EP0531180A2 - Procédé et dispositif de climatisation à circuits à détente directe et hydraulique - Google Patents

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EP0531180A2
EP0531180A2 EP92402187A EP92402187A EP0531180A2 EP 0531180 A2 EP0531180 A2 EP 0531180A2 EP 92402187 A EP92402187 A EP 92402187A EP 92402187 A EP92402187 A EP 92402187A EP 0531180 A2 EP0531180 A2 EP 0531180A2
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EP
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air
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circuit
hydraulic
direct expansion
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Thierry Nadot
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ENERGIE ET TRANSFERT THERMIQUE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0003—Exclusively-fluid systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units

Definitions

  • the invention relates to the air conditioning of premises, in particular but not exclusively for large premises such as manufacturing or storage halls, sales stores, etc.
  • Direct expansion air conditioners For air conditioning, a known and widely developed process consists in bringing an exchanger battery charged with a heat transfer fluid such as "freon" (registered trademark) directly into contact with the air to be cooled.
  • This mode of air conditioning offers the advantage of high efficiency thanks to the direct contact between the exchanger and the air to be cooled.
  • the evaporation temperatures are high, which makes it possible to provide high powers.
  • Direct expansion air conditioners also have the advantage of a simple construction comprising an autonomous monobloc roofing machine comprising an exchanger block or possibly a heat pump. The implementation is also fast and economical, without the need for structural work.
  • This air conditioning system with direct expansion has the disadvantage of an inflexible regulation so that, the power modulation is not linear, this system is unusable in variable flow applications and, generally, for any air conditioning requiring flexibility in regulation.
  • the defrosting of the system disrupts the interior air flow.
  • the present invention aims to provide a new air conditioning method combining the advantages of the two known methods, while practically eliminating their drawbacks.
  • the invention relates to a method of air conditioning of premises of the type using batteries of production of cold, characterized in that said batteries are supplied respectively by at least one direct expansion refrigeration circuit and by a hydraulic refrigeration circuit in contact with the air to be conditioned, said circuits being independent of each other, the power of said refrigeration circuits being substantially the same, and the hydraulic refrigeration circuit is used to supplement the power of direct expansion refrigeration circuits in service in order to obtain the desired power.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to modulate the power from 0 to 100%, like the hydraulic method, but while benefiting from most of the yield advantages of the direct expansion method.
  • the refrigeration circuits are arranged in the same monobloc casing, which offers the advantages of simplicity and economy of manufacture of direct expansion systems, with the absence of structural work specific to these systems.
  • This embodiment also virtually eliminates line losses and allows the use of a very short hydraulic circuit, therefore containing little glycol, and which can be well protected.
  • the invention also provides for modulating the air flow by means of all-or-nothing air flaps on the direct expansion batteries. This flow modulation is impossible with a direct expansion system.
  • the invention also relates to a device for implementing this method.
  • the method according to the invention therefore uses a hydraulic refrigeration circuit to supplement the power, and possibly the air flow supplied by one or more direct exchange refrigeration circuits, which can be brought into service successively when the temperature is as low as desired. required power, or desired flow, increase and exceed the capacity of one or more direct exchange circuits.
  • the installation according to the invention comprises two direct exchange refrigeration circuits and a hydraulic refrigeration circuit
  • only the hydraulic circuit will be in service and will make it possible to modulate the power, and possibly the flow of air, from 0 to a third of the total capacity of the installation.
  • the required power reaches one third of the total capacity
  • one of the direct exchange circuits will be put into service and the power of the hydraulic circuit will be adjusted to the desired value so that the total available power is thus between one third and two thirds of total capacity.
  • the device according to the invention is advantageously constituted by the direct expansion circuits and the hydraulic circuit grouped in a casing, for example made of aluminum, which constitutes a one-piece roof assembly similar to devices with direct expansion.
  • the hydraulic circuit is thus of short length, which increases its efficiency by the small amount of glycol it contains and the elimination of pressure drops in the pipes. This monobloc assembly can be easily mounted without any particular structural work.

