FR2909440A1

FR2909440A1 - Heat pump installation for e.g. hot water distribution, in building, has pumping unit to circulate exterior fluid in exchanging system along determined direction such that fluid passes via zones for being cooled and heated, respectively

Info

Publication number: FR2909440A1
Application number: FR0610462A
Authority: FR
Inventors: Fernando Ramos
Original assignee: MVM SOC PAR ACTIONS SIMPLIFIEE
Current assignee: MVM SOC PAR ACTIONS SIMPLIFIEE
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-06
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: FR2909440B1

Abstract

The installation has an exchanging system (12) including heat exchanging zones (Z1, Z2) respectively for cooling and heating a cycle fluid, where the zone (Z2) corresponds to an evaporator (4) e.g. finned tube heat exchanger. A pumping unit of a cold source (A) circulates an exterior fluid e.g. water, in the system along a determined direction (S) such that the exterior fluid passes via the zone (Z1) for being cooled and via the zone (Z2) for being heated at the level of the evaporator. An independent claim is also included for a method of optimizing yield of a heat pump installation.

Description

Installation de pompe à chaleur à rendement amélioré, utilisant une sérieImproved efficiency heat pump installation, using a series

d'échanqes avec un fluide extérieur introduit en amont du détendeur DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des pompes à chaleur. L'invention concerne plus particulièrement une installation de pompe à chaleur à rendement amélioré, dans laquelle une série d'échanges de chaleur avec le fluide de cycle est réalisée par un fluide extérieur introduit en amont du détendeur. L'invention concerne également un procédé Io d'optimisation de rendement d'une pompe à chaleur. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION De façon connue en soi, une pompe à chaleur capte de l'énergie thermique d'un environnement extérieur ou plus généralement d'une source de chaleur dite source froide pour la restituer dans un circuit de chauffage, 15 généralement à l'intérieur d'un bâtiment. Une pompe à chaleur comprend classiquement un compresseur, un condenseur pour fournir de la chaleur, un détendeur préparant la réaction de vaporisation en abaissant la pression du liquide (pour fournir un liquide basse pression à l'évaporateur) et un évaporateur. L'évaporateur consiste généralement en un échangeur 20 thermique dans lequel le fluide frigorigène liquide est vaporisé par la chaleur extraite de la substance à refroidir. Le coefficient de performance COP d'une pompe à chaleur se définit comme le ratio entre la puissance calorifique délivrée au niveau du condenseur et le travail fourni. Ce travail correspond à la puissance 25 électrique consommée par le moteur pour mouvoir le système de compression, appelée également puissance absorbée . Le coefficient de performance est souvent très inférieur à 3 pour des pompes à chaleur fonctionnant dans des milieux où la température extérieure est par exemple 2909440 2 inférieure à 0 C. Il existe donc depuis longtemps un besoin pour augmenter le coefficient de performance des pompes à chaleur. Il est connu dans l'état de la technique, par le document US 2004/020230 ou son équivalent EP 1 403 598, une pompe à chaleur capable 5 d'améliorer l'efficacité de dégivrage d'un évaporateur et de supprimer la variation de la quantité optimale de remplissage de réfrigérant lorsque la température de l'eau distribuée varie dans un appareil de distribution d'eau chaude avec pompe à chaleur conçu de manière à distribuer de l'eau chaude chauffée par un refroidisseur à gaz. io Cependant, ce type de pompe à chaleur ne permet pas d'optimiser significativement le coefficient de performance COP sur l'ensemble du cycle. En outre, il est nécessaire de réaliser fréquemment une opération de dégivrage en distribuant directement le réfrigérant déchargé du compresseur par un tuyau de dérivation conduisant à l'évaporateur. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of heat pumps. The invention relates more particularly to an improved efficiency heat pump installation, in which a series of heat exchanges with the cycle fluid is performed by an external fluid introduced upstream of the expander. The invention also relates to a method Io for optimizing the efficiency of a heat pump. BACKGROUND OF THE INVENTION In a manner known per se, a heat pump captures thermal energy from an external environment or, more generally, from a source of heat called a cold source, in order to restore it in a heating circuit. 15 usually inside a building. A heat pump conventionally comprises a compressor, a condenser for supplying heat, an expander preparing the vaporization reaction by lowering the liquid pressure (to provide a low pressure liquid to the evaporator) and an evaporator. The evaporator generally consists of a heat exchanger in which the liquid refrigerant is vaporized by the heat extracted from the substance to be cooled. The coefficient of performance COP of a heat pump is defined as the ratio between the heat output delivered at the condenser and the work supplied. This work corresponds to the electrical power consumed by the motor to move the compression system, also called absorbed power. The coefficient of performance is often much lower than 3 for heat pumps operating in environments where the outside temperature is for example 2909440 2 lower than 0 C. Therefore, there is a long-standing need to increase the coefficient of performance of heat pumps . It is known in the state of the art, from document US 2004/020230 or its equivalent EP 1 403 598, a heat pump capable of improving the defrosting efficiency of an evaporator and of eliminating the variation of the optimum amount of refrigerant filling when the temperature of the dispensed water varies in a heat pump hot water dispensing apparatus designed to dispense hot water heated by a gas cooler. However, this type of heat pump does not significantly optimize the coefficient of performance COP over the entire cycle. In addition, it is necessary to frequently perform a defrosting operation by directly distributing the refrigerant discharged from the compressor by a branch pipe leading to the evaporator.

15 DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant une installation de pompe à chaleur récupérant un maximum d'énergie de façon à augmenter son coefficient de performance.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention therefore aims to overcome one or more of the disadvantages of the prior art by proposing a heat pump installation recovering a maximum of energy so as to increase its coefficient of performance.

