L'invention concerne un système améliorant les performances des machines frigorifiques à compression qui sont utilisées pour chauffer des fluides. Plus précisément, il s'agit d'un système frigorifique pouvant chauffer au moins deux fluides à des températures différentes et qui permet : de faire dépendre le COP du système, de la température la plus basse des deux fluides dans toutes les circonstances de fonctionnement ; de le faire fonctionner quelques soit les demandes thermiques sur l'un ou l'autre des fluides. On connaît de nombreux systèmes destinés, par exemple, à chauffer de l'eau, à partir d'un cycle frigorifique à compression. Il est connu que dans ces systèmes où circule un fluide frigorigène qui change d'état, le chauffage de l'eau est assuré par un transfert de chaleur par désurchauffe, condensation et sous refroidissement du fluide frigorigène. Les figures 1; 2 représentent des états de la technique adaptés au 15 chauffage de l'eau. Etat de la technique selon la figure 1. Dans le cas de la figure 1 le fluide frigorigène gazeux est refoulé par le compresseur (1) à une pression et une température élevées, et rejoint l'échangeur (4) (condenseur) qui se trouve dans la citerne d'eau (3) où il se refroidit et passe à l'état liquide en chauffant 20 l'eau de la citerne. Il part ensuite à l'état liquide pour être détendu par le détendeur (5) après lequel il se retrouve à une pression et une température beaucoup plus faibles et va s'évaporer dans l'échangeur (2) (évaporateur) avant de retourner au compresseur (1) et de recommencer un nouveau cycle. Etat de la technique selon la figure 2. Dans le cas de la figure 2 le fluide 25 frigorigène gazeux est refoulé par le compresseur (1) à une pression et une température élevées et rejoint l'échangeur (6) (désurchauffeur) qui se trouve dans la citerne d'eau (3) où il se refroidit avant d'aller ensuite à une température moins élevée, se condenser dans l'échangeur thermique (4) (condenseur) où il transfert sa chaleur à l'eau du circuit d'eau de chauffage 30 (8). Il part ensuite à l'état liquide pour être détendu par le détendeur (5) après lequel il se retrouve à une pression et une température beaucoup plus faibles et va s'évaporer dans l'échangeur (2) (évaporateur) où il refroidit le circuit d'eau (9) avant de retourner au compresseur(1) et recommencer un nouveau cycle.The invention relates to a system that improves the performance of compression refrigeration machines that are used to heat fluids. More precisely, it is a refrigerating system that can heat at least two fluids at different temperatures and that makes it possible: to make the COP depend on the system, the lowest temperature of the two fluids in all operating circumstances; to make it work whatever the thermal demands on one or the other of the fluids. Numerous systems are known for, for example, heating water, from a compression refrigeration cycle. It is known that in these systems where circulates a refrigerant which changes state, the heating of the water is provided by a heat transfer by desuperheating, condensation and under cooling of the refrigerant. Figures 1; 2 show state of the art adapted to the heating of water. State of the art according to Figure 1. In the case of Figure 1 the refrigerant gas is discharged by the compressor (1) at a high pressure and temperature, and joined the exchanger (4) (condenser) which is located in the water tank (3) where it cools and goes to liquid state by heating the water of the tank. It then leaves in the liquid state to be expanded by the expander (5) after which it is at a much lower pressure and temperature and will evaporate in the exchanger (2) (evaporator) before returning to compressor (1) and start a new cycle. State of the art according to FIG. 2. In the case of FIG. 2, the refrigerant gas gas is discharged by the compressor (1) at a high pressure and temperature and joins the exchanger (6) (desuperheater) which is located in the water tank (3) where it cools before going to a lower temperature, condense in the heat exchanger (4) (condenser) where it transfers its heat to the water circuit heating water 30 (8). It then leaves in the liquid state to be expanded by the regulator (5) after which it is at a much lower pressure and temperature and will evaporate in the exchanger (2) (evaporator) where it cools. water circuit (9) before returning to the compressor (1) and start a new cycle.
