FR2886388A1

FR2886388A1 - Systeme de chauffage et de refrigeration

Info

Publication number: FR2886388A1
Application number: FR0505496A
Authority: FR
Inventors: Henri Leballais
Original assignee: CLIMATIK SARL
Current assignee: CLIMATIK SARL
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-12-01
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: FR2886388B1

Abstract

L'invention concerne un système de chauffage et de réfrigération (200) constitué d'une boucle (232) dans laquelle circule un fluide frigorigène et comprenant:-un évaporateur (114) adapté à refroidir un premier fluide de volume fini;-un condenseur (116) adapté à réchauffer un deuxième fluide de volume fini;-un compresseur (106);-un premier détendeur (108);le système de chauffage et de réfrigération (200) étant caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur auxiliaire (208) connecté à la boucle (232) et adapté à fonctionner en mode de condenseur à la place dudit condenseur (116) ou en mode d'évaporateur à la place dudit évaporateur (114) de manière à respectivement réchauffer ou refroidir un troisième fluide de volume infini.

Description

La présente invention concerne un système de chauffage et de réfrigération

ainsi qu'un bâtiment équipé d'un tel système.

La Fig. 1 représente un système de chauffage et de réfrigération 100 de l'état de la technique. Ce système de chauffage et de réfrigération 100 comprend un condenseur 116 et un évaporateur 114. La sortie 130a de l'évaporateur 114 est connectée à l'entrée 130h du condenseur 116 par l'intermédiaire d'un compresseur 106. La sortie 132a du condenseur 116 est connectée à l'entrée 132b de l'évaporateur 114 par l'intermédiaire d'un détendeur 108 qui peut être par exemple un détendeur thermostatique. L'évaporateur 114 est constitué d'un serpentin 118 et un échange thermique s'établit entre le serpentin 118 et une première conduite 140 disposée au voisinage du serpentin 118. De la même manière, le condenseur 116 est constitué d'un serpentin 120 et un échange thermique s'établit entre le serpentin 118 et une deuxième conduite 142 disposée au voisinage du serpentin 120.

Le compresseur 106 et l'entrée 130b du condenseur 116 sont reliés par une canalisation de refoulement du compresseur. La sortie 132a du condenseur 116 et le détendeur 108 sont reliés par une canalisation dite de ligne liquide. Le détendeur 108 et l'entrée 132b de l'évaporateur 114 sont reliés par une canalisation dite de sortie de détendeur. La sortie 130a de l'évaporateur 114 et le compresseur 106 sont reliés par une canalisation dite d'aspiration du compresseur. L'ensemble forme ainsi une boucle fermée à l'intérieur de laquelle circule un fluide frigorigène, par exemple du type "Fréon". Un tel système de chauffage et de réfrigération 100 est appelé échangeur à eau et peut être du type multitubulaire ou à plaque.

Le fluide frigorigène sous forme vapeur est mis en mouvement par le compresseur 106. Ce gaz est comprimé par le compresseur 106 et cette vapeur chauffée passe à travers le condenseur 116 dans lequel elle est refroidie par libération de calories en direction du fluide circulant dans la deuxième conduite 142. En se refroidissant, la vapeur se condense et le fluide frigorigène sort ainsi sous forme liquide par la sortie 132a du condenseur 116. Le passage de ce liquide dans le détendeur 108 entraîne sa vaporisation partielle et son refroidissement. Ce fluide se vaporise alors entièrement en passant dans l'évaporateur 114 en absorbant des calories du fluide circulant dans la première conduite 140. Au niveau de la sortie 130a de l'évaporateur 114, le fluide frigorigène est en phase vapeur et est réintroduit dans le compresseur 106.

A l'intérieur de la première conduite 140 circule un premier fluide, par exemple de l'eau, dont la température s'abaisse entre l'entrée 140a et la sortie 140b de la première conduite 140.

A l'intérieur de la deuxième conduite 142 circule un deuxième fluide, par 5 exemple de l'eau, dont la température s'élève entre l'entrée 142a et la sortie 142b de la deuxième conduite 142.

Ce système de chauffage et de réfrigération 100 permet ainsi de refroidir le premier fluide en chauffant le deuxième fluide et inversement. Ces fluides peuvent être ensuite utilisés par un système de climatisation ou un système de chauffage. Mais lorsque la boucle est à l'équilibre, c'està-dire qu'il n'y a plus d'échange entre le fluide frigorigène et le premier ou le deuxième fluide, il n'est pas possible d'obtenir un surplus de puissance soit pour obtenir un refroidissement supplémentaire du premier fluide, soit pour obtenir un échauffement supplémentaire du deuxième fluide.