20 A cet effet, l'invention concerne une installation de pompe à chaleur fonctionnant à partir d'une source froide, comprenant un circuit doté d'au moins un compresseur, d'un condenseur, de moyens de détente, et d'au moins un évaporateur, un fluide de cycle circulant dans le circuit, le condenseur étant refroidi par un fluide à chauffer, caractérisée en ce qu'elle 25 comporte : - un système échangeur avec le fluide de cycle, comprenant en série une première zone d'échange de chaleur destinée au refroidissement du fluide de cycle et une seconde zone d'échange de chaleur destinée au réchauffement du fluide de cycle, ladite seconde zone correspondant à 30 l'évaporateur du circuit ; 2909440 3 - au moins une canalisation du circuit en amont des moyens de détente placée dans ladite première zone d'échange de chaleur ; et - des moyens de pompage de la source froide pour faire circuler un même fluide extérieur au cycle dans ledit système échangeur, selon un sens 5 déterminé qui passe d'abord par la première zone pour permettre un refroidissement du fluide de cycle, et ensuite par la deuxième zone pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de l'évaporateur. Ainsi, il est avantageusement permis d'améliorer le rendement de la pompe à chaleur par une utilisation séquentielle d'un même média externe io se réchauffant d'abord dans une première zone par extraction de calories du fluide de cycle avant détente, puis se refroidissant dans une deuxième zone par fourniture/restitution de calories au fluide de cycle circulant dans l'évaporateur. Selon une autre particularité, les deux zones d'échange de chaleur 15 correspondent à deux parties disjointes dudit circuit. Ainsi, le fluide de cycle peut circuler dans un détenteur, par exemple une vanne de détente placée sur une portion de circuit intermédiaire entre les deux zones respectives d'échange de chaleur. Selon une autre particularité, le système échangeur comprend : 20 - des ailettes parallèles alignées suivant un premier axe ; - un premier côté commun à une pluralité d'ailettes dans ladite première zone pour recevoir un flux d'air dans le système échangeur selon une direction à composante perpendiculaire audit premier axe ; - un deuxième côté commun à une pluralité d'ailettes et opposé 25 audit premier côté pour faire ressortir ledit flux d'air du système échangeur ; - une canalisation entièrement positionnée à l'opposé du premier côté et formant tout ou partie de l'évaporateur du circuit. Ainsi, l'échangeur peut recevoir un flux d'air latéral qui va instantanément se réchauffer dans la première zone correspondant au côté 30 d'entrée du flux d'air, cet air réchauffé continuant son chemin sur la 2909440 4 canalisation de l'évaporateur dans laquelle circule le fluide de cycle. On comprend que le nombre de dégivrages au niveau de l'évaporateur va être considérablement réduit grâce au rayonnement du fluide de cycle et à la conduction de chaleur vers le deuxième côté, le fluide cle cycle étant 5 totalement ou en grande partie à l'état liquide et à des températures par exemple de l'ordre de 60-70 C lorsqu'il circule sur le premier côté du système échangeur. Ce type de réchauffement de l'évaporateur présente l'avantage de ne pas perturber le fonctionnement du compresseur et peut être exercé de façon continue. lo Selon une autre particularité, l'évaporateur est un échangeur de chaleur du type tube à ailettes, placé en arrière d'un plan longitudinal imaginaire séparant les deux zones d'échange de chaleur du système échangeur, ledit fluide extérieur au cycle circulant dans le système échangeur selon une direction orthogonale à ce plan longitudinal.To this end, the invention relates to a heat pump installation operating from a cold source, comprising a circuit provided with at least one compressor, a condenser, expansion means, and at least one an evaporator, a cycle fluid circulating in the circuit, the condenser being cooled by a fluid to be heated, characterized in that it comprises: an exchanger system with the cycle fluid, comprising in series a first exchange zone heat for cooling the cycle fluid and a second heat exchange zone for heating the cycle fluid, said second zone corresponding to the evaporator of the circuit; At least one pipe of the circuit upstream of the expansion means placed in said first heat exchange zone; and - pumping means of the cold source for circulating a same fluid outside the cycle in said exchanger system, in a predetermined direction which passes firstly through the first zone to allow cooling of the cycle fluid, and then by the second zone to allow a heating of the cycle fluid at the evaporator. Thus, it is advantageously allowed to improve the efficiency of the heat pump by a sequential use of the same external media io first warming in a first zone by extracting heat from the cycle fluid before relaxation, then cooling in a second zone by supply / return of calories to the circulating fluid in the evaporator. According to another feature, the two heat exchange zones 15 correspond to two disjoint parts of said circuit. Thus, the cycle fluid can circulate in a holder, for example an expansion valve placed on an intermediate circuit portion between the two respective zones of heat exchange. According to another feature, the exchanger system comprises: parallel fins aligned along a first axis; a first common side to a plurality of fins in said first zone for receiving an air flow in the exchanger system in a component direction perpendicular to said first axis; a second common side to a plurality of fins and opposite said first side to bring out said air flow of the exchanger system; a pipe entirely positioned opposite the first side and forming all or part of the evaporator of the circuit. Thus, the exchanger can receive a lateral air flow which will instantaneously heat up in the first zone corresponding to the inlet side of the air flow, this heated air continuing its path on the evaporator duct. in which circulates the cycle fluid. It is understood that the number of defrosts at the evaporator will be considerably reduced by the radiation of the cycle fluid and the heat conduction towards the second side, the cycle fluid being wholly or substantially in the state liquid and at temperatures for example of the order of 60-70 C as it flows on the first side of the exchanger system. This type of heating of the evaporator has the advantage of not disturbing the operation of the compressor and can be exercised continuously. According to another feature, the evaporator is a finned tube type heat exchanger placed behind an imaginary longitudinal plane separating the two heat exchange zones of the exchanger system, said fluid outside the cycle flowing in the exchanger system in a direction orthogonal to this longitudinal plane.

15 Selon une autre particularité, le système échangeur comprend en parallèle deux parties disjointes dudit circuit situées de part et d'autre des moyens de détente et comprend en outre en série : - une première interface échangeuse fournissant de la chaleur au fluide extérieur à partir du fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du 20 système échangeur située en amont des moyens de détente ; et - en aval de la première interface échangeuse par rapport au sens déterminé de circulation, une seconde interface échangeuse fournissant à partir du fluide extérieur de la chaleur au fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du système échangeur située en aval des moyens de 25 détente. Selon une autre particularité, le système échangeur comprend deux échangeurs reliés entre eux par une canalisation intermédiaire acheminant ledit fluide extérieur au cycle. Selon une autre particularité, le système échangeur comprend un 30 radiateur incluant les deux zones d'échange.According to another feature, the exchanger system comprises in parallel two disjoint parts of said circuit located on either side of the expansion means and further comprises in series: a first exchanger interface supplying heat to the external fluid from the a cycle fluid flowing in the circuit portion of the exchanger system upstream of the expansion means; and downstream of the first exchanger interface with respect to the determined direction of circulation, a second exchanger interface providing from the external heat fluid to the circulating fluid flowing in the circuit part of the exchanger system situated downstream of the heat exchanger means. relaxation. According to another particularity, the exchanger system comprises two exchangers interconnected by an intermediate pipe conveying said external fluid to the cycle. According to another particularity, the exchanger system comprises a radiator including the two exchange zones.

2909440 5 Selon une autre particularité, chacune desdites zones d'échange s'étend sur toute la hauteur d'un volume occupé par le système échangeur. Ainsi, le flux latéral du média externe est autant utilisé sur la première zone de refroidissement du fluide de cycle avant détente que sur la 5 deuxième zone de réchauffement du fluide de cycle de l'évaporateur. Un objectif supplémentaire de l'invention est de proposer une méthode d'élaboration d'une installation de pompe à chaleur à rendement amélioré. A cet effet, l'invention concerne un procédé d'optimisation de io rendement d'une installation de pompe à chaleur comprenant un compresseur, un condenseur, des moyens de détente, et au moins un évaporateur, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de montage, en amont des moyens de détente, d'un échangeur de chaleur à source froide ; 15 une étape d'établissement d'une connexion pour relier en série : o une sortie d'évacuation de l'échangeur de chaleur servant à évacuer un fluide extérieur au cycle issu de la source froide ; et o une entrée vers une zone d'échange de chaleur 20 correspondant à l'évaporateur du circuit ; -une étape de circulation en série du fluide extérieur au cycle dans l'échangeur de chaleur pour permettre un refroidissement du fluide de cycle en amont des moyens de détente, puis dans ladite zone d'échange pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de l'évaporateur.In another feature, each of said exchange zones extends over the entire height of a volume occupied by the exchanger system. Thus, the lateral flow of the external media is as much used on the first cooling zone of the pre-expansion cycle fluid as on the second heating zone of the evaporator cycle fluid. A further object of the invention is to provide a method for developing a heat pump installation with improved efficiency. To this end, the invention relates to a method for optimizing the efficiency of a heat pump installation comprising a compressor, a condenser, expansion means, and at least one evaporator, characterized in that it comprises: a mounting step, upstream of the expansion means, of a heat source heat exchanger; A step of establishing a connection for connecting in series: a discharge outlet of the heat exchanger for discharging a fluid outside the cycle from the cold source; and o an input to a heat exchange zone 20 corresponding to the evaporator of the circuit; a step of circulation in series of the fluid outside the cycle in the heat exchanger to allow a cooling of the cycle fluid upstream of the expansion means, then in said exchange zone to allow a heating of the cycle fluid at the level of of the evaporator.