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Abstract

Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que lesdites batteries sont alimentées respectivement par au moins un circuit frigorifique à détente directe et par un circuit frigorifique hydraulique en contact avec l'air à climatiser, la puissance desdits circuits frigorifiques étant sensiblement égale, et on utilise le circuit frigorifique hydraulique pour compléter la puissance d'un ou plusieurs circuits frigorifique à détente directe en service afin d'obtenir la puissance désirée.

Description

  • L'invention concerne la climatisation des locaux, en particulier mais non exclusivement pour de grands locaux tels que halles de fabrication ou de stockage, magasins de vente, etc.
  • Pour la climatisation, un procédé connu et largement développé consiste à mettre directement en contact avec l'air à refroidir une batterie échangeur chargée d' un fluide caloporteur tel que du "fréon" (marque déposée). Ce mode de climatisation, dit à détente directe, offre l'avantage d'un rendement élevé grâce au contact direct entre l'échangeur et l'air à refroidir. En outre, les températures d'évaporation sont élevées, ce qui permet de fournir des puissances élevées. Les climatiseurs à détente directe présentent de plus l'avantage d'une construction simple comprenant une machine autonome monobloc de toiture comprenant un bloc échangeur ou éventuellement, une pompe à chaleur. La mise en oeuvre est également rapide et économique, sans nécessité de gros oeuvre.
  • Ce système de climatisation à détente directe présente cependant l'inconvénient d'une régulation peu souple de sorte que, la modulation de puissance n'étant pas linéaire, ce système est inutilisable dans des applications à débit variable et, généralement, pour toute climatisation nécessitant de la souplesse dans la régulation. En outre, en pompe à chaleur, le dégivrage du système perturbe le flux d'air intérieur.
  • On connaît également un procédé de climatisation, appelé hydraulique, dans lequel un groupe de production d'eau glacée ou une pompe à chaleur air/eau est en liaison avec une centrale de traitement d'air. Ce système offre une grande souplesse de régulation, l'utilisation d'une vanne à trois voies sur la batterie échangeur permettant de moduler la puissance de 0 à 100%, donc de moduler la température de l'air à la sortie de l'échangeur, et ceci quelque soit le débit d'air. Dans le cas des pompes à chaleur, grâce à l'inertie du réservoir tampon, le dégivrage ne perturbe pas le flux d'air intérieur.
  • Cependant, ces climatiseurs hydrauliques présentent l'inconvénient d'un rendement relativement faible dû à l'utilisation d'un fluide intermédiaire (eau) entre le fluide frigorigène et l'air à refroidir, ainsi qu'aux pertes en ligne dans les tuyauteries. En outre, en cycle de climatisation, les températures d'évaporation sont plus basses par rapport à la détente directe, du fait des deux échangeurs, de sorte que la puissance fournie est plus faible. L'eau est de plus souvent glycolée contre les risques de gel, ce qui ajoute une nouvelle perte de puissance. Ces installations hydrauliques connues sont en outre difficiles et longues à mettre en oeuvre, du fait des différentes implantations à effectuer, qui nécessitent en outre un gros oeuvre important.
  • La présente invention vise à fournir un nouveau procédé de climatisation réunissant les avantages des deux procédés connus, tout en éliminant pratiquement leurs inconvénients.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de climatisation de locaux du type utilisant des batteries de production de froid, caractérisé en ce que lesdites batteries sont alimentées respectivement par au moins un circuit frigorifique à détente directe et par un circuit frigorifique hydraulique en contact avec l'air à climatiser, lesdits circuits étant indépendants l'un de l'autre, la puissance desdits circuits frigorifiques étant sensiblement la même, et on utilise le circuit frigorifique hydraulique pour compléter la puissance des circuits frigorifiques à détente directe en service afin d'obtenir la puissance désirée. Le procédé selon l'invention permet donc de moduler la puissance de 0 à 100%, comme le procédé hydraulique, mais en bénéficiant de la plus grande partie des avantages de rendement du procédé à détente directe.
  • Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, les circuits frigorifiques sont disposés dans un même carter monobloc, ce qui offre les avantages de simplicité et d'économie de fabrication des systèmes à détente directe, avec l'absence de gros oeuvre propre à ces systèmes. Cette forme d'exécution élimine en outre pratiquement les pertes en ligne et permet d'utiliser un circuit hydraulique très court, contenant donc peu de glycol, et qui peut être bien protégé.
  • En outre, l'invention prévoit également de moduler le débit d'air au moyen de volets d'air tout ou rien sur les batteries à détente directe. Cette modulation de débit est impossible avec un système à détente directe.
  • L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
  • Le procédé selon l'Invention utilise donc un circuit frigorifique hydraulique pour compléter jusqu'à la valeur exacte souhaitée la puissance, et éventuellement le débit d'air fournis par un ou plusieurs circuits frigorifiques à échange direct qui peuvent être mis en service successivement lorsque la puissance nécessaire, ou le débit désiré, augmentent et dépassent la capacité d'un ou plusieurs circuits à échange direct.
  • Si, par exemple, l'installation selon l'Invention comprend deux circuits frigorifiques à échange direct et un circuit frigorifique hydraulique, pour une faible puissance, seul le circuit hydraulique sera en service et permettra de moduler la puissance, et éventuellement le débit d'air, de 0 à un tiers de la capacité totale de l'installation. Dès que la puissance nécessaire atteindra un tiers de la capacité totale, un des circuits à échange direct sera mis en service et la puissance du circuit hydraulique sera réglée à la valeur voulue pour que la puissance totale disponible soit ainsi comprise entre un tiers et deux tiers de la capacité totale. Pour le troisième tiers, on procédera de même en mettant en service le second circuit à échange direct.
  • Dans le cas le plus défavorable où la puissance affichée est légèrement inférieure aux deux tiers de la capacité totale, le rendement global sera intermédiaire entre le rendement élevé d'un circuit à échange direct et le rendement plus faible d'un circuit hydraulique. On obtiendra donc globalement une augmentation substantielle de rendement par rapport à un circuit frigorifique hydraulique seul.
  • Le dispositif selon l'invention est avantageusement constitué par les circuits à détente directe et le circuit hydraulique groupés dans un carter, par exemple en aluminium, qui constitue un ensemble monobloc de toiture analogue aux appareils à détente directe. Le circuit hydraulique est ainsi de faible longueur, ce qui augmente son rendement par la faible quantité de glycol qu'il contient et l'élimination des pertes de charge dans les tuyauteries. Cet ensemble monobloc peut être monté facilement sans gros oeuvre particulier.