Ce système de chauffage et de réfrigération 100 peut être disposé à l'intérieur d'un bâtiment. La première conduite 140 est alors reliée à un dispositif de climatisation d'une pièce à refroidir et la deuxième conduite 142 est alors reliée à un dispositif de chauffage d'une pièce à chauffer. Lorsqu'un utilisateur désire chauffer une pièce sans refroidir l'autre, cela est impossible car il faut obligatoirement prélever les calories dans la pièce froide. De la même manière, lorsque l'utilisateur désire refroidir une pièce sans réchauffer l'autre, cela est impossible car il faut obligatoirement évacuer les calories dans la pièce chaude.

En d'autres termes, l'évaporateur 114 et le condenseur 116 sont tributaires l'un de l'autre et le système de chauffage et de réfrigération est ainsi limité dans son fonctionnement.

Un objet de la présente invention est de proposer un système de chauffage et de réfrigération qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui, en particulier, permette de dissocier l'évaporateur du condenseur tout en conservant le principe général de fonctionnement.

A cet effet, est proposé un système de chauffage et de réfrigération constitué 30 d'une boucle dans laquelle circule un fluide frigorigène et comprenant: -un évaporateur adapté à refroidir un premier fluide de volume fini; -un condenseur adapté à réchauffer un deuxième fluide de volume fini; -un compresseur; -un premier détendeur; le système de chauffage et de réfrigération étant caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur auxiliaire connecté à la boucle et adapté à fonctionner en mode de condenseur à la place dudit condenseur ou en mode d'évaporateur à la place dudit évaporateur de manière à respectivement réchauffer ou refroidir un troisième fluide de 5 volume infini.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, lorsque l'échangeur auxiliaire fonctionne en mode d'évaporateur, son entrée est connectée à la sortie dudit condenseur par l'intermédiaire d'un deuxième détendeur et sa sortie est connectée à l'entrée dudit compresseur.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, lorsque l'échangeur auxiliaire fonctionne en mode d'évaporateur, son entrée est connectée à la sortie dudit condenseur par l'intermédiaire du premier détendeur et sa sortie est connectée à l'entrée dudit compresseur.

Avantageusement, lorsque l'échangeur auxiliaire fonctionne en mode de condenseur, son entrée est connectée à la sortie dudit compresseur et sa sortie est connectée à l'entrée dudit évaporateur par l'intermédiaire du premier détendeur.

Avantageusement, le troisième fluide est l'air extérieur ou il provient d'un forage dans le sol.

L'invention propose aussi un bâtiment comprenant: -un système de chauffage et de réfrigération selon l'une des variantes précédentes; -une première canalisation reliée à des dispositifs emmagasineurs de calories et apte à transférer les calories ainsi emmagasinées vers l'évaporateur; et -une deuxième canalisation reliée à des dispositifs dissipateurs de calories et 25 apte à capter les calories à dissiper à partir du condenseur.

Avantageusement, le bâtiment comprend: -au moins un dispositif de réfrigération, chacun étant associé à un détendeur; -une canalisation de déviation disposée en amont du premier détendeur et adaptée à alimenter en fluide frigorigène chaque dispositif de réfrigération à travers le détendeur associé correspondant; -une canalisation de retour disposée en amont du compresseur et adaptée à canaliser le fluide frigorigène en sortie de chaque dispositif de réfrigération. Avantageusement, l'échangeur auxiliaire est disposé à l'extérieur du bâtiment.

Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est un schéma d'un système de chauffage et de réfrigération de l'état de la technique; la Fig. 2 est un schéma d'un système de chauffage et de réfrigération selon 10 l'invention; la Fig. 3 est un schéma d'un système de chauffage et de réfrigération selon un autre mode de réalisation de l'invention; la Fig. 4 est un exemple d'application d'un système de chauffage et de réfrigération selon l'invention; et la Fig. 5 est un autre exemple d'application d'un système de chauffage et de réfrigération selon l'invention.

La Fig. 2 représente un système de chauffage et de réfrigération 200 selon un premier mode de réalisation et la Fig. 3 représente un système de chauffage et de réfrigération 300 selon un deuxième mode de réalisation. Les éléments identiques au système de chauffage et de réfrigération 100 de l'état de la technique portent les mêmes références.

Dans la description qui suit, un fluide est dit de volume infini s'il s'agit d'un système de très grande taille dont la température ne varie que de manière infinitésimale lors d'un échange de chaleur puisque les quantités de chaleur échangées sont infinitésimales par rapport à son énergie interne. En d'autres termes, sa température n'est pas sensiblement modifiée par un transfert de chaleur. Dans les modes de réalisation de l'invention qui vont être décrits ci-après, ce fluide peut être l'air atmosphérique ou un liquide qui circule dans un forage.

A l'inverse, un fluide est dit de volume fini s'il s'agit d'un système dont la température varie par un transfert de chaleur avec une source chaude ou froide de manière à atteindre une température d'équilibre. Dans les modes de réalisation de l'invention qui vont être décrits ci-après, les fluides circulant dans la première conduite 140 et dans la deuxième conduite 142 sont des fluides de volume fini.

