On connaît de l'état de la technique des installations de chauffage et de refroidissement de fluides, de type pompe à chaleur. Ainsi, le document "La production simultanée d'eau glacée et d'eau chaude à 95°C par une thermofrigopompe d'une laiterie", rédigé en 1982 par E. Lecrivain, G. Laroche et A. Vallot, dans la Revue Internationale du Froid, décrit une installation composée de deux circuits frigorifiques en cascade permettant de fournir de l'eau à 95°C et de l'eau glacée. Une telle installation permet d'économiser une quantité d'énergie importante par comparaison avec une installation équivalente qui serait composée d'un groupe frigorifique et d'une chaudière à gaz. Le document US4299098 divulgue un circuit de réfrigération pour le chauffage ou le refroidissement d'un espace, la production d'un liquide chaud, ou le refroidissement d'un espace et simultanément la production d'un liquide chaud.

Cependant, les fonctionnalités offertes par ces installations connues de l'état de la technique sont limitées et/ou leur complexité s'est avérée source de problèmes.

Il est donc souhaitable de développer une nouvelle installation de chauffage et de refroidissement de fluides apportant un gain d'efficacité énergétique par rapport aux solutions usuelles, tout en utilisant un minimum de fluide frigorigène et en permettant l'activation de différents modes de fonctionnement pour répondre aux besoins de chauffage et de refroidissement de fluides dans un bâtiment, dans une architecture simplifiée.

La présente invention a pour but de proposer une nouvelle installation de chauffage et de refroidissement de fluides proposant une architecture autorisant le chauffage d'un fluide, par exemple pour la production d'eau chaude sanitaire et/ou le chauffage du bâtiment, et le refroidissement d'un autre fluide, aussi bien simultanément qu'indépendamment l'un de l'autre.

Un autre but de l'invention est de proposer une nouvelle installation de chauffage et de refroidissement de fluides utilisant un minimum de fluide frigorigène.

Un autre but de l'invention est de limiter la consommation en énergie de l'installation.

Un autre but de l'invention est aussi de proposer une installation de chauffage et de refroidissement de fluides permettant de dégivrer, avec une consommation d'énergie réduite, la partie de l'installation soumise au givre. A cet effet, l'invention a pour objet un circuit frigorifique pour une installation, appelée thermofrigopompe, pour le chauffage et/ou le refroidissement de fluides, comprenant :

- un compresseur,

- un échangeur, appelé échangeur condenseur, comprenant un circuit condenseur,

- un échangeur, appelé échangeur d'équilibrage, comprenant un circuit appelé circuit condenseur/évaporateur apte à fonctionner soit en condenseur soit en évaporateur, et de préférence un ventilateur associé audit échangeur d'équilibrage,

- un premier nœud de liaison entre une branche du circuit frigorifique munie de l'échangeur condenseur et une branche du circuit frigorifique munie de l'échangeur d'équilibrage, ledit nœud de liaison étant situé du côté de la sortie de l'échangeur condenseur,

- un échangeur, appelé échangeur évaporateur, comprenant un circuit évaporateur,

- un premier dispositif de gestion de fluide comprenant quatre voies, dont une première voie, appelée voie d'entrée, raccordée à la sortie du compresseur, une deuxième voie, appelée voie basse pression, une troisième voie raccordée à l'échangeur d'équilibrage du côté opposé au premier nœud de liaison, et une quatrième voie raccordée à l'entrée dudit échangeur condenseur ;

- un deuxième dispositif de gestion de fluide comprenant quatre voies, dont une première voie, appelée voie d'entrée, raccordée audit premier nœud de liaison, une deuxième voie, appelée voie basse pression, une troisième voie raccordée à l'entrée de l'échangeur évaporateur, et une quatrième voie raccordée à l'échangeur d'équilibrage entre le premier nœud de liaison et le circuit condenseur/évaporateur de l'échangeur d'équilibrage ;

- un premier détendeur situé entre la troisième voie du deuxième dispositif de gestion de fluide et l'échangeur évaporateur, et

- un deuxième détendeur situé entre la quatrième voie du deuxième dispositif de gestion de fluide et l'échangeur d'équilibrage,

les deuxièmes voies des dispositifs de gestion étant raccordées à une branche du circuit frigorifique qui s'étend entre la sortie du circuit évaporateur de l'échangeur évaporateur et l'entrée du compresseur,

chaque dispositif de gestion de fluide étant configuré pour présenter une première configuration selon laquelle la voie d'entrée est mise en communication avec la troisième voie, la voie basse pression étant mise en communication avec la quatrième voie,

et une deuxième configuration dans laquelle la voie d'entrée est mise en communication avec la quatrième voie, la voie basse pression étant mise en communication avec la troisième voie. Comme détaillé ci-après, une telle installation permet de bénéficier d'une production simultanée ou alternée de fluide chaud et de fluide froid utilisables pour le chauffage, la production d'eau chaude sanitaire, et le rafraîchissement, notamment pour un bâtiment par exemple de type résidentiel ou tertiaire.

L'échangeur d'équilibrage permet d'ajuster la production de chaud et de froid en passant d'un mode à un autre par pilotage des dispositifs de gestion de fluide de sorte que dans certains modes l'échangeur d'équilibrage fonctionne en condenseur et dans d'autres modes l'échangeur d'équilibrage fonctionne en évaporateur.

Grâce au raccord de chaque deuxième voie (voie basse pression) à la partie du circuit frigorifique située en aval de l'échangeur évaporateur et en amont du compresseur, les dispositifs de gestion à quatre voies permettent de connecter, suivant le mode de fonctionnement activé, les échangeurs non utilisés du circuit frigorifique à la partie basse pression du circuit frigorifique, tout en mettant en communication entre eux les échangeurs utilisés dans ce mode de fonctionnement.

Cette spécificité de l'architecture du circuit frigorifique qui permet de raccorder les échangeurs non utilisés à la partie basse pression, agit comme un tirage au vide dans les parties non utilisées du circuit frigorifique et permet de réintégrer le fluide frigorigène dans les parties utiles du circuit frigorifique en évitant le piégeage de fluide frigorigène dans les parties du circuit non utilisées.

En particulier, le fait de pouvoir mettre en communication la deuxième voie (voie basse pression) du premier dispositif de gestion avec la quatrième voie raccordée à l'échangeur condenseur ou encore la troisième voie raccordée à l'échangeur d'équilibrage, permet, lorsque ledit échangeur condenseur ou l'échangeur d'équilibrage n'est pas actif, du fait du mode de fonctionnement sélectionné de l'installation, de faire migrer la vapeur de fluide frigorigène, emprisonnée dans ces échangeurs, dans la partie basse pression active du circuit frigorifique. De même, le raccord de la sortie de l'échangeur évaporateur à la partie basse-pression permet lorsque ledit échangeur évaporateur est inactif de récupérer dans la partie basse pression active du circuit frigorifique les vapeurs de fluide frigorigène restées dans ledit échangeur évaporateur.