25 Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de récupération d'une énergie diffusée par le fluide de cycle en amont des moyens de détente, en accolant à l'évaporateur, de façon parallèle, une canalisation en amont des moyens de détente, l'étape de récupération comprenant un transfert de calories vers l'évaporateur s'effectuant suivant 2909440 6 un sens déterminé correspondant au sens de circulation du luide extérieur au cycle. Selon une autre particularité, le fluide de cycle est amené à un état supercritique dans une partie du circuit.According to another particularity, the method comprises a step of recovering an energy diffused by the cycle fluid upstream of the expansion means, by bringing to the evaporator, in parallel manner, a pipe upstream of the expansion means, the recovery step comprising a calorific transfer to the evaporator taking place in a direction determined corresponding to the direction of circulation of the luide outside the cycle. According to another particularity, the cycle fluid is brought to a supercritical state in a part of the circuit.

5 Selon une autre particularité, l'étape de circulation en série du fluide extérieur comprend un apport d'air avec un débit d'au moins 0,5 m3/s. Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape d'évaporation dans l'évaporateur réalisée à une température comprise entre -10 C et -20 C, ladite étape de circulation en série du fluide extérieur étant to réalisée à partir d'air ayant une température d'environ -10 C. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 2 illustre un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 montre schématiquement un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente un exemple de connexions dans un système échangeur à liquide pour une installation selon l'invention ; 20 - la figure 5 représente un diagramme pression/enthalpie illustrant l'apport de l'invention pour le cycle d'une pompe à chaleur ; - les figures 6A et 6B représentent respectivement: une vue en coupe et une vue en perspective d'une installation de pompe à chaleur dans un mode de réalisation de l'invention ; 25 - la figure 7 montre un système échangeur pour une installation selon l'invention, dans lequel l'évaporateur comporte quatre rangs de canalisations d'échange et le sous-refroidisseur comporte un rang de canalisations d'échange.According to another feature, the step of circulating the external fluid in series comprises a supply of air with a flow rate of at least 0.5 m 3 / s. According to another feature, the process comprises an evaporation step in the evaporator carried out at a temperature of between -10 ° C. and -20 ° C., said step of circulating the external fluid in series being made from air having a temperature of about -10 C. The invention, with its features and advantages, will emerge more clearly on reading the description made with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 illustrates a first embodiment of the invention; FIG. 2 illustrates a second embodiment of the invention; FIG. 3 schematically shows a third embodiment of the invention; FIG. 4 represents an example of connections in a liquid exchanger system for an installation according to the invention; FIG. 5 represents a pressure / enthalpy diagram illustrating the contribution of the invention for the cycle of a heat pump; FIGS. 6A and 6B show respectively: a sectional view and a perspective view of a heat pump installation in one embodiment of the invention; FIG. 7 shows an exchanger system for an installation according to the invention, in which the evaporator comprises four rows of interchange pipes and the subcooler comprises a row of interchange pipes.

2909440 7 DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION En référence aux figures 1 à 3, l'installation de pompe à chaleur fonctionne à partir d'une source froide (A). L'installation comprenant 5 conventionnellement un circuit doté d'au moins un compresseur (1, 1'), d'un condenseur (2), d'au moins un détendeur (3) et d'au moins un évaporateur (4). Le fluide de cycle qui circule dans le circuit peut par exemple être un fluide frigorifique connu en soi (fluide frigorigène R134a, R22 ou autre fluide similaire), pouvant être amené ou non à un état supercritique. io Dans un fonctionnement de pompe à chaleur, le condenseur (2) est refroidi par un fluide à chauffer. L'installation comprend un système (12) échangeur avec le fluide de cycle, doté en série d'une première zone (Z1) d'échange de chaleur destinée au refroidissement du fluide de cycle et d'une seconde zone (Z2) d'échange de chaleur destinée au réchauffement du 15 fluide de cycle. Tandis qu'au moins une canalisation du circuit en amont du détendeur (3) est placée dans la première zone (Z1) d'échange, la seconde zone (Z2) correspond à l'évaporateur (4) du circuit. Des moyens de pompage de la source froide (A) permettent de faire circuler un même fluide 20 extérieur au cycle dans ledit système échangeur (12), selon un sens déterminé (S) qui passe d'abord par la première zone (Z1) avant de passer dans la seconde zone (Z2). Ce fluide extérieur permet ainsi de refroidir le fluide de cycle qui circule en amont du détendeur (3), et ensuite de réchauffer le fluide de cycle au niveau de l'évaporateur (4). Les moyens de 25 pompage peuvent comprendre par exemple une pompe à liquide ou un système de ventilation. En référence à la figure 6A, ces moyens de pompage comportent un ventilateur à aspiration d'air d'une source froide (A) et refoulement de cet air vers une entrée du système échangeur (12) correspondant à l'entrée dans la première zone (Z1). Un ventilateur (5) à 30 pales placé au-dessus du système échangeur (12) génère un flux circulaire ou hélicoïdal venant d'abord pénétrer dans la première zone (Z1) d'échange puis traversant la second zone (Z2) d'échange avant de sortir du caisson 2909440 s enfermant l'ensemble ventilateur-système échangeur (5, 12). Les figures 6A et 6B montrent un positionnement du ventilateur (5) dans la partie haute d'un caisson (50) renfermant les composants (1, 2, 12, 3, 4) de la pompe à chaleur. Une paroi (52) à l'intérieur du caisson (50) peut permettre de guider 5 le flux d'air extrait de la source froide (A) selon le sens (S) de circulation pour traverser la première zone (Z1) d'échange avant la seconde zone (Z2) d'échange. Le sous-refroidissement généré par ce média froid du fluide de cycle (alors à l'état liquide) en amont du détendeur (3) de la pompe à chaleur io permet de fournir ensuite ledit média, via une connexion en série entre les deux zones (Z1, Z2), à une interface d'échange de l'évaporateur (4) qui utilise ce média réchauffé par son passage dans la première zone (Z1) comme un moyen de réchauffement. Afin d'alimenter de façon homogène plusieurs circuits sur le système échangeur (12), l'alimentation de 15 l'évaporateur (4) après la sortie du détendeur (3) peut s'effectuer avec un distributeur (non représenté). Dans ce cas, plusieurs circuit de la seconde zone (Z2) d'échange sont alimentés parallèlement. Les deux zones (Z1, Z2) d'échange de chaleur correspondent à deux parties du circuit séparées entre elles par une partie incluant le détendeur (3). La première zone (Z1) 20 constitue un échangeur liquide/air. Autrement dit, le système échangeur (12) de l'installation comprend en série: - une première interface échangeuse fournissant de la chaleur au fluide/média extérieur à partir du fluide de cycle circulant dans la partie de 25 circuit du système échangeur (12) située en amont du détendeur (3) ; et - en aval de la première interface échangeuse par rapport au sens déterminé (S) de circulation du fluide extérieur, une seconde interface échangeuse fournissant à partir du fluide/média extérieur de la chaleur au fluide de cycle circulant dans la partie de circuit du système échangeur (12) 30 située en aval du détendeur (3).DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION With reference to FIGS. 1 to 3, the heat pump installation operates from a cold source (A). The plant conventionally comprises a circuit provided with at least one compressor (1, 1 '), a condenser (2), at least one expander (3) and at least one evaporator (4). The cycle fluid circulating in the circuit may for example be a refrigerant known per se (refrigerant R134a, R22 or other similar fluid), may or may not be brought to a supercritical state. In a heat pump operation, the condenser (2) is cooled by a fluid to be heated. The installation comprises a system (12) exchanger with the cycle fluid, provided in series with a first zone (Z1) of heat exchange for cooling the cycle fluid and a second zone (Z2) of heat exchange for heating the cycle fluid. While at least one channel of the circuit upstream of the expander (3) is placed in the first zone (Z1) of exchange, the second zone (Z2) corresponds to the evaporator (4) of the circuit. Pumping means of the cold source (A) make it possible to circulate a same external fluid to the cycle in said exchanger system (12) in a determined direction (S) which first passes through the first zone (Z1) before to pass in the second zone (Z2). This external fluid thus makes it possible to cool the cycle fluid flowing upstream of the expander (3), and then to heat the cycle fluid at the level of the evaporator (4). The pumping means may comprise, for example, a liquid pump or a ventilation system. With reference to FIG. 6A, these pumping means comprise an air intake fan of a cold source (A) and delivery of this air to an inlet of the exchanger system (12) corresponding to the entry into the first zone. (Z1). A fan (5) with 30 blades placed above the exchanger system (12) generates a circular or helical flow that first enters the first exchange zone (Z1) and then passes through the second exchange zone (Z2). before leaving the box 2909440 s enclosing the fan-system exchanger assembly (5, 12). Figures 6A and 6B show a positioning of the fan (5) in the upper part of a box (50) enclosing the components (1, 2, 12, 3, 4) of the heat pump. A wall (52) inside the box (50) can guide the flow of air extracted from the cold source (A) in the direction (S) of circulation to pass through the first zone (Z1) of exchange before the second exchange zone (Z2). The subcooling generated by this cold medium of the cycle fluid (then in the liquid state) upstream of the expander (3) of the heat pump 10 makes it possible to then supply said medium, via a series connection between the two zones. (Z1, Z2), at an exchange interface of the evaporator (4) which uses this heated media by its passage in the first zone (Z1) as a heating means. In order to homogeneously supply several circuits to the exchanger system (12), the supply of the evaporator (4) after the outlet of the expander (3) can be effected with a distributor (not shown). In this case, several circuits of the second exchange zone (Z2) are supplied in parallel. The two zones (Z1, Z2) of heat exchange correspond to two parts of the circuit separated from each other by a part including the expander (3). The first zone (Z1) constitutes a liquid / air exchanger. In other words, the exchanger system (12) of the installation comprises in series: a first exchanger interface supplying heat to the external fluid / media from the cycle fluid flowing in the circuit part of the exchanger system (12) located upstream of the regulator (3); and - downstream of the first exchange interface with respect to the determined direction (S) of circulation of the external fluid, a second exchange interface providing from the external fluid / media heat to the cycle fluid flowing in the circuit portion of the system exchanger (12) 30 located downstream of the expander (3).

