FR2941037A1

FR2941037A1 - Dispositif de traitement d'air par utilisation de condensats externes, pour une installation de chauffage et/ou climatisation

Info

Publication number: FR2941037A1
Application number: FR0950202A
Authority: FR
Inventors: Alexandre Miskizak; Amir Hamraz
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-16
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: FR2941037B1

Abstract

Un dispositif (D) est dédié au traitement d'air au sein d'une installation de chauffage et/ou climatisation (IC) qui comprend un groupe moto-ventilateur (GM), propre à fournir de l'air à traiter, et un évaporateur (EV), agencé pour refroidir une partie au moins de l'air qui est fourni par le groupe moto-ventilateur (GM) et générant des condensats externes. Ce dispositif (D) comprend i) des moyens de collection (MC) chargés de collecter une partie au moins des condensats externes qui sont générés par l'évaporateur (EV), ii) un premier conduit (C1) propre à être alimenté en condensats collectés, et iii) un échangeur de chaleur eau/air (EC) placé en amont de l'évaporateur (EV) et propre à être alimenté en condensats collectés par le premier conduit (C1) afin de les utiliser pour refroidir l'air qui est destiné au moins à l'évaporateur (EV).

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'AIR PAR UTILISATION DE CONDENSATS EXTERNES, POUR UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE ET/OU CLIMATISATION L'invention concerne les installations de chauffage et/ou climatisation qui comprennent un groupe moto-ventilateur, propre à fournir de l'air à traiter, et un évaporateur, agencé pour refroidir une partie au moins de l'air qui est fourni par ce groupe moto-ventilateur.

