FR3013815A1 - METHOD FOR IMPROVING THE THERMODYNAMIC EFFICIENCY OF A HEAT PUMP. - Google Patents
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Abstract
Procédé d'amélioration du rendement thermodynamique d'une pompe à chaleur, la pompe comprenant un circuit fluidique fermé, le circuit fluidique comprenant un compresseur (1), un condenseur (2), un détendeur (3), un évaporateur (4), une première conduite et une conduite de retour au compresseur, le compresseur, le condenseur, le détendeur, l'évaporateur, la première conduite et la conduite de retour étant disposés en série dans le circuit fluidique, la première conduite reliant le compresseur au condenseur, la conduite de retour comprenant une deuxième conduite reliant le condenseur au détendeur, une troisième conduite reliant le détendeur à l'évaporateur et une quatrième conduite reliant l'évaporateur au compresseur, la première conduite comprenant un premier renflement (5), ledit premier renflement (5) s'étendant, sur la première conduite, entre une première extrémité et une seconde extrémité, ledit premier renflement (5) contenant des tubulures internes (50), lesdites tubulures internes (50) étant disposées en parallèle sur le circuit fluidique, le procédé comprenant une étape consistant à faire circuler, dans le circuit fluidique, un mélange d'un fluide frigorigène et d'un lubrifiant miscible avec le fluide, sans augmentation de la température du mélange entre ladite première extrémité et ladite seconde extrémité.A method of improving the thermodynamic efficiency of a heat pump, the pump comprising a closed fluid circuit, the fluid circuit comprising a compressor (1), a condenser (2), a pressure reducer (3), an evaporator (4), a first pipe and a return pipe to the compressor, the compressor, the condenser, the expander, the evaporator, the first pipe and the return pipe being arranged in series in the fluid circuit, the first pipe connecting the compressor to the condenser, the return pipe comprising a second pipe connecting the condenser to the expander, a third pipe connecting the expander to the evaporator and a fourth pipe connecting the evaporator to the compressor, the first pipe comprising a first bulge (5), said first bulge ( 5) extending, on the first conduit, between a first end and a second end, said first bulge (5) containing internal tubings (50), said inner tubes (50) being arranged in parallel on the fluid circuit, the method comprising a step of circulating a mixture of a refrigerant and a fluid-miscible lubricant in the fluid circuit. without increasing the temperature of the mixture between said first end and said second end.
Description
13 815 1 L'invention concerne le domaine technique des pompes à chaleur et de l'amélioration de leur rendement thermodynamique. Dans le domaine des pompes à chaleur, l'art antérieur connaît de la demande internationale WO 20009/004124, un dispositif de production de chaleur, dans un système thermodynamique, par circulation d'un fréon sous pression à travers une pluralité de tubulures dans un renflement d'une conduite d'une pompe à chaleur dans laquelle le fluide est sous forme gazeuse, entre un échangeur et un compresseur. Le renflement opérant comme une source secondaire de chaleur, son fonctionnement normal fait ainsi apparaître une augmentation de température entre les deux extrémités du renflement, une première extrémité proche du compresseur et une seconde extrémité proche de l'échangeur. Ce système présente un inconvénient en ce qu'il est limité à la production de chaleur dans le renflement et donc à une augmentation du rendement thermodynamique d'une pompe à chaleur fonctionnant dans un mode chauffage. Par exemple dans le cas où le condenseur et le renflement sont en contact thermique avec une habitation à chauffer. La production de chaleur procurée par le renflement limite donc ses applications aux périodes froides de l'année.The invention relates to the technical field of heat pumps and to the improvement of their thermodynamic efficiency. In the field of heat pumps, the prior art knows the international application WO 20009/004124, a device for producing heat, in a thermodynamic system, by circulating a freon under pressure through a plurality of tubings in a bulge of a pipe of a heat pump in which the fluid is in gaseous form, between an exchanger and a compressor. The bulge operating as a secondary source of heat, its normal operation thus shows an increase in temperature between the two ends of the bulge, a first end close to the compressor and a second end close to the exchanger. This system has a disadvantage in that it is limited to the production of heat in the bulge and therefore to an increase in the thermodynamic efficiency of a heat pump operating in a heating mode. For example in the case where the condenser and the bulge are in thermal contact with a dwelling to be heated. The heat production provided by the bulge therefore limits its applications to cold periods of the year.
De plus, ce renflement produisant de la chaleur, l'homme du métier tendrait à dimensionner une pompe à chaleur intégrant le renflement pour maximiser l'augmentation de température observée à la seconde extrémité du renflement par rapport à sa première extrémité, afin de maximiser la quantité de chaleur récupérable au moyen du renflement.In addition, this bulge producing heat, the skilled person would tend to size a heat pump incorporating the bulge to maximize the temperature increase observed at the second end of the bulge relative to its first end, to maximize the amount of heat recoverable by means of the bulge.
La présente invention a pour but de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. La présente invention a donc pour objet un procédé d'amélioration du rendement thermodynamique d'une pompe à chaleur, la pompe comprenant un circuit fluidique fermé, le circuit fluidique comprenant un compresseur, un condenseur, un détendeur, un évaporateur, une première conduite et une conduite de retour au compresseur, le compresseur, le condenseur, le détendeur, l'évaporateur, la première conduite et la conduite de retour étant disposés en série dans le circuit fluidique, la première conduite reliant le compresseur au condenseur, la conduite de retour comprenant une deuxième conduite reliant le condenseur au détendeur, une troisième conduite reliant le détendeur à l'évaporateur et une quatrième conduite reliant l'évaporateur au compresseur, la première conduite comprenant un premier renflement, ledit premier renflement s'étendant, sur la première conduite, entre une première extrémité et une seconde extrémité, ledit premier renflement contenant des tubulures internes, lesdites tubulures internes étant disposées en parallèle sur le circuit fluidique, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape consistant à faire circuler, dans le circuit fluidique, un mélange d'un fluide frigorigène et d'un lubrifiant miscible avec le fluide, sans augmentation de la température du mélange entre ladite première extrémité et ladite seconde extrémité. Dans des variantes du procédé : - le circuit fluidique comprend un second renflement. - la conduite de retour comprend ledit second renflement. - la deuxième conduite comprend ledit second renflement. - ledit second renflement est sans tubulures. - le fluide est un fréon. - le fréon est un fréon de la famille R407. - le fréon de la famille R407 est un fréon R407C. - le fréon de la famille R407 est un fréon R407A. Dans une variante, le procédé comprend les étapes ultérieures suivantes : - supprimer du circuit fluidique ledit premier renflement et/ou ledit second renflement; - puis enlever le fluide frigorigène du circuit fluidique; - puis remplir le circuit fluidique avec une première quantité du même fluide frigorigène, la première quantité n'ayant jamais circulé dans le circuit fluidique, et - faire circuler la première quantité de fluide frigorigène dans le circuit fluidique de la pompe.The present invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art. The subject of the present invention is therefore a process for improving the thermodynamic efficiency of a heat pump, the pump comprising a closed fluidic circuit, the fluidic circuit comprising a compressor, a condenser, an expander, an evaporator, a first pipe and a return line to the compressor, the compressor, the condenser, the expander, the evaporator, the first pipe and the return pipe being arranged in series in the fluid circuit, the first pipe connecting the compressor to the condenser, the return pipe comprising a second conduit connecting the condenser to the expander, a third conduit connecting the expander to the evaporator and a fourth conduit connecting the evaporator to the compressor, the first conduit comprising a first bulge, said first bulge extending over the first conduit between a first end and a second end, said first bulge containing tu internal bulbs, said internal tubes being arranged in parallel on the fluid circuit, characterized in that the method comprises a step of circulating in the fluid circuit, a mixture of a refrigerant and a lubricant miscible with the fluid without increasing the temperature of the mixture between said first end and said second end. In process variants: the fluidic circuit comprises a second bulge. the return duct comprises said second bulge. the second conduit comprises said second bulge. said second bulge is without tubings. the fluid is a freon. Freon is a freon of the R407 family. the freon of the R407 family is a R407C freon. the freon of the R407 family is a R407A freon. In a variant, the method comprises the following subsequent steps: - removing from the fluid circuit said first bulge and / or said second bulge; - then remove the refrigerant fluidic circuit; and then filling the fluid circuit with a first quantity of the same refrigerant, the first quantity never having circulated in the fluid circuit, and circulating the first quantity of refrigerant in the fluid circuit of the pump.