Le système de chauffage et de réfrigération 200, 300 est constitué d'une boucle 232 dans laquelle circule un fluide frigorigène par exemple du type "Fréon". La boucle 232 comprend: - un évaporateur 114 adapté à refroidir un premier fluide de volume fini; 5 -un condenseur 116 adapté à réchauffer un deuxième fluide de volume fini; - un compresseur 106; - un premier détendeur 108; et le système de chauffage et de réfrigération 200, 300 comprend aussi un échangeur auxiliaire 208 connecté à la boucle 232 et adapté à fonctionner en mode de condenseur à la place dudit condenseur 116 ou en mode Io d'évaporateur à la place dudit évaporateur 114 de manière à respectivement réchauffer ou refroidir un troisième fluide de volume infini.

Comme pour le système de chauffage et de réfrigération 100 de l'état de la technique, le premier fluide de volume fini peut être utilisé par un système de climatisation et le deuxième fluide de volume fini peut être utilisé par un système de chauffage d'un bâtiment.

L'échangeur auxiliaire 208 est de préférence disposé de manière à pouvoir effectuer des transferts de chaleur avec l'air atmosphérique qui constitue alors le fluide de volume infini. Les transferts de chaleur s'effectuent alors par brassage de l'air mis en mouvement par un ventilateur 204 autour d'un serpentin 206 dans lequel circule le fluide frigorigène.

Dans le mode de réalisation de l'invention de la Fig. 2, la boucle 232 comprend en série le compresseur 106, le condenseur 116, le premier détendeur 108 et l'évaporateur 114.

La canalisation de refoulement du compresseur qui sort du compresseur 106 se divise en une première canalisation qui rejoint l'entrée 130b du condenseur 116 et une deuxième canalisation 240 qui rejoint l'une des entrées/sorties 210a de l'échangeur auxiliaire 208 par une troisième canalisation 244. Le passage du fluide frigorigène dans la première ou la deuxième canalisation est commandé par une première électrovanne 212, par exemple du type trois voies gaz chaud.

La canalisation d'aspiration du compresseur qui arrive au compresseur 106 est issue de la jonction d'une quatrième canalisation provenant de la sortie 130a de l'évaporateur 114 et d'une cinquième canalisation 242 provenant de la troisième canalisation 244. Le passage du fluide frigorigène dans la cinquième canalisation 242 est commandé par une deuxième électrovanne 214.

L'autre entrée/sortie 210b de l'échangeur auxiliaire 208 est reliée à une sixième canalisation 246 qui se divise en une septième canalisation 247 et une huitième canalisation 248 qui se rejoignent à nouveau avant de rejoindre la canalisation dite de ligne liquide joignant la sortie 132a du condenseur 116 à l'entrée du premier détendeur 108. Le passage du fluide frigorigène du condenseur 116 vers le premier détendeur 108 ou vers la sixième canalisation 246 est commandé par une troisième électrovanne 216.

La huitième canalisation 248 comporte un deuxième détendeur 220 et le passage du fluide frigorigène à travers le deuxième détendeur 220 est commandé par une quatrième électrovanne 218. Le deuxième détendeur 220 est de préférence du type presso-statique.

Pour s'assurer que le passage du fluide frigorigène dans les différentes canalisations s'effectue dans les sens prévus, des clapets anti-retour ont été disposés sur certaines des canalisations.

Pour empêcher que le fluide frigorigène pénètre dans l'évaporateur 114 par sa sortie 130a, un premier clapet 222 est disposé sur la quatrième canalisation.

Pour empêcher que le fluide frigorigène passe à travers la deuxième canalisation 240 pour rejoindre la première électrovanne 212, un deuxième clapet 226 est disposé sur la deuxième canalisation 240.

Pour empêcher que le fluide frigorigène pénètre dans la cinquième canalisation 242 à partir de sa jonction avec la quatrième canalisation, un troisième clapet 224 est prévu sur la cinquième canalisation 242.

Pour empêcher que le fluide frigorigène remonte en direction de la sortie 132a du condenseur 116, un quatrième clapet 228 est disposé sur la canalisation issue de la 25 sortie 132a du condenseur 116.

Pour contraindre le fluide frigorigène provenant de la sortie 132a du condenseur 116 à passer à travers le deuxième détendeur 220, un cinquième clapet 230 est disposé sur la septième canalisation 247.

Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant lorsque l'échangeur auxiliaire 208 est déporté par rapport à la boucle 232. Le système de chauffage et de réfrigération 200 est alors dénommé "splitsystème", c'est-à-dire qu'il est composé de deux unités distinctes, reliées entre elles par une canalisation véhiculant le fluide frigorigène. En effet, il est préférable que le détendeur soit placé très près du condenseur, c'est-à-dire qu'il est nécessaire que l'évaporateur 114 et l'échangeur auxiliaire 208 fonctionnant comme évaporateur soient très près du détendeur qui leur est associé. Du fait de la séparation physique du système de chauffage et de réfrigération 200, il est préférable de conserver le premier détendeur 108 près de l'évaporateur 114 et de mettre en place le deuxième détendeur 220 près de l'échangeur auxiliaire 208.