L'invention porte sur un système, chauffant au moins deux circuits de fluides A et B pouvant être des liquide ou des gaz. Ce système est composé de deux enceintes remplies d'un matériau faisant masse thermique, contenant chacune deux échangeurs: La première enceinte qui est remplie d'un matériau solide, ou d'un matériau à changement de phase, ou d'un fluide (eau huile, gaz ...etc.) est à une température plus élevée que la deuxième enceinte et contient: - Pour le circuit frigorifique : Un échangeur qui est relié par un tube à l'échangeur frigorifique de la deuxième enceinte et par un autre tube au 10 refoulement du compresseur. - Pour le circuit de fluide A: Un échangeur qui est relié par un tube à l'échangeur correspondant de la deuxième enceinte, et, par un autre tube au procédé utilisant le fluide.The invention relates to a system that heats at least two fluid circuits A and B that can be liquids or gases. This system consists of two enclosures filled with a thermal mass material, each containing two exchangers: The first chamber which is filled with a solid material, or a phase-change material, or a fluid (water oil, gas ... etc.) is at a higher temperature than the second chamber and contains: - For the refrigerant circuit: An exchanger which is connected by a tube to the cooling exchanger of the second chamber and by another tube at the compressor discharge. - For the fluid circuit A: An exchanger which is connected by a tube to the corresponding exchanger of the second chamber, and, by another tube to the process using the fluid.
15 La deuxième enceinte qui est remplie d'un fluide (eau, huile, gaz...etc.) est à une température moins élevée que la première enceinte et contient: - Pour le circuit frigorifique : Un échangeur qui est relié à l'échangeur frigorifique de la première enceinte et au circuit frigorifique en aval du compresseur. 20 - Pour le circuit de fluide A: Un échangeur, assurant le préchauffage du fluide, qui est relié à l'échangeur correspondant de la première enceinte, et, au procédé utilisant le fluide. - Pour le circuit de fluide B : Une ou plusieurs entrées en partie basse de l'enceinte et une ou plusieurs sorties en partie haute.The second chamber which is filled with a fluid (water, oil, gas ... etc.) is at a lower temperature than the first chamber and contains: - For the refrigerant circuit: An exchanger which is connected to the refrigerant exchanger of the first chamber and the refrigerant circuit downstream of the compressor. 20 - For the fluid circuit A: an exchanger, ensuring the preheating of the fluid, which is connected to the corresponding exchanger of the first chamber, and to the process using the fluid. - For the fluid circuit B: One or more inputs in the lower part of the enclosure and one or more outputs in the upper part.
25 L'avantage de l'invention est d'assurer le chauffage d'au moins deux fluides, circulant dans des circuits séparés, et de réussir à chauffer l'un deux à une température plus élevée, et cela, avec de meilleures performances que dans les systèmes frigorifiques à compression existants. En effet, ceux-ci voient leurs performances diminuées avec 30 l'augmentation de la température, qui provoque une augmentation de la pression de condensation du fluide frigorigène. D'autre part, lorsque les échangeurs ne baignent pas dans une masse thermique suffisante, la production et l'utilisation de la chaleur ne coïncident pas toujours et empêchent l'installation de fonctionner.The advantage of the invention is to ensure the heating of at least two fluids, circulating in separate circuits, and to succeed in heating one to a higher temperature, and this, with better performance than in existing compression refrigeration systems. Indeed, they see their performance decreased with the increase in temperature, which causes an increase in the condensing pressure of the refrigerant. On the other hand, when the exchangers do not bathe in sufficient thermal mass, the production and use of heat do not always coincide and prevent the installation from operating.