2909440 9 En référence aux figures 1 et 2, le système (12) échangeur peut comporter des ailettes parallèles alignées suivant un axe. Ces ailettes peuvent être espacées entre elles de 3,2 mm ou de tout autre écart conventionnel. Ce système (12) se répartit entre un premier côté, commun à 5 une pluralité d'ailettes, de ladite première zone (Z1) qui reçoit le flux d'air pénétrant dans le système (12) selon une direction à composante perpendiculaire à l'axe d'alignement des ailettes, et un deuxième côté commun à une pluralité d'ailettes qui est opposé au premier côté pour faire ressortir ledit flux d'air du système échangeur (12). La canalisation destinée io à recevoir de la chaleur issue du flux d'air sortant forme tout ou partie de l'évaporateur (4) du circuit et est entièrement positionnée à l'opposé du premier côté du système (12). Le pourcentage d'humidité relative du flux d'air utilisé peut être de 90%. De manière non limitative, la circulation en série du fluide extérieur comprend par exemple un apport d'air avec un débit 15 compris entre 0,5 et 2,5 m3/s, pour une face d'entrée dans le système échangeur (12) ayant une superficie de l'ordre de 0,1 à 5 m2. Le débit peut aussi atteindre 15m3/s et même plus pour des applications à des bâtiments industriels. Le système (12) échangeur peut aussi être dépourvu d'ailettes et 20 comporter essentiellement un tube lisse en matière inoxydable, ce qui le rend adapté pour des utilisations dans des atmosphères corrosives ou chargées. Dans l'exemple qui suit, la température du fluide de cycle (liquide) est de 65 à l'entrée (E1) du système échangeur (12), la température de 25 condensation pouvant être de 67 C. Dans cet exemple, le fluide extérieur possède une température de -10 C avant le système (12) avec un taux d'humidité de 90%. Une installation selon l'invention permet d'obtenir dans une position intermédiaire entre les deux zones (Z1, Z2) d'échange un fluide extérieur réchauffé avec une température intermédiaire (Ti) de -7,9 C et un 30 pourcentage d'humidité réduit à 76%. En sortie de la zone (Z2) de l'évaporateur, ce même fluide extérieur est refroidi à une température de sortie (Tf) de -11, 2 C avec un taux d'humidité de 93%. Le fluide de cycle 2909440 Io qui sort de la première zone (Z1) est ainsi refroidi à une température de 8 C et est conduit via la sortie (Si) vers le détendeur (3). D'autres exemples variés (fonction de la température extérieure) permettent d'obtenir le même effet de double variation pour la température du fluide extérieur.Referring to Figures 1 and 2, the system (12) exchanger may comprise parallel fins aligned along an axis. These fins may be spaced apart by 3.2 mm or any other conventional gap. This system (12) is distributed between a first side, common to a plurality of fins, of said first zone (Z1) which receives the air flow entering the system (12) in a direction perpendicular to the component. an axis of alignment of the fins, and a second common side to a plurality of fins which is opposite the first side to bring out said air flow of the exchanger system (12). The pipe for receiving heat from the outgoing air stream forms all or part of the evaporator (4) of the circuit and is fully positioned opposite the first side of the system (12). The relative humidity percentage of the air flow used can be 90%. In a nonlimiting manner, the series circulation of the external fluid comprises, for example, a supply of air with a flow rate of between 0.5 and 2.5 m 3 / s, for an inlet face in the exchanger system (12). having an area of the order of 0.1 to 5 m2. The flow can also reach 15m3 / s and even more for applications to industrial buildings. The exchanger system (12) may also be free of fins and essentially comprise a smooth tube of stainless material, which makes it suitable for use in corrosive or charged atmospheres. In the following example, the temperature of the cycle fluid (liquid) is 65 at the inlet (E1) of the exchanger system (12), the condensation temperature being of 67 C. In this example, the fluid Outside has a temperature of -10 C before the system (12) with a humidity of 90%. An installation according to the invention makes it possible to obtain, in an intermediate position between the two exchange zones (Z1, Z2), a heated external fluid with an intermediate temperature (Ti) of -7.9 C and a percentage of humidity. reduced to 76%. At the outlet of the zone (Z2) of the evaporator, this same external fluid is cooled to an outlet temperature (Tf) of -11.2 ° C. with a humidity level of 93%. The cycle fluid 2909440 Io which leaves the first zone (Z1) is thus cooled to a temperature of 8 C and is conducted via the outlet (Si) to the expander (3). Other varied examples (function of the external temperature) make it possible to obtain the same effect of double variation for the temperature of the external fluid.

