FR2974623A1 - Echangeur de chaleur pour systeme d'air conditionne de vehicule - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un échangeur de chaleur (100) pour un système de climatisation pour véhicule, où l'échangeur de chaleur (100) comprend une première matrice d'échangeur de chaleur (102) pour le transfert d'énergie thermique à partir d'un flux de liquide (404) vers un flux d'air (402), où la première matrice d'échangeur de chaleur (102) s'étend entièrement sur la surface transversale d'un conduit de l'échangeur de chaleur (100). Et où l'échangeur de chaleur (100) comporte une deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104) pour le transfert d'énergie thermique à partir d'un flux de liquide (400) vers un flux d'air (402), où la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104) est placée juste après la première matrice d'échangeur de chaleur (102) et en aval du flux d'air en fonctionnement, où la deuxième matrice d'échangeur d'air (104) avec au moins une prise d'air (106) pour un système de chauffage supplémentaire (108) s'étend sur la surface transversale.

Description

Echangeur de chaleur pour système d'air conditionné de véhicule

La présente invention concerne un échangeur de 5 chaleur pour système d'air conditionné de véhicule.

En raison de l'augmentation de l'efficacité des moteurs à combustion, la chaleur résiduelle utile des moteurs à combustion n'est toujours pas disponible en 10 quantité suffisante. C'est pourquoi par exemple en cas de temps froid, il est possible qu'un système de chauffage des vitres dans un véhicule n'ait un effet que très tardif.

15 L'objet de la présente invention est d'élaborer un échangeur de chaleur amélioré pour un système d'air conditionné de véhicule.

Cette tâche sera réalisée par un échangeur de 20 chaleur pour un système d'air conditionné de véhicule tel que décrit ci-après.

La présente invention s'appuie sur le fait qu'un système de chauffage de l'air à deux niveaux peut 25 s'avérer plus avantageux pour une bonne performance de chauffage d'un générateur d'air chaud en cas de budget énergétique limité. Comparé à un système de chauffage de l'air à un niveau, un système de chauffage de l'air à deux niveaux permet d'obtenir une température de sortie de l'air plus élevée à partir du générateur d'air chaud et une température de sortie de l'air plus faible d'un milieu d'échangeur de chaleur à partir du générateur d'air chaud.

Par conséquent, une surface de transfert de chaleur plus large peut être mise à disposition dans un niveau d'entrée d'air que dans un niveau de sortie d'air. Ainsi, un gradient plus élevé entre l'air entrant et la surface de transfert de chaleur du niveau d'entrée d'air peut être utilisé pour le chauffage. La surface de transfert de chaleur plus restreinte du niveau de sortie de l'air est suffisante pour réduire davantage le faible gradient de température entre l'air à l'entrée du niveau d'air de sortie et la surface de transfert de chaleur du niveau de sortie d'air. Dans l'espace ainsi libéré, une source de chaleur supplémentaire peut être utilisée afin de compenser un éventuel manque de chaleur dans le flux d'air.

La présente invention consiste en un échangeur de chaleur pour un système d'air conditionné de véhicule, où l'échangeur de chaleur présente les caractéristiques suivantes . une première matrice d'échangeur de chaleur pour le transfert d'énergie thermique d'un flux liquide vers un flux d'air, où la première matrice de l'échangeur de chaleur s'étend entièrement sur une surface transversale d'un passage d'air de l'échangeur de chaleur ; et une deuxième matrice d'échangeur de chaleur pour le transfert d'énergie thermique du flux liquide vers le flux d'air, où la deuxième matrice d'échangeur de chaleur est disposée à la suite de la première matrice d'échangeur de chaleur et située en aval du flux d'air en ce qui concerne son fonctionnement, où la deuxième matrice d'échangeur de chaleur s'étend entièrement sur la surface transversale après le retrait d'au moins une prise d'air pour un chauffage supplémentaire.

Le terme d'échangeur de chaleur peut désigner un corps de chauffage de l'air alimenté par un fluide. Une matrice d'échangeur de chaleur peut être une grille composée de surfaces d'échange de chaleur chauffables, sur lesquels l'air peut circuler pour absorber l'énergie thermique par convection. La matrice d'échangeur de chaleur peut être placée de travers par rapport au flux d'air. La deuxième matrice d'échangeur de chaleur peut être située directement après la première matrice d'échangeur de chaleur et être en contact avec celle-ci. La prise d'air et/ou la deuxième matrice d'échangeur de chaleur peuvent comporter des dispositifs de fixation pour le chauffage supplémentaire.

