FR2559881A1 - Appareil de production de froid avec recuperation de chaleur - Google Patents

Abstract

L'APPAREIL DE PRODUCTION DE FROID AVEC RECUPERATION DE CHALEUR COMPREND UN CIRCUIT FERME POUR UN FLUIDE FRIGORIGENE AVEC UN COMPRESSEUR 1 SUIVI D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR 2 ET D'UN EVAPORATEUR 8 MUNI D'UNE PAROI 15 SELECTIVE. APRES L'EVAPORATEUR 8 LE FLUIDE RETOURNE AU COMPRESSEUR 1. LA PAROI SELECTIVE 15 PRESENTEUN POUVOIR D'ABSORPTION DES RAYONS CALORIFIQUES VARIABLES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ETOU DE L'HUMIDITE EXTERIEURE OU ENCORE EST ISOLEE PAR RAPPORT A L'EXTERIEUR AU POINT DE VUE CONDUCTION, MAIS EST SENSIBLE AU RAYONNEMENT CALORIFIQUE. L'ENERGIE CALORIFIQUE RECUPEREE DANS L'ECHANGEUR 2 EST UN MULTIPLE DE CELLE DEPENSEE DANS LE COMPRESSEUR 1.

Description

APPAREIL DE PRODUCTION DE FROID
AVEC RECUPERATION DE CHALEUR
On connait déjà des appareils de production de froid avec récupération de chaleur, comprenant un circuit fermé pour un gaz liquéfiable, ce circuit étant formé par un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, le condenseur coopérant avec un circuit extérieur de fluide destiné à soutirer de la chaleur au condenseur et à la transporter en son lieu d'utilisation, l'évaporateur étant disposé de façon à soutirer par convection et/ou rayonnement de la chaleur au milieu ambiant.

Sans ces appareils connus, le fonctionnement ntest satisfaisant que dans un domaine relativement restreint de conditions climatiques.

L'invention a pour but d'améliorer le fonctionnement des appareils de ce genre en élargissant les conditions climatiques d'utilisation et en améliorant le rendement des appareils de façon générale.

A cet effet, l'invention a pour objet un appareil du genre précité dans lequel l'évaporateur est en contact thermique avec une paroi réagissant sélectivement au rayonnement calorifique.

Les dessins annexés représentent schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution et une variante de l'appareil faisant objet de l'invention.

La figure 1 illustre le schéma de principe de l'appareil.

La figure 2 est une vue en perspective de l'appareil.

La figure 3 est une vue latérale montrant le principe de circulation.

La figure 4 est une vue en coupe de la paroi sélective.

La figure 5 montre une variante de cette paroi.

La figure 6 est une vue générale de l'intérieur de l'appareil.

En référence à la figure 1, l'appareil comprend un circuit formé par un gaz liquéfiable, ce circuit comprenant un compresseur 1 envoyant le gaz comprimé dans un condenseur 2. Ce condenseur 2 est constitué par un échangeur de chaleur dans lequel la chaleur produite par la compression du gaz est évacuée par un fluide, par exemple de l'eau, amené au condenseur 2 par une conduite 3 et repartant de celui-ci par une conduite 4. Cette eau est réchauffée par le condenseur 2 à une température de l'ordre de 500C ou même davantage et il peut être utilisé, par exemple, pour chauffer de l'eau de consommation dans u n chauffe-eau, ou encore pour alimenter une installation de chauffage central.

Après son passage dans le condenseur 2, le fluide frigorigêne, qui est constitué par le gaz liquéfiable, traverse un second échangeur 5 pour aller ensuite dans un filtre 6. Ala sortie de ce filtre, le fluide passe par un détendeur 7 suivi d'un évaporateur 8 pour aboutir dans une bouteille 9 constituant une réserve de liquide.