5 On comprend que l'énergie qui pourrait être perdue pour le refroidissement du fluide de cycle entre l'entrée (El) et la sortie (Si) du système échangeur (12) peut avantageusement être récupérée en positionnant l'évaporateur (4) formant la deuxième zone (Z2) d'échange contre la première zone (Z1) qui diffuse une chaleur plus élevée, comme Io illustré dans les figures 1 et 2. Un contact entre ces deux zones (Z1, Z2) améliore la récupération d'énergie. Dans un mode de réalisation de l'invention, le volume occupé par le système échangeur (12) peut avoir une hauteur (h) sensiblement constante. Le flux de média externe traverse par exemple une surface complète de ce 15 volume globalement parallélépipédique, en entrant par la première zone (Z1) d'échange, c'est-à-dire par le premier côté. En référence aux figures 1 et 2, la hauteur (h) est de préférence supérieure à la profondeur du système échangeur (12) qui peut correspondre à la somme des épaisseurs (dl, d2) de chacune des zones d'échange (Z1, Z2). Cette profondeur peut être 20 constante et de l'ordre de 0,1 à 0,2 m alors que la surface de la face d'entrée du flux de média externe (air par exemple) peut correspondre à 1 mz. Le système échangeur (12) peut avantageusement être positionné de façon verticale, comme illustré dans les figues 1 et 2. Dans une forme de réalisation préférée, chacune des zones (Z1, Z2) d'échange s'étend sur 25 toute la hauteur (h) du volume occupé par le système échangeur (12). L'épaisseur (d2) de la seconde zone (Z2) d'échange où est localisé l'évaporateur (4) peut être comparable à ou correspondre au moins au triple de l'épaisseur (dl) de la première zone (Z1) d'échange. Dans l'exemple des figures 6A et 7, il y a quatre rangs pour l'échange réalisé dans l'évaporateur 30 (4) et un simple rang pour l'échange de sous refroidissement:. L'épaisseur (d2) de ladite seconde zone (Z2) est donc bien supérieure dans ce cas à l'épaisseur (dl) de la première zone (Z1) d'échange.It is understood that the energy that could be lost for the cooling of the cycle fluid between the inlet (E1) and the outlet (S1) of the exchanger system (12) can advantageously be recovered by positioning the evaporator (4) forming the second zone (Z2) of exchange against the first zone (Z1) which diffuses a higher heat, as Io illustrated in FIGS. 1 and 2. A contact between these two zones (Z1, Z2) improves the energy recovery . In one embodiment of the invention, the volume occupied by the exchanger system (12) may have a substantially constant height (h). The external media flow for example passes through a complete surface of this generally parallelepipedic volume, entering through the first exchange zone (Z1), that is to say by the first side. With reference to FIGS. 1 and 2, the height (h) is preferably greater than the depth of the exchanger system (12) which may correspond to the sum of the thicknesses (d1, d2) of each of the exchange zones (Z1, Z2 ). This depth can be constant and of the order of 0.1 to 0.2 m while the surface of the input face of the external media flow (air for example) can correspond to 1 mz. The exchanger system (12) can advantageously be positioned vertically, as illustrated in FIGS. 1 and 2. In a preferred embodiment, each of the exchange zones (Z1, Z2) extends over the entire height ( h) the volume occupied by the exchanger system (12). The thickness (d2) of the second exchange zone (Z2) where the evaporator (4) is located may be comparable to or at least three times the thickness (d1) of the first zone (Z1) d 'exchange. In the example of FIGS. 6A and 7, there are four rows for the exchange made in the evaporator (4) and a single row for the undercooling exchange. The thickness (d2) of said second zone (Z2) is therefore much greater in this case than the thickness (d1) of the first exchange zone (Z1).