La deuxième matrice d'échangeur de chaleur peut être équipée d'une boîte de répartition avec une ouverture d'entrée pour le flux d'air. La première matrice d'échangeur de chaleur peut être équipée d'une cuve de collecte avec une ouverture de sortie pour le flux d'air. La première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur peuvent ainsi être reliées l'une à l'autre du point de vue liquide via une boîte de jonction. Une boîte de répartition peut être un dispositif pour la répartition du flux de liquide en plusieurs flux. Une cuve de collecte peut être un dispositif destiné à réunir les différents flux en un seul flux principal. Une boîte de jonction peut être un dispositif de modification du sens des différents flux ou du flux principal. Par exemple, la boîte de jonction peut être conçue de façon à détourner le flux principal vers la deuxième matrice d'échangeur de chaleur à partir d'un point de la deuxième matrice d'échangeur de chaleur et le déverser dans la première matrice d'échangeur de chaleur dans une direction inverse au sens du flux de la deuxième matrice d'échangeur de chaleur. En faisant circuler le fluide dans une boîte de répartition, une boîte de jonction et une cuve de collecte, l'échangeur de chaleur peut être élaboré de façon particulièrement compacte et économique en énergie.

La boîte de répartition, la boîte de jonction et la cuve de collecte peuvent être placées à l'extérieur du conduit. Ainsi la résistance d'écoulement pour l'air qui circule peut être maintenue à un niveau relativement faible.

De plus, la première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur peuvent être équipées de plusieurs tubes plats pour faire circuler le flux principal, ceux-ci pouvant être positionnés de travers par rapport au passage de l'air et espacés les uns par rapport aux autres. La première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur peuvent être équipées de plusieurs ailettes ondulées, qui sont reliées par un conducteur thermique aux tubes plats et positionnées entre ces derniers. Ainsi, les ailettes ondulées et les tubes plats peuvent former des espaces intermédiaires, qui sont conçus pour être traversés par le flux d'air.

Un tube plat peut être composé de matériel qui est un conducteur thermique. Le tube plat peut comporter deux côtés opposés plats, afin de présenter une amplitude de longueur plus importante au niveau d'une surface transversale. Une ailette ondulée peut être une plaque métallique déformée et ondulée, conçue de façon à être reliée par un conducteur thermique à au moins l'un des côtés d'un tube plat et pour extraire la chaleur du tube plat et la transférer dans l'air qui circule. En combinant les tubes plats et les ailettes ondulées, une surface particulièrement large peut être mise à disposition pour l'échange thermique. Les tubes plats et les ailettes ondulées peuvent permettre d'élaborer l'échangeur de chaleur d'une façon particulièrement simple et économique.

En outre, la prise d'air peut s'étendre d'une première rangée du conduit jusqu'à une deuxième rangée du conduit située à l'opposé. La prise d'air peut être orientée en parallèle des éléments structurels de la deuxième matrice d'échangeur thermique. Par exemple, la prise d'air d'un côté d'entrée de la deuxième matrice d'échangeur thermique peut être étendue jusqu'à un côté de sortie de la deuxième matrice d'échangeur thermique.

Ainsi, la matrice d'échangeur thermique peut être configurée d'une façon particulièrement simple. Le flux principal peut être acheminé vers la prise d'air.

De plus, la prise d'air peut être d'une profondeur allant d'une arête d'entrée de la deuxième matrice d'échangeur de chaleur jusqu'à une arête de sortie de la deuxième matrice d'échangeur de chaleur. La prise d'air peut traverser entièrement la deuxième matrice d'échangeur de chaleur. Ainsi la résistance d'écoulement du flux dans la deuxième matrice d'échangeur de chaleur peut être déterminée d'avance. Par ailleurs, la prise d'air peut donc prendre davantage de place, afin d'intégrer totalement le système de chauffage supplémentaire.

De plus, la deuxième matrice d'échangeur de chaleur peut comporter au moins une prise d'air supplémentaire pour un autre système de chauffage supplémentaire. La prise d'air supplémentaire peut être conçue de façon à intégrer l'autre système de chauffage supplémentaire. Ainsi, le flux d'air peut circuler de façon régulière dans la deuxième matrice d'échangeur de chaleur. De plus, l'énergie thermique peut être répartie de façon homogène dans le flux d'air.