Un second évaporateur 10 est branché en parallèle par le filtre 6 et la bouteille 9 et est alimenté par un dérendeur 11 constitué comme le détendeur 7 par un tube capillaire. Après le passage dans la bouteille 9, le fluide qui, en condition normale de fonctionnement, est à l'état de gaz mélangé à des gouttelettes liquides, retourne au compresseur 1.

En principe, l'échangeur de chaleur 5 ne doit pas fonctionner de façon continue, mais est prévu pour améliorer l'efficacité de l'appareil, lorsqu'on l'utilise essentiellement pour la production de froid,
Dans un ler cas, une pompe 12 met en circulation de l'eau de refroidissement passant dans l'échangeur 5 pour aller ensuite dans des récipients 13 dans lesquels l'eau ré-chauffée se refroidit par rayonnement et convection.

Dans les-récipients 13, l'eau réchauffée est amenée au niveau supérieur tandis qu'elle est reprise au fnnd du récipient où elle est plus froide. Une vanne 14 permet de compléter le niveau du liquide lorsque cela est nécessaire, le niveau dans les récipients 13 étant contrôlé par des moyens non représentés, par exemple par un flotteur. Dans un 2ème cas, l'eau passe dans un échangeur ventilé.

L'évaporateur 10 est destiné à la climatisation et sert à rafraichir de l'air qui est envoyé par un ventilateur non représenté. L'évaporateur 8 est destiné à la récupération de chaleur et il est constitué par un serpentin en contact thermique avec une paroi 15 qui prend de la chaleur à l'environnement par convection et/ou par rayonnement. Le fluide frigorigène est réchauffé dans l'évaporateur 8 et augmente donc la température du fluide qui se trouve dans la bouteille 9.

Par conséquent, la température du gaz à la sortie du compresseur 1 est plus élevée, ce qui permet de soutirer davantage de calories dans l'échangeur de chaleur 2.

La figure 2 montre en perspective l'allule extérieure de l'appareil. Celui-ci comprend un boitier 16 dont la face avant est constituée par la paroi 15.

La figure 3 est une latérale de l'appareil sur laquelle on a indiqué en pointillé des gaines 17 reliées à deux orifices 18 et 19 permettant de créer, au moyen d'un ventilateur non représenté une circulation d'air admis par l'orifice 18 et venant lécher la face arrière de la paroi 15 pour ressortir par l'orifice 19.

La figure 4 montre la constitution de l'échangeur 8 dans le cas où l'appareil est essentiellement destiné à produire de la chaleur, comme ce sera notamment le cas pour les pays ou régions où la prépondérance est à la production de chaud. La paroi 15 est sélective de façon à être sensible essentiellement au rayonnement calorifique. Elle est constituée par un filtre 20 en polycarbonate ou en résine à base de silice. Cette résine est maintenue dans une structure alvéolée et elle constitue un isolant calorifique qui est perméable au rayonnement. L'évaporateur 8- est constitué par une tôle 21 sur une face de laquelle un serpentin 22 est fixé, par exemple par soudure. De préférence, au moins la face de la tôle 21 portant le serpentin 22 est recouverte de peinture noire pour mieux capter les rayons calorifiques.

L'espace entre la t81e 21 et le filtre 20 est rempli par une masse 23 formant un accumulateur calorifique. Cette masse peut oestre constituée en un sel de sodium ou en un mélange de fer ou de cuivre au silice ayant subi un traitement thermique d'une durée de plusieurs heures à une température de 9000C environ.

Ce mélange doit présenter une granulométrie constante pour obtenir une bonne répartition et une bonne redistribution de la chaleur emmagasinée, qui provient du rayonnement qui a traversé le filtre 20. L'expérience a démontré que de bons résultats sont obtenus lorsque le diamètre des granulés est de l'ordre de 1 à 10 mm.

Dans le cas d'une installation dans un pays ou une région où la prépondérance est à la production de chaud, la paroi 15 doit être placée à l'extérieur d'un bâtiment et de préférence orientée vers le sud.