2909440 On comprend que la taille du système échangeur (12) incluant les deux zones (Z1, Z2) est variable en fonction des puissances envisagées. L'épaisseur totale de la surface d'échange peut être de 180 mm pour 5 rangs : 4 rangs pour l'évaporateur (4) et 1 rang pour la zone (Z1) formant 5 sous-refroidisseur. Le pompage de calories vers le fluide de cycle dans la seconde zone d'échange (Z2) nécessite un surplus d'épaisseur par rapport à l'opération de libération de calories effectuée dans la zone (Z1) de sous-refroidissement. De manière non limitative, la taille de du système échangeur des figures 6A et 6B est de 1000 x 1000 x 150. II faut ici préciser ro que ce type de dimensionnement avec accolement selon la plus grande section (1 m2 dans ce cas) du sous-refroidisseur de l'échangeur (12) contre l'évaporateur (4) permet de limiter de façon importante le nombre de dégivrages. Dans l'exemple des figures 1 et 2, l'évaporateur. (4) est un 15 échangeur de chaleur du type tube à ailettes, placé en arrière d'un plan longitudinal (P) imaginaire séparant les deux zones (Z1, Z2) d'échange de chaleur du système échangeur (12). Le média ou fluide extérieur au cycle circule dans ce système (12) selon une direction orthogonale au plan longitudinal (P). La zone (Z2) incluant l'évaporateur (4) et la zone (Z1) 20 d'échange en amont du détendeur peuvent être formées dans un même ensemble à ailettes comme illustré à la figure 2. Cela n'empêche pas les canalisations du circuit situées dans chacune de ces zones (Z1, Z2) d'échange de rester parallèles. La sortie (Si) de la partie circuit placée dans la première zone (Z1) d'échange est reliée au détendeur (3) qui est extérieur 25 au système échangeur (12). L'entrée (E2) de l'évaporateur (4) qui correspond à l'entrée de la partie de circuit placée dans la seconde zone (Z2) d'échange est connectée à la sortie du détendeur (3). La sortie (S2) de l'évaporateur (4) est connectée classiquement au compresseur (1). L'entrée (E2) et/ou la sortie (E2) de l'évaporateur peuvent 30 être placés à un même niveau de hauteur que l'entrée (El) ou la sortie (Si) de la partie circuit en amont du détendeur (3) placée dans la première zone (Z1) d'échange. Dans l'exemple des figures 1 et 2, seule la sortie (Si) est 2909440 12 placée à un niveau de hauteur différent des autres entrées (E1, E2) ou sortie (S2) du système échangeur (12). En référence aux figures 3 et 4, le système (12) peut comporter un échangeur incluant les deux zones successives d'échange (Z1, Z2) ou deux 5 échangeurs correspondant à chacune des zones (Z1, Z2) et reliés entre eux par une canalisation intermédiaire acheminant ledit fluide extérieur au cycle. Dans l'exemple de la figure 4, le média ou fluide externe de la source froide (A) peut être constituée par un liquide (par exemple de l'eau salée). Dans un mode de réalisation de l'invention avec un échangeur à eau, de l'eau est réchauffée jusqu'à une température intermédiaire (Ti) lorsque l'eau a traversé une interface d'échange avec la partie du circuit en amont du détendeur (3). Cette température intermédiaire est obtenue entre les deux zones (Z1, Z2) d'échange. Ensuite, l'eau est refroidie dans la seconde zone (Z2) en arrivant au niveau de l'interface d'échange avec l'évaporateur (4) du circuit. En référence aux figures 1 et 4, l'entrée (E2) de l'évaporateur (4) est située à une extrémité du système échangeur (12), à l'opposé d'une autre extrémité où se situe la sortie (Si) connectée à l'entrée du détendeur (3). Comme illustré par le diagramme de la figure 5, le refroidissement du fluide de cycle en amont du détendeur se traduit par un sous-refroidissement par rapport à un cycle normal (Cl). Le cycle (C2) obtenu permet donc de démarrer la détente avec un fluide de moindre enthalpie. L'effet de ce sous-refroidissement est d'obtenir en fin de détente (isenthalpique) une augmentation du taux de liquide pour le fluide de cycle arrivant dans l'évaporateur (4). Par conséquent, La capacité de l'évaporateur (4) peut être améliorée. L'annexe illustre l'augmentation significative du coefficient de performance obtenue dans un mode de réalisation de l'invention. La hausse de C.O.P. est de l'ordre de 40% dans le cas d'une évaporation réalisée à une température comprise entre -10 C et -20 C. La circulation en série d'un fluide extérieur tel que l'air peut être réalisée avec un fluide ayant une température d'environ -10 C avant l'entrée dans le système échangeur (12).It will be understood that the size of the exchanger system (12) including the two zones (Z1, Z2) is variable depending on the powers envisaged. The total thickness of the exchange surface can be 180 mm for 5 rows: 4 rows for the evaporator (4) and 1 row for the zone (Z1) forming 5 subcooler. The pumping of calories to the cycle fluid in the second exchange zone (Z2) requires a surplus of thickness with respect to the calorie release operation performed in the subcooling zone (Z1). In a nonlimiting manner, the size of the exchanger system of FIGS. 6A and 6B is 1000 × 1000 × 150. Here it is necessary to specify that this type of dimensioning with joining according to the largest section (1 m2 in this case) of the sub -cooler exchanger (12) against the evaporator (4) can significantly reduce the number of defrosts. In the example of Figures 1 and 2, the evaporator. (4) is a finned tube type heat exchanger, placed behind an imaginary longitudinal plane (P) separating the two heat exchanging zones (Z1, Z2) from the exchanger system (12). The media or fluid outside the cycle circulates in this system (12) in a direction orthogonal to the longitudinal plane (P). The zone (Z2) including the evaporator (4) and the exchange zone (Z1) upstream of the expander may be formed in the same fin assembly as shown in FIG. 2. This does not prevent the pipes from circuit located in each of these zones (Z1, Z2) exchange to remain parallel. The outlet (Si) of the circuit part placed in the first exchange zone (Z1) is connected to the expander (3) which is external to the exchanger system (12). The inlet (E2) of the evaporator (4) which corresponds to the inlet of the circuit part placed in the second exchange zone (Z2) is connected to the output of the expander (3). The outlet (S2) of the evaporator (4) is connected conventionally to the compressor (1). The inlet (E2) and / or the outlet (E2) of the evaporator can be placed at the same height level as the inlet (El) or the outlet (Si) of the circuit part upstream of the expander ( 3) placed in the first exchange zone (Z1). In the example of FIGS. 1 and 2, only the output (Si) is placed at a height level different from the other inputs (E1, E2) or output (S2) of the exchanger system (12). With reference to FIGS. 3 and 4, the system (12) may comprise an exchanger including the two successive exchange zones (Z1, Z2) or two exchangers corresponding to each of the zones (Z1, Z2) and interconnected by a intermediate pipe conveying said external fluid to the cycle. In the example of Figure 4, the media or external fluid of the cold source (A) may be constituted by a liquid (eg salt water). In one embodiment of the invention with a water exchanger, water is heated to an intermediate temperature (Ti) when the water has passed through an exchange interface with the portion of the circuit upstream of the expander (3). This intermediate temperature is obtained between the two exchange zones (Z1, Z2). Then, the water is cooled in the second zone (Z2) arriving at the exchange interface with the evaporator (4) of the circuit. With reference to FIGS. 1 and 4, the inlet (E2) of the evaporator (4) is situated at one end of the exchanger system (12), opposite another end where the outlet (Si) is located connected to the regulator inlet (3). As illustrated by the diagram of FIG. 5, the cooling of the cycle fluid upstream of the expander results in subcooling with respect to a normal cycle (Cl). The cycle (C2) obtained thus makes it possible to start the expansion with a fluid of less enthalpy. The effect of this subcooling is to obtain at the end of expansion (isenthalpic) an increase in the liquid level for the cycle fluid arriving in the evaporator (4). Therefore, the capacity of the evaporator (4) can be improved. The appendix illustrates the significant increase in the coefficient of performance obtained in one embodiment of the invention. The rise of C.O.P. is of the order of 40% in the case of an evaporation carried out at a temperature between -10 C and -20 C. The circulation in series of an external fluid such as air can be carried out with a fluid having a temperature of about -10 C before entering the exchanger system (12).

2909440 13 Plusieurs compresseurs ont été testés : les modèles TWD et TFD correspondent à un type de moteur Triphasé (400V ; 50hz), le TWD étant plus puissant. Ces compresseurs (1) sont dans l'exemple de l'annexe de type ZH, c'est-à-dire de type à compression (Z représentant le type scroll 5 qui est une technologie de compression par opposition à la vis ou au piston) et de type à haute température ou chauffage, comme indiqué par la lettre H. La puissance calorifique indiquée dans l'annexe est la puissance au condenseur, qui correspond à la somme de la puissance absorbée (puissance électrique consommée par le moteur) et de la puissance 10 frigorifique (puissance absorbée à l'évaporateur). En référence à la figure 2, le système échangeur (12) peut comprendre un radiateur incluant les deux zones (Z1, Z2) d'échange. Par ailleurs, le reste du circuit qui est connecté à la première entrée (El) du système échangeur (12) et à la deuxième sortie (S2) de ce système (12) 15 peut comporter une vanne à quatre voies (40) pour permettre de passer d'un mode de fonctionnement en pompe à chaleur vers un mode de fonctionnement de réfrigération. La fonction de réfrigération (option été ) permet d'utiliser l'évaporateur (4) comme condenseur. Le circuit modifié pour un cycle de 20 réfrigération comporte un ou plusieurs compresseurs (1, 1'), l'évaporateur (4) fonctionnant comme condenseur, le filtre déshydrateur (8), le détendeur (6), et le condenseur (2) fonctionnant comme un évaporateur. Un récipient (20) anti-coup de liquide peut être placé en amont du compresseur (1'). Le détendeur (6) utilisé dans ce mode est différent du détendeur (3) de la 25 pompe à chaleur. Des clapets anti-retour (10) sont utilisés avec la vanne à quatre voies (40) pour la sélection d'un mode. Un voyant de liquide (9) peut être prévu en aval du filtre déshydrateur (8) et une bouteille cle réserve de liquide (7) peut être placée en amont du filtre déshydrateur (8). Dans l'exemple de la figure 2, deux compresseurs (1, 1') peuvent être sollicités 30 aussi bien en hiver qu'en été. L'avantage des deux compresseurs (1, 1') en parallèle réside dans l'étagement de la puissance et un meilleur rendement à puissance faible, un seul compresseur étant sollicité dans ce cas.2909440 13 Several compressors have been tested: the TWD and TFD models correspond to a three-phase motor type (400V, 50hz), the TWD being more powerful. These compressors (1) are in the example of the type ZH appendix, that is to say compression type (Z represents the scroll type 5 which is a compression technology as opposed to the screw or the piston ) and of type at high temperature or heating, as indicated by the letter H. The heat output indicated in the annex is the power at the condenser, which corresponds to the sum of the power absorbed (electric power consumed by the engine) and the refrigerating power (power absorbed at the evaporator). With reference to FIG. 2, the exchanger system (12) may comprise a radiator including the two exchange zones (Z1, Z2). Moreover, the remainder of the circuit which is connected to the first input (E1) of the exchanger system (12) and the second output (S2) of this system (12) may comprise a four-way valve (40) to enable to switch from an operating mode to a heat pump to a refrigeration operating mode. The refrigeration function (summer option) makes it possible to use the evaporator (4) as a condenser. The circuit modified for a refrigeration cycle comprises one or more compressors (1, 1 '), the evaporator (4) functioning as a condenser, the dehydrating filter (8), the expander (6), and the condenser (2). functioning as an evaporator. A container (20) anti-liquid stroke can be placed upstream of the compressor (1 '). The expander (6) used in this mode is different from the expander (3) of the heat pump. Non-return valves (10) are used with the four-way valve (40) for selecting a mode. A liquid indicator (9) can be provided downstream of the dehydrating filter (8) and a liquid reserve bottle (7) can be placed upstream of the dehydrating filter (8). In the example of Figure 2, two compressors (1, 1 ') can be solicited 30 in both winter and summer. The advantage of the two compressors (1, 1 ') in parallel lies in the staging of the power and a better efficiency at low power, a single compressor being solicited in this case.