En fonction de la forme de sa structure, l'échangeur de chaleur peut comprendre au moins un système de chauffage supplémentaire conçu spécifiquement pour transférer l'énergie thermique dans le flux d'air. Le système de chauffage supplémentaire peut comporter une matrice de chauffage dans laquelle il y a au moins une prise d'air. Le terme système de chauffage peut désigner un corps de chauffe en mesure de générer de l'énergie thermique supplémentaire. Le flux d'air peut donc être chauffé davantage qu'il ne l'est avec l'énergie thermique du flux liquide uniquement. Si le flux liquide ne devait générer que peu d'énergie thermique, le système de chauffage supplémentaire peut générer une quantité minimum d'énergie thermique afin d'assurer les fonctions principales du système de climatisation. Une matrice de système de chauffage peut se présenter sous la forme d'une grille composée par exemple d'ailettes ondulées et d'ailettes de chauffage. Le flux d'air peut circuler à travers la matrice du système de chauffage.35 Le système de chauffage supplémentaire présent au minimum peut comporter au moins une résistance chauffante et un dispositif de branchement électrique. Le terme résistance chauffante peut désigner une thermistance électrique, qui présente une résistance électrique plus importante en cas de température élevée. La thermistance électrique permet d'éviter un endommagement du système de chauffage supplémentaire lié à une entrée de chaleur incontrôlée dans le flux.

Le terme de dispositif de raccordement électrique désigne un point de contact pour le transfert d'énergie électrique vers le système de chauffage supplémentaire. L'application électrique du système de chauffage supplémentaire peut permettre de générer de la chaleur à partir de l'énergie électrique, lorsque peu voire pas du tout de chaleur ne peut être générée à partir du flux liquide. La résistance chauffante électrique peut être placée dans la matrice du système de chauffage supplémentaire ou dans les parties latérales du système de chauffage supplémentaire.

De plus, le système de chauffage supplémentaire présent au minimum peut combler entièrement la prise d'air. Ainsi le flux d'air peut circuler de façon régulière dans l'échangeur de chaleur, car l'échangeur de chaleur peut comporter une résistance d'air homogène.

Des exemples positifs de mise en application de la présente invention sont présentés de façon plus détaillée dans ce qui suit à travers les schémas joints. Ceux-ci montrent ce qui suit : Fig. la : représentation d'un échangeur de chaleur conformément à un exemple d'application de la présente invention ; Fig. lb : représentation d'un système de chauffage électrique à intégrer dans l'échangeur de chaleur ;

Fig. 2 : représentation d'un échangeur de chaleur conformément à un exemple d'application de la présente invention et d'un système de chauffage électrique à intégrer dans l'échangeur de chaleur ;

Fig. 3 : représentation en coupe d'un échangeur de chaleur conformément à un exemple d'application de la présente invention et d'un système de chauffage électrique à intégrer dans l'échangeur de chaleur ;

Fig. 4a : représentation fonctionnelle d'un échangeur de chaleur avec un système de chauffage électrique conformément à un exemple d'application de la présente invention ; et

Fig. 4b : représentation fonctionnelle en coupe d'un échangeur de chaleur avec un système de chauffage électrique conformément à un exemple d'application de la présente invention.

Dans la description suivante des exemples d'application sélectionnés de la présente invention, les mêmes termes ou des termes similaires seront utilisés pour désigner les différents éléments opérants représentés ou assimilés, afin d'éviter de réitérer la description de ces éléments.

La figure la représente un échangeur de chaleur 100 conformément à un exemple d'application de la présente invention pour un système de climatisation de véhicule. Il peut donc s'agir d'un corps de chauffe à rendement élevé, avec une prise d'air pour un système de chauffage électrique intégrable, tel que représenté dans la figure lb.

L'échangeur de chaleur 100 comprend une première matrice d'échangeur de chaleur 102 et une deuxième matrice d'échangeur de chaleur 104 pour le transfert d'énergie thermique à partir d'un flux liquide vers un flux d'air. La première matrice d'échangeur de chaleur 102 s'étend entièrement sur une surface rectangulaire transversale d'un conduit de l'échangeur de chaleur 100. La deuxième matrice d'échangeur de chaleur 104 est placée directement après la première matrice d'échangeur de chaleur 102. En fonctionnement, la deuxième matrice d'échangeur de chaleur 104 est située en aval du flux d'air par rapport à la première matrice d'échangeur de chaleur 104. La deuxième matrice d'échangeur de chaleur 104 s'étend entièrement sur une surface rectangulaire transversale d'un conduit de l'échangeur de chaleur 100, à l'exception d'une prise d'air rectangulaire 106 conforme à cet exemple d'application pour un système de chauffage 108. La prise d'air 106 s'étend sur toute une largeur et sur environ un tiers de la surface transversale du conduit. La deuxième matrice d'échangeur de chaleur 104 comprend une boîte de répartition 110 avec une ouverture d'entrée 112 pour le flux liquide. La première matrice d'échangeur de chaleur 102 comporte une cuve de collecte 114 avec une ouverture de sortie 116 pour le flux liquide. La première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur 102 et 104 sont reliées du point de vue du liquide par une boîte de jonction 118. La boîte de jonction 118, la cuve de collecte 114 et la boîte de répartition 110 sont situées à l'extérieur du conduit. La première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur 102 et 104 comportent plusieurs tubes plats pour l'acheminement du flux liquide, qui sont de travers par rapport au conduit et à l'écart les uns des autres. De plus, la première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur 102 et 104 comprennent plusieurs ailettes ondulées, qui sont reliées par un conducteur thermique aux tubes plats et sont placés entre les tubes plats. Les ailettes ondulées et les tubes plats forment des espaces intermédiaires, qui sont conçus de façon à être traversés par le flux d'air lors du fonctionnement de l'échangeur de chaleur 100.