L'invention concerne aussi une pompe à chaleur de rendement thermodynamique amélioré obtenue par un des procédés ci-dessus. Ces caractéristiques et d'autres de la présente invention apparaitront plus clairement dans la description détaillée suivante faite en référence au dessin joint, donné à titre non limitatif, et sur lequel la figure 1 représente schématiquement une pompe à chaleur selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention. Aux fins de la présente invention, les dénominations suivantes sont utilisées : « Pompe à chaleur » : un dispositif thermodynamique pour transférer la chaleur d'une première source de chaleur, dite froide, à une seconde source de chaleur, dite chaude, au moyen de travail fourni par un compresseur. « Pompe à chaleur réversible » : une pompe à chaleur fonctionnant soit comme chauffage d'une enceinte soit comme climatiseur pour cette enceinte, une telle enceinte pouvant être une habitation. « COP » : un coefficient de performance Q/W caractérisant le rendement thermodynamique d'une pompe par un rapport d'énergie entre l'énergie Q, sous forme thermique transférée par la pompe de la source froide à la source chaude et l'énergie W, sous forme de travail, usuellement électrique, nécessaire au fonctionnement de la pompe. Un chiffre élevé caractérise une pompe efficace. Ce chiffre peut être supérieur à un sans contredire le second principe de la thermodynamique. « Fluide frigorigène » : Tout fluide apte à être utilisé dans le circuit fluidique d'une pompe à chaleur « Huile miscible avec un fluide frigorigène dans une pompe à chaleur» : huile apte à être transportée par le fluide frigorigène, dans la pompe, pour assurer un retour d'huile au compresseur de la pompe. « Fréon » : dénomination commerciale usuelle des chlorofluorocarbures ou CFC classifiés par différents organismes comme notamment l'« ASHRAE » (« American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.) selon une liste numérotée dans laquelle un 3013 815 4 fréon est répertorié par un numéro « abc », où a = (nombre de C) - 1, b = (nombre de H) + 1 et c = nombre de F. Si a est égal à 0, il est omis dans la formule. Les fréons seront référencés dans la demande soit par leur formule chimique soit par le nom « fréon » suivi d'un numéro abc de la classification, 5 soit par F suivi d'un numéro abc, soit par R suivi de abc. On considérera ainsi particulièrement dans la demande : - le fréon 32 ou R32 ou F32 qui est du difluorométhane ; - le fréon 125 ou R125 ou F125 qui est pentafluoroéthane ; - le fréon 134a ou F134a ou R134a qui est du 1,1,1,2- 10 tétrafluoroéthane ; - la famille de fréons R407 qui est une famille comprenant des mélanges du fréon 32, du fréon 125 et du fréon 134a. - le fréon R407C qui est un mélange typiquement de 23% de R32, 25% de R125 et 52% de R134a (Pourcentages massiques), le R407A (20%, 15 40%, 40%) et le R407F (30%, 30%, 40%). L'ensemble des mélanges de R32, R125 et R134 étant désigné par « famille des fréons R407 », sous-famille de la famille constituée par tous les fréons parmi l'ensemble des fluides frigorigènes ou réfrigérants. Le R407A est notamment moins riche en R134a que le R407C. 20 « Huiles synthétiques » ou « huiles POE » : des huiles polyolester de synthèse utilisées à des fins de lubrification du compresseur d'une pompe à chaleur, notamment pour le chauffage ou le refroidissement des habitations, utilisant du R32, du R125 et du R134a dans la composition du fluide frigorigène utilisé par cette pompe. Ces huiles sont parfaitement miscibles, 25 aux températures d'évaporateur et de condensation de la pompe avec le R32, le R125 et le R134a, afin permettre un retour d'huile mélangée à ces fréons en phase liquide, du condenseur à l'évaporateur de la pompe. Les fréons R32, le R125 et le R134a en phase gazeuse, sont aussi solubles dans ces huiles, de façon à assurer un retour en phase gazeuse du fréon de 30 l'évaporateur au compresseur de la pompe et favoriser au mieux le transport de l'huile, notamment sous forme de brouillard d'huile chargée de fréon entre le compresseur et les échangeurs de chaleur de la pompe, c'est-à-dire 3013 815 5 l'ensemble constitué des deux éléments que sont l'évaporateur et le condenseur de la pompe. « Renflement » : Augmentation du diamètre d'une conduite de longueur strictement inférieure à la longueur de la conduite. Le renflement 5 s'étend dans un sens d'écoulement normal d'un fluide dans le renflement, entre une zone de croissance de son diamètre, ou première extrémité, à l'amont du renflement amont et une zone de décroissance de son diamètre à l'aval du renflement, ou seconde extrémité. « Renflement à tubulures » : Renflement contenant des tubes ou 10 tubulures internes, divisant un fluide s'écoulant dans le renflement en flux parallèles séparés par les tubes. Un tel renflement disposé, en série sur une conduite d'un circuit fluidique, comprend ainsi des tubulures en parallèle sur le circuit. « Augmentation de température entre la première extrémité et la 15 seconde extrémité d'un renflement » : Différence entre la température à la seconde extrémité et la température à la première extrémité (L'opposée de cette différence sera désignée par « variation »). L'invention est décrite ci-dessous en référence à une figure 1, qui représente une pompe à chaleur munie de deux renflements de conduite: un 20 premier renflement de conduite 5, à tubulures 50, disposé entre une sortie de fluide du compresseur 1 de la pompe et un condenseur 2 de la pompe et un second renflement 6 sans tubulures disposé entre le condenseur 2 et le détendeur 3 de la pompe. La pompe possède aussi un évaporateur 4. On peut par exemple utiliser une pompe à chaleur pour le chauffage 25 de marque AIRWELL et de puissance nominale 12kW. L'invention peut aussi être réalisée avec une pompe à chaleur AIRMEC de référence de modèle ANF 50 de puissance 15kW ou ANF 100 de puissance égale à 35kW. L'invention est décrite pour une pompe à chaleur choisie parmi les 30 pompes du commerce suivantes : AERMEC ANF 50 de puissance 15kW, AERMEC ANF 100 de puissance 35kW et AIRWELL de puissance 12kW.The invention also relates to a heat pump of improved thermodynamic efficiency obtained by one of the above methods. These and other features of the present invention will appear more clearly in the following detailed description given with reference to the accompanying drawing, given in a non-limiting manner, and in