FR2734347A1 - Controller for air conditioner on public transport vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Aaencement de régulation Dour climatiseur et climatiseur corresDondant. Regulating arrangement of air conditioner and corresponding air conditioner.
L'invention concerne un agencement de régulation pour climatiseur et un climatiseur, notamment pour véhicule de transport public terrestre, équipé d'un tel agencement.The invention relates to a regulating arrangement for an air conditioner and an air conditioner, in particular for a land public transport vehicle, equipped with such an arrangement.
Comme il est connu, les climatiseurs et notamment ceux du genre évoqué ci-dessus sont susceptibles d'être confrontés à des conditions d'exploitation climatiques qui peuvent être très différentes, les unes des autres, en particulier en matière de température externe et de charge thermique.As is known, air conditioners and in particular those of the kind mentioned above are liable to be confronted with climatic operating conditions which can be very different from one another, in particular with regard to external temperature and charging. thermal.
I1 est particulièrement important de réduire le risque de voir un certain nombre de phénomènes venir gravement perturber le fonctionnement d'un climatiseur et éventuellement l'endommager. Ainsi, il est classique d'arrêter le compresseur d'un climatiseur, lorsque la pression du fluide frigorigène dans le circuit prévu pour la circulation de ce fluide dans ce climatiseur atteint une valeur supérieure limite, au-delà de laquelle des risques de détérioration sont susceptibles de survenir, en particulier lorsque le climatiseur est confronté à une température d'entrée d'air trop élevée. It is particularly important to reduce the risk of seeing a certain number of phenomena seriously disturbing the operation of an air conditioner and possibly damaging it. Thus, it is conventional to stop the compressor of an air conditioner, when the pressure of the refrigerant in the circuit provided for the circulation of this fluid in this air conditioner reaches a higher limit value, beyond which risks of deterioration are likely to occur, especially when the air conditioner is exposed to an excessively high air inlet temperature.
I1 est aussi connu d'arrêter le compresseur d'un climatiseur, lorsqu'il existe des risques de givrage car ceux-ci sont susceptibles d'entraîner des dommages matériels, un dégivrage est alors usuellement prévu avant toute remise en marche du compresseur. I1 is also known to stop the compressor of an air conditioner, when there are risks of icing because these are likely to cause material damage, a defrost is then usually provided before any restart of the compressor.
Par ailleurs, il est habituel d'arrêter le compresseur d'un climatiseur lorsque la puissance frigorifique demandée est temporairement très faible et devient inférieure à une valeur minimale choisie, le compresseur est alors arrêté jusqu'au moment où il y a à nouveau une demande de puissance suffisante. Or il apparaît possible d'éviter ou d'au moins fortement réduire le nombre de ces arrêts qui sont préjudiciables à la durée de vie du matériel à la longue et qui demandent un surdimensionnement initial de la chaîne électrotechnique de commande du compresseur. In addition, it is usual to stop the compressor of an air conditioner when the requested cooling capacity is temporarily very low and becomes less than a selected minimum value, the compressor is then stopped until there is a demand again of sufficient power. However, it appears possible to avoid or at least greatly reduce the number of these stops which are detrimental to the life of the equipment in the long term and which require an initial oversizing of the electrotechnical chain for controlling the compressor.
Par ailleurs une meilleure régulation du fonctionnement du climatiseur est souhaitée, notamment lorsque ce dernier risque d'être soumis à des contraintes externes, notamment en température qui sont proches des limites admises pour un matériel donné.Furthermore, better regulation of the operation of the air conditioner is desired, in particular when the latter risks being subjected to external stresses, in particular in temperature which are close to the allowed limits for a given item of equipment.
L'invention propose donc un agencement de régulation pour climatiseur, notamment pour climatiseur de véhicule de transport public terrestre, où le climatiseur comporte un dispositif évaporateur refroidisseur d'air, un dispositif condenseur à air et un dispositif compresseur, qui sont réunis en boucle par un circuit où circule un fluide frigorigène, ce circuit traversant une électrovanne et un détendeur thermostatique montés en série entre le dispositif condenseur et le dispositif évaporateur refroidisseur.The invention therefore provides a regulating arrangement for an air conditioner, in particular for an air conditioner of a public land transport vehicle, where the air conditioner comprises an evaporative air cooler device, an air condenser device and a compressor device, which are connected in a loop by a circuit in which a refrigerant circulates, this circuit passing through a solenoid valve and a thermostatic expansion valve mounted in series between the condenser device and the evaporator-cooler device.