La figure lb représente un système de chauffage 108 pour l'échangeur de chaleur représenté dans la figure la. Le système de chauffage 108 est conçu pour être placé dans la prise d'air 106 et pour combler entièrement cette dernière. Le système de chauffage 108 présente par conséquent des dimensions extérieures, c'est-à-dire des dimensions en termes d'hauteur, de largeur et de longueur qui correspondent aux dimensions de la prise d'air 106. Dans l'état actuel, l'échangeur de chaleur 108 est conçu pour transférer l'énergie thermique dans le flux d'air circulant dans l'échangeur de chaleur. Le système de chauffage 108 comprend une matrice de système de chauffage 120, une résistance chauffante électrique au minimum et un dispositif de raccordement électrique 122.

En d'autres termes, les figures la et lb représentent un corps de chauffe 100 pour la 35 climatisation de véhicule avec une performance de chauffe spécifique élevée par bloc. Le corps de chauffe 100 comprend une possibilité d'intégration d'un système de chauffage électrique supplémentaire 108, comme par exemple un système de chauffage PTC, de sorte que la profondeur totale dans le sens du flux d'air n'est pas augmentée de façon considérable par la combinaison du corps de chauffe 100 et du système de chauffage PTC 108. Un potentiel de performance de chauffe élevé peut donc être atteint ou plus exactement augmenté pour les espaces fixés. Le corps de chauffe 100 situé du côté de l'eau et le système de chauffage 108 peuvent être préfabriqués.

Dans les véhicules automobiles, en cas de température ambiante faible, un corps de chauffe faisant office d'échangeur de chaleur assurera la climatisation, dans ce cas précis le chauffage, de l'habitacle. L'énergie thermique nécessaire à cela était jusqu'à présent en très grande partie générée à partir de la chaleur résiduelle du moteur. L'optimisation de l'efficacité des moteurs, atteinte grâce à la réduction de la consommation de carburant, la production de chaleur résiduelle par le moteur a tellement diminué que des mesures de chauffage supplémentaires sont devenues nécessaires pour garantir le confort de l'habitacle et pour faire fonctionner le système de chauffage des vitres par exemple. En outre, des systèmes de chauffage électriques (PTC) dans les climatiseurs ont été prévus pour garantir le confort de chauffe en cas de besoin. Etant donné qu'un corps de chauffe 100 reste intégré dans le climatiseur du côté de l'eau, l'intégration d'un système de chauffage supplémentaire 108 peut éviter que la surface nécessaire pour les composants nécessaires au chauffage de l'air n'augmente et donc par la même occasion l'espace global nécessaire pour un système de climatisation dans un véhicule.

Grâce à l'exemple d'application représenté dans les figures la et lb, le problème des systèmes et composants actuels peut être contourné, qu'il s'agisse d'un cas de performance de chauffe élevée, en cas d'un grand nombre d'espaces nécessaires, en particulier en termes de profondeur, ou d'un cas d'espace compact avec une densité de performance élevée mais une performance absolue faible. Le nouveau concept présenté permet d'optimiser ces deux paramètres.

Cela permet donc d'éviter que la performance de chauffe de l'échangeur de chaleur du côté de l'eau soit considérablement réduite en cas de présence d'un corps de chauffe avec PTC intégré. Il n'est pas indispensable que plusieurs tubes plats et ailettes ondulés s'étendent sur toute la profondeur. Le corps de chauffe situé du côté de l'eau est relativement peu coûteux à fabriquer, car il n'est ainsi pas nécessaire de retravailler chaque tube plat traversé par le flux et situé du côté de l'eau. Pour intégrer l'unité de chauffage électrique 108, il est possible de souder un conduit rectangulaire. S i plusieurs conduits rectangulaires sont prévus, une unité de chauffage électrique 108 peut être déposée dans chaque conduit rectangulaire.