which FIG. 1 schematically represents a heat pump according to an advantageous embodiment of FIG. the present invention. For the purposes of the present invention, the following denominations are used: "Heat pump": a thermodynamic device for transferring heat from a first source of heat, called cold, to a second heat source, called hot, by means of work provided by a compressor. "Reversible heat pump": a heat pump operating either as heating of an enclosure or as an air conditioner for this enclosure, such an enclosure may be a dwelling. "COP": a coefficient of performance Q / W characterizing the thermodynamic efficiency of a pump by an energy ratio between the energy Q, in thermal form transferred by the pump from the cold source to the hot source and the energy W, in the form of work, usually electrical, necessary for the operation of the pump. A high figure characterizes an efficient pump. This figure may be greater than one without contradicting the second principle of thermodynamics. "Refrigerant" means any fluid suitable for use in the fluid circuit of a heat pump "Oil miscible with a refrigerant in a heat pump" means an oil suitable for transport by the refrigerant in the pump for ensure oil return to the compressor of the pump. "Freon": usual trade name for chlorofluorocarbons or CFCs classified by various organizations such as "ASHRAE" (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.) according to a numbered list in which a Freon 3013 815 4 is listed by a number "abc", where a = (number of C) - 1, b = (number of H) + 1 and c = number of F. If a is equal to 0, it is omitted from the formula. The freons will be referenced in the application either by their chemical formula or by the name "freon" followed by an abc number of the classification, 5 by F followed by an abc number, or by R followed by abc. The following will thus be particularly considered in the application: Freon 32 or R32 or F32, which is difluoromethane; Freon 125 or R125 or F125 which is pentafluoroethane; Freon 134a or F134a or R134a which is 1,1,1,2-tetrafluoroethane; the R407 freon family which is a family comprising mixtures of freon 32, freon 125 and freon 134a. Freon R407C which is a mixture typically of 23% R32, 25% R125 and 52% R134a (percentages by weight), R407A (20%, 40%, 40%) and R407F (30%, 30%). %, 40%). All the mixtures of R32, R125 and R134 being designated by "family of R407 freons", subfamily of the family consisting of all the freon among all the refrigerants or refrigerants. R407A is notably less rich in R134a than R407C. "Synthetic oils" or "POE oils": synthetic polyolester oils used for lubricating the compressor of a heat pump, especially for heating or cooling homes, using R32, R125 and R134a in the composition of the refrigerant used by this pump. These oils are perfectly miscible, at the evaporator and condensing temperatures of the pump with R32, R125 and R134a, to allow mixed oil return to these freons in the liquid phase, from the condenser to the evaporator. the pump. Freons R32, R125 and R134a in the gas phase, are also soluble in these oils, so as to ensure a return gas phase freon of the evaporator pump compressor and promote the best transport of the oil, especially in the form of oil mist charged Freon between the compressor and the heat exchangers of the pump, that is to say the assembly consisting of two elements that are the evaporator and the condenser pump. "Bulging": Increasing the diameter of a pipe of length strictly less than the length of the pipe. The bulge 5 extends in a direction of normal flow of a fluid in the bulge, between a growth zone of its diameter, or first end, upstream of the upstream bulge and a zone of decrease of its diameter to downstream of the bulge, or second end. "Tubular bulge": A bulge containing internal tubing or tubing, dividing a fluid flowing into the bulge into parallel streams separated by the tubes. Such a bulge disposed in series on a pipe of a fluidic circuit thus comprises pipes in parallel on the circuit. "Temperature increase between the first end and the second end of a bulge": The difference between the temperature at the second end and the temperature at the first end (The opposite of this difference will be referred to as "variation"). The invention is described below with reference to Fig. 1, which shows a heat pump provided with two pipe bulges: a first tubular pipe bulge 50 disposed between a fluid outlet of the compressor 1 of the pump and a condenser 2 of the pump and a second bulge 6 without tubings disposed between the condenser 2 and the expander 3 of the pump. The pump also has an evaporator 4. For example, it is possible to use a heat pump for heating made by AIRWELL and with a nominal power of 12 kW. The invention can also be carried out with a reference model ANF 50 AIRMEC heat pump of power 15kW or ANF 100 of power equal to 35kW. The invention is described for a heat pump selected from the following commercial pumps: AERMEC ANF 50 power 15kW, AERMEC ANF 100 power 35kW and AIRWELL power 12kW.
L'invention n'est toutefois pas limitée à des fabricants ou des modèles particuliers. Un compresseur référencé par exemple ZB38KCE, de technologie dite « Scroll » est généralement présent dans ces machine.The invention is however not limited to particular manufacturers or models. A compressor referenced for example ZB38KCE, technology called "Scroll" is generally present in these machines.
Le circuit fluidique de cette pompe est dimensionné pour un mélange d'un fréon R407C et d'une huile recommandée par le constructeur EMKARATE RL32-3 MAF. Une conduite de diamètre intérieur 14mm relie le compresseur au condenseur.The fluid circuit of this pump is sized for a mixture of R407C Freon and an oil recommended by the manufacturer EMKARATE RL32-3 MAF. A 14mm ID pipe connects the compressor to the condenser.
Un segment de cette conduite de longueur 22cm sur l'ANF 50 et l'ANF 100 et de longueur 13cm sur une pompe AIRWELL, est scié et remplacé, par brasage, par un premier renflement de diamètre suffisant pour y loger 7 tubes, disposés en parallèle sur l'écoulement du fluide dans le premier renflement.A segment of this pipe of length 22cm on ANF 50 and ANF 100 and length 13cm on an AIRWELL pump, is sawed and replaced, by soldering, by a first bulge of sufficient diameter to accommodate 7 tubes, arranged in parallel to the flow of fluid in the first bulge.
