressure in the pipe (11) to a value which results in condensation and is greater than the pressure of the evaporator in operation, as well as a magnetic valve (12) which, being controlled by an icing detector (pressure gauge 16 for differential pressure measurement), connects the pipe (11) only at the onset of a predefined degree frozen with icing l'évaporateur (4).the evaporator (4). 2. Pompe à chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de détente (5) de l'évaporateur (4) se ferme lorsqu'un accroissement prédéterminé de pression se produit dans l'évaporateur (4)  Heat pump according to Claim 1, characterized in that the expansion valve (5) of the evaporator (4) closes when a predetermined increase in pressure occurs in the evaporator (4). sous l'effet de la vapeur introduite du fluide frigorigène.  under the effect of the introduced vapor of the refrigerant. 3. Pompe à chaleur selon l'une des revendications  Heat pump according to one of the claims 1 et 2, caractérisée en ce que dans la conduite d'admission d'air ou dans la conduite d'évacuation d'air (14, 15) se trouve disposé un ventilateur (17) qui est arrêté lorsque la conduite (11) est branchée et dans le cas de températures de  1 and 2, characterized in that in the air intake duct or in the exhaust air duct (14, 15) there is a fan (17) which is stopped when the duct (11) is connected and in the case of temperatures of l'air d'admission inférieures à 00C.  intake air less than 00C. 4. Pompe à chaleur selon l'une quelconque des  4. Heat pump according to any one of revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le détecteur de  Claims 1 to 3, characterized in that the givrage est un manomètre (16) de mesure de pression diffé-  icing is a pressure gauge (16) for measuring different pressure rentielle branché entre la conduite d'admission d'air et la conduite d'évacuation d'air (14, 15) et la soupape magnétique (12) ne branche la conduite (11) que lors de l'apparition  connected between the air intake duct and the air exhaust duct (14, 15) and the magnetic valve (12) only connect the duct (11) when it appears. d'une pression différentielle prédéterminée.  a predetermined differential pressure.