Selon une caractéristique de l'invention, l'électrovanne est commandée par impulsions et cette commande s'effectue à partir d'une logique de régulation programmée recevant des informations de température et/ou de flux thermique en provenance d'au moins trois capteurs mesurant respectivement la température ambiante au niveau dit de reprise d'un volume climatisé, la température ou le flux thermique du fluide frigorigène à basse pression sortant du dispositif évaporateur refroidisseur à destination du dispositif compresseur et la température ou le flux thermique du fluide frigorigène à haute pression transmis du dispositif compresseur au dispositif condenseur.According to a characteristic of the invention, the solenoid valve is controlled by pulses and this control is carried out using a programmed regulation logic receiving temperature and / or heat flow information from at least three sensors measuring respectively the ambient temperature at the level called recovery of an air-conditioned volume, the temperature or the thermal flow of the refrigerant at low pressure leaving the evaporator-cooling device intended for the compressor device and the temperature or the thermal flow of the refrigerant at high pressure transmitted from the compressor device to the condenser device.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les impulsions de commande d'électrovanne sont obtenues par mise en oeuvre d'un programme mémorisé de régulation assurant la couverture d'une plage pouvant atteindre 10% de la puissance frigorifique susceptible d'être fournie au niveau du dispositif évaporateur à partir des informations fournies par le capteur chargé de la surveillance de la zone sous basse pression du circuit où circule le fluide frigorigène, d'une plage d'étendue équivalente à la précédente à partir des informations fournies par le capteur chargé de la surveillance de la zone sous haute pression du circuit évoqué ci-dessus et d'une plage d'étendue comprise entre 10 et 100% de la puissance frigorifique mentionnée ci-dessus à partir des informations fournies par le capteur chargé de la surveillance au niveau dit de reprise dans le volume climatisé.According to another characteristic of the invention, the solenoid valve control pulses are obtained by implementing a memorized regulation program ensuring coverage of a range of up to 10% of the cooling power capable of being supplied to the level of the evaporator device from the information provided by the sensor responsible for monitoring the low pressure area of the circuit in which the refrigerant circulates, with a range equivalent to the previous range from the information provided by the charged sensor monitoring the high pressure area of the circuit mentioned above and a range of range between 10 and 100% of the cooling capacity mentioned above from the information provided by the sensor responsible for monitoring the said level of recovery in the air-conditioned volume.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement de régulation met en oeuvre un programme de régulation mémorisé qui est de type auto-adaptatif et qui permet une adaptation automatique de la logique de régulation aux conditions réelles d'exploitation où se trouve à partir d'une phase d'étalonnage réalisée à la demande et sur site, au cours de laquelle des paramètres essentiels pour le bon fonctionnement du climatiseur sont obtenus à partir d'un premier cycle de fonctionnement du climatiseur après une mise en marche.According to another characteristic of the invention, the regulation arrangement implements a memorized regulation program which is of the self-adapting type and which allows an automatic adaptation of the regulation logic to the real operating conditions where it is located. from a calibration phase carried out on demand and on site, during which parameters essential for the proper functioning of the air conditioner are obtained from a first operating cycle of the air conditioner after switching on.
L'invention propose également un climatiseur, notamment pour climatiseur de véhicule de transport public terrestre, qui comporte un agencement de régulation doté de caractéristiques telles que définies ci-dessus.The invention also provides an air conditioner, in particular for an air conditioner of a land public transport vehicle, which comprises a regulation arrangement endowed with characteristics as defined above.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures évoquées ci-dessous.The invention, its characteristics and its advantages are explained in the description which follows in conjunction with the figures mentioned below.
La figure unique présente un schéma de principe d'un exemple de climatiseur comportant un agencement de régulation selon l'invention.The single figure shows a block diagram of an example air conditioner comprising a regulation arrangement according to the invention.
Le schéma présenté sur cette figure unique est relatif à un exemple de climatiseur plus particulièrement destiné à équiper un véhicule de transport public terrestre.The diagram presented in this single figure relates to an example of an air conditioner more particularly intended to equip a land public transport vehicle.