Il est ainsi possible de réduire la charge du circuit frigorifique en fluide frigorigène au minimum nécessaire au mode de fonctionnement qui demande le plus de charge.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le circuit frigorifique comporte aussi un échangeur, appelé échangeur sous-refroidisseur, qui comprend un premier circuit de transfert de chaleur disposé entre la voie d'entrée du deuxième dispositif de gestion et le premier nœud de liaison, et de préférence disposé entre ladite voie d'entrée et une bouteille de liquide.

Comme détaillé ci-après, l'utilisation d'un tel échangeur sous-refroidisseur permet de récupérer et de stocker de l'énergie pour l'utiliser en temps différé afin d'améliorer les performances de chauffage de fluide et/ou de dégivrer l'échangeur d'équilibrage.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit comprend un clapet anti-retour agencé entre la sortie de l'échangeur évaporateur et ledit raccord des deuxièmes voies des dispositifs de gestion pour empêcher le fluide de circuler depuis ledit raccord vers l'échangeur évaporateur.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit comprend un clapet anti-retour agencé entre le premier nœud de liaison et l'échangeur condenseur pour empêcher une circulation de fluide depuis ledit premier nœud de liaison vers l'échangeur condenseur.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit frigorifique comprend un clapet anti-retour agencé entre, d'une part, le premier nœud de liaison et, d'autre part, un troisième nœud de liaison entre le deuxième détendeur et l'échangeur d'équilibrage, pour empêcher une circulation de fluide depuis ledit premier nœud de liaison vers le troisième nœud de liaison. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit comprend un clapet anti-retour agencé entre la quatrième voie du deuxième dispositif de gestion et le deuxième détendeur pour empêcher une circulation de fluide depuis le deuxième détendeur vers la quatrième voie du deuxième dispositif de gestion.

La présence de ces clapets anti-retour permet de bénéficier des différents modes de fonctionnement de l'installation sans avoir à prévoir d'électrovannes spécifiques.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit premier dispositif de gestion de fluide est une vanne 4-voies qui comprend un organe, appelé tiroir, déplaçable entre deux positions correspondant respectivement auxdites première et deuxième configurations du premier dispositif de gestion de fluide.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit deuxième dispositif de gestion de fluide est une vanne 4-voies qui comprend un organe, appelé tiroir, déplaçable entre deux positions correspondant respectivement auxdites première et deuxième configurations du deuxième dispositif de gestion de fluide.

La conception d'une telle architecture de communication entre les échangeurs du circuit frigorifique et l'utilisation de deux vannes 4-voies permet de n'utiliser qu'un nombre réduit d'actionneurs pour commander les différents modes de fonctionnement de l'installation, et ainsi de réduire le coût et d'améliorer la fiabilité de l'installation, et de gérer de manière optimale la charge de fluide frigorigène. En effet, l'utilisation de deux vannes 4-voies pour distribuer le fluide frigorigène dans les échangeurs utilisés dans les différents modes simplifie le passage d'un mode à un autre par rapport à une solution à quatre électrovannes 2- voies. Le nombre d'actionneurs et de sorties d'automate est donc limité.

En outre, comme détaillé ci-après, le raccordement de la deuxième voie de chaque dispositif de gestion à l'entrée d'une bouteille anti-coup de liquide dont la sortie est elle même raccordée à l'entrée du compresseur, permet d'assurer une différence de pression entre les couples de voies du dispositif de gestion mises en communication afin d'assurer un bon déplacement du tiroir du dispositif de gestion correspondant. En effet, chaque deuxième voie est mise à la basse pression par sa connexion avec l'entrée de la bouteille anti-coup de liquide. La voie du dispositif de gestion mise en communication avec cette deuxième voie est alors aussi ramenée à la basse pression, et la voie d'entrée de chaque dispositif de gestion, de même que la voie avec laquelle ladite voie d'entrée est mise en communication, sont à haute pression. Avantageusement, ledit circuit comprend un échangeur supplémentaire, disposé en série avec l'échangeur condenseur, entre ledit premier nœud de liaison et la quatrième voie du premier dispositif de gestion.

Ainsi, comme détaillé ci-après, l'un des deux échangeurs peut servir au chauffage de l'eau chaude sanitaire et l'autre au chauffage d'un fluide de circuit de chauffage. En variante, lesdits deux échangeurs peuvent servir à chauffer un fluide, gaz ou liquide, à deux niveaux de températures différents.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit comprend un réservoir, appelé bouteille anti-coup de liquide, positionné entre le compresseur et le raccord des deuxièmes voies des dispositifs de gestion.

L'utilisation d'une bouteille anti-coup de liquide ainsi positionnée en amont du compresseur permet de s'assurer que le compresseur soit bien alimenté en fluide à l'état vapeur et non pas à l'état liquide. Un éventuel fluide à l'état liquide entrant dans la bouteille serait piégé dans la bouteille puis naturellement vaporisé avant aspiration par le compresseur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit comprend un réservoir, appelé bouteille de liquide, et ladite voie d'entrée du deuxième dispositif de gestion de fluide est raccordée audit premier nœud de liaison par l'intermédiaire de la bouteille de liquide.

L'utilisation d'une telle bouteille de liquide permet de s'assurer que les détendeurs sont alimentés en fluide frigorigène à l'état liquide et non pas à l'état de vapeur. Ladite bouteille de liquide permet aussi comme détaillé ci- après de s'assurer que l'échangeur de sous-refroidissement, qui fonctionne par transfert sensible, soit alimenté en fluide liquide et non en vapeur.

L'invention concerne aussi une installation comprenant un circuit frigorifique tel que décrit ci-dessus, caractérisée en ce que, l'échangeur condenseur comprenant un circuit de transfert de chaleur, ladite installation comporte un circuit de chauffage qui comprend ledit circuit de transfert de l'échangeur condenseur, une pompe de circulation, et de préférence un réservoir de stockage de fluide, appelé ballon d'eau chaude,

et en ce que, l'échangeur évaporateur comprenant un circuit de transfert de chaleur, ladite installation comporte un circuit de refroidissement qui comprend ledit circuit de transfert de l'échangeur évaporateur, une pompe de circulation, et de préférence un réservoir de stockage de fluide, appelé ballon de fluide froid. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'échangeur supplémentaire comprenant un circuit de transfert de chaleur, ladite installation comporte un circuit supplémentaire de production de fluide chaud qui comprend ledit circuit de transfert de l'échangeur supplémentaire, une pompe de circulation, et de préférence un réservoir de stockage de fluide, appelé ballon d'eau chaude.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'échangeur sous- refroidisseur comprenant un deuxième circuit de transfert, ledit deuxième circuit de transfert de l'échangeur sous-refroidisseur est monté sur le circuit de refroidissement en dérivation du circuit de transfert de l'échangeur évaporateur.