Comme le sait l'homme de l'art, un évaporateur est un équipement qui utilise un réfrigérant liquide, comme par exemple un CFC, pour refroidir un flux d'air qui le traverse. Ce réfrigérant liquide se vaporise dans l'évaporateur en absorbant des calories du flux d'air à refroidir. Cette vapeur est évacuée vers un compresseur qui augmente fortement sa pression et donc sa température de manière à le transformer en un gaz surchauffé. Ce dernier est ensuite transmis à un condenseur qui est alors chargé de le transformer en un liquide à basse température destiné à alimenter l'évaporateur. Plus le flux d'air à refroidir est chaud, plus le réfrigérant va devoir absorber des calories et donc plus le compresseur et le condenseur vont avoir 20 de travail à effectuer, ce qui va augmenter leur consommation d'énergie. L'invention a pour but de proposer une solution permettant de limiter le travail du compresseur et du condenseur et donc leur consommation d'énergie. Elle propose plus précisément à cet effet un dispositif dédié au 25 traitement d'air au sein d'une installation de chauffage et/ou climatisation qui comprend un groupe moto-ventilateur propre à fournir de l'air à traiter et un évaporateur agencé pour refroidir une partie au moins de l'air qui est fourni par le groupe moto-ventilateur et générant des condensats externes (c'est-à-dire sur ses parois externes). 30 Ce dispositif de traitement d'air se caractérise par le fait qu'il comprend : - des moyens de collection agencés pour collecter une partie au moins (et de préférence la totalité) des condensats externes qui sont générés par l'évaporateur, - un premier conduit propre à être alimenté en condensats collectés, et - un échangeur de chaleur eau/air placé en amont de l'évaporateur et propre à être alimenté en condensats collectés par le premier conduit afin de les utiliser pour refroidir l'air qui est destiné au moins à l'évaporateur. Le dispositif de traitement d'air selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - l'échangeur de chaleur eau/air peut par exemple être implanté entre le groupe moto-ventilateur et l'évaporateur ; - l'échangeur de chaleur eau/air peut être implanté dans un deuxième conduit propre à acheminer l'air à traiter entre une sortie d'air du groupe moto-ventilateur et une entrée d'air de l'évaporateur ; - il peut comprendre un troisième conduit connecté à une sortie de l'échangeur de chaleur eau/air et propre à évacuer les condensats vers un endroit choisi ; - il peut comprendre une pompe agencée pour extraire les condensats collectés dans les moyens de collection et pour injecter ces condensats extraits dans le premier conduit afin qu'ils puissent alimenter l'échangeur de chaleur eau/air ; - il peut comprendre i) une vanne comportant une entrée connectée à une sortie des moyens de collection, une première sortie connectée à une entrée de la pompe, une seconde sortie, et des moyens de contrôle d'accès aux première et seconde sorties, et ii) un quatrième conduit connecté à la seconde sortie de la vanne et propre à évacuer les condensats vers un endroit choisi lorsque les moyens de contrôle d'accès autorisent la circulation vers la seconde sortie des condensats qui sont issus de l'entrée de la vanne ; • le quatrième conduit peut être connecté au troisième conduit. L'invention propose également une installation de chauffage et/ou climatisation, comprenant un groupe moto-ventilateur (propre à fournir de l'air à traiter), un évaporateur (agencé pour refroidir une partie au moins de l'air fourni par le groupe moto-ventilateur et générant des condensats externes), et un dispositif de traitement d'air du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d'une installation de chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile équipée d'un exemple de dispositif de traitement d'air selon l'invention. Le dessin annexé pourra non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but de proposer un dispositif (D) destiné à traiter de l'air en amont d'un évaporateur d'une installation de chauffage et/ou climatisation (IC). Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation de chauffage et/ou climatisation (IC) fait partie d'un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais, l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout type d'installation de chauffage et/ou climatisation (IC) comprenant notamment un groupe moto-ventilateur (GM) propre à fournir de l'air à traiter et un évaporateur (E) agencé pour refroidir une partie au moins de l'air qui est fourni par le groupe moto-ventilateur (GM). On a schématiquement représenté sur l'unique figure une partie d'une installation de chauffage et/ou climatisation IC. Cette partie d'installation IC comprend un groupe moto-ventilateur GM et une boucle de climatisation comportant classiquement (et notamment) un compresseur CP, un condenseur CD et un évaporateur EV, dans lesquels et entre lesquels circule en circuit fermé un réfrigérant dans différentes phases, comme par exemple un CFC. Il est rappelé que le groupe moto-ventilateur GM alimente l'installation IC en air extérieur et/ou en air recirculé (dont le(s) flux est (sont) matérialisé(s) par la flèche F1 sur l'unique figure). L'installation IC comprend en outre un dispositif de traitement d'air D qui est implanté en partie en amont de l'évaporateur EV.

Plus précisément, le dispositif D, selon l'invention, comprend au moins des moyens de collection MC, un premier conduit Cl et un échangeur de chaleur eau/air EC. Les moyens de collection MC sont agencés de manière à collecter une partie au moins (et de préférence la totalité) des condensats externes (gouttelettes d'eau ruisselantes) qui sont générés par l'évaporateur EV au niveau de ses faces externes lors de la vaporisation du réfrigérant liquide qui le parcours, induite par l'absorption de calories du flux d'air à refroidir. Par exemple, ces moyens de collection MC se présentent sous la forme d'un collecteur (ou réceptacle) qui est fixé sous l'évaporateur EV de manière à collecter (ou recueillir) les condensats qui s'écoulent par gravité sur les faces externes de cet évaporateur. Le premier conduit Cl est destiné à être alimenté en condensats qui ont été collectés par les moyens de collection MC. Il comprend une entrée et une sortie. De préférence, et comme illustré non limitativement, son entrée est couplée à une sortie des moyens de collection MC via au moins une pompe P. Cette dernière comprend une entrée, qui est préférentiellement couplée, comme illustré, à la sortie des moyens de collection MC via une vanne VA, et une sortie qui est connectée à l'entrée du premier conduit Cl.