Ce climatiseur comporte un dispositif évaporateur refroidisseur d'air 1, un dispositif condenseur à air 2 et un dispositif compresseur 3, qui sont réunis en boucle par un circuit où circule un fluide frigorigène et auxquels sont associés des équipements auxiliaires notamment de commande et de mesure qui sont précisés ci-dessous. This air conditioner comprises an air-cooling evaporator device 1, an air condenser device 2 and a compressor device 3, which are connected in a loop by a circuit in which a refrigerant circulates and to which are associated auxiliary equipment, in particular control and measurement equipment. which are specified below.
Le dispositif évaporateur 1 est par exemple composé d'une ou de plusieurs unités de type à ailettes, il reçoit du fluide frigorigène à l'état liquide en provenance du dispositif condenseur 2, via un filtre déshydrateur 4, il est associé à un dispositif ventilateur 5 destiné à forcer l'air refroidi qui le traverse vers le ou les volumes à climatiser, ici symbolisé(s) par un carré en tireté référencé V.The evaporator device 1 is for example composed of one or more fin type units, it receives refrigerant in the liquid state from the condenser device 2, via a filter drier 4, it is associated with a fan device 5 intended to force the cooled air passing through it towards the volume or volumes to be conditioned, here symbolized by a dashed square referenced V.
Le dispositif condenseur 2 est susceptible d'être composé d'une ou de plusieurs unités de même que le dispositif ventilateur 6. Ce dernier force la circulation de l'air qui traverse le dispositif condenseur 2 et qui est chargé d'évacuer les calories acquises par le fluide frigorigène lors de son passage dans le dispositif évaporateur 1 et au travers du dispositif compresseur 3.The condenser device 2 may be composed of one or more units as well as the fan device 6. The latter forces the circulation of air which passes through the condenser device 2 and which is responsible for evacuating the calories acquired by the refrigerant during its passage through the evaporator device 1 and through the compressor device 3.
Ce dernier est ici supposé de type volumétrique rotatif, il comprime à haute pression le fluide frigorigène qu'il reçoit à basse pression et sous forme gazeuse du dispositif évaporateur 1.The latter is here assumed to be of rotary volumetric type, it compresses at high pressure the refrigerant it receives at low pressure and in gaseous form from the evaporator device 1.
Une bouteille séparatrice liquide-gaz 7 est placée entre dispositif évaporateur 1 et dispositif compresseur 2, elle est chargée de retenir les gouttelettes éventuellement présentes dans le courant gazeux provenant du dispositif évaporateur, de manière à éviter que ces gouttelettes atteignent le dispositif compresseur 3 qu'elles seraient susceptibles de détériorer, notamment en cas de coup de liquide.A liquid-gas separator bottle 7 is placed between the evaporator device 1 and the compressor device 2, it is responsible for retaining the droplets possibly present in the gas stream coming from the evaporator device, so as to prevent these droplets from reaching the compressor device 3 that they could deteriorate, especially in the event of a liquid blow.
Le filtre déshydrateur 4 est relié, d'une part, au dispositif condenseur 2 par l'intermédiaire d'une bouteille accumulatrice 8 servant de réserve de fluide frigorigène, sous pression et à l'état liquide, en sortie du dispositif condenseur. Il est relié, d'autre part, au dispositif évaporateur 1 par l'intermédiaire d'une électrovanne 9 fluidiquement montée en série avec un détendeur 10, ces deux équipements étant commandés l'un et l'autre par une logique 11 qui est par exemple organisée de manière connue en ellemême autour d'un microprocesseur, non représenté, dûment programmé et qui est chargée de superviser le fonctionnement du climatiseur.The filter drier 4 is connected, on the one hand, to the condenser device 2 via an accumulator bottle 8 serving as a reserve of refrigerant, under pressure and in the liquid state, at the outlet of the condenser device. It is connected, on the other hand, to the evaporator device 1 by means of a solenoid valve 9 fluidly connected in series with a pressure reducer 10, these two pieces of equipment both being controlled by a logic 11 which is by example organized in a known manner itself around a microprocessor, not shown, duly programmed and which is responsible for supervising the operation of the air conditioner.