En particulier, une première électrovanne est positionnée entre l'entrée du circuit de transfert de l'échangeur évaporateur et le raccordement de l'entrée du deuxième circuit de transfert de l'échangeur sous-refroidisseur au circuit de refroidissement. De même, une deuxième électrovanne est positionnée entre l'entrée du deuxième circuit de transfert de l'échangeur sous-refroidisseur et le raccordement de cette entrée du deuxième circuit de transfert de l'échangeur sous-refroidisseur au circuit de refroidissement.

Une telle disposition d'électrovanne permet de commander le passage de fluide du circuit de refroidissement par l'échangeur sous-refroidisseur ou par l'échangeur évaporateur.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte une unité de pilotage comprenant des moyens de commande pour commander l'arrêt et la marche de chacune des pompes de circulation, indépendamment les unes des autres.

Comme détaillé ci-après l'unité de pilotage permet de commander les différents composants de l'installation pour obtenir le mode de fonctionnement souhaité, et notamment :

- le positionnement du tiroir du premier ou deuxième dispositif de gestion de fluide en première ou deuxième position ;

- la mise en marche ou arrêt du ventilateur de l'échangeur d'équilibrage ;

- la mise en marche ou arrêt de la pompe du circuit de chauffage ;

- la mise en marche ou arrêt de la pompe du circuit de refroidissement ;

- la mise en marche ou arrêt de la pompe du circuit de production d'ECS ;

- la commande de l'électrovanne en entrée de l'échangeur sous-refroidisseur ; - la commande de l'électrovanne en entrée de l'échangeur évaporateur.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte une unité de pilotage configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode chauffage, comprenant les étapes suivantes :

- pour chacun des premier et deuxième dispositifs de gestion, mise en communication de la quatrième voie avec la première voie ;

- activation de la pompe du circuit de chauffage,

- de préférence activation du ventilateur associé à l'échangeur d'équilibrage.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte une unité de pilotage configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode simultané, comprenant les étapes suivantes :

- pour le premier dispositif de gestion, mise en communication de la première voie avec la quatrième voie ;

- pour le deuxième dispositif de gestion, mise en communication de la première voie avec la troisième voie ;

- activation de la pompe du circuit de chauffage et de la pompe du circuit de refroidissement.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte une unité de pilotage configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode de stockage d'énergie, comprenant les étapes suivantes :

- en mode chauffage, activer la pompe du circuit de refroidissement et commander les électrovannes de manière à laisser circuler le fluide du circuit de refroidissement à travers le deuxième circuit de transfert de l'échangeur sous-refroidisseur, et le ballon correspondant.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'unité de pilotage est configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode d'utilisation de l'énergie stockée sur le circuit de refroidissement, qui comprend les étapes suivantes ; en temps différé et dans un mode de fonctionnement de l'installation correspondant au mode simultané ou au mode rafraîchissement de préférence sans ventilation, activer la pompe du circuit de refroidissement et commander les électrovannes de manière à laisser circuler le fluide chaud contenu dans le ballon du circuit de refroidissement à travers le circuit de transfert de l'échangeur évaporateur.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte une unité de pilotage configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode rafraîchissement, comprenant les étapes suivantes :

- pour chaque dispositif de gestion, mise en communication de la première voie avec la troisième voie ;

- activation de la pompe du circuit de refroidissement,

- de préférence activation du ventilateur associé à l'échangeur d'équilibrage. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit de chauffage étant un circuit de chauffage d'eau chaude sanitaire, appelé circuit ECS, ladite installation comporte une unité de pilotage configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode ECS simultané, comprenant les étapes suivantes :

- pour le premier dispositif de gestion mise en communication de la première voie avec la quatrième voie ;

- pour le deuxième dispositif de gestion mise en communication de la première voie avec la troisième voie ;

- activation de la pompe du circuit ECS et de la pompe du circuit de refroidissement.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit de chauffage étant un circuit de chauffage d'eau chaude sanitaire, appelé circuit ECS, ladite installation comporte une unité de pilotage configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode ECS seul, comprenant les étapes suivantes :

- pour chaque dispositif de gestion, mise en communication de la première voie avec la quatrième voie ;

- activation de la pompe du circuit ECS et de préférence du ventilateur associé à l'échangeur d'équilibrage. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte une unité de pilotage configurée pour exécuter une séquence d'instructions, appelée mode dégivrage, comprenant les étapes suivantes :

- pour chaque dispositif de gestion, mise en communication de la première voie avec la troisième voie ;

- les électrovannes sont commandées de manière à empêcher la circulation de fluide du circuit de refroidissement par le deuxième circuit de transfert de l'échangeur sous-refroidisseur et à permettre la circulation dudit fluide par le circuit de transfert de l'échangeur évaporateur,

- activation de la pompe du circuit de refroidissement,

- de préférence, arrêt du ventilateur associé à l'échangeur d'équilibrage.

Lors d'un fonctionnement en mode chauffage, l'échangeur d'équilibrage fonctionne comme évaporateur. Lorsque les températures extérieures sont inférieures à environ 6°C (et particulièrement lorsqu'elles sont comprises entre 0°C et 6°C), l'accumulation de givre sur l'échangeur d'équilibrage dégrade sensiblement les performances de l'installation. De ce fait, il est utile d'inclure un système de dégivrage performant afin d'assurer une efficacité énergétique élevée et de préférence une production d'eau chaude continue. La méthode de dégivrage utilisée s'apparente à une inversion de cycle comme moyen d'élimination du givre de l'échangeur d'équilibrage. En effet, l'échangeur d'équilibrage fonctionne de manière alternée soit en évaporateur soit en condenseur. Cela permet, lors d'un passage en mode dégivrage, d'injecter directement les gaz chauds au refoulement du compresseur dans l'échangeur à air. Dans cette séquence, l'échangeur évaporateur est relié au ballon de fluide froid qui a précédemment stocké du fluide chaud. On utilise alors l'énergie précédemment récupérée et stockée dans le ballon de fluide froid pour assurer l'évaporation du fluide frigorigène. Cette méthode de dégivrage permet de ne pas puiser d'énergie dans le ballon de chauffage et constitue en cela un avantage par rapport à l'état de l'art. En effet, des calculs issus de mesure expérimentale démontrent que le rendement (COP) saisonnier est amélioré de 13% du fait de cette solution de dégivrage.

En mode dégivrage, la logique de fonctionnement de l'installation correspond à un fonctionnement du circuit frigorifique en mode rafraîchissement de préférence sans ventilation. L'arrêt du ventilateur permet d'orienter davantage le transfert de chaleur vers la couche de givre et d'économiser de l'énergie électrique.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, chaque ballon est équipé d'un capteur d'une valeur représentative de la température du fluide contenu à l'intérieur dudit ballon, le compresseur est équipé d'un capteur d'une valeur représentative de la pression en entrée et d'un capteur d'une valeur représentative de la pression en sortie, et le circuit frigorifique comprend de préférence un capteur d'une valeur représentative de la température à l'entrée de l'échangeur d'équilibrage et une capteur d'une valeur représentative de la température de la surface extérieure de l'échangeur d'équilibrage,

ladite unité de pilotage est configurée pour commander le passage d'un mode de fonctionnement de l'installation à un autre en fonction des valeurs mesurées et de valeurs seuils prédéfinies.