Chaque tube est de même diamètre intérieur égal à 5mm pour l'ANF 50, 6mm pour l'ANF 100 et 5mm pour les pompes à chaleur AIRWELL. Dans un logement compact des tubes, mis en parallèle, il est possible de considérer que le diamètre intérieur du premier renflement est, aux épaisseurs de tubes près au moins égal à trois fois le diamètre extérieur de chaque tube, soit au moins égal à 25,5mm pour des tubes de diamètre extérieur 8,5mm. Afin d'illustrer ce premier mode de réalisation, la pompe à chaleur est contenue dans une enceinte de température stabilisée, de valeur égale à 7°C, mimant une atmosphère extérieure, et la pompe à chaleur traverse l'enceinte au niveau d'un départ d'eau chaude et d'un retour de ladite eau chaude entre lesquels un système de radiateurs est installé, à l'extérieur de l'enceinte. La chaleur transférée aux radiateurs, depuis l'enceinte, par la pompe, est, de façon connue, proportionnelle à la variation de température entre le départ d'eau chaude et le retour d'eau chaude.Each tube has the same internal diameter equal to 5mm for the ANF 50, 6mm for the ANF 100 and 5mm for the AIRWELL heat pumps. In a compact housing of the tubes, in parallel, it is possible to consider that the inside diameter of the first bulge is, at tube thicknesses at least equal to three times the outer diameter of each tube, at least equal to 25, 5mm for tubes with an outside diameter of 8.5mm. In order to illustrate this first embodiment, the heat pump is contained in a stabilized temperature chamber of value equal to 7 ° C., mimicking an external atmosphere, and the heat pump passes through the chamber at a hot water outlet and a return of said hot water between which a radiator system is installed, outside the enclosure. The heat transferred to the radiators from the enclosure by the pump is, in a known manner, proportional to the temperature variation between the hot water outlet and the hot water return.
Le départ d'eau chaude est par exemple à une température de 35°C et le retour de ladite eau chaude à 30°C, sans le premier renflement à tubulures. Dans ces conditions, l'homme du métier règlera le débit de fluide frigorigène dans la pompe et le débit d'eau chaude dans le circuit des radiateurs, pour que les mêmes températures de départ et de retour que sans premier renflement, soient observées avec le premier renflement à tubulures en série dans le circuit fluidique de la pompe. A défaut, il pourra aussi régler la machine pour que la diminution de température entre le départ d'eau chaude et le retour soit la même que sans premier renflement. Dans le cas où l'intensité ou la puissance délivrée au compresseur est continument variable, l'homme du métier pourra faire varier utilement le débit de fluide frigorigène dans la pompe pour ajuster la température de départ d'eau chaude.The flow of hot water is for example at a temperature of 35 ° C and the return of said hot water to 30 ° C, without the first bulge manifolds. Under these conditions, those skilled in the art will regulate the flow of refrigerant in the pump and the flow of hot water in the circuit of the radiators, so that the same starting and return temperatures as without first bulge, are observed with the first bulge with tubings in series in the fluidic circuit of the pump. Otherwise, it can also adjust the machine so that the temperature decrease between the hot water outlet and the return is the same as without first bulge. In the case where the intensity or the power delivered to the compressor is continuously variable, the skilled person can usefully vary the flow of refrigerant in the pump to adjust the flow temperature of hot water.
Dans le cas où la puissance du compresseur n'est pas ajustable, l'homme du métier pourra faire varier utilement le débit d'eau chaude dans le circuit d'eau chaude pour ajuster la température de retour d'eau chaude. Avec ces deux réglages, l'obtention d'une même différence de température aux bornes du circuit d'eau chaude pourra être obtenue avec certitude. Ces réglages seront effectués sans augmentation de la température à l'aval du premier renflement par rapport à l'amont, et ce critère sera ainsi maintenu lors du fonctionnement normal de la pompe, l'apparition d'une telle augmentation aux bornes du premier renflement entraînant son maintien permanent lors du fonctionnement ultérieur de la pompe.In the case where the power of the compressor is not adjustable, the skilled person can usefully vary the flow of hot water in the hot water circuit to adjust the return temperature of hot water. With these two adjustments, obtaining the same temperature difference across the hot water circuit can be obtained with certainty. These adjustments will be made without increasing the temperature downstream of the first bulge relative to the upstream, and this criterion will be maintained during normal operation of the pump, the occurrence of such an increase at the terminals of the first bulge resulting in its permanent maintenance during the subsequent operation of the pump.
Pour la pompe utilisée, le réglage est ainsi possible sans augmentation de la température aux bornes du premier renflement durant et après le réglage, pour le diamètre intérieur des tubes et du premier renflement mentionnés. On peut ainsi obtenir une pompe fonctionnant pour une variation de température entre départ et retour d'eau chaude inchangée par rapport à une pompe d'origine, malgré la présence du premier renflement à tubulures dans le circuit fluidique et sans augmentation de température aux bornes de ce premier renflement. Un COP inchangé serait attendu d'une telle configuration. Toutefois, lorsque la température de départ d'eau chaude a été réglée par exemple à 35°C et la température de retour à 30°C avec le premier renflement à tubulures, il est observé une diminution de la puissance électrique moyenne fournie au compresseur. De façon symétrique, une puissance inchangée fournie au compresseur avec premier renflement, entraîne une augmentation de la température aux bornes du circuit d'eau chaude et une puissance thermique de chauffage augmentée en mode chauffage ou et une puissance de rafraîchissement augmentée en mode refroidissement. Ce qui correspond à une amélioration du COP de la pompe. Pour le compresseur présent dans la machine, qui fonctionne en tout ou rien, on observe concrètement une diminution du rapport cyclique de l'intensité électrique à tension d'alimentation constante ou de l'intensité moyenne fournie au compresseur. Une telle diminution correspond à une diminution de la puissance électrique moyenne délivrée au compresseur pour une même puissance thermique fournie aux radiateurs. Ceci correspond aussi à une diminution de l'énergie W fournie au compresseur pour transférer avec premier renflement, la même quantité de chaleur Q que sans premier renflement. Pour un compresseur dont l'intensité du courant d'alimentation électrique peut varier continument, on observerait une diminution continue de l'intensité fournie au compresseur. Le COP ou rapport Q/W de la pompe est donc amélioré dans ce mode.For the pump used, the adjustment is thus possible without increasing the temperature at the terminals of the first bulge during and after the adjustment, for the internal diameter of the tubes and the first bulge mentioned. It is thus possible to obtain a pump operating for a variation of temperature between the start and return of unchanged hot water with respect to an original pump, despite the presence of the first tubular bulge in the fluid circuit and without increasing the temperature across the this first bulge. An unchanged COP would be expected from such a configuration. However, when the hot water flow temperature has been set at, for example, 35 ° C and the return temperature at 30 ° C with the first pipe bulge, a decrease in the average electrical power supplied to the compressor is observed. In a symmetrical manner, unchanged power supplied to the compressor with first bulge, causes an increase in the temperature across the hot water circuit and increased heat heating power in heating mode or and increased cooling power in cooling mode. This corresponds to an improvement of the COP of the pump. For the compressor present in the machine, which works in all or nothing, there is concretely a decrease in the duty cycle of the electrical current at constant supply voltage or the average intensity supplied to the compressor. Such a decrease corresponds to a decrease in the average electrical power delivered to the compressor for the same thermal power supplied to the radiators. This also corresponds to a reduction of the energy W supplied to the compressor to transfer with the first bulge, the same amount of heat Q as without first bulge. For a compressor whose current intensity of power supply can vary continuously, there would be a continuous decrease in the intensity supplied to the compressor. The COP or Q / W ratio of the pump is thus improved in this mode.