Le principe de fonctionnement du système de chauffage et de réfrigération 200 va maintenant être décrit.

En mode normal, qui correspond au mode du système de chauffage et de réfrigération 100 de l'état de la technique, le compresseur 106 met en route la l0 circulation du fluide frigorigène en phase vapeur et le comprime. Cette vapeur ainsi chauffée est dirigée par la première électrovanne 212 en direction de l'entrée 130b du condenseur 116 dans lequel elle est refroidie par libération de calories en direction du fluide circulant dans la deuxième conduite 142. En se refroidissant, la vapeur se condense et le fluide frigorigène sort ainsi sous forme liquide par la sortie 132a du condenseur 116. Le fluide frigorigène passe alors par le quatrième clapet 228 puis par la troisième électrovanne 216 pour passer dans le premier détendeur 108 qui entraîne sa vaporisation partielle et son refroidissement. Ce fluide se vaporise entièrement en passant dans l'évaporateur 114 en absorbant des calories du fluide circulant dans la première conduite 140. En sortie de l'évaporateur 114, le fluide frigorigène passe à travers le premier clapet 222 pour rejoindre l'entrée du compresseur 106. La quatrième électrovanne 218 est fermée pour empêcher le passage du fluide frigorigène à travers le deuxième détendeur 220.

Lorsque l'équilibre entre le condenseur 116 et l'évaporateur 114 est atteint et qu'il est nécessaire de continuer de chauffer le fluide circulant dans la deuxième conduite 142 ou lorsqu'il est nécessaire de chauffer le fluide circulant dans la deuxième conduite 142 sans abaisser la température du fluide circulant dans la première conduite 140, l'échangeur auxiliaire 208 se met à fonctionner comme un évaporateur en combinaison avec le condenseur 116.

Dans ce mode de fonctionnement, le compresseur 106 met en route la circulation du fluide frigorigène en phase vapeur et le comprime. Cette vapeur ainsi chauffée est dirigée par la première électrovanne 212 en direction de l'entrée 130b du condenseur 116 dans lequel elle est refroidie par libération de calories en direction du fluide circulant dans la deuxième conduite 142. En se refroidissant, la vapeur se condense et le fluide frigorigène sort ainsi sous forme liquide par la sortie 132a du condenseur 116. Le fluide frigorigène passe par le quatrième clapet 228 et la troisième électrovanne 216 est fermée de manière à ce que le fluide frigorigène passe par la sixième canalisation 246 puis la huitième canalisation 248, c'est-à-dire de manière à court-circuiter l'évaporateur 114. La quatrième électrovanne 218 est ouverte de manière à ce que le fluide frigorigène passe par le deuxième détendeur 220. Le passage dans le deuxième détendeur 220 entraîne la vaporisation partielle et le refroidissement du liquide. Ce fluide frigorigène pénètre alors par l'entrée 210b de l'échangeur auxiliaire 208 où il se vaporise en absorbant des calories du fluide de volume infini. En sortie de l'échangeur auxiliaire 208, le fluide frigorigène passe à travers la troisième canalisation 244. La deuxième électrovanne 214 est ouverte de manière à laisser passer le fluide frigorigène dans la cinquième canalisation 242 et le troisième clapet 224 afin de lui permettre de rejoindre l'entrée du compresseur 106. Dans ce mode de réalisation, le cheminement du fluide frigorigène est représenté par les flèches al, a2 et a3.

Ainsi, lorsque l'échangeur auxiliaire 208 fonctionne en mode d'évaporateur, son entrée 210b est connectée à la sortie 132a du condenseur 116 par l'intermédiaire du deuxième détendeur 220 et sa sortie 210a est connectée à l'entrée du compresseur 106.

Lorsque l'équilibre entre le condenseur 116 et l'évaporateur 114 est atteint et qu'il est nécessaire de continuer de refroidir le fluide circulant dans la première conduite 140 ou lorsqu'il est nécessaire de refroidir le fluide circulant dans la première conduite 140 sans augmenter la température du fluide circulant dans la deuxième conduite 142, l'échangeur auxiliaire 208 se met à fonctionner comme un condenseur en combinaison avec l'évaporateur 114.