L'éventuelle vanne VA comprend une entrée qui est connectée à la sortie des moyens de collection MC et au moins une première sortie qui est connectée à l'entrée de la pompe P. De préférence, et comme illustré non limitativement, la vanne VA comprend également une seconde sortie sur laquelle on reviendra plus loin. Dans ce cas, elle comprend également des moyens de contrôle d'accès, comme par exemple un clapet ou un volet de type drapeau ou papillon, chargés de contrôler l'accès aux première et seconde sorties de manière à aiguiller les condensats issus des moyens de collection MC et parvenant sur son entrée vers l'une ou l'autre de ses première et seconde sorties en fonction des besoins.

Lorsque l'on veut alimenter en condensats collectés le premier conduit Cl en présence d'un tel mode de réalisation, il faut placer les moyens de contrôle d'accès de la vanne VA dans une position qui permet la circulation des condensats de son entrée vers sa première sortie, et il faut faire fonctionner la pompe P pour qu'elle extraire les condensats des moyens de collection MC et qu'elle les injecte dans le premier conduit Cl. L'échangeur de chaleur eau/air EC est placé en amont de l'évaporateur EV. Ainsi, il peut par exemple être placé entre le groupe moto- ventilateur GM et l'évaporateur EV, comme illustré non limitativement. Par exemple, et comme illustré non limitativement, il peut être implanté à l'intérieur d'un deuxième conduit C2 qui est chargé d'acheminer une partie au moins de l'air à traiter entre une sortie d'air du groupe moto-ventilateur GM et l'entrée d'air de l'évaporateur EV. On notera que ce deuxième conduit C2 est éventuellement défini à l'intérieur d'un boîtier de distribution et/ou de traitement d'air. On notera également que dans une variante de réalisation l'échangeur de chaleur eau/air EC pourrait par exemple être placé entre l'entrée d'air du groupe moto-ventilateur GM et ce groupe moto-ventilateur GM.