L'invention concerne aussi un procédé de chauffage et/ou de refroidissement de fluides à l'aide d'une installation telle que décrite ci-dessus.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique de l'installation selon l'invention couplée à un ensemble de réseaux de distribution de fluide ;

- la figure 2 est une vue du système de récupération de fluide chaud de l'installation selon l'invention, en configuration de stockage de fluide chaud dans un ballon ;

- la figure 2A est une vue du système de récupération de fluide chaud de l'installation selon l'invention, en configuration de circulation du fluide chaud, précédemment stocké, à travers l'échangeur évaporateur ;

- la figure 3 est une vue schématique de l'architecture du circuit frigorifique de l'installation selon l'invention ;

- la figure 4 est une vue du circuit frigorifique de la figure 3 selon un premier mode de fonctionnement, appelé mode chauffage ;

- la figure 5 est une vue du circuit frigorifique de la figure 3 selon un deuxième mode de fonctionnement, appelé mode simultané ;

- la figure 6 est une vue du circuit frigorifique de la figure 3 selon un troisième mode de fonctionnement, appelé mode rafraîchissement ;

- la figure 7 est une vue du circuit frigorifique de la figure 3 selon un quatrième mode de fonctionnement, appelé mode ECS simultané;

- la figure 8 est une vue du circuit frigorifique de la figure 3 selon un cinquième mode de fonctionnement, appelé mode ECS;

- la figure 9 est une vue du circuit frigorifique de la figure 3 selon un sixième mode de fonctionnement, appelé mode dégivrage;

- la figure 10 est une vue schématique de l'installation selon l'invention, montrant des sondes de mesure associées à différents composants de l'installation ;

- les figures 1 1 à 13 présentent des schémas logiques basés sur des thermostats différentiels et comparateurs logiques exprimant des besoins en chauffage, rafraîchissement et eau chaude sanitaire et dégivrage ;

- les figures 14 à 16 sont des graphiques illustrant des essais de performance réalisés sur un prototype de thermofrigopompe conforme à l'invention.

En référence aux figures, on a représenté une installation, appelée thermofrigopompe 1 , pour le chauffage et le refroidissement de fluides, par exemple dans un bâtiment résidentiel ou tertiaire. Bien entendu, des applications industrielles d'une telle installation sont aussi envisageables. Dans l'exemple illustré aux figures et comme détaillé ci-après, ladite installation permet de chauffer le fluide d'un circuit de chauffage, de produire de l'eau chaude sanitaire (ECS), et de refroidir le fluide d'un circuit de refroidissement de type climatisation. Grâce à l'architecture détaillée ci-après de l'installation, ces fonctionnalités peuvent être activées simultanément ou indépendamment.

Ladite installation comporte un circuit frigorifique 2 à fluide frigorigène qui comprend un compresseur 200. Ledit compresseur 200 permet de comprimer de la vapeur de fluide frigorigène. Préférentiellement, ladite installation comprend un réservoir 201 appelé bouteille anti-coup de liquide.

Ladite bouteille 201 anti-coup de liquide présente une entrée et une sortie raccordée à l'entrée du compresseur 200. Ladite bouteille 201 anti-coup de liquide est configurée de telle sorte que le fluide sortant de ladite bouteille est à l'état de vapeur même si une partie du fluide entrant contient des gouttes de liquide.

Le circuit frigorifique 2 comprend aussi un échangeur 21 , appelé échangeur ECS, qui comprend un circuit condenseur, c'est-à-dire un circuit apte à assurer la condensation du fluide frigorigène, et un circuit, appelé circuit de transfert raccordé à un circuit 31 de production d'eau chaude sanitaire, appelé circuit ECS 31 pour permettre, par transfert de chaleur depuis le circuit condenseur vers le circuit de transfert dudit échangeur 21 , de chauffer l'eau dudit circuit ECS 31 . En variante, on peut prévoir que le circuit 31 contienne un fluide qui peut être un gaz ou un liquide destiné à être amené à haute température, c'est- à-dire à au moins 55°C.

Ledit circuit ECS 31 comprend ledit circuit de transfert de l'échangeur ECS 21 , une pompe 310 de circulation, et de préférence un réservoir de stockage de fluide, appelé ballon 31 1 d'eau chaude sanitaire.

De manière similaire, le circuit frigorifique 2 comprend aussi un échangeur 22, appelé échangeur de chauffage, qui comprend un circuit condenseur, c'est-à- dire un circuit apte à assurer la condensation du fluide frigorigène, et un circuit, appelé circuit de transfert, raccordé à un circuit 32 de chauffage pour permettre, par transfert de chaleur depuis le circuit condenseur vers le circuit de transfert dudit échangeur 22, de chauffer le fluide dudit circuit de chauffage 32. Le fluide peut être un gaz ou un liquide.

Ledit circuit 32 de chauffage comprend ledit circuit de transfert de l'échangeur 22 de chauffage, une pompe 320 de circulation, et de préférence un réservoir de stockage de fluide, appelé ballon 321 d'eau chaude.

Les échangeurs 21 , 22 sont disposés en série sur une même branche du circuit frigorifique. L'échangeur 21 est positionné en amont de l'échangeur 22. Une autre branche du circuit frigorifique comprend aussi un échangeur 25, appelé échangeur d'équilibrage, qui comprend un circuit, appelé circuit condenseur/évaporateur, apte à fonctionner soit en condenseur soit en évaporateur suivant le mode de fonctionnement de l'installation comme détaillé ci-après.

Dans l'exemple illustré aux figures, l'échangeur 25 d'équilibrage fonctionne par échange de chaleur entre ledit le fluide parcourant le circuit condenseur/évaporateur et de l'air. Préférentiellement, un ventilateur est agencé avec l'échangeur 25 pour générer un mouvement de convection forcée autour de l'échangeur 25 d'équilibrage. En variante, on peut prévoir que le milieu avec lequel échange le circuit condenseur/évaporateur dudit échangeur 25 d'équilibrage soit un autre circuit de fluide formant circuit de transfert de chaleur. Ledit circuit frigorifique 2 présente un premier nœud de liaison NL1 entre la branche du circuit frigorifique 2 munie des échangeurs 21 , 22 ECS et de chauffage et la branche du circuit frigorifique 2 munie de l'échangeur 25 d'équilibrage. Ledit nœud de liaison NL1 est situé du côté de la sortie de l'échangeur 22.