Si les corps de chauffe situés du côté de l'eau et les systèmes de chauffage électriques sont usinés séparément et connectés de façon consécutive, un espace très important (besoin d'espace) est nécessaire en profondeur (sens du flux). De plus, la densité de performance ne s'en trouve pas augmentée. Il est également nécessaire de maintenir une distance minimum entre les deux composants (pour les opérations de montage par exemple). Un gros inconvénient de cette application est le fait que l'air chauffé du corps de chauffe situé du côté de l'eau (du côté de la sortie d'air) pénètre dans le système de chauffage électrique (sur le côté de cette entrée d'air). En règle générale, les éléments de chauffage du système de chauffage électrique se composent d'éléments PTC. Ces éléments possèdent la propriété de subir une augmentation conséquente de la résistance électrique en cas d'augmentation de leur température. (Sécurité antisurchauf fe) . Ce procédé a également un e f f e t restricteur sur le système de chauffage électrique du fait de l'air préchauffé par le corps de chauffe situé du côté de l'eau. Le système de chauffage ne peut donc pas être au « maximum » de ses performances.

Ces inconvénients peuvent être contournés comme dans les exemples d'applications présentés dans les figures la et lb, dans lesquels un corps de chauffe 100 du côté de l'eau d'une profondeur plus importante ou égale à 40 mm avec une performance de chauffe très élevée est choisi, et qui permet, grâce à l'intégration d'un système de chauffage électrique 108, d'augmenter la densité de performance (performance / volume) de l'ensemble des composants, sans devoir augmenter le volume d'espace nécessaire.

Les figures présentent une combinaison d'un corps de chauffe 100 du côté de l'eau avec un système de chauffage électrique 108 avec une performance de chauffe élevée du corps de chauffe 100 du côté de l'eau. Afin de préparer le corps de chauffe 100 du côté de l'eau pour l'intégration du système de chauffage électrique 108, un effort de production faible est nécessaire. Le corps de chauffe 100 peut être fabriqué en version sans intégration électrique et en version avec intégration électrique sur la même ligne de production. L'intégration d'un système de chauffage électrique 108 ne nécessite pas d'espace supplémentaire. Le système de chauffage électrique 108 est intégré dans le corps de chauffe 100 du côté de l'eau de façon à ce qu'aucune restriction considérable des performances de chauffage électrique n'ait lieu en cas d'utilisation d'éléments de chauffage PTC. Le système de chauffage électrique 108 peut être préfabriqué de façon à être entièrement prêt à fonctionner.

Un corps de chauffe à haut rendement 100 dans une application croisée, de préférence avec circulation d'un liquide de refroidissement avec une jonction à la profondeur UT = 1, comporte des performances très élevées et une densité de performance également élevée. La profondeur de la grille du corps de chauffe 100 est par exemple plus élevée de 21 à 42 mm que les corps de chauffe utilisés actuellement. E n r a i s o n d e s performances de chauffe minimum absolues requises, la profondeur de la grille doit être de 40 mm au minimum.

Afin d'intégrer un PTC 108, l'entrée du côté de l'eau, les tubes plats et les ailettes ondulées seront retirées dans le corps de chauffe à haut rendement 100 (HLHK) du côté de l'eau dans les premières rangées de tubes plats 104. Etant donné que les tubes plats de la première rangée de tubes plats 104 sont retirés en partie, la baisse de la performance de chauffe avec un corps de chauffe 100 du côté de l'eau est plutôt faible et la baisse de pression du côté de l'eau n'augmente que très peu. La raison à cela est que du côté de l'entrée 104, la vitesse du flux dans les tubes plats actuels augmente, ce qui compense en partie la suppression des autres tubes plats. L a baisse de pression du côté de l'eau n'augmente que modérément, car l'eau ou le liquide de refroidissement du côté de l'entrée 104 est chaud et possède un taux de viscosité faible. Après la jonction 118 de l'eau ou du liquide de refroidissement sur la deuxième rangée de tubes plats 102, autrement dit le côté de l'entrée d'air, de nombreux tubes plats sont présents au même titre, tout comme dans les corps de chauffe utilisés jusqu'ici.