Il est possible d'observer que l'augmentation du COP est obtenue dans la partie complémentaire du premier renflement à tubulures, dans le circuit fluidique de la pompe. Le premier renflement à tubulures ne présentant pas de variation de température à ses bornes, ne produit pas, a priori, de chaleur et ne contribue pas directement à l'amélioration du COP dans ce mode. La puissance calorifique du condenseur n'est pas connue exactement du constructeur mais elle est suffisamment surdimensionnée pour permettre un usage de cette pompe avec le premier renflement à tubulures sans augmentation de température aux bornes de ce premier renflement à tubulures. Dans le cas où lors du réglage on obtient une augmentation de température aux bornes du premier renflement, il est alors à envisager un redimensionnement des échangeurs du système, condenseur et évaporateur, pour permettre un réglage et donc un fonctionnement de la pompe avec un COP amélioré, sans augmentation de la température aux bornes du premier renflement ni en fonctionnement ni lors du réglage. Dans ce même cas, il est aussi possible de faire varier le diamètre intérieur de tubulures pour permettre le réglage sans augmentation de température aux bornes du premier renflement. Il est ainsi possible pour la mise en oeuvre de l'invention, préférentiellement, de conserver les échangeurs d'origine de la pompe et de déterminer un diamètre commun optimum, en gain de COP, des tubulures de premier renflement, par des essais successifs de différentes valeurs de diamètre commun de tubulures, pour le premier renflement. Un jeu de premiers renflements de diamètre commun de tubulures, variable sur une plage selon un pas, pourra être réalisé à cette fin. Chaque premier renflement sera successivement essayé en série avec la pompe, soit par insertion statique (brasure), soit par insertion dynamique dans le circuit de la pompe au moyen d'un ensemble de vannes connu permettant la substitution des premiers renflements du jeu dans le circuit. Pour une machine AIRWELL de 12kW, une amélioration de la puissance calorifique de 3,3kW a pu être observée, correspondant à une augmentation de COP de 27% à 7°C avec du R407C. Encore pour une machine AIRWELL de 12kW, une amélioration de la puissance calorifique de 2,5kW a pu être observée, correspondant à une augmentation de COP de 21% à 7°C avec du R407A.It can be observed that the increase of the COP is obtained in the complementary part of the first tubular bulge, in the fluid circuit of the pump. The first tubular bulge does not have a temperature variation at its terminals, does not produce, a priori, heat and does not directly contribute to the improvement of the COP in this mode. The heating capacity of the condenser is not exactly known to the manufacturer, but it is sufficiently oversized to allow this pump to be used with the first tubular bulge without increasing the temperature at the terminals of this first tubular bulge. In the case where during the adjustment a temperature increase is obtained at the terminals of the first bulge, it is then necessary to consider a resizing of the exchangers of the system, condenser and evaporator, to allow adjustment and therefore operation of the pump with an improved COP , without increasing the temperature across the first bulge neither during operation nor during adjustment. In this same case, it is also possible to vary the internal diameter of tubings to allow adjustment without increasing the temperature at the terminals of the first bulge. It is thus possible for the implementation of the invention, preferentially, to keep the original exchangers of the pump and to determine an optimum common diameter, in COP gain, of the first bulge tubes, by successive tests of different values of common diameter of tubings, for the first bulge. A set of first bulges of common diameter of tubings, variable on a beach in a step, can be realized for this purpose. Each first bulge will successively be tried in series with the pump, either by static insertion (brazing) or by dynamic insertion into the pump circuit by means of a known set of valves allowing the substitution of the first bulges of the game in the circuit. . For an AIRWELL machine of 12kW, an improvement of the heat output of 3.3kW could be observed, corresponding to a COP increase of 27% at 7 ° C with R407C. Again for an AIRWELL machine of 12kW, an improvement of the heating capacity of 2.5kW could be observed, corresponding to a COP increase of 21% at 7 ° C with R407A.
Pour ces cas, le lubrifiant est une huile synthétique miscible avec le R407C ou le R407A, huile recommandée par le constructeur. La somme des sections des tubes pour 15kW qui procure le meilleur COP est ici proche de la valeur de la surface de la conduite hors premier renflement. Pour une machine de 35kW du même constructeur, une amélioration de 6,6kW peut être obtenue, correspondant encore à 27% d'amélioration à 7°C avec du R407C et 21% avec du R407A. Pour une telle puissance, un diamètre intérieur des tubes supérieur à 5mm est à choisir, 6mm constituant une valeur préférée. La somme des sections des tubes pour 35kW qui procure le meilleur COP est ici proche du double de la surface de la conduite hors premier renflement.For these cases, the lubricant is a synthetic oil miscible with R407C or R407A, oil recommended by the manufacturer. The sum of the tube sections for 15kW that provides the best COP is here close to the value of the pipe surface excluding the first bulge. For a 35kW machine from the same manufacturer, an improvement of 6.6kW can be obtained, corresponding to a further 27% improvement at 7 ° C with R407C and 21% with R407A. For such power, an inner diameter of the tubes greater than 5mm is to choose, 6mm constituting a preferred value. The sum of the tube sections for 35kW that provides the best COP is here close to twice the area of the pipe with the first bulge.
D'une façon générale, il a été observé qu'une augmentation du diamètre intérieur des tubes, à diamètre de conduite constant, est nécessaire à l'obtention d'un optimum de l'effet pour une puissance thermique supérieure. Ceci correspond à une augmentation de la somme des sections intérieures des tubulures.In general, it has been observed that an increase in the inside diameter of the tubes, with a constant driving diameter, is necessary to obtain an optimum of the effect for a higher thermal power. This corresponds to an increase in the sum of the inner sections of the tubings.