Dans ce mode de fonctionnement, le compresseur 106 met en route la circulation du fluide frigorigène en phase vapeur et le comprime. Cette vapeur ainsi chauffée est dirigée par la première électrovanne 212 dans la deuxième canalisation 240 à travers le deuxième clapet 226. La cinquième électrovanne 214 est fermée de manière à empêcher le passage du fluide frigorigène dans la cinquième canalisation 242. Le fluide frigorigène passe alors dans la troisième canalisation 244 pour pénétrer par l'entrée 210a de l'échangeur auxiliaire 208 dans lequel il est refroidi par libération de calories en direction du fluide de volume infini. En se refroidissant, la vapeur se condense et le fluide frigorigène sort ainsi sous forme liquide par la sortie 210b de l'échangeur auxiliaire 208. La quatrième électrovanne 218 est fermée de manière à empêcher le passage du fluide frigorigène à travers le deuxième détendeur 220. Le fluide frigorigène passe alors par le cinquième clapet 230. La troisième électrovanne 216 est ouverte de manière à laisser passer le fluide frigorigène dans le premier détendeur 108 ce qui entraîne sa vaporisation partielle et son refroidissement. Ce fluide se vaporise ensuite entièrement en passant dans l'évaporateur 114 en absorbant des calories du fluide circulant dans la première conduite 140. En sortie de l'évaporateur 114, le fluide frigorigène passe à travers le premier clapet 222 pour rejoindre l'entrée du compresseur 106. Dans ce mode de réalisation, le cheminement du fluide frigorigène est représenté par les flèches bl, b2 et b3.

Ainsi, lorsque l'échangeur auxiliaire 208 fonctionne en mode de condenseur, son entrée 210a est connectée à la sortie du compresseur 106 et sa sortie 210b est connectée à l'entrée 132b de l'évaporateur 114 par l'intermédiaire du premier détendeur 108.

Ainsi, ce fonctionnement permet de dissocier l'évaporateur 114 du condenseur 116. C'est-à-dire que lorsque l'équilibre entre l'évaporateur 114 et le condenseur 116 est atteint, il est possible de continuer à faire fonctionner le système de chauffage et de réfrigération 200, soit pour obtenir un gain de chauffage supplémentaire au niveau du condenseur 116, soit pour obtenir un gain de refroidissement supplémentaire au niveau de l'évaporateur 114.

Dans le mode de réalisation de l'invention de la Fig. 3, de la même manière, la 20 boucle 232 comprend en série le compresseur 106, le condenseur 116, le premier détendeur 108 et l'évaporateur 114.

Par rapport au mode de réalisation de l'invention de la Fig. 2, le deuxième détendeur 220 a été supprimé et sa fonction est remplie par le premier détendeur 108. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant dans le cas d'un système de chauffage et de réfrigération 300 monobloc, c'est-à-dire lorsque l'ensemble des éléments nécessaires à son fonctionnement est intégré sous une même enveloppe. En effet, la réalisation monobloc permet de s'affranchir du problème de distance entre l'évaporateur 114 et son détendeur associé ainsi qu'entre l'échangeur auxiliaire 208 fonctionnant comme évaporateur et son détendeur associé. Il n'est alors plus nécessaire de prévoir un deuxième détendeur mais le premier détendeur 108 peut remplir les deux fonctions.

La septième canalisation 247 est toujours munie du cinquième clapet 230 mais la huitième canalisation 248 n'est plus munie ni du deuxième détendeur 220 ni de la quatrième électrovanne 218.

L'entrée/sortie 210b de l'échangeur auxiliaire 208 est toujours reliée à la sixième canalisation 246 qui se divise en la septième canalisation 247 et la huitième canalisation 248 au niveau d'une sixième électrovanne 304 qui permet au fluide frigorigène de circuler soit de la huitième canalisation 248 vers la sixième canalisation 246, soit de la sixième canalisation 246 vers la septième canalisation 247.

La septième canalisation 247 débouche maintenant au niveau de l'entrée du premier détendeur 108, c'est-à-dire dans la canalisation dite de ligne liquide. La huitième canalisation 248 débouche maintenant au niveau de la canalisation dite de sortie du premier détendeur 108, c'est-à-dire au niveau de l'entrée 132b de l'évaporateur 114, par l'intermédiaire d'une septième électrovanne 302. La septième électrovanne 302 permet au fluide frigorigène de circuler de la sortie du premier détendeur 108 soit en direction de la huitième canalisation 248, soit en direction de l'entrée 132b de l'évaporateur 114.

Le principe de fonctionnement du système de chauffage et de réfrigération 300 15 de la Fig. 3 reste globalement inchangé par rapport au principe de fonctionnement du système de chauffage et de réfrigération 200 de la Fig. 2.

En mode normal, qui correspond au mode du système de chauffage et de réfrigération 100 de l'état de la technique, le compresseur 106 met en route la circulation du fluide frigorigène en phase vapeur et le comprime. Cette vapeur ainsi chauffée est dirigée par la première électrovanne 212 en direction de l'entrée 130b du condenseur 116 dans lequel elle est refroidie par libération de calories en direction du fluide circulant dans la deuxième conduite 142. En se refroidissant, la vapeur se condense et le fluide frigorigène sort ainsi sous forme liquide par la sortie 132a du condenseur 116. Le fluide frigorigène passe alors par le quatrième clapet 228 pour passer dans le premier détendeur 108 qui entraîne sa vaporisation partielle et son refroidissement. En sortie du premier détendeur 108, le fluide est dirigé par la septième électrovanne 302 vers l'évaporateur 114, dans lequel il se vaporise en absorbant des calories du fluide circulant dans la première conduite 140. En sortie de l'évaporateur 114, le fluide frigorigène passe à travers le premier clapet 222 pour rejoindre l'entrée du compresseur 106.