2909440 14 Pour obtenir le complément d'efficacité comme illustré à la figure 5, il est proposé selon l'invention un procédé optimisation de rendement d'une installation de pompe à chaleur. II faut pour cela monter, en amont du détendeur (3), un échangeur de chaleur (12) à source froide (A) puis prévoir 5 un rattachement direct entre la zone d'échange (Z1) avec la partie de circuit en amont du détendeur (3) et l'évaporateur (4). Ce rattachement permet de relier en série : - une sortie d'évacuation de l'échangeur de chaleur (12) servant à évacuer un fluide extérieur au cycle issu de la source froide (A) ; et 10 - une entrée vers la zone d'échange (Z2) de chaleur correspondant à l'évaporateur (4) du circuit. Le fluide extérieur au cycle doit alors circuler en série dans l'échangeur de chaleur (12) pour permettre un refroidissement du fluide de cycle en amont des moyens de détente (3), puis dans la deuxième zone (Z2) 15 pour permettre un réchauffement du fluide de cycle au niveau de l'évaporateur (4). Dans l'exemple des figures1, 2 et 4, le systèrne échangeur (12) de chaleur incorpore l'évaporateur (4), ce qui permet de mieux récupérer l'énergie rayonnée dans la première zone d'échange (Z1) où circule le fluide de cycle amont du détendeur (3), ce fluide de cycle étant 20 encore chaud (par exemple à plus de 60 C) à cet endroit du circuit puisqu'il sort du condenseur (2). Un des avantages d'une installation de pompe à chaleur selon l'invention est que toute la surface de l'évaporateur (4) peut recevoir un fluide préalablement réchauffé via un passage au contact d'une partie de 25 circuit en amont du détendeur. Des calories sont données dans un premier temps au fluide extérieur (par exemple de l'eau) et des calories sont extraites de ce même fluide pour éviter une déperdition d'énergie. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses 30 autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine défini par la portée des 2909440 15 revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.In order to obtain the additional efficiency as illustrated in FIG. 5, it is proposed according to the invention a process for optimizing the efficiency of a heat pump installation. It is necessary to mount, upstream of the expander (3), a heat exchanger (12) with a cold source (A) and then provide a direct connection between the exchange zone (Z1) with the circuit portion upstream of the expansion valve (3) and the evaporator (4). This connection makes it possible to connect in series: - a discharge outlet of the heat exchanger (12) serving to evacuate a fluid outside the cycle coming from the cold source (A); and an inlet to the heat exchange zone (Z2) corresponding to the evaporator (4) of the circuit. The fluid outside the cycle must then circulate in series in the heat exchanger (12) to allow cooling of the cycle fluid upstream of the expansion means (3), then in the second zone (Z2) 15 to allow a warming cycle fluid at the evaporator (4). In the example of FIGS. 1, 2 and 4, the heat exchanger system (12) incorporates the evaporator (4), which makes it possible to better recover the energy radiated in the first exchange zone (Z1) where the upstream cycle fluid of the expander (3), this cycle fluid being still hot (for example more than 60 C) at this point of the circuit since it leaves the condenser (2). One of the advantages of a heat pump installation according to the invention is that the entire surface of the evaporator (4) can receive a preheated fluid via a passage in contact with a circuit portion upstream of the expander. Calories are initially given to the external fluid (for example water) and calories are extracted from the same fluid to avoid energy loss. It should be obvious to those skilled in the art that the present invention permits embodiments in many other specific forms without departing from the scope defined by the scope of the appended claims, and the invention not be limited to the details given above.