Un système de chauffage électrique 108 prévu à cet effet sera intégré dans l'espace ainsi libéré 106. Le système de chauffage électrique 108 est assemblé et contrôlé séparément avant le montage. L'espace de montage reste donc le même, ce qui signifie que le fait que le corps de chauffe 100 soit équipé ou non d'un système de chauffage 108 importe peu. Pour les systèmes de climatisation, ceci présente l'avantage que le système de climatisation peut être conçu de façon quasi-identique pour les deux variantes, pour le corps de chauffe 100 avec ou sans système de chauffage électrique 108 intégré.

Si, comme c'est le cas actuellement, un système de chauffage électrique séparé est monté après le corps de chauffe, un volume supplémentaire d'environ 15 à 20 mm est nécessaire dans la direction du flux d'air dans le système de climatisation. A cause de l'air préchauffé par le corps de chauffe situé du côté de l'eau, le système de chauffage électrique peut ensuite être limité (par l'utilisation d'éléments de chauffage PTC).35 Etant donné qu'une rangée de tubes plats est présente du côté de l'entrée d'air 102, la baisse de pression dans l'échangeur de chaleur 100 est peu influencée. La baisse de pression du côté du liquide de refroidissement dans le réseau de chauffage 100 a lieu principalement dans la deuxième rangée de tubes plats, le côté de l'entrée d'air 102 et la jonction 118 en profondeur, car le liquide de refroidissement devient plus froid à ces endroits et sa viscosité augmente.

Etant donné que les tubes plats ne sont retirés que dans la première rangée de tubes plats 104, du côté de l'entrée d'air, afin de gagner suffisamment de place pour l'intégration du système de chauffage électrique 108, le deuxième passage « critique », c'est-à-dire la deuxième rangée de tubes plats, 102, reste identique à celles des corps de chauffe « classiques ». Ceci est cependant soumis à la condition qu'il y ait une jonction 118 de la profondeur et une disposition de tubes plats à deux rangées dans la profondeur. Etant donné que la deuxième rangée de tubes plats ou le côté de l'entrée d'air 102 n'est pas modifié, il n'est pas non plus nécessaire de s'attendre à une importante réduction des performances du corps de chauffe 100 du côté de l'eau. Par comparaison à la première rangée de tubes plats / le côté de la sortie d'air 104, la deuxième rangée de tubes plats ou le côté de l'entrée de l'air 102 contribuent largement aux performances. Cela s'explique par le fait que la différence de température entre l'air et l'eau de refroidissement est plus importante à cet endroit. L'évolution de la température de l'air est généralement plus importante que celle de l'eau de refroidissement. Pour résumer, l'intégration d'un système de chauffage électrique 108 dans un corps de chauffe 100 du côté de l'eau par rapport à la performance du corps de chauffe 100 du côté de l'eau pour UT = 1 (= une jonction en profondeur) par exemple, est plus efficace pour la circulation si seule la première rangée de tubes plats, le côté de la sortie d'air 104, les tubes plats et les ailettes ondulées pour l'intégration sont retirés. Ceci est valable par comparaison à l'intégration d'un système de chauffage en passant entièrement en profondeur.

Du fait de l'élimination partielle des tubes plats et des ailettes ondulées dans la première rangée de tubes plats 104, on constate une réduction des performances du côté de l'eau de 5 % seulement au maximum. Le système de chauffage électrique installable dans cet espace vide 106 transfère au moins 15 % du corps de chauffe « d'origine » dans l'eau chaude ou le liquide de refroidissement, si aucune rangée de tubes plats n'a encore été retirée. Lors de la phase de démarrage, c'est-à-dire quand la température de l'eau ou du liquide de refroidissement est encore faible, la part des performances de chauffe électrique augmente encore par comparé le corps de chauffe 100 du côté de l'eau et l'augmentation de la densité de performance liée à l'intégration du système de chauffage électrique 108 peut être supérieure à 30 %.

Dans la première rangée de tubes plats 104 les tubes plats et les ailettes ondulées du milieu de la grille de chauffe 104 ou décentrés peuvent être retirés. De même, plusieurs « espaces libres » 106 peuvent être créés dans la première rangée de tubes plats 104. L' « espace libre » 106 individuel n'est pas impérativement nécessaire.

Le système de chauffage électrique intégrable est compris par exemple entre 700 W et 3 000 W.

La profondeur (profondeur de la grille) du corps de chauffe à haut rendement 100 peut être comprise entre 40 et 60 mm. Le corps de chauffe 100 est équipé de 2 rangées de tubes plats 102 et 104 en profondeur. L'écartement un tube plat et un autre en largeur est par exemple compris entre 4 et 10 mm. La densité des rainures des ailettes ondulées peut être comprise entre 80 et 120 rainures par décimètre.