Les pompes de la famille de celle décrite, sont optimisées pour un fluide du type R407C et acceptent avec des précautions d'autres fluides de la famille R407 comme le R407A. Pour une mise en oeuvre de l'invention avec d'autres fluides frigorigènes, il conviendrait d'utiliser des pompes et notamment des compresseurs adaptés au fluide choisi. Dans tous ces cas, le critère de non-augmentation de température à l'aval du premier renflement par rapport à l'amont du premier renflement, est toujours à appliquer. Pour obtenir un fonctionnement avec gain de COP sur une plage de température allant de -7°C à +7°C, il est avantageux d'installer en série dans le circuit fluidique, un second renflement 6.The pumps of the family of that described, are optimized for a fluid type R407C and accept with care other fluids of the R407 family such as R407A. For an implementation of the invention with other refrigerants, it should be used pumps including compressors adapted to the selected fluid. In all these cases, the criterion of non-increase in temperature downstream of the first bulge with respect to the upstream of the first bulge, is still to be applied. For operation with a COP gain over a temperature range of -7 ° C to + 7 ° C, it is advantageous to install a second bulge 6 in series in the fluid circuit.
En pratique, ce second renflement est installé sur une conduite distincte de la conduite sur laquelle est présent le premier renflement 5. Si l'on définit comme conduite de retour, l'ensemble des conduites revenant au compresseur via le détendeur et l'évaporateur de la pompe, alors la conduite de retour comprend une deuxième conduite entre le condenseur et le détendeur de la pompe, une troisième conduite entre le détendeur et l'évaporateur et une quatrième conduite entre l'évaporateur et le compresseur du côté aspiration ou entrée de fluide. 3013 815 11 Le second renflement peut ainsi être disposé sur la conduite de retour et tout particulièrement sur la seconde conduite. On obtient alors une pompe munie du premier renflement sur une première conduite reliant la sortie du compresseur ou refoulement, au 5 condenseur et du second renflement sur la seconde conduite, ce qui est le mode préféré de l'invention. En effet, dans ce cas, l'amélioration du COP d'une pompe à chaleur munie de deux renflements est obtenue sur une plage de température étendue allant de -7°C à +7°C en passant par 0°C. 10 Dans ce cas, pour une machine de marque AIRWELL, les caractéristiques d'augmentation de puissance thermique observées ont été les suivantes avec les deux renflements, aussi appelés « kit » de l'invention, avec du R407C et du R407A avec un lubrifiant compatible: A) Machine AIRWELL 12kW nominale - R407C et huile POE 15 A.1) Température 7°C : puissance constructeur 12,72 kW; puissance avec kit 16,1; Gain en COP 27% A.2) Température 0°C : puissance constructeur 10,65 kW; puissance avec kit 14,24; Gain en COP 34% A.3) Température -7°C : puissance constructeur 8,5 kW; puissance 20 avec kit 11,67; Gain en COP 37% B) Machine AIRWELL 12kW nominale - R407A et huile POE B.1) Température 7°C : puissance constructeur 12,67 kW; puissance avec kit 15,28; Gain en COP 21% B.2) Température 0°C : puissance constructeur 11,09 kW; puissance 25 avec kit 13,65; Gain en COP 23% B.3) Température -7°C : puissance constructeur 9,03 kW; puissance avec kit 10,32; Gain en COP 14% Des résultats comparables en pourcentages de gain en COP ont été obtenus pour une pompe AERMEC ANF 50 ou une pompe ANF 100. 30 Le déplacement dans le circuit fluidique du second renflement sur la troisième conduite ou la quatrième donne des résultats moins avantageux en COP.In practice, this second bulge is installed on a pipe distinct from the pipe on which is present the first bulge 5. If one defines as return pipe, all the pipes returning to the compressor via the expander and the evaporator of the pump, then the return line comprises a second line between the condenser and the pump expander, a third line between the expander and the evaporator and a fourth line between the evaporator and the compressor on the suction or fluid inlet side . The second bulge can thus be arranged on the return pipe and particularly on the second pipe. This produces a pump provided with the first bulge on a first pipe connecting the outlet of the compressor or discharge, the condenser and the second bulge on the second pipe, which is the preferred embodiment of the invention. Indeed, in this case, the improvement of the COP of a heat pump provided with two bulges is obtained over an extended temperature range from -7 ° C to + 7 ° C through 0 ° C. In this case, for an AIRWELL brand machine, the observed thermal power increase characteristics were as follows with the two bulges, also called "kits" of the invention, with R407C and R407A with a compatible lubricant. : A) AIRWELL machine rated 12kW - R407C and POE oil 15 A.1) Temperature 7 ° C: manufacturer power 12,72 kW; power with kit 16.1; Gain in COP 27% A.2) Temperature 0 ° C: manufacturer power 10.65 kW; power with kit 14,24; Gain in COP 34% A.3) Temperature -7 ° C: manufacturer power 8.5 kW; power 20 with kit 11.67; Gain in COP 37% B) AIRWELL machine 12kW nominal - R407A and POE oil B.1) Temperature 7 ° C: manufacturer power 12.67 kW; power with kit 15,28; Gain in COP 21% B.2) Temperature 0 ° C: manufacturer power 11.09 kW; power 25 with 13.65 kit; Gain in COP 23% B.3) Temperature -7 ° C: manufacturer's power 9.03 kW; power with kit 10,32; Gain in COP 14% Comparable results in percentages of gain in COP were obtained for a pump AERMEC ANF 50 or ANF 100 pump. The displacement in the fluidic circuit of the second bulge on the third or fourth pipe gives results less advantageous in COP.
On constate que l'utilisation conjointe des deux dispositifs aboutit donc à étendre le résultat obtenu à +7°C avec le seul premier renflement à une plage de températures large, ce qui démontre l'utilité du second renflement. Le second renflement peut être ou non avec tubulures, cette caractéristique n'influant pas sur l'augmentation de la plage de température. Par ailleurs, sans tubulures, le second renflement n'a pas d'effet significatif sur le COP à +7°C, lorsqu'il est disposé sur la première conduite en substitution du premier renflement. Pour les couples de fluide frigorigène et d'huile conformes à l'invention et utilisant un mélange de R32, de R125 et de R134a les pourcentages d'amélioration de COP sont pour le R407C, R407A et R407F sont comme suit : 407C 407A 407F Air Gain en Gain en Gain en ambiant COP COP COP +7°C 27% 21% -3% 0°C 34% 23% 12% -7°C 37% 14% 3% Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, dans un autre mode de réalisation, la même pompe du commerce est utilisée. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on procède comme suit : - On découpe dans la conduite, de diamètre essentiellement constant, du circuit fluidique de la pompe, reliant le compresseur au condenseur, un segment d'une première longueur. - On remplace à nouveau le segment par un premier renflement à tubulures, le premier renflement étant de même longueur que le segment. Toutefois, le remplacement est effectué par un système de vannes connues, permettant soit de mettre le premier renflement en série, soit de le supprimer du circuit en le remplaçant par une conduite sans premier renflement.It can be seen that the joint use of the two devices therefore results in extending the result obtained at + 7 ° C. with the first single bulge at a wide temperature range, which demonstrates the usefulness of the second bulge. The second bulge may or may not have tubing, this characteristic does not affect the increase in the temperature range. In addition, without tubing, the second bulge has no significant effect on the COP at + 7 ° C, when it is disposed on the first pipe in substitution of the first bulge. For the refrigerant and oil pairs according to the invention and using a mixture of R32, R125 and R134a the percentages of improvement of COP are for R407C, R407A and R407F are as follows: 407C 407A 407F Air Gain in Gain in ambient COP COP COP + 7 ° C 27% 21% -3% 0 ° C 34% 23% 12% -7 ° C 37% 14% 3% To implement the process of the invention in another embodiment, the same commercial pump is used. For the implementation of the invention, one proceeds as follows: - is cut in the pipe, of substantially constant diameter, the fluid circuit of the pump, connecting the compressor to the condenser, a segment of a first length. - The segment is replaced again by a first tubular bulge, the first bulge being of the same length as the segment. However, the replacement is performed by a system of known valves, allowing either to put the first bulge in series, or to remove it from the circuit by replacing it with a pipe without first bulge.