Le circuit comprend un échangeur 23, appelé échangeur évaporateur, qui présente un circuit évaporateur, c'est-à-dire un circuit apte à vaporiser le fluide frigorigène, dont la sortie est raccordée à l'entrée de la bouteille 201 anti-coup de liquide, et un circuit de transfert raccordé à un circuit de refroidissement 33, pour permettre par transfert de chaleur depuis le circuit de transfert vers le circuit évaporateur dudit échangeur 23 évaporateur, de refroidir le fluide dudit circuit de refroidissement 33. Ledit fluide du circuit de refroidissement 33 peut être un gaz ou un liquide.

Ledit circuit de refroidissement 33 comprend ledit circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur, une pompe 330 de circulation, et de préférence un réservoir de stockage de fluide, appelé ballon 331 de fluide froid.

La présence des ballons 31 1 , 321 , 331 permet de découpler la production de fluide froid et de fluide chaud, par rapport à la distribution vers les réseaux 4 correspondants.

Pour chaque circuit 31 , 32, 33, la pompe de circulation 310, 320, 330 correspondante est placée entre l'échangeur 21 , 22, 23 et le ballon 31 1 , 321 , 331 correspondant. La thermofrigopompe 1 comprend ainsi deux ensembles :

• Le circuit frigorifique 2 qui permet la production de l'énergie calorifique ou frigorifique simultanée ou alternée,

• l'ensemble des circuits hydrauliques 31 , 32, 33 reliés aux différents réseaux 4 de distribution, ici un réseau de fluide froid, un réseau d'eau chaude et un réseau d'eau chaude sanitaire.

Un premier dispositif 51 de gestion de fluide permet de diriger et/ou arrêter la circulation de fluide entre les composants, en particulier les échangeurs, du circuit frigorifique. Ledit premier dispositif 51 de gestion de fluide comprend quatre voies, dont :

- une première voie, appelée voie d'entrée 51 1 , raccordée à la sortie du compresseur 200,

- une deuxième voie, appelée voie basse pression 512, raccordée à l'entrée de la bouteille 201 anti-coup de liquide, c'est-à-dire raccordée à une partie basse pression du circuit frigorifique 2,

- une troisième voie 513 est raccordée au circuit condenseur/évaporateur de l'échangeur 25 d'équilibrage du côté dudit échangeur opposé au premier nœud de liaison NL1 ; et

- une quatrième voie 514 est raccordée à l'entrée du circuit condenseur dudit échangeur 21 de chauffage. Ledit circuit frigorifique comprend aussi un deuxième dispositif 52 de gestion de fluide comprenant aussi quatre voies, dont une première voie, appelée voie d'entrée 521 , raccordée audit premier nœud de liaison NL1 par l'intermédiaire d'une bouteille de liquide 202. Comme détaillé ci-après, le raccord entre cette voie d'entrée 521 et le premier nœud de liaison NL1 est réalisé par l'intermédiaire d'un échangeur 24 sous-refroidisseur. Une deuxième voie, appelée voie basse pression 522, est raccordée à l'entrée de la bouteille 201 anti-coup de liquide, correspondant à une partie basse pression du circuit frigorifique 2. Une troisième voie 523 est raccordée à l'entrée de l'échangeur 23 évaporateur, et une quatrième voie 524 est raccordée à l'échangeur 25 d'équilibrage, entre le premier de nœud de liaison NL1 et l'échangeur 25 d'équilibrage, via un nœud NL3.

Chaque dispositif de gestion de fluide 51 , 52 est une vanne 4-voies qui comprend un organe, appelé tiroir, déplaçable entre une première position et une deuxième position. Dans ladite première position la voie d'entrée 51 1 , 521 est mise en communication avec la troisième voie 513, 523, la deuxième voie 512, 522 étant mise en communication avec la quatrième voie 514, 524. Dans ladite deuxième position, la voie d'entrée 51 1 , 521 est mise en communication avec la quatrième voie 514, 524, la deuxième voie 512, 522 étant mise en communication avec la troisième voie 513, 523. Ledit circuit frigorifique comprend aussi un premier détendeur 203 situé entre la troisième voie 523 de la vanne 52 et l'échangeur 23 évaporateur, et un deuxième détendeur 205 situé entre la quatrième voie 524 de la vanne 52 et l'échangeur 25 d'équilibrage. Ladite bouteille de liquide 202 est un réservoir agencé sur une branche du circuit frigorifique définie entre le nœud de liaison NL1 et la voie d'entrée 521 du deuxième dispositif 52 de gestion. La bouteille 202 de liquide est placée sur la ligne liquide pour optimiser la charge en fluide frigorigène circulant dans le circuit frigorifique dans tous les modes de fonctionnement. Dans l'exemple illustré aux figures, l'échangeur sous-refroidisseur 24 (détaillé ci-après) est situé sur cette branche du circuit en aval de la bouteille 202.

La bouteille de liquide 202 est configurée pour piéger le fluide à l'état vapeur qui arrive à ce niveau du circuit frigorifique, c'est-à-dire le fluide présent dans la partie haute pression du circuit en amont de la vanne 4-voies 52, de sorte que l'on s'assure que le fluide qui passe à travers le ou les détendeurs 203, 205 est bien en phase liquide afin d'obtenir un fonctionnement efficace de l'installation. Ladite bouteille de liquide 202 contient en pratique un mélange liquide-vapeur de fluide frigorigène. Une séparation des phases liquide et vapeur s'effectue par gravité. La sortie de cette bouteille de liquide 202 puise du fluide frigorigène en partie basse du réservoir qui contient du fluide frigorigène à l'état liquide.

L'échangeur 24 sous-refroidisseur comprend un premier circuit de transfert formant partie du circuit frigorifique 2 et disposé entre la voie d'entrée 521 de la vanne 52 et la bouteille de liquide 202. L'échangeur 24 sous-refroidisseur comprend aussi un deuxième circuit de transfert permettant au fluide qui le traverse de récupérer de la chaleur du fluide traversant le premier circuit de transfert dudit échangeur 24. Ledit deuxième circuit de transfert de l'échangeur 24 sous-refroidisseur est monté sur le circuit de refroidissement 33 en dérivation du circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur.

Une première électrovanne 333 est positionnée entre l'entrée du circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur et le raccordement de l'entrée du circuit de récupération de l'échangeur 24 sous-refroidisseur sur le circuit de refroidissement 33. Une deuxième électrovanne 334 est positionnée entre l'entrée du deuxième circuit de transfert de l'échangeur 24 sous-refroidisseur et le raccordement de cette entrée du deuxième circuit de transfert sur le circuit de refroidissement 33. Lesdites électrovannes permettent de définir le chemin parcouru par le liquide dans le circuit de refroidissement 33.

La présence de la bouteille 202 en amont du premier circuit de transfert de l'échangeur sous-refroidisseur 24 permet de s'assurer que le fluide qui traverse l'échangeur sous-refroidisseur 24 est à l'état liquide, ce qui, en mode de stockage d'énergie comme détaillé ci-après, permet d'assurer un bon transfert sensible de chaleur entre le premier circuit de transfert parcouru par le fluide frigorigène et le deuxième circuit de transfert parcouru par le fluide du circuit de refroidissement. Le circuit frigorifique comprend une partie basse pression et une partie haute pression. La partie basse pression correspond aux branches du circuit frigorifique parcourues par le fluide qui sont situées en aval du ou des détenteurs et en amont du compresseur. La partie haute pression correspond aux branches du circuit frigorifique parcourues par le fluide qui sont situées en amont du ou des détendeurs et en aval du compresseur.