Dans le cas d'un échangeur de chaleur 100 conforme à l'approche présentée ici, le corps de chauffe 100 avec ou sans PTC 108 occupe exactement la même place dans le système de climatisation. Cela permet ainsi d'éviter de devoir recourir à une adaptation coûteuse d'un PTC supplémentaire dans le HVAC. Une extension est possible. Le PTC 108 est intégré dans la première rangée de tubes plats 104 (du côté de l'eau) du corps de chauffe à deux rangées 100. On évite donc une restriction prématurée du système de chauffage électrique 108, car seule la deuxième rangée de tubes plats 102 (côté de l'entrée d'air) fonctionne pour réchauffer l'air devant le système de chauffage électrique 108. Le système de chauffage PTC 108 peut être fabriqué en tant qu'élément indépendant et n'est intégré dans le corps de chauffe à haut rendement 100 qu'ultérieurement. Il n'y a donc pas besoin d'une étape de fabrication coûteuse sur la ligne et donc de coûts supplémentaires pour la production du corps de chauffe. La densité de la performance de chauffe du corps de chauffe 100 et du PTC 108 dans un espace commun est utilisée de façon optimale, afin qu'il ne soit pas nécessaire de recourir à une zone de mélange supplémentaire ou à des espaces vides conditionnés géométriquement pour l'intégration du système de chauffage électrique dans le HVAC. Le système de climatisation et finalement le véhicule peuvent raccourcis de l'espace gagné de cette façon avec la baisse de poids correspondante. La densité de performance du corps de chauffe 100 avec un système de chauffage électrique 108 intégré augmente considérablement, du fait du retrait de certains tubes plats traversés par du liquide de refroidissement.

La figure 2 est une représentation spatiale de l'échangeur de chaleur 100 de la figure la et du système de chauffage électrique 108 de la figure lb tous deux démontés. Le système de chauffage 108 comprend des dimensions extérieures qui correspondent à la prise d'air 106 de l'échangeur de chaleur 100.

La figure 3 est une autre représentation spatiale de l'échangeur de chaleur 100 de la figure la et du système de chauffage électrique 108 de la figure lb tous deux démontés. L'échangeur de chaleur 100 est représenté sans la boîte de répartition et sans la cuve de collecte. Cela permet d'identifier facilement les tubes plats 300. Les tubes plats 300 s'étendent entièrement dans la matrice de l'échangeur de chaleur 102 sur la hauteur et la largeur du conduit de l'échangeur de chaleur 100. Dans la deuxième matrice d'échangeur de chaleur 104, les tubes plats 300 s'étendent entièrement sur la largeur du conduit et sur un tiers supérieur et un tiers inférieur de la hauteur du conduit.

La figure 4a est une représentation fonctionnelle 35 d'un échangeur de chaleur 100 conformément à l'exemple d'application de la présente invention. L'échangeur de chaleur 100 est identique à l'échangeur de chaleur de la figure la. Le système de chauffage 108 est installé dans la prise d'air de l'échangeur de chaleur 100. Une surface de sortie d'air du système de chauffage 108 marque nettement la séparation par rapport aux autres surfaces de sortie d'air du système de chauffage 100, de façon à ce que l'ensemble de l'échangeur de chaleur 100 comporte une surface de sortie d'air globale plane.

Un flux de liquide 400 composé d'eau chauffée et de liquide de refroidissement circule à travers l'ouverture d'entrée dans la boîte de répartition et est ensuite redistribué. A partir de la boîte de répartition, le flux de liquide s'écoule à travers plusieurs tubes plats de la deuxième matrice d'échangeur de chaleur en deux groupes au-dessus et en-dessous du montage du système de chauffage électrique 108 présenté ici, jusqu'à la boîte de jonction.

L'énergie thermique est ainsi transférer dans un flux d'air 402. Dans la boîte de jonction, le flux de liquide 404 refroidi en partie est redirigé vers plusieurs autres tubes plats de la première matrice d'échangeur de chaleur. A travers ces autres tubes plats, le flux de liquide s'écoule à travers l'ensemble du conduit d'air de l'échangeur de chaleur 100 vers la cuve de collecte. L'énergie thermique est ainsi transférée dans le flux d'air 402. Le flux de liquide est rassemblé dans la cuve de collecte, afin de ressortir par une ouverture de sortie sous la forme d'un flux de liquide 404 refroidi. Le flux d'air 402 extrait l'énergie thermique du flux liquide 400 en deux étapes. Dans la première matrice d'échangeur thermique, le flux de liquide 404 est déjà un peu refroidi. Le flux d'air 402 entrant est encore froid et peut extraire la chaleur du flux de liquide 404 en raison de leur grande différence de température. Dans la deuxième matrice d'échangeur de chaleur, le flux de liquide 400 est encore chaud. Le flux d'air 402 est déjà un peu réchauffé. En raison de la différence de température entre le flux de liquide 400 et le flux d'air 402, le flux d'air 402 peut extraire davantage de chaleur du flux de liquide 400. Un réchauffement en deux étapes peut être plus efficace qu'un réchauffement en une étape, car il doit constamment y avoir une différence de température entre les deux milieux, afin de pouvoir procéder au transfert de chaleur.