Dans ce mode de fonctionnement, le compresseur 106 met en route la circulation du fluide frigorigène en phase vapeur et le comprime. Cette vapeur ainsi chauffée est dirigée par la première électrovanne 212 en direction de l'entrée 130b du condenseur 116 dans lequel elle est refroidie par libération de calories en direction du fluide circulant dans la deuxième conduite 142. En se refroidissant, la vapeur se condense et le fluide frigorigène sort ainsi sous forme liquide par la sortie 132a du condenseur 116. Le fluide frigorigène passe par le quatrième clapet 228 et le premier détendeur 108 entraînant la vaporisation partielle et le refroidissement du liquide. Le fluide frigorigène est alors dirigé par la septième électrovanne 302 en direction de la huitième canalisation 248. La sixième électrovanne 304 dirige alors le fluide frigorigène dans la sixième canalisation 246 et ensuite dans l'échangeur auxiliaire 208 par l'entrée 210b où il se vaporise en absorbant des calories du fluide de volume infini.

En sortie de l'échangeur auxiliaire 208, le fluide frigorigène passe à travers la troisième canalisation 244. La deuxième électrovanne 214 est ouverte de manière à laisser passer le fluide frigorigène dans la cinquième canalisation 242 et le troisième clapet 224 afin de lui permettre de rejoindre l'entrée du compresseur 106. Dans ce mode de réalisation, le cheminement du fluide frigorigène est représenté par les flèches al, a2 et a3.

Le troisième clapet 224 sert principalement à générer une différence de pression de part et d'autre de la deuxième électrovanne 214.

Ainsi, lorsque l'échangeur auxiliaire 208 fonctionne en mode d'évaporateur, son entrée 210b est connectée à la sortie 132a dudit condenseur 116 par l'intermédiaire du premier détendeur 108 et sa sortie 210a est connectée à l'entrée dudit compresseur 106.

Dans ce mode de fonctionnement, le compresseur 106 met en route la circulation du fluide frigorigène en phase vapeur et le comprime. Cettevapeur ainsi chauffée est dirigée par la première électrovanne 212 dans la deuxième canalisation 240 à travers le deuxième clapet 226. La cinquième électrovanne 214 est fermée de manière à empêcher le passage du fluide frigorigène dans la cinquième canalisation 242. Le fluide frigorigène passe alors dans la troisième canalisation 244 pour pénétrer par l'entrée 210a de l'échangeur auxiliaire 208 dans lequel il est refroidi par libération de calories en direction du fluide de volume infini. En se refroidissant, la vapeur se condense et le fluide frigorigène sort ainsi sous forme liquide par la sortie 210b de l'échangeur auxiliaire 208. La sixième électrovanne 304 autorise le passage du fluide frigorigène en direction de la septième canalisation 247 à travers le cinquième clapet 230. Le fluide frigorigène passe alors dans le premier détendeur 108 ce qui entraîne sa vaporisation partielle et son refroidissement. Le fluide frigorigène passe alors dans la septième électrovanne 302 qui le dirige vers l'entrée 132b de l'évaporateur 114. Le fluide frigorigène se vaporise en passant dans l'évaporateur 114 en absorbant des calories du fluide circulant dans la première conduite 140. En sortie de l'évaporateur 114, le fluide frigorigène passe à travers le premier clapet 222 pour rejoindre l'entrée du compresseur 106. Dans ce mode de réalisation, le cheminement du fluide frigorigène est représenté par les flèches bl, b2 et b3.

Ainsi, lorsque l'échangeur auxiliaire 208 fonctionne en mode de condenseur, son entrée 210a est connectée à la sortie du compresseur 106 et sa sortie 210b est 20 connectée à l'entrée 132b de l'évaporateur 114 par l'intermédiaire du premier détendeur 108.

Ainsi, ce fonctionnement permet de dissocier l'évaporateur 114 du condenseur 116 et permet, en outre, de ne mettre en place qu'un seul détendeur.

Dans les modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, le troisième fluide de volume infini est préférentiellement l'air extérieur, l'échangeur auxiliaire 208 est alors un échangeur à air. Mais il peut aussi s'agir d'un fluide provenant d'un forage dans le sol ou de tout autre source considérée comme un réservoir de température constante, l'échangeur auxiliaire 208 est alors un échangeur à eau.

Les électrovannes sont commandées par un dispositif de commande électronique qui permet d'ouvrir ou de fermer les différentes électrovannes selon les besoins.

La Fig. 4 représente un exemple de mise en oeuvre d'un système de chauffage et de réfrigération 200 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le système de chauffage et de réfrigération 300 selon le deuxième mode de réalisation de l'invention peut être mis en oeuvre de la même manière, à la différence qu'il est monobloc.