Comme illustré plus particulièrement à la figure 3, le circuit frigorifique 2 comprend un deuxième nœud de liaison NL2 entre l'entrée de la bouteille 201 anti-coup de liquide, la voie 512 basse pression de la vanne 51 , la voie basse pression 522 de la vanne 52 et la sortie du circuit évaporateur de l'échangeur 23 évaporateur.

Un clapet anti-retour CAR1 est agencé entre la sortie du circuit évaporateur de l'échangeur 23 évaporateur et ledit deuxième nœud de liaison NL2 pour empêcher le fluide de rentrer dans l'échangeur 23 évaporateur par la sortie du circuit évaporateur dudit échangeur.

Un autre clapet anti-retour CAR2 est agencé entre le premier nœud de liaison NL1 et l'échangeur 22 pour empêcher une circulation de fluide depuis ledit premier nœud de liaison NL1 vers l'échangeur 22. Un clapet anti-retour CAR3 est agencé entre, d'une part, le premier nœud de liaison NL1 et, d'autre part, un troisième nœud NL3 de liaison entre le deuxième détendeur 205 et l'échangeur d'équilibrage 25, pour empêcher une circulation de fluide depuis ledit premier nœud de liaison NL1 vers le troisième nœud NL3 de liaison et donc vers l'échangeur d'équilibrage 25.

Ledit circuit comprend un clapet anti-retour CAR4 agencé entre la quatrième voie 524 du deuxième dispositif de gestion 52 et le deuxième détendeur 205 pour empêcher une circulation de fluide depuis le détendeur 205 vers la quatrième voie 524 de la vanne 52.

Ladite installation comporte une unité de pilotage 7 qui comprend des moyens de commande permettant de commander l'arrêt et la marche de chacune des pompes 310, 320, 330 de circulation, indépendamment les unes des autres. L'unité de pilotage se présente sous la forme d'un automate programmable muni d'une mémoire dans laquelle sont enregistrées notamment des valeurs seuil comme détaillé ci-après. Lorsque dans la suite de la description, il est précisé que l'unité est configurée ou comprend des moyens pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l'automate correspondant comprend des instructions permettant de réaliser ladite opération.

Le circuit de chauffage 32 et le circuit d'ECS 31 sont indépendants l'un de l'autre. L'activation ou l'arrêt de chacun de ces circuits est réalisé par commande de marche ou d'arrêt de la pompe de circulation du circuit correspondant.

On distingue six modes de fonctionnement détaillés ci-après : mode chauffage, mode simultané, mode rafraîchissement, mode ECS simultané, mode ECS seul, et mode dégivrage. L'automate utilise une logique de contrôle commande pour le passage d'un mode à un autre en fonction des besoins.

L'automate programmable est configuré pour contrôler l'enclenchement des différents modes de fonctionnement selon l'évolution des besoins du bâtiment. L'automate peut comprendre des moyens de détermination des besoins utilisant des capteurs et des consignes comme détaillé ci-après. Les différents modes de fonctionnement sont détaillés ci-dessous.

Le mode chauffage est activé par l'unité de pilotage de l'installation lorsque celle-ci identifie un besoin de chauffage seul. Comme illustré à la figure 4, l'activation du mode chauffage correspond à la séquence d'instructions suivantes. Le tiroir de chaque vanne 51 , 52 est situé dans la position correspondant à une mise en communication de la première voie 51 1 ,521 avec la quatrième voie 514, 524 et donc de la troisième voie 513, 523 avec la deuxième voie 512,522, de manière à connecter l'échangeur d'équilibrage 25 à la basse pression et l'échangeur 22 de chauffage au refoulement du compresseur 200. Parallèlement, la pompe 320 du circuit de chauffage 32 est activée, de même que le ventilateur associé à l'échangeur 25 d'équilibrage, tandis que la pompe du circuit ECS 31 est arrêtée.

Ainsi, le fluide frigorigène, qui circule dans le circuit frigorifique grâce au compresseur 200, condense dans le circuit condenseur de l'échangeur 22 de chauffage pour céder sa chaleur au fluide circulant à travers le circuit de transfert dudit échangeur 22 de chauffage afin d'être stocké dans le ballon 321 du circuit de chauffage 32. L'échangeur 21 ECS se comporte comme une simple conduite. Au niveau de l'échangeur 25 d'équilibrage, le ventilateur est en marche et le fluide est vaporisé lors de son passage par le circuit évaporateur dudit échangeur 25 d'équilibrage, en prélevant de la chaleur à l'air extérieur, puis les vapeurs sont aspirées au niveau de la bouteille 201 anticoup de liquide.

Dans ce mode de fonctionnement le fluide frigorigène ne parcourt pas le circuit évaporateur de l'échanger 23 évaporateur, mais ce dernier reste connecté à l'aspiration du compresseur 200 par une branche qui le relie à la bouteille 201 anti-coup de liquide. Comme rappelé ci-dessus, cette branche, munie du clapet anti retour CAR1 , permet de récupérer la charge piégée dans l'évaporateur et de s'affranchir d'un éventuel dysfonctionnement du compresseur, lors des transitions entre modes.

Comme détaillé ci-après, le stockage d'énergie peut être activé en parallèle de ce mode chauffage. Pour ce stockage, comme illustré à la figure 2, la pompe 330 du circuit de refroidissement 33 est activée et les électrovannes 333, 334 sont en position adaptée à la circulation du fluide du circuit de refroidissement 33 par le deuxième circuit de transfert de l'échangeur 24 sous-refroidisseur. Ainsi, le liquide qui traverse le circuit de transfert de l'échangeur 24 sous- refroidisseur cède par transfert sensible de la chaleur au fluide qui circule grâce à la pompe 330 dans le deuxième circuit de transfert de l'échangeur 24 sous-refroidisseur afin d'être stocké dans le ballon 331 . Le ballon 331 peut ainsi stocker de l'eau chaude pour une utilisation en temps différé comme expliqué ci-après. En période de chauffage, cette installation offre ainsi la possibilité de stocker une certaine quantité d'énergie à basse température sur le circuit 33 de refroidissement à l'aide de l'échangeur 24 sous-refroidisseur. Cette énergie stockée peut être utilisée en temps différé, dans les modes simultané et/ou dégivrage, par circulation à travers l'échangeur 23 évaporateur en inversant l'ordre d'ouverture et de fermeture des deux électrovannes 333, 334 (voir figure 2A). Ceci permet d'améliorer les performances de l'installation dans un mode simultané par un relèvement de la température d'évaporation ou si nécessaire de dégivrer l'échangeur 25 d'équilibrage sans avoir à puiser de chaleur dans le milieu à chauffer. En effet, la logique de dégivrage de la thermofrigopompe ne puise pas d'énergie dans le ballon de chauffage et ne consomme pas d'énergie pour le ventilateur. Comme expliqué ci-dessus, le dégivrage est effectué dans un mode spécial correspondant au mode rafraîchissement sans ventilation. L'énergie utilisée pour le dégivrage provient d'un stockage d'énergie dans le ballon ce qui permet d'améliorer les performances par rapport au mode habituel par inversion de cycle selon l'état de l'art des pompes à chaleur dites « air/eau ».