Cet échangeur de chaleur eau/air EC est alimenté en condensats collectés par la sortie du premier conduit Cl. Ces condensats circulent dans sa structure d'échange thermique qui est traversée par le flux d'air à refroidir destiné au moins à l'évaporateur EV. Ce flux d'air peut ainsi être refroidi par échange de calories avec les condensats avant de parvenir dans l'évaporateur EV. Les condensats collectés au niveau de l'évaporateur EV sont ainsi réutilisés afin de pré-refroidir l'air que cet évaporateur EV doit refroidir jusqu'à une température choisie. Tout type de structure d'échange thermique eau/air connue de l'homme de l'art peut être utilisée, et notamment des plaques empilées ou des tubes (par exemple en forme de serpentin ou de U ou de Z ou encore de tubes coaxiaux à contre courant. De préférence, l'échangeur de chaleur eau/air EC n'est utilisé que lorsque cela s'avère utile à l'installation IC, et qu'en outre le niveau des condensats collectés par les moyens de collection MC est suffisamment important pour assurer un pré-refroidissement efficace du flux d'air destiné à l'évaporateur EV. Le niveau des condensats collectés peut par exemple être mesuré par un capteur (non représenté) qui est logé à l'intérieur des moyens de collection MC et qui délivre ses mesures de niveau à un calculateur (ou à l'ordinateur de bord du véhicule) chargé de contrôler le fonctionnement de la pompe P et de la vanne VA en fonction des besoins et dudit niveau mesuré. Le dispositif D peut, comme illustré non limitativement, comprendre un troisième conduit C3 comportant une entrée connectée à une sortie de l'échangeur de chaleur eau/air EC, et plus précisément de sa structure d'échange thermique dans laquelle circulent les condensats, et une sortie destinée à évacuer (par gravité) vers un endroit choisi (à l'extérieur de l'installation IC (par exemple sous le véhicule)) les condensats qui sont parvenus sur son entrée et qui ont déjà servi à pré-refroidir le flux d'air destiné à l'évaporateur EV. On comprendra que grâce à cette sortie d'évacuation les condensats ne demeurent pas à l'intérieur de l'échangeur de chaleur eau/air EC une fois que l'installation IC n'est plus utilisée (par exemple après l'arrêt du moteur du véhicule). Cela permet avantageusement d'éviter la formation d'odeurs nauséabondes et de bactéries. Par ailleurs, et comme illustré non limitativement, le dispositif D peut également et éventuellement comprendre un quatrième conduit C4 comportant une entrée connectée à la seconde sortie de la vanne VA, et une sortie destinée à évacuer vers un endroit choisi (à l'extérieur de l'installation IC (par exemple sous le véhicule)) les condensats qui sont parvenus sur son entrée grâce à un positionnement approprié des moyens de contrôle d'accès de la vanne VA. Comme illustré non limitativement, la sortie de ce quatrième conduit C4 peut par exemple être connectée à une partie intermédiaire du troisième conduit C3. Cette évacuation par le quatrième conduit C4 (par gravité) des condensats collectés qui n'ont pas été utilisés dans l'échangeur de chaleur eau/air EC se fait préférentiellement une fois que l'installation IC n'est plus utilisée (par exemple après l'arrêt du moteur du véhicule). Cela permet d'éviter la formation d'odeurs nauséabondes et de bactéries. L'invention permet d'améliorer sensiblement le rendement d'une installation de chauffage et/ou climatisation et donc de diminuer sa consommation d'énergie, ce qui peut permettre de réduire les émissions polluantes (par exemple de CO2) qui sont induites par cette consommation d'énergie. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de traitement d'air et d'installation de chauffage et/ou climatisation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de traitement d'air (D) pour une installation de chauffage et/ou climatisation (IC), comprenant un groupe moto-ventilateur (GM), propre à fournir de l'air à traiter, et un évaporateur (EV), agencé pour refroidir une partie au moins de l'air fourni par ledit groupe moto-ventilateur (GM) et générant des condensats externes, caractérisé en ce qu'il comprend i) des moyens de collection (MC) agencés pour collecter une partie au moins des condensats externes générés par ledit évaporateur (EV), ii) un premier conduit (Cl) propre à être alimenté en condensats collectés, et iii) un échangeur de chaleur eau/air (EC) placé en amont dudit évaporateur (EV) et propre à être alimenté en condensats collectés par ledit premier conduit (Cl) de manière à les utiliser pour refroidir l'air destiné au moins audit évaporateur (EV).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit échangeur de chaleur eau/air (EC) est implanté entre ledit groupe moto-ventilateur (GM) et ledit évaporateur (EV).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit échangeur de chaleur eau/air (EC) est implanté dans un deuxième conduit (C2) propre à acheminer l'air à traiter entre une sortie d'air dudit groupe moto-ventilateur (GM) et une entrée d'air dudit évaporateur (EV).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième conduit (C3) connecté à une sortie dudit échangeur de chaleur eau/air (EC) et propre à évacuer lesdits condensats vers un endroit choisi.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe (P) agencée pour extraire lesdits condensats collectés dans lesdits moyens de collection (MC) et pour injecter ces condensats extraits dans ledit premier conduit (Cl) de sorte qu'ils puissent alimenter ledit échangeur de chaleur eau/air (EC).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend i) une vanne (VA) comportant une entrée connectée à une sortie desditsmoyens de collection (MC), une première sortie connectée à une entrée de ladite pompe (P), une seconde sortie, et des moyens de contrôle d'accès auxdites première et seconde sorties, et ii) un quatrième conduit (C4) connecté à ladite seconde sortie de la vanne (VA) et propre à évacuer lesdits condensats vers un endroit choisi lorsque lesdits moyens de contrôle d'accès autorisent la circulation des condensats issus de ladite entrée de la vanne (VA) vers ladite seconde sortie de cette dernière.
7. Dispositif selon la combinaison des revendications 4 et 6, caractérisé en ce que ledit quatrième conduit (C4) est connecté audit troisième conduit (C3).
8. Installation de chauffage et/ou climatisation, comprenant un groupe moto-ventilateur (GM), propre à fournir de l'air à traiter, et un évaporateur (EV), agencé pour refroidir une partie au moins de l'air fourni par ledit groupe moto-ventilateur (GM) et générant des condensats externes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif de traitement d'air (D) selon l'une des revendications précédentes.