L'électrovanne 9 est d'un type autorisant une commande par impulsions. Dans une forme de réalisation, chaque impulsion commande une ouverture de l'électrovanne et la durée d'une ouverture est définie par la durée de l'impulsion qui l'occasionne. Il est alors prévu de fournir des impulsions à un rythme relativement élevé à l'électrovanne 9, par exemple de l'ordre d'une impulsion toutes les trente secondes. Dans une variante de réalisation les actions d'ouverture et la fermeture de l'électrovanne 9 sont prévues assurées par l'intermédiaire d'un moteur de type pas à pas commandé par envoi sporadique d'impulsions, lorsqu'une des actions mentionnées ci-dessus est nécessaire.La fermeture temporaire de l'électrovanne 9 entraîne une accumulation de liquide frigorigène en amont dans la partie haute pression du circuit où circule ce fluide et surtout une réduction de la pression en aval au niveau du dispositif évaporateur 1, ce qui entraîne une réduction de la puissance frigorifique développée par le climatiseur à ce niveau.The solenoid valve 9 is of a type allowing impulse control. In one embodiment, each pulse controls an opening of the solenoid valve and the duration of an opening is defined by the duration of the pulse which causes it. It is then planned to supply pulses at a relatively high rate to the solenoid valve 9, for example of the order of a pulse every thirty seconds. In an alternative embodiment, the opening and closing actions of the solenoid valve 9 are provided provided by means of a stepping type motor controlled by sporadic sending of pulses, when one of the actions mentioned above The temporary closing of the solenoid valve 9 causes an accumulation of refrigerant upstream in the high pressure part of the circuit through which this fluid circulates and above all a reduction in the pressure downstream at the evaporator device 1, which causes a reduction in the cooling capacity developed by the air conditioner at this level.
Quelle que soit la solution technique retenue, il est prévu de faire commander l'électrovanne 9 par la logique 11 au travers d'un agencement de régulation. Celui-ci comporte ici des capteurs de mesure, tels 12, 12' et 12", associés au climatiseur, et une logique de régulation 13 elle-même associée ou, comme montré sur la figure, incorporée à la logique 11. La logique de régulation 13 reçoit les résultats de mesures effectuées par les capteurs et les traite selon une programmation, préférablement auto-adaptative, prédéterminée de manière à agir sur l'écoulement du fluide frigorigène au niveau de l'électrovanne 9 en fonction de commandes d'exploitation transmises à la logique 11 par l'utilisateur du climatiseur et des résultats des mesures effectuées par les capteurs au cours de l'exploitation du climatiseur. Whatever the technical solution adopted, provision is made to have the solenoid valve 9 controlled by the logic 11 through a regulation arrangement. This one here includes measurement sensors, such as 12, 12 'and 12 ", associated with the air conditioner, and a regulation logic 13 itself associated or, as shown in the figure, incorporated into logic 11. The logic of regulation 13 receives the results of measurements made by the sensors and processes them according to a programming, preferably self-adapting, predetermined so as to act on the flow of the refrigerant at the solenoid valve 9 as a function of transmitted operating commands to logic 11 by the user of the air conditioner and of the results of the measurements carried out by the sensors during the operation of the air conditioner.
Le détendeur 10 est par exemple de type à commande thermostatique classique, il agit à titre de protection et permet de bloquer la circulation du fluide frigorigène du condenseur 2 vers l'évaporateur 1.The regulator 10 is for example of the conventional thermostatic control type, it acts as protection and makes it possible to block the circulation of the refrigerant from the condenser 2 to the evaporator 1.
Les capteurs, tels 12, 12', 12", de l'agencement de régulation sont ici montrés au nombre de trois, ce sont par exemple des appareils de mesure de température ou des fluxmètres thermiques. Ils comprennent respectivement au moins un capteur 12 chargé de mesurer la température ambiante au niveau dit de reprise dans le volume climatisé
V, un capteur 12' mesurant la température ou préférablement le flux thermique du fluide frigorigène à basse pression sortant du dispositif évaporateur 1 à destination du dispositif compresseur et un capteur 12" mesurant la température ou préférablement le flux thermique du fluide frigorigène à haute pression transmis du dispositif compresseur 3 au dispositif condenseur 2.The sensors, such as 12, 12 ′, 12 ", of the regulation arrangement are here shown to be three in number, for example they are temperature measuring devices or thermal flow meters. They respectively comprise at least one sensor 12 charged measure the ambient temperature at the so-called recovery level in the air-conditioned volume
V, a sensor 12 ′ measuring the temperature or preferably the heat flow of the low pressure refrigerant leaving the evaporator device 1 intended for the compressor device and a sensor 12 ″ measuring the temperature or preferably the heat flow of the high pressure refrigerant transmitted from the compressor device 3 to the condenser device 2.