Comme illustré à la figure 5, un autre mode, appelé mode simultané, est activé par l'unité de pilotage lorsque celle-ci identifie un besoin de chauffage concomitant à un besoin de rafraîchissement. L'unité de pilotage est alors configurée pour exécuter les étapes suivantes. Le tiroir de la vanne 51 est en position de mise en communication de la voie basse pression 512 avec la troisième voie 513 de sorte que la voie d'entrée 51 1 communique avec la quatrième voie 514. Il en résulte que l'entrée du circuit condenseur de l'échangeur 22 de chauffage est raccordée à la sortie de refoulement du compresseur, et que l'échangeur 25 d'équilibrage est raccordé à l'entrée de la bouteille 201 . De même, le tiroir de la vanne 52 est en position de mise en communication de la voie basse pression 522 avec la quatrième voie 524 de sorte que la voie d'entrée 521 communique avec la troisième voie 523.

L'unité commande aussi l'activation de la pompe 320 du circuit de chauffage 32 et de la pompe 330 du circuit de refroidissement 33. La pompe 310 du circuit ECS 31 est arrêtée, de sorte que le circuit condenseur de l'échangeur 21 ECS se comporte comme une simple conduite.

Les électrovannes 333, 334 sont commandées de manière à empêcher la circulation de fluide par le deuxième circuit de transfert de l'échangeur 24 sous-refroidisseur et permettre la circulation dudit fluide par le circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur, de sorte que le premier circuit de transfert de l'échangeur 24 sous-refroidisseur se comporte comme une simple conduite. Ainsi, le fluide frigorigène, qui circule dans le circuit frigorifique grâce au compresseur 200, condense dans le circuit condenseur de l'échangeur 22 de chauffage pour céder sa chaleur au fluide circulant à travers le circuit de transfert dudit échangeur 22 de chauffage pour être stocké dans le ballon 321 du circuit de chauffage 32. En sortie de l'échangeur 22 de chauffage, le fluide à l'état liquide est dirigé par la vanne 52 vers le détendeur 203. Le fluide frigorigène passe alors à travers le circuit évaporateur de l'échangeur 23 évaporateur où il est vaporisé, tandis que le fluide du circuit de refroidissement 33 circulant dans le circuit de transfert de l'échangeur 23 est refroidi.

L'entrée et la sortie du circuit condenseur/évaporateur de l'échangeur 25 d'équilibrage se retrouvent connectées avec la bouteille 201 anti-coup de liquide, ce qui facilite la réintégration de la charge de fluide frigorigène piégée dans l'échangeur 25 d'équilibrage non utilisé dans ce mode.

Comme illustré à la figure 6, un autre mode, appelé mode rafraîchissement, est activé par l'unité de pilotage lorsque celle-ci identifie un besoin de refroidissement seul. Ce mode rafraîchissement comprend les étapes suivantes. Le tiroir de chaque vanne 51 , 52 est positionné pour la mise en communication de la quatrième voie 514, 524 avec la voie basse pression 512, 522. Ainsi, l'échangeur 25 d'équilibrage communique, du côté opposé au nœud de liaison NL3, avec la sortie de refoulement du compresseur 200, et l'autre côté de l'échangeur 25 d'équilibrage communique (par la bouteille 202) avec l'entrée du circuit évaporateur de l'échangeur 23 évaporateur.

Les électrovannes 333, 334 sont commandées pour permettre la circulation du fluide du circuit de refroidissement par le circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur et la pompe 330 du circuit de refroidissement 33 est en marche. Le fluide frigorigène du circuit frigorifique passe alors à travers le circuit évaporateur de l'échangeur 23 évaporateur où il est vaporisé tandis que le fluide du circuit de refroidissement circulant dans le circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur est refroidi.

Au niveau de l'échangeur 25 d'équilibrage, le ventilateur est en marche et le fluide sortant du compresseur 200 condense dans le circuit condenseur/évaporateur de l'échangeur 25 d'équilibrage en cédant sa chaleur à l'air.

Les échangeurs 21 , 22 d'ECS et de chauffage ne sont pas sollicités dans ce mode et sont connectés à la bouteille 201 anti-coup de liquide afin de faciliter la réintégration de la charge en fluide frigorigène.

Comme illustré à la figure 7, un autre mode, appelé mode ECS simultané, est activé par l'unité de pilotage lorsque celle-ci identifie un besoin simultané d'eau chaude sanitaire (ECS) et de refroidissement. Le tiroir de la vanne 51 est positionné pour mettre la troisième voie 513 en communication avec la voie basse pression 512 de sorte que la voie d'entrée 51 1 communique avec la quatrième voie 514. Ainsi, l'entrée du circuit condenseur de l'échangeur 21 ECS est raccordée à la sortie de refoulement du compresseur 200 et l'échangeur d'équilibrage est raccordé à la basse pression par l'entrée de la bouteille 201 . De manière similaire, le tiroir de la vanne 52 est positionné pour mettre la quatrième voie 524 en communication avec la voie basse pression 522 de sorte que la voie d'entrée 521 communique avec la troisième voie 523. Ainsi, la sortie du circuit condenseur de l'échangeur 21 ECS communique avec l'entrée du circuit évaporateur de l'échangeur 23 évaporateur. L'unité commande l'activation de la pompe 310 du circuit ECS 31 et de la pompe 330 du circuit de refroidissement 33.

Le fonctionnement de ce mode correspondant à celui du mode simultané à la différence près que la condensation du fluide frigorigène s'effectue dans l'échangeur 21 ECS, et non pas dans l'échangeur 22 de chauffage qui se comporte comme une simple conduite.

Comme illustré à la figure 8, un autre mode, appelé mode ECS seul, est activé par l'unité de pilotage lorsque celle-ci identifie un besoin seul d'eau chaude sanitaire ECS. Ce mode comprend les étapes suivantes. Le tiroir de chaque vanne 51 , 52 est en position assurant la mise en communication de la troisième voie 513, 523 avec la voie basse pression 512, 522, de sorte que chaque voie d'entrée 51 1 , 521 communique avec la quatrième voie 514, 524. Ainsi, l'entrée du circuit condenseur de l'échangeur 21 communique avec la sortie de refoulement du compresseur 200 et la sortie du circuit condenseur de l'échangeur 21 communique avec l'entrée du circuit condenseur/évaporateur de l'échangeur 25 d'équilibrage. La sortie dudit circuit condenseur/évaporateur de l'échangeur 25 d'équilibrage communique avec l'entrée de la bouteille 201 . L'unité commande l'activation de la pompe 310 du circuit ECS 31 et de préférence du ventilateur associé à l'échangeur 25 d'équilibrage.