2909440 16 ANNEXE Simulation effectuée avec le logiciel Copeland Selection Software 6.3 / 38867 (05/06) du constructeur de compresseurs CopelandTM 5 Paramètres fixés : Température d'évaporation: -15,0 C Température condensation: 67,0 C - Surchauffe aspiration: 7,0K Fluide frigorigène: R134a 10 Réseau électrique 380/420V - 3- - 50Hz Cycle normal (Art antérieur) Compresseur P. Calorifique P. Absorbée Intensité C.O.P. Débit massique P. frigorifique KW kW A g/s kW ZH15K4E-TFD 2.29 1. 35 2.6 1.70 10.3 1.01 ZH19K4E-TFD 2.86 1.61 3.0 1.77 13.5 1.33 ZH21 K4E-TFD 3.15 1.77 3.8 1.79 15.0 1.47 ZH26K4E-TFD 3.95 2.13 4.3 1.84 19.4 1.91 ZH30K4E-TFD 4.65 2.37 4.6 1.97 24.5 2.41 ZH38K4E-TFD 5.65 2.89 5.7 1.96 29.7 2.95 ZH45K4E-TFD 6.80 3.45 6.9 1.97 35.7 3.50 ZH56K4E-TWD 8.00 4.25 9.7 1.88 39.9 3.95 ZH 75K4E-TWD 11.40 5.90 12.9 1.94 58.8 5.80 ZH92K4E- TWD 13.80 6.80 13.8 2.03 74.5 7.35 ZH 11 M4E-TWD 17.50 9.30 18.6 1.88 88.0 8.65 15 Cycle avec liquide sous-refroidi puis évaporé dans l'installation selon l'invention Compresseur P. Calorifique P. Absorbée Intensité C.O.P. Débit massique P. frigorifique KW kW A g/s kW ZH15K4E-TFD 3.20 1.35 2.6 2.35 10.3 1.89 ZH19K4E-TFD 4.00 1.61 3.0 2.49 13.5 2.48 ZH21 K4E-TFD 4.45 1.77 3.8 2.51 15.0 2.76 ZH26K4E-TF D 5.60 2.13 4.3 2.62 19.4 3.55 ZH30K4E-TFD 6.75 2.37 4.6 2.86 24.5 4.50 ZH38K4E-TFD 8.20 2.89 5.7 2.85 29.7 5.50 ZH45K4E-TF D 9.85 3.45 6.9 2.86 35.7 6.60 ZH56K4E-TWD 11.40 4. 25 9.7 2.68 39.9 7.35 ZH75K4E-TWD 16.40 5.90 12.9 2.79 58.8 10.85 ZH92K4E- TWD 20.20 6.80 13.8 2.97 74.5 13.75 ZH11M4E-TWD 25.00 9.30 18.6 2.69 88.0 16.202909440 16 APPENDIX Simulation with Copeland Selection Software Copeland Selection Software 6.3 / 38867 (05/06) 5 Fixed parameters: Evaporation temperature: -15.0 C Condensing temperature: 67.0 C - Suction superheat: 7 , 0K Refrigerant: R134a 10 Electrical network 380 / 420V - 3- - 50Hz Normal cycle (prior art) Compressor P. Heat P. Absorbed COP Intensity Refrigerant mass flow rate KW kW A g / s kW ZH15K4E-TFD 2.29 1. 35 2.6 1.70 10.3 1.01 ZH19K4E-TFD 2.86 1.61 3.0 1.77 13.5 1.33 ZH21 K4E-TFD 3.15 1.77 3.8 1.79 15.0 1.47 ZH26K4E-TFD 3.95 2.13 4.3 1.84 19.4 1.91 ZH30K4E-TFD 4.65 2.37 4.6 1.97 24.5 2.41 ZH38K4E-TFD 5.65 2.89 5.7 1.96 29.7 2.95 ZH45K4E-TFD 6.80 3.45 6.9 1.97 35.7 3.50 ZH56K4E-TWD 8.00 4.25 9.7 1.88 39.9 3.95 ZH 75K4E-TWD 11.40 5.90 12.9 1.94 58.8 5.80 ZH92K4E-TWD 13.80 6.80 13.8 2.03 74.5 7.35 ZH 11 M4E-TWD 17.50 9.30 18.6 1.88 88.0 8.65 15 Cycle with sub-cooled liquid then evaporated in the installation according to the invention Compressor P. Heat P. Absorbed COP Intensity Mass flow Refrigerating capacity KW kW G / s kW ZH15K4E-TFD 3.20 1.35 2.6 2.35 10.3 1.89 ZH19K4E-TFD 4.00 1.61 3.0 2.49 13.5 2.48 ZH21 K4E-TFD 4.45 1.77 3.8 2.51 15.0 2.76 ZH26K4E-TF D 5.60 2.13 4.3 2.62 19.4 3.55 ZH30K4E-TFD 6.75 2.37 4.6 2.86 24.5 4.50 ZH38K4E-TFD 8.20 2.89 5.7 2.85 29.7 5.50 ZH45K4E-TF D 9.85 3.45 6.9 2.86 35.7 6.60 ZH56K4E-TWD 11.40 4. 25 9.7 2.68 39.9 7.35 ZH75K4E-TWD 16.40 5.90 12.9 2.79 58.8 10.85 ZH92K4E- TWD 20.20 6.80 13.8 2.97 74.5 13.75 ZH11M4E-TWD 25.00 9.30 18.6 2.69 88.0 16.20

Claims

1. Heat pump installation operating from a cold source (A), comprising a circuit provided with at least one compressor (1), a condenser (2), expansion means (3), and at least one evaporator (4), a cycle fluid circulating in the circuit, the condenser (2) being cooled by a fluid to be heated, characterized in that it comprises: a system (12) exchanger with the fluid of cycle, comprising in series a first heat exchange zone (Z1) for cooling the cycle fluid and a second heat exchange zone (Z2) for heating the cycle fluid, said second zone (Z2) corresponding to the evaporator (4) of the circuit; at least one pipe of the circuit upstream of the expansion means (3) placed in said first zone (Z1) of heat exchange; and means for pumping the cold source (A) to circulate the same fluid outside the cycle in said exchanger system (12) in a determined direction (S) which first passes through the first zone (Z1) to allow cooling of the cycle fluid, and then by the second zone (Z2) to allow heating of the cycle fluid at the evaporator (4). 20

2. Installation according to claim 1, wherein the two zones (Z1, Z2) of heat exchange correspond to two disjoint parts of said circuit.

3. Installation according to claim 1 or 2, wherein the system (12) exchanger comprises: parallel fins aligned along a first axis; a first common side to a plurality of fins in said first zone (Z1) for receiving an air flow in the exchanger system (12) in a component direction perpendicular to said first axis; A second side common to a plurality of fins and opposite said first side to bring out said air flow of the exchanger system (12); a pipe fully positioned opposite the first side and forming all or part of the evaporator (4) of the circuit.

4. Installation according to one of claims 1 to 3, wherein the evaporator (4) is a tube-type heat exchanger, placed behind an imaginary longitudinal plane (P) separating the two zones (Z1, Z2 ) of heat exchange of the exchanger system (12), said external fluid Io to the cycle flowing in the exchanger system (12) in a direction orthogonal to this longitudinal plane (P).

5. Installation according to one of claims 1 to 4, wherein the exchanger system (12) comprises in parallel two disjoint parts of said circuit located on either side of the expansion means (3) and further comprises in series: - a first exchanger interface providing heat to the external fluid from the cycle fluid flowing in the circuit portion of the exchanger system (12) upstream of the expansion means (3); and downstream of the first exchange interface with respect to the determined direction (S) of circulation, a second exchange interface providing from the external heat fluid to the cycle fluid flowing in the circuit part of the exchanger system (12) located downstream of the expansion means (3).

6. Installation according to one of claims 1 to 5, wherein the exchanger system (12) comprises two exchangers interconnected by an intermediate pipe carrying said fluid outside the cycle.

7. Installation according to one of claims 1 to 5, wherein the exchanger system (12) comprises a radiator including the two zones (Z1, Z2) exchange. 2909440 19

8. Installation according to one of claims 1 to 7, wherein each of said exchange zones (Z1, Z2) extends over the entire height (h) of a volume occupied by the exchanger system (12).

9. Process for optimizing the efficiency of a heat pump installation 5 comprising a compressor (1), a condenser (2), expansion means (3), and at least one evaporator (4), characterized in that it comprises: - a mounting step, upstream of the expansion means (3), of a heat source heat exchanger (12) (A); ro - a step of establishing a connection for connecting in series: o a discharge outlet of the heat exchanger (12) for discharging a fluid outside the cycle from the cold source (A); and o an input to a heat exchange zone (Z2) 15 corresponding to the evaporator (4) of the circuit; a step of series circulation of the fluid outside the cycle in the heat exchanger (12) to allow cooling of the cycle fluid upstream of the expansion means (3), then in said exchange zone (Z2) for allow heating of the cycle fluid at the evaporator (4).

10. The method of claim 9 or 10, comprising a step of recovering an energy diffused by the cycle fluid upstream of the expansion means (3), by fitting the evaporator (4), in parallel, a pipeline upstream of the expansion means (3), the recovery step comprising a transfer of calories to the evaporator (4) taking place in a specific direction corresponding to the direction (S) of circulation of the fluid outside the cycle.

The method of claim 9 or 10, wherein the cycle fluid is brought to a supercritical state in a portion of the circuit. 2909440 20

12. Method according to one of claims 9 to 11, wherein the step of series circulation of the external fluid comprises a supply of air with a flow rate of at least 0.5 m3 / s.

13. Process according to one of claims 9 to 12, comprising an evaporation step in the evaporator (4) carried out at a temperature of between -10 ° C. and -20 ° C., said step of circulating the external fluid in series being carried out. from air having a temperature of about -10 C.