II est par exemple possible de prévoir par un jeu de vannes connues une dérivation du circuit fluidique entre le compresseur et le condenseur qui permette de mettre en parallèle dans le circuit le premier renflement à tubulures et le segment découpé et de pouvoir choisir de mettre l'un seulement des deux en série dans le circuit à un instant donné. De même on pourra utiliser tout moyen équivalent de l'art antérieur pour : soit mettre le premier renflement en série dans le circuit fluidique ; soit le supprimer du circuit et le remplacer par un segment de conduite sans premier renflement, en conservant alors un même diamètre de conduite entre le compresseur et le condenseur. Pour la mise en oeuvre générale du procédé de l'invention, le premier renflement est ainsi mis en série dans le circuit, de façon équivalente, soit statiquement par soudure ou brasage comme dans le premier mode, soit dynamiquement par les vannes ci-dessus, comme dans ce second mode. - Avec le système de vannes installé dans le circuit, on remplit alors le carter du compresseur, d'une huile synthétique « polyolester » ou « POE », miscible avec le fréon R407C ou ceux de la famille R407. Une huile de classe de viscosité ISO VG 32 et notamment une huile de référence Emkarate RL32-3 MAF peut être utilisée. - On remplit ensuite le circuit fluidique de préférence avec du fréon R407C, ou encore avec du fréon R407A. - On fait ensuite circuler le fréon dans le circuit fluidique. On observe alors pour les fréons ou les fluides frigorigènes adaptés au procédé de l'invention, une augmentation de la puissance calorifique, ou si l'on asservit la puissance calorifique, une diminution de la puissance électrique nécessaire au fonctionnement de la machine. Cette amélioration du COP est observée pour le chauffage comme pour le rafraîchissement à l'aide de la pompe. Cette augmentation de puissance thermique peut, à nouveau, facilement être mise en évidence en mesurant la température de départ d'eau chaude à la sortie du condenseur, par rapport à la température de retour de l'eau chaude, refroidie dans les radiateurs. Il est ainsi possible de déterminer, en pratique, si un couple fluide-huile permet la mise en oeuvre du procédé de l'invention, à l'aide de deux thermomètres, en mesurant la variation (diminution) de température entre le départ d'eau chaude du condenseur et le retour d'eau chaude (refroidie) au condenseur. L'apparition du phénomène a lieu typiquement au bout de dix minutes de fonctionnement avec le premier renflement en série dans le circuit. L'augmentation de COP peut atteindre 50% avec le R407C et 10% avec le R407A - Pour continuer le procédé, une fois l'augmentation de COP obtenue, on enlève l'ensemble du fluide frigorigène de la machine par un tirage au vide par exemple. - Puis, on supprime le premier renflement du circuit en le remplaçant par une conduite de diamètre constant - Enfin, on met du fluide frigorigène neuf, au sens de n'ayant jamais encore circulé dans le circuit fluidique de la pompe et - On fait circuler le fluide neuf dans le circuit fluidique. On obtient alors, avec ce second procédé, sous forme limitée dans le temps à quelques jours, le même effet sur le COP pour une machine ne possédant plus de premier renflement en série dans le circuit. On observe ainsi une croissance du COP jusqu'à la même valeur qu'avec premier renflement puis une décroissance au bout de quelques jours ramenant le COP à la valeur du constructeur. De plus, à chaque redémarrage après arrêt de la pompe, la valeur de COP maximale diminue et sa durée reste limitée. Le phénomène de gain en COP, de type « effet mémoire », disparaît donc au fil du temps dans ce second mode de réalisation. L'ajout d'un second renflement dans le circuit fluidique, sur la conduite de retour de la pompe utilisée pour le second mode de réalisation, et tout spécialement entre le condenseur et le détendeur, sur la seconde conduite de la pompe, permet à nouveau d'étendre la plage de température sur laquelle l'effet mémoire est observé après avoir ajouté le second renflement, fait circuler un fluide frigorigène dans la pompe et les deux renflements en présence d'un lubrifiant miscible avec le fluide, puis supprimer le premier et le second renflement, puis purger le fluide et le remplacer par un fluide neuf, au sens de n'ayant jamais circulé dans les renflements et enfin faire circuler le fluide neuf dans une pompe dépourvue de renflements. La même diminution avec le temps du gain en COP est ainsi observée, avec le premier renflement et le second renflement ayant été présents dans le circuit fluidique. De manière générale, aux fins de sélectionner un fluide frigorigène, l'homme du métier pourra utiliser comme point de départ une pompe du commerce, optimisée pour le fluide donné et une huile recommandée pour ce fluide. L'homme du métier pourra alors repérer à l'aide de deux thermomètres si une augmentation de puissance thermique dans un circuit d'eau chaude relié au condenseur est observée lorsqu'un premier renflement à tubulures internes est inséré en série dans le circuit fluidique de la pompe à chaleur, entre le compresseur et le condenseur. Dans cette opération, il veillera à dimensionner le condenseur ou les échangeurs pour opérer sans augmentation de température aux bornes du premier renflement. Un redimensionnement du condenseur et de l'évaporateur pourra ainsi être envisagé, donc un remplacement de certains composants de la pompe à chaleur. L'homme du métier pourra aussi mettre l'invention en oeuvre en essayant un jeu de premiers renflements, ayant un diamètre intérieur commun de leurs tubes et des diamètres distincts pour chaque premier renflement du jeu, par exemple s'échelonnant de 5mm à 12mm par pas de 0,5mm. Il opérera alors à diamètre de conduite constant hors du premier renflement et à composants de la pompe inchangés, réalisant un perfectionnement d'une pompe du commerce. L'homme du métier est donc à même de déterminer directement si le procédé de l'invention est applicable à une pompe existante, à l'aide de moyens de mesure ou de modifications simples et donc de déterminer si un couple fluide frigorigène et huile est adapté à la mise en oeuvre du procédé de l'invention pour cette pompe. Le critère de l'invention qui est l'augmentation de la puissance thermique délivrée lorsque le fluide frigorigène parcourt le circuit fluidique de la pompe à travers un premier renflement à tubulures, sans augmentation de la température aux bornes du premier renflement ( le premier renflement ne fonctionnant pas ainsi en source secondaire de chaleur), permet donc à un homme du métier de mettre en oeuvre l'invention de façon reproductible, indépendamment de la compréhension du phénomène qui préside à l'existence de l'invention. De façon générale, une fois obtenu un effet d'amélioration du COP à une température, en présence du premier renflement, l'homme du métier pourra ajouter le second renflement dans le circuit pour étendre la plage de température sur laquelle une amélioration du COP est obtenue. Il pourra aussi tester la durée de l'effet mémoire en supprimant à tout moment du circuit, le premier renflement ou le premier renflement et le second renflement. L'invention est susceptible d'application industrielle dans le domaine des pompes à chaleur pour le chauffage ou le rafraîchissement des habitations. Diverses modifications sont à la portée de l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention tel que décrit dans les revendications annexées.It is for example possible to provide, by means of a set of known valves, a bypass of the fluid circuit between the compressor and the condenser which makes it possible to parallel the first tubular bulge and the cut segment in the circuit and to be able to choose to put the only one