Le fonctionnement de ce mode est similaire à celui du mode chauffage à la différence près que le fluide frigorigène condense dans l'échangeur 21 ECS, tandis que l'échangeur 22 de chauffage se comporte comme une simple conduite.

Comme évoqué ci-avant, l'installation selon l'invention permet de procéder au dégivrage de l'échangeur 25 d'équilibrage en mode dégivrage (figure 9). A cet effet, l'unité exécute un mode, appelé mode dégivrage qui comprend les étapes suivantes. Pour chaque vanne 51 , 52, la quatrième voie 514, 524 est mise en communication avec la voie basse pression 512, 522 de sorte que la voie d'entrée 51 1 , 521 communique avec la troisième voie 513, 523. Comme illustré à la figure 2A, les électrovannes 333, 334 du circuit de refroidissement 33 sont commandées de manière à empêcher la circulation de fluide du circuit de refroidissement 33 par le deuxième circuit de transfert de l'échangeur 24 sous- refroidisseur et à permettre la circulation dudit fluide par le circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur. L'unité commande l'activation de la pompe 330 du circuit de refroidissement 33.

L'unité commande l'arrêt du ventilateur 250 associé à l'échangeur 25 d'équilibrage. Le deuxième circuit de transfert de l'échangeur 24 sous- refroidisseur étant by-passé, le fluide chaud précédemment stocké dans le ballon 33 au cours d'un mode chauffage, parcourt le circuit de transfert de l'échangeur 23 évaporateur et cède sa chaleur au fluide frigorigène circulant dans le circuit évaporateur dudit échangeur 23 évaporateur, ce qui permet de le vaporiser pour ensuite passer à travers l'échangeur 25 d'équilibrage et ainsi dégivrer son circuit.

L'énergie stockée dans le ballon 331 de fluide froid peut aussi être utilisée en temps différé pour vaporiser le fluide frigorigène dans l'échangeur 23 qui condense dans l'échangeur 21 ou 22 au cours d'un mode de type simultané ou ECS simultané pour lesquels la pompe 330 est mise en marche pour utiliser l'énergie stockée dans le ballon 331 .

Lorsque l'échangeur d'équilibrage 25 fonctionne soit en condenseur soit en évaporateur, le fluide frigorigène parcourt l'ensemble des tubes de l'échangeur d'équilibrage.

Comme illustré à la figure 10, chaque ballon 31 , 32, 33 est équipé d'une sonde de température Tecs, Teec, Teef disposée à l'intérieur dudit ballon. Le compresseur 200 est équipé d'un capteur de pression BP en entrée et d'un capteur de pression HP en sortie. Le circuit frigorifique comprend de préférence une sonde de température Teea située à l'entrée de l'échangeur 25 d'équilibrage et une sonde de température Tcross située sur la surface extérieure du circuit condenseur/évaporateur de l'échangeur 25 d'équilibrage. Ladite unité de pilotage 7 est configurée pour commander le passage d'un mode de fonctionnement de l'installation à un autre en fonction des valeurs de pression et de température mesurées et de valeurs seuils prédéfinies. Dans une des applications de l'invention, les besoins en chauffage, rafraîchissement et eau chaude sanitaire du bâtiment sont déterminés par des opérations de comparaisons de valeurs réalisées à l'aide de thermostats différentiels et de comparateurs. Comme illustré à la figure 1 1 , les thermostats différentiels comprennent un thermostat de chauffage permettant de définir le besoin de chauffage, un thermostat de rafraîchissement permettant de définir le besoin de rafraîchissement, et un thermostat d'eau chaude sanitaire permettant de définir le besoin en eau chaude sanitaire. CECS, CCH et CRAF sont des valeurs de température de consigne, et DIFECS, DIFCH et DIFRAF sont des valeurs de différentiel de température.

Comme illustré à la figure 12, lorsque la différence entre la température de rosée Trosée du fluide frigorigène calculée à partir de la pression BP à l'aspiration du compresseur, et la température Teea mesurée à l'entrée de l'échangeur 25 d'équilibrage dépasse un certain seuil, noté SDGIV, le mode dégivrage est enclenché. La température de rosée est déterminée à partir d'une équation avec comme paramètre d'entrée la mesure de la pression BP en entrée du compresseur. Lorsque la température Tcross de surface de l'échangeur 25 d'équilibrage est supérieure à un certain seuil SFDGIV, la phase de dégivrage est arrêtée.

La figure 13 illustre une logique de commande de basculement en mode simultané (« basculement simultané ») ou en mode chauffage (« basculement chauffage »). Le basculement en mode simultané lors du fonctionnement en mode chauffage est géré par un autre thermostat différentiel. CSR est une valeur de température de consigne et DIFSR une valeur de différentiel de température.

A titre d'exemple, des essais de performances selon la norme EN1451 1 ont été réalisés sur un prototype de thermofrigopompe conforme à l'invention en utilisant du propane comme fluide frigorigène. Les résultats d'essais sont présentés ci-après en liens avec les figures 14 à 16.

Les performances sont calculées à partir de relevés d'essais en régime stationnaire. Une période de stabilisation des conditions de 30 minutes précède la période d'une heure d'acquisition en régime établi. Le pas d'acquisition des données est de 10 secondes. La consommation des pompes et du ventilateur est prise en compte dans le calcul du Coefficient de Performance (COP) et de l'efficacité énergétique de rafraîchissement (EER) de la thermofrigopompe.

La figure 14 présente le coefficient de performance (COP) de la thermofrigopompe en mode chauffage en fonction de la température d'air pour une température de production d'eau chaude de 35°C (courbe "COP 35°C") et 45°C (courbe "COP 45°C"). A un régime de production d'eau chaude de 35°C, la puissance calorifique produite est de 1 1 kW à -7°C d'air extérieur et 17,5kW à 7°C.

La figure 15 présente l'efficacité énergétique de rafraîchissement (EER) de la thermofrigopompe en mode rafraîchissement pour différentes températures d'air avec une production d'eau froide à 7°C (courbe "EER SEF 7°C") et 14°C (courbe "EER SEF 14°C"). La puissance frigorifique délivrée varie suivant les régimes de 13,4 à 19 kW.

La figure 16 présente le coefficient de performance (COP) de thermofrigopompe en mode simultané en fonction de la température d'eau en sortie de l'échangeur de chauffage et pour une température de production d'eau froide de 7°C (courbe "TFP SEF 7°C") et 15°C (courbe "TFP SEF 15°C"). Ces essais montrent que la puissance calorifique varie entre 23 et 16 kW et la puissance frigorifique entre 10 et 18 kW.

La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.