35 Dans le cas de la présente invention : a - L'augmentation des performances est due au fait que la phase de désurchauffe et la phase de condensation du fluide frigorigène sont maintenues dans des enceintes différentes, et que, la pression de condensation dépend de la température la plus basse des deux enceintes. b - La présence de masses thermiques importantes, et dans lesquelles se trouvent les échangeurs, permet au système de fonctionner en dissociant la production et l'utilisation de la chaleur. c - La présence dans la deuxième enceinte d'un échangeur assurant le préchauffage du fluide du circuit A fait qu'elle se trouvera toujours à une 10 température inférieure à la première enceinte. d - L'invention permet également de chauffer une quelconque des enceintes sans qu'il y ait d'échange thermique sur l'autre enceinte. Description selon la figure 3 de l'invention adaptée au « chauffage d'une habitation » 15 Sont dessinées deux citernes avec leurs échangeurs, le circuit frigorifique avec ses différents éléments et un circuit d'eau (A) pour l'ECS et un autre (B) pour le chauffage de l'habitation. Comme selon l'invention : La citerne (11) contient une masse thermique constituée d'eau dans 20 laquelle baignent les échangeurs (12) et (13). La citerne (14) contient une masse thermique constituée d'eau dans laquelle baignent les échangeurs (15) et (16). Cette eau fait partie d'un circuit (B) et pénètre dans la citerne par l'orifice (21) et sort par l'orifice (22). Chacune des citernes (11) et (14) contient au moins un échangeur 25 thermique (fluide frigorigène/eau) et un échangeur thermique (eau/eau). Chaque citerne a une destination précise. La citerne (11) est destinée à chauffer le circuit(A) ECS à une température plus élevée et la citerne (14) est destinée à chauffer le circuit d'eau (B) à une température moins élevée. Les échangeurs thermiques (12) et (15) du circuit frigorifique sont reliés 30 entre eux par un tube ainsi que les échangeurs thermiques (13) et (16) du circuit d'eau (A) ECS. Une vanne trois voies (17) et un clapet anti-retour (18), situés sur le circuit frigorifique, permettent de réguler la température de l'eau contenue dans la citerne (11).In the case of the present invention: a - The increase in performance is due to the fact that the desuperheating phase and the condensing phase of the refrigerant are maintained in different enclosures, and that the condensation pressure depends on the lowest temperature of both speakers. b - The presence of large thermal masses, in which the heat exchangers are located, allows the system to work by dissociating the production and use of heat. c - The presence in the second chamber of an exchanger ensuring the preheating of the fluid of the circuit A that it will always be at a lower temperature than the first chamber. d - The invention also allows to heat any of the speakers without there heat exchange on the other enclosure. Description according to Figure 3 of the invention adapted to the "heating of a home" 15 are drawn two tanks with their exchangers, the refrigerant circuit with its various elements and a water circuit (A) for the ECS and another (B) for heating the dwelling. As according to the invention: The tank (11) contains a thermal mass consisting of water in which the heat exchangers (12) and (13) bathe. The tank (14) contains a thermal mass consisting of water in which the exchangers (15) and (16) bathe. This water is part of a circuit (B) and enters the tank through the orifice (21) and out through the orifice (22). Each of the tanks (11) and (14) contains at least one heat exchanger (refrigerant / water) and a heat exchanger (water / water). Each tank has a specific destination. The tank (11) is for heating the circuit (A) DHW to a higher temperature and the tank (14) is for heating the water circuit (B) to a lower temperature. The heat exchangers (12) and (15) of the refrigerant circuit are interconnected by a tube as well as the heat exchangers (13) and (16) of the water circuit (A) ECS. A three-way valve (17) and a check valve (18), located on the refrigerant circuit, to regulate the temperature of the water contained in the tank (11).