Claims (6)

  1. Un procédé de climatisation de locaux du type utilisant des batteries de production de froid,
    caractérisé en ce que lesdites batteries sont alimentées respectivement par au moins un circuit frigorifique à détente directe et par un circuit frigorifique hydraulique en contact avec l'air à climatiser, lesdits circuits étant indépendants l'un de l'autre, la puissance desdits circuits frigorifiques étant sensiblement la même, et on utilise le circuit frigorifique hydraulique pour compléter la puissance des circuits frigorifiques à détente directe en service afin d'obtenir la puissance désirée.
  2. Procédé selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que les circuits frigorifiques sont disposés dans un même carter monobloc.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
    caractérisé en ce qu'on module le débit d'air au moyen de volets d'air tout ou rien sur les batteries à détente directe.
  4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
    caractérisé en ce qu'il comprend une batterie de production de froid alimentant un circuit frigorifique hydraulique et au moins une batterie de production de froid alimentant un circuit frigorifique à échange direct en contact avec l'air à refroidir, lesdits circuits étant indépendants l'un de l'autre et leur puissance étant sensiblement la même et des moyens de mise en marche et d'arrêt sélectifs des batteries de circuit à échange direct et des moyens de réglage de la puissance de la batterie de circuit hydraulique.
  5. Dispositif selon la revendication 4,
    caractérisé en ce qu'il est disposé dans un carter monobloc, par exemple en aluminium, pouvant être monté sur une toiture.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend des volets d'air tout ou rien sur les batteries à détente directe.
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EP0531180A2 true EP0531180A2 (fr) 1993-03-10
EP0531180A3 EP0531180A3 (fr) 1993-04-14
EP0531180B1 EP0531180B1 (fr) 1997-03-26

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FR2680228B1 (fr) 1996-06-07
EP0531180B1 (fr) 1997-03-26
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