La Fig. 4 représente un bâtiment 400 qui est ici une maison d'habitation comportant des pièces à chauffer 316, des pièces à refroidir 318 et des pièces à chauffer et à climatiser 320. Le bâtiment 400 peut aussi comporter une piscine 302 dont l'eau est chauffée par l'intermédiaire d'un chauffe-eau 306 et qui est disposée dans une pièce 314 dont la température doit être régulée. La température de la pièce 314 dans laquelle est disposée la piscine 302 est régulée par un dispositif de régulation 304 comportant un dispositif dissipateur de calories 304a qui chauffe la température de l'air de la pièce 314 et un dispositif emmagasineur de calories 304b qui sert de point froid pour condenser la vapeur d'eau de l'air et éviter la formation de buée dans la pièce 314.

Chaque pièce à chauffer 316, 314, 320 comprend un dispositif dissipateur de calories 308, 304a, 312a, par exemple du type radiateur. Le chauffeeau 306 prend aussi la forme d'un dispositif dissipateur de calories.

Chaque pièce à refroidir 318, 320, 314 comprend un dispositif emmagasineur de calories 310, 312b, 304b, du type réfrigérateur ou climatiseur.

Le bâtiment 400 comprend aussi un système de chauffage et de réfrigération selon l'un des modes de réalisation décrits ci-dessus.

L'évaporateur 114 de la boucle 232 permet de refroidir un fluide circulant dans la première conduite 140.

Le condenseur de la boucle 232 permet de chauffer un fluide circulant dans la deuxième conduite 142.

A l'intérieur du bâtiment 400 est disposé un premier réseau de canalisations qui relie l'entrée 142a et la sortie 142b de la deuxième conduite 142 à l'ensemble des dispositifs dissipateurs de chaleur 308, 304a, 312a, 306, et un deuxième réseau de canalisations qui relie l'entrée 140a et la sortie 140b de la première conduite 140 à l'ensemble des dispositifs emmagasineurs de calories 310, 312b, 304b. La première canalisation 140 est ainsi apte à transférer les calories emmagasinées vers l'évaporateur 114. La deuxième canalisation 142 est ainsi apte à capter les calories à dissiper à partir du condenseur 116.

La boucle 232 est reliée à l'échangeur axillaire 208 par l'intermédiaire de la troisième canalisation 244 et de la sixième canalisation 246. Pour des raisons de clarté de la Fig. 4, la septième canalisation 247 et la huitième canalisation 248 n'ont pas été représentées.

Ainsi tant que le condenseur 116 et l'évaporateur 114 peuvent fonctionner en liaison l'un avec l'autre, l'échangeur auxiliaire 208 n'est pas sollicité. Lorsque cela est nécessaire, l'échangeur auxiliaire 208 remplace soit le condenseur 116 soit l'évaporateur 114. La consommation d'énergie provenant de l'extérieur du bâtiment 400 est alors limitée à la mise en circulation du fluide frigorigène et il n'est pas nécessaire de prévoir de moyens de réfrigération ou de chauffage supplémentaires comme par exemple une chaudière à mazout, d'où une diminution des coûts et des émanations de gaz.

De préférence, l'échangeur auxiliaire 208 est disposé à l'extérieur du bâtiment 400.

La Fig. 5 est une représentation schématique d'un magasin 500 comportant un système de chauffage et de réfrigération 200 selon l'un des modes de réalisation décrit ci-dessus. Le système de chauffage et de réfrigération mis en place dans le magasin 500 correspond à celui qui est représenté à la Fig. 2 mais le système de chauffage et de réfrigération peut aussi être celui représenté à la Fig.3.

En outre, le magasin 500 comporte des dispositifs de réfrigération comme par exemple des chambres froides 512 et des linéaires réfrigérés 510. Chacun des dispositifs de réfrigération est associé à un détendeur 506, 508. Les chambres froides 512 et les linéaires réfrigérés 510 sont des évaporateurs à air qui refroidissent l'air qu'ils contiennent, contrairement à l'évaporateur 114 de la boucle 232 qui est, dans le mode de réalisation décrit, un évaporateur à eau. Les linéaires réfrigérés 510 comportent de manière classique un système de réfrigération 514 et les chambres froides 512 comportent aussi de manière classique un système de réfrigération 516.

Dans le cas du magasin 500, la première canalisation 140 sert à alimenter des dispositifs emmagasineurs de chaleur constituant par exemple une partie du système d'air conditionné du magasin 500 et la deuxième canalisation sert à alimenter des dispositifs dissipateurs de chaleur constituant par exemple une partie du système de chauffage du magasin 500 et/ou son système de distribution d'eau chaude.

Le passage du liquide frigorigène à travers les détendeurs 506, 508 est commandé par des électrovannes 518 et 520 disposées en amont de chacun des détendeurs. Ces électrovannes permettent de fermer l'arrivée de fluide frigorigène lorsque les dispositifs de réfrigération 512, 510 ont atteint leur température de consigne mais que la production de froid est demandée par le système d'air conditionné du magasin 500.