Les orifices 18 et 19 sont raccordés vers l'intérieur du bâtiment ce qui permet donc de faire circuler derrière la tôle 21 de l'air tempéré qui amène un apport calorifique à l'évaporateur 8.

Lorsque l'appareil est destiné à être utilisé dans des pays ou régions où la prépondérance est à la production de froid, il est intéressant de l'employer pour rafraichir l'air à l'intérieur d'une habitation, tout en bénéficiant de la production d'eau chaude.

Pour que l'effet de rafraichissement soit optimum, il faut éviter un trop fort réchauffement du gaz frigorigène dans l'évaporateur 8. Dans ce cas, on utilise de préférence un évaporateur 8, du genre représenté à la figure 5. La paroi 15 est constituée par une tale 24 ou une plaque de métal non ferreux contre la face arrière de laquelle est fixé le serpentin 22. La face avant de cette tôle 24 est recouverte d'une substance dont le pouvoir de captage du rayonnement thermique varie en fonction des conditions ambiantes. Dans ces pays ou régions, il est connu que le taux d'hygrométrie est plus élevé par fort ensoleillement que lorsque l'intensité solaire est relativement faible. Par conséquent, la substance recouvrant l'élément 24 peut être cnnstituée par une pen peinture dont la teinte varie en fonction du taux d'hygrométrie.

I1 y a lieu de remarquer qu'aussi bien dans le cas de la figure 4 que dans celui de la figure 5, la paroi 15 est sélective. En effet, dans le cas de la figure 4 elle opère une sélection entre l'apport de chaleur par rayonnement et par convection ou conduction, tandis que dans le cas de la figure 5, elle offre une sensibilité différente au rayonnement en fonction du degré hygrométrique ambiant.

Dans le cas de la figure 5, l'installation est conçue compte tenu de la sensibilité de la paroi 15 au rayonnement en fonction de la pigmentation du revêtement sélectif, de façon à ce que la température de cette paroi 15 ne dépasse pas 45 à 500C.

De toute façon, grâce à la récupération de chaleur obtenue par l'évaporateur 8 et sa paroi sélective 15, l'énergie calorifique disponible dans l'échangeur 2 est environ 5 fois plus élevée que l'énergie nécessaire à l'entratnement du compresseur 1.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Appareil de production de froid avec récupération de chaleur , comprenant un circuit fermé pour un gaz liquéfiable, ce circuit étant formé par un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, le condenseur coopérant avec un circuit extérieur de fluide destiné à soutirer de la chaleur au condenseur et à la transporter en son lieu d'utilisation, l'évaporateur étant disposé de façon à soutirer par convection et/ou rayonnement de la chaleur au milieu ambiant, caractérisé en ce que l'évaporateur est en contact thermique avec une paroi réagissant sélectivexent au rayonnement calorifique.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi comprend un accumulateur calorifique capteur des rayonnements calorifiques, cet accumulateur étant en contact thermique avec l'évapo- rateur, cet accumulateur étant recouvert sur au moins une partie de sa surface par un filtre présentant une faible conductivité athermique, mais une foute perméabilité au rayonnement.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre est en une résine à base de silice.

4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'accumulateur calorifique est constitué en silice granulée.

5. Appareil selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'évaporateur est constitué par un serpentin fixé sur une face d'une tôle, cette face étant recouverte par l'accumulateur calorifique et par le filtre.

6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième condenseur, destiné à refroidir un fluide ambiant, le premier condenseur étant destiné à la production de la chaleur.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi sélective est constituée par une tôle dont une face est recouverte d'une peinture dont la teinte varie en fonction du taux d'hygrométrie de l'air ambiant, l'autre face de cette tôle étant en contact avec un serpentin constituant l'évaporateur,

8. Appareil selon la révendication 6, caractérisé en ce que le second condenseur peut être refroidi par un ventilateur en prenant l'air froid sur l'évaporateur, ceci en fonction des conditions ambiantes.