of the two in series in the circuit at a given moment. Similarly, any equivalent means of the prior art may be used to: either put the first bulge in series in the fluidic circuit; either remove it from the circuit and replace it with a pipe segment without first bulge, keeping the same pipe diameter between the compressor and the condenser. For the general implementation of the method of the invention, the first bulge is thus put in series in the circuit, in an equivalent way, either statically by soldering or brazing as in the first mode, or dynamically by the above valves, as in this second mode. - With the valve system installed in the circuit, the compressor casing is filled with a "polyolester" or "POE" synthetic oil, miscible with the R407C freon or those of the R407 family. An oil of viscosity class ISO VG 32 and in particular an Emkarate reference oil RL32-3 MAF can be used. The fluid circuit is then preferably filled with freon R407C or with freon R407A. Freon is then circulated in the fluid circuit. For the freons or refrigerants adapted to the process of the invention, an increase in the heating power or, if the heat capacity is enslaved, a decrease in the electrical power necessary for the operation of the machine is then observed. This improvement of the COP is observed for heating as for cooling with the pump. This increase in thermal power can, again, easily be demonstrated by measuring the flow temperature of hot water at the outlet of the condenser, with respect to the return temperature of the hot water, cooled in the radiators. It is thus possible to determine, in practice, whether a fluid-oil pair allows the implementation of the method of the invention, using two thermometers, by measuring the variation (decrease) in temperature between the departure of hot water from the condenser and return hot water (cooled) to the condenser. The appearance of the phenomenon typically takes place after ten minutes of operation with the first bulge in series in the circuit. The increase in COP can reach 50% with R407C and 10% with R407A - To continue the process, once the increase of COP is obtained, all the refrigerant is removed from the machine by a drawdown by example. Then the first bulge of the circuit is eliminated by replacing it with a pipe of constant diameter. Finally, new refrigerant is introduced in the sense of never having circulated in the fluid circuit of the pump and is circulated. the new fluid in the fluidic circuit. With this second method, in a form limited in time to a few days, the same effect is obtained on the COP for a machine that no longer has a first bulge in series in the circuit. This shows a growth of the COP up to the same value as with first bulge and then a decrease after a few days bringing the COP to the value of the manufacturer. In addition, at each restart after the pump has stopped, the maximum COP value decreases and its duration remains limited. The phenomenon of gain in COP, of the "memory effect" type, therefore disappears over time in this second embodiment. The addition of a second bulge in the fluid circuit, on the return line of the pump used for the second embodiment, and especially between the condenser and the expander, on the second pipe of the pump, allows again extending the temperature range over which the memory effect is observed after adding the second bulge, circulating a refrigerant in the pump and both bulges in the presence of a lubricant miscible with the fluid, and then removing the first and the second bulge, then purge the fluid and replace it with a new fluid, in the sense of never having circulated in the bulges and finally circulate the new fluid in a pump without bulges. The same decrease with time of gain in COP is thus observed, with the first bulge and the second bulge having been present in the fluidic circuit. In general, for the purpose of selecting a refrigerant, the skilled person can use as a starting point a commercial pump, optimized for the given fluid and a recommended oil for this fluid. Those skilled in the art will then be able to identify with the aid of two thermometers whether an increase in thermal power in a hot water circuit connected to the condenser is observed when a first bulge with internal tubes is inserted in series in the fluidic circuit. the heat pump, between the compressor and the condenser. In this operation, he will make sure to size the condenser or exchangers to operate without increasing the temperature across the first bulge. A resizing of the condenser and the evaporator can be considered, so a replacement of some components of the heat pump. The skilled person may also implement the invention by trying a set of first bulges, having a common inner diameter of their tubes and diameters distinct for each first bulge of the game, for example ranging from 5mm to 12mm by not 0.5mm. It will then operate at constant pipe diameter out of the first bulge and unchanged pump components, realizing an improvement of a commercial pump. The skilled person is therefore able to determine directly whether the method of the invention is applicable to an existing pump, using measuring means or simple modifications and thus to determine if a refrigerant and oil torque is adapted to the implementation of the method of the invention for this pump. The criterion of the invention which is the increase of the thermal power delivered when the refrigerant flows through the fluidic circuit of the pump through a first bulge with no increase in temperature at the terminals of the first bulge (the first bulge does not increase thus not operating as a secondary source of heat), thus allows a person skilled in the art to implement the invention in a reproducible manner, independently of the understanding of the phenomenon which presides over the existence of the invention. Generally, once a COP enhancement effect has been achieved at a temperature, in the presence of the first bulge, those skilled in the art will be able to add the second bulge in the circuit to extend the temperature range over which COP enhancement is obtained. It will also be able to test the duration of the memory effect by removing at any time from the circuit, the first bulge or the first bulge and the second bulge. The invention is susceptible of industrial application in the field of heat pumps for heating or cooling homes. Various modifications are within the reach of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as described in the appended claims.
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1361507A FR3013815A1 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | METHOD FOR IMPROVING THE THERMODYNAMIC EFFICIENCY OF A HEAT PUMP. |
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Applications Claiming Priority (1)
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| FR3013815A1 true FR3013815A1 (en) | 2015-05-29 |
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Family Applications (1)
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| FR1361507A Withdrawn FR3013815A1 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | METHOD FOR IMPROVING THE THERMODYNAMIC EFFICIENCY OF A HEAT PUMP. |
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2013
- 2013-11-22 FR FR1361507A patent/FR3013815A1/en not_active Withdrawn
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2014
- 2014-11-21 WO PCT/FR2014/052988 patent/WO2015075394A1/en not_active Ceased
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015075394A1 (en) | 2015-05-28 |
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Year of fee payment: 3 |
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Owner name: DYNAES, FR Effective date: 20160113 |
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