Une canalisation de déviation 502 disposée en amont du premier détendeur 108, et dans le cas du mode de réalisation décrit en amont de la troisième électrovanne 216, dévie une partie du fluide frigorigène de manière à alimenter en fluide frigorigène chaque dispositif de réfrigération 510, 512 à travers le détendeur associé 506, 508 correspondant.

Avant de pénétrer dans le circuit de réfrigération 514 de chaque linéaire réfrigéré 510, le fluide frigorigène traverse le détendeur associé correspondant 506 et avant de pénétrer dans le circuit de réfrigération 516 de chaque chambre froide 512, le fluide frigorigène traverse le détendeur associé correspondant 508. En sortie des chambres froides 512 et des linéaires réfrigérés 510, le fluide frigorigène est canalisé par une canalisation de retour 504 vers la canalisation d'aspiration du compresseur, en amont du compresseur 106 et de préférence en amont du premier clapet 222. Comme pour le cas d'une maison d'habitation, l'échangeur auxiliaire 208 est disposé à l'extérieur du magasin et le troisième fluide peut être l'air extérieur ou de l'eau provenant d'un forage.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Par exemple, la position des clapets et des électrovannes qui permettent de canaliser le parcours du fluide frigorigène n'est pas figée, et l'homme du métier peut facilement définir d'autres modes de réalisation dans lesquels les positions sont différentes mais où le principe général de fonctionnement est conservé et en particulier dans lequel le parcours du fluide frigorigène est similaire à celui de l'un des modes de réalisation de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1) Système de chauffage et de réfrigération (200, 300) constitué d'une boucle (232) dans laquelle circule un fluide frigorigène et comprenant: un évaporateur (114) adapté à refroidir un premier fluide de volume fini; - un condenseur (116) adapté à réchauffer un deuxième fluide de volume fini; - un compresseur (106); -un premier détendeur (108); le système de chauffage et de réfrigération (200, 300) étant caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur auxiliaire (208) connecté à la boucle (232) et adapté à fonctionner en mode de condenseur à la place dudit condenseur (116) ou en mode d'évaporateur à la place dudit évaporateur (114) de manière à respectivement réchauffer ou refroidir un troisième fluide de volume infini.

2) Système de chauffage et de réfrigération (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque l'échangeur auxiliaire (208) fonctionne en mode d'évaporateur, son entrée (210b) est connectée à la sortie (132a) dudit condenseur (116) par l'intermédiaire d'un deuxième détendeur (220) et sa sortie (210a) est connectée à l'entrée dudit compresseur (106).

3) Système de chauffage et de réfrigération (300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque l'échangeur auxiliaire (208) fonctionne en mode d'évaporateur, son entrée (210b) est connectée à la sortie (132a) dudit condenseur (116) par l'intermédiaire du premier détendeur (108) et sa sortie (210a) est connectée à l'entrée dudit compresseur (106).

4) Système de chauffage et de réfrigération (200, 300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque l'échangeur auxiliaire (208) fonctionne en mode de condenseur, son entrée (210a) est connectée à la sortie dudit compresseur (106) et sa sortie (210b) est connectée à l'entrée (132b) dudit évaporateur (114) par l'intermédiaire du premier détendeur (108).

5) Système de chauffage et de réfrigération (200, 300) selon l'une des 30 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le troisième fluide est l'air extérieur.

6) Système de chauffage et de réfrigération (200, 300) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le troisième fluide provient d'un forage dans le sol.

7) Bâtiment (400, 500) comprenant: -un système de chauffage et de réfrigération (200, 300) selon l'une des revendications 1 à 6; -une première canalisation (140) reliée à des dispositifs emmagasineurs de calories (312b, 310, 304b) et apte à transférer les calories ainsi emmagasinées vers l'évaporateur (114); et -une deuxième canalisation (142) reliée à des dispositifs dissipateurs de calories (312a, 304a, 308, 306) et apte à capter les calories à dissiper à partir du condenseur (116).

8) Bâtiment (500) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend: -au moins un dispositif de réfrigération (510, 512), chacun étant associé à un 15 détendeur (506, 508); - une canalisation de déviation (502) disposée en amont du premier détendeur (108) et adaptée à alimenter en fluide frigorigène chaque dispositif de réfrigération (510, 512) à travers le détendeur associé (506, 508) correspondant; - une canalisation de retour (504) disposée en amont du compresseur (106) et 20 adaptée à canaliser le fluide frigorigène en sortie de chaque dispositif de réfrigération (510, 512).

11) Bâtiment (400, 500) selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que l'échangeur auxiliaire (208) est disposé à l'extérieur du bâtiment (400).

12) Bâtiment (400, 500) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le troisième 25 fluide est l'air extérieur.

13) Bâtiment (400, 500) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le troisième fluide provient d'un forage dans le sol.