35 Fonctionnement adapté au « chauffage d'une habitation » selon la figure 3 Circuit frigorifique. Le fluide frigorifique à l'état gazeux, venant du compresseur (10) à une température et une pression élevées, passe par les voies (a) et (c) de la vanne trois voies (17) et par l'échangeur thermique (12) de la citerne (11) dans lequel, essentiellement en se désurchauffant, il transfert sa chaleur à l'eau contenue dans la citerne. Il va ensuite, à une température moins élevée, dans la citerne (14) où par l'échangeur thermique (15) il transfert sa chaleur à l'eau, essentiellement par « condensation et sous refroidissement ». Le fluide frigorifique devenu liquide, poursuit ensuite un cycle complet, détente(26), évaporation(27) et compression(10) dans le circuit frigorifique. Fonctionnement de la vanne trois voies. - L'eau de la citerne (11) est chauffée, si la vanne trois voies (17) est passante entre les voies (a) et (c). - L'eau de la citerne (11) n'est pas chauffée, si la vanne trois voies est 15 passante entre les voies (a) et (b). Dans ce cas le fluide frigorigène gazeux, venant du compresseur (10) à une température et une pression élevées, ne passe pas par l'échangeur thermique (12) de la citerne (11), mais va directement dans la citerne (14) ou par l'échangeur thermique(15) il transfert sa chaleur à l'eau de la citerne (14) par « désurchauffe, condensation et sous zo refroidissement ». Le clapet anti-retour (18) autorise dans un seul sens le passage du fluide frigorifique vers l'échangeur de la citerne (11). Circuit d'eau (A) ECS L'eau froide arrive par le tube(24) dans l'échangeur thermique (16) de la citerne (14) où elle est préchauffée et va 25 ensuite dans l'échangeur thermique (13) de la citerne (11) d'où elle ressort à une température encore plus élevée. Elle est envoyée ensuite par le tube (23) vers son point d'utilisation. Circuit d'eau (B) L'eau arrive dans la citerne(14) par l'orifice (21) se mélange à l'eau contenue dans la cuve et ressort par l'orifice(22) après s'être 30 réchauffée. Comme selon l'invention la citerne (14) restera toujours à une température inférieure à la citerne(11) car : - La désurchauffe du fluide frigorigène se fait à une température plus élevée dans la citerne (11) que sa condensation dans la citerne (14) - L'arrivée d'eau froide ECS pour son préchauffage dans l'échangeur (16) avant son chauffage dans l'échangeur (13) maintien la masse d'eau de la citerne (14) à une température inférieure. L'invention, qui est adaptable sur toutes les centrales frigorifiques et 5 pompes à chaleur, est destinée au chauffage de l'eau chaude sanitaire de locaux d'habitations, mais aussi, à des besoins du commerce, de l'agro-alimentaire et de l'industrie.35 Operation adapted to "heating a home" according to Figure 3 Refrigerant circuit. The gaseous refrigerant from the compressor (10) at a high temperature and pressure passes through the channels (a) and (c) of the three-way valve (17) and the heat exchanger (12). ) of the tank (11) in which, essentially by desuperheating, it transfers its heat to the water contained in the tank. It goes then, to a lower temperature, in the tank (14) where by the heat exchanger (15) it transfers its heat to the water, essentially by "condensation and under cooling". The refrigerant fluid becomes liquid, then continues a complete cycle, expansion (26), evaporation (27) and compression (10) in the refrigerant circuit. Operation of the three-way valve. - The water of the tank (11) is heated, if the three-way valve (17) is passing between the channels (a) and (c). - The water of the tank (11) is not heated, if the three-way valve is passing between the channels (a) and (b). In this case the gaseous refrigerant, coming from the compressor (10) at a high temperature and pressure, does not pass through the heat exchanger (12) of the tank (11), but goes directly into the tank (14) or by the heat exchanger (15) it transfers its heat to the water of the tank (14) by "desuperheating, condensation and under cooling". The check valve (18) allows in one direction the passage of the refrigerant to the exchanger of the tank (11). Water circuit (A) DHW The cold water arrives through the tube (24) in the heat exchanger (16) of the tank (14) where it is preheated and then goes into the heat exchanger (13). the tank (11) from which it emerges at an even higher temperature. It is then sent through the tube (23) to its point of use. Water circuit (B) The water arrives in the tank (14) through the orifice (21) mixes with the water contained in the tank and exits through the orifice (22) after having reheated. As according to the invention the tank (14) will always remain at a temperature below the tank (11) because: - The desuperheating of the refrigerant is at a higher temperature in the tank (11) than its condensation in the tank ( 14) - The cold water supply ECS for preheating in the exchanger (16) before heating in the exchanger (13) maintains the water body of the tank (14) at a lower temperature. The invention, which is adaptable to all refrigeration plants and 5 heat pumps, is intended for heating domestic hot water of residential premises, but also for the needs of the trade, the food industry and Of the industry.