La logique de régulation 13 qui produit les impulsions de commande requises par l'électrovanne 9 en fonction des mesures reçues des capteurs est donc plus spécifiquement programmée pour assurer une régulation en tenant compte en des informations de température ou de flux fournies par les différents capteurs. Dans une forme préférée de réalisation cette régulation couvre une plage pouvant atteindre 10% de la puissance frigorifique susceptible d'être fournie au niveau du dispositif évaporateur 1 en tenant compte des informations obtenues du capteur 12' chargé de la surveillance au niveau basse pression du circuit où circule le fluide frigorigène.Les informations obtenues du capteur 12" chargé de la surveillance au niveau haute pression de ce même circuit de fluide frigorigène sont préférablement exploitées pour obtenir une régulation couvrant une plage d'étendue équivalente à la précédente. Les informations obtenues du capteur 12 chargé de la surveillance au niveau dit de reprise sont préférablement exploitées pour obtenir une régulation pouvant atteindre de 10 à 100% de la puissance frigorifique évoquée ci-dessus.The regulation logic 13 which produces the control pulses required by the solenoid valve 9 as a function of the measurements received from the sensors is therefore more specifically programmed to ensure regulation taking into account temperature or flow information supplied by the various sensors. In a preferred embodiment, this regulation covers a range of up to 10% of the cooling power capable of being supplied to the evaporator device 1, taking account of the information obtained from the sensor 12 ′ responsible for monitoring at the low pressure level of the circuit. where the refrigerant circulates. The information obtained from the 12 "sensor responsible for monitoring the high pressure level of this same refrigerant circuit is preferably used to obtain a regulation covering a range of range equivalent to the previous one. The information obtained from sensor 12 responsible for monitoring at the so-called recovery level are preferably used to obtain regulation that can reach from 10 to 100% of the cooling power mentioned above.
Dans une forme préférée de réalisation, la production des impulsions de commande d'électrovanne 9 est réalisée par la logique de régulation 13 par mise en oeuvre d'un programme mémorisé permettant une adaptation automatique de cette logique aux conditions réelles d'exploitation où se trouve le système constitué par le climatiseur et le volume climatisé V dans un environnement donné et ce à un instant initial choisi suivant les besoins. Cette auto adaptation est ici réalisée à l'occasion d'une phase d'étalonnage intervenant en tout cas de nécessité, par exemple à la première mise en marche du climatiseur, ou suite à des modifications des conditions d'exploitation du climatiseur, ou encore éventuellement à chaque mise en marche.In a preferred embodiment, the production of the solenoid control pulses 9 is carried out by the regulation logic 13 by implementing a stored program allowing an automatic adaptation of this logic to the real operating conditions in which there is the system constituted by the air conditioner and the air conditioned volume V in a given environment and this at an initial instant chosen as required. This self-adaptation is carried out here during a calibration phase occurring in any case of necessity, for example when the air conditioner is started for the first time, or following modifications to the operating conditions of the air conditioner, or possibly at each start-up.
Au cours d'une telle phase d'étalonnage il est effectué une détermination de paramètres essentiels au bon fonctionnement du climatiseur affecté à un volume climatisé V déterminé dans un environnement donné. Cette phase s'étend par exemple au long d'un cycle de fonctionnement du climatiseur après mise en marche et jusqu'à une stabilisation de l'état du système constitué par le climatiseur et le volume climatisé
V dans l'environnement donné, après une suite d'oscillations de cet état qui s'amortissent progressivement, lorsque le climatiseur se trouve dans des conditions pour lesquelles il a été prévu qu'il puisse fonctionner. Les paramètres comprennent notamment des paramètres de gain ou d'équivalent de gain, des paramètres de coefficient d'intégration et de dérivation qui sont déterminés en fonction de l'amortissement obtenu tel que constaté par des mesures appropriées, comme il est connu de l'homme de métier. During such a calibration phase, parameters essential to the proper functioning of the air conditioner assigned to an air conditioned volume V determined in a given environment are determined. This phase extends for example along an operating cycle of the air conditioner after switching on and until the state of the system constituted by the air conditioner and the air-conditioned volume is stabilized.
V in the given environment, after a series of oscillations of this state which are gradually damped, when the air conditioner is in conditions for which it has been expected to operate. The parameters include in particular gain or gain equivalent parameters, integration coefficient and derivation parameters which are determined as a function of the damping obtained as observed by appropriate measures, as is known from tradesman.
Claims (6)
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