La figure 4b représente l'échangeur de chaleur 100 de la figure 4a sans boîte de répartition et sans cuve de collecte. Cela permet de représenter le flux de liquide 400 et 406 sous la forme de flux de liquide déjà réparti dans les tubes plats.

Les exemples d'application décrits sont indiqués à titre d'exemple uniquement et peuvent être combinés les uns avec les autres.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Echangeur de chaleur (100) pour un système de climatisation de véhicule, dans lequel l'échangeur de chaleur (100) comporte les caractéristiques suivantes : une première matrice d'échangeur de chaleur (102) pour le transfert d'énergie thermique du flux de liquide (404) vers le flux d'air (402), où la première matrice d'échangeur de chaleur (102) s'étend entièrement sur la surface transversale d'un conduit de l'échangeur de chaleur (100) ; et une deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104) pour le transfert d'énergie thermique du flux de liquide (400) vers le flux d'air (402), où la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104) est placé juste après la première matrice d'échangeur de chaleur (102) et est situé en aval du flux d'air en fonctionnement, où la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104) s'étend entièrement sur la surface transversale avec au moins une prise d'air (106) pour un système de chauffage supplémentaire (108).
2. 2. Echangeur de chaleur (100) conformément à la revendication 1, dans lequel la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104) comporte une boîte de répartition (110) avec une ouverture d'entrée (112) pour le flux de liquide (400), et la première matrice d'échangeur de chaleur (102) comporte une cuve de collecte (114) avec une ouverture de sortie (116) pour le flux de liquide (406), où la première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (102 et 104) sont reliées du point de vue du liquide par une boîte de jonction (118).
3. 3. Echangeur de chaleur conformément à la revendication 2, où la boîte de répartition (110), la boîte de jonction (118) et la cuve de collecte (114) sont situées à l'extérieur du conduit d'air.
4. 4. Echangeur de chaleur (100) conformément aux revendications précédentes, où la première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (102 et 104) comportent plusieurs tubes plats (300) pour l'écoulement du flux de liquide (400 et 404), ceux-ci étant placés de travers par rapport au conduit d'air et à une certaine distance les uns des autres et où la première et la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (102 et 104) comprennent plusieurs ailettes ondulées, qui sont reliées aux tubes plats (300) par un conducteur thermique et placées entre les tubes plats (300), où les ailettes ondulées et les tubes plats (300) forment des espaces intermédiaires, qui sont conçus pour être traversés par le flux d'air (402).
5. 5. Echangeur de chaleur (100) conformément aux revendications précédentes, où la prise d'air (106) s'étend de la première rangée du conduit d'air jusqu'à une deuxième rangée du conduit d'air située à l'opposé.
6. 6. Echangeur de chaleur (100) conformément aux revendications précédentes, où la prise d'air (106) présente une profondeur de la longueur d'une arête d'entrée de la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104) jusqu'à une autre arête de sortie de la deuxième matrice d'échangeur de chaleur (104).
7. 7. Echangeur de chaleur (100) conformément aux revendications précédentes, où la deuxième matrice 35 d'échangeur de chaleur(104) comporte au moins une prised'air (106) supplémentaire pour un système de chauffage supplémentaire.
8. 8. Echangeur de chaleur (100) conformément aux revendications précédentes, avec au minimum un système de chauffage supplémentaire (108), conçu pour transférer l'énergie thermique dans le flux d'air (402), où le système de chauffage (108) comporte une matrice de système de chauffage et est placé dans la prise d'air (106) présente au minimum.
9. 9. Echangeur de chaleur (100) conformément aux revendications précédentes, avec au minimum un système de chauffage supplémentaire (108), qui comporte au minimum une résistance électrique chauffante et un dispositif de raccordement électrique (122).
10. 10. Echangeur de chaleur (100) conformément aux revendications précédentes, avec au minimum un système de chauffage supplémentaire (108), qui comble entièrement la prise d'air (106).