FR2991441A1

FR2991441A1 - Procede de detection de givrage d'un echangeur evaporateur air/fluide frigorigene base sur l'augmentation de la consommation electrique

Info

Publication number: FR2991441A1
Application number: FR1255172A
Authority: FR
Inventors: Christian Moreau
Original assignee: Mobile Comfort Holding
Current assignee: SILOUEST, BE
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-06
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: FR2991441B1

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de dégivrage d'un échangeur de chaleur air/fluide frigorigène dans un ensemble ventilateur/échangeur de chaleur, comprenant les étapes de :(a) Détection du givrage, comprenant les sous-étapes de : (a1) Mesure et mémorisation de la puissance électrique P consommée par le ventilateur au moment de son démarrage, (a2) Mesure de la puissance électrique P consommée par le ventilateur pendant son fonctionnement, puis : (a3) Comparaison entre les valeurs de P et P , et si la puissance électrique mesurée pendant le fonctionnement est de plus de x% supérieure à la puissance électrique nominale consommée au démarrage (x étant réglable entre 20% et 80%), ou si la puissance absorbée par le ventilateur devient supérieure à y% de la puissance nominale (y étant réglable entre 100 et 200%), alors on considère qu'il y a givrage de l'échangeur, et les étapes (b), (c) et (d) suivantes sont exécutées; (b) Passage en mode dégivrage, (c) Dégivrage de l'échangeur, (d) Sortie du mode dégivrage.

Description

Procédé de détection de givrage d'un échangeur évaporateur air/fluide frigorigène basé sur l'augmentation de la consommation électrique Domaine de l'invention La présente invention appartient au domaine des échangeurs de chaleur, et plus particulièrement les échangeurs de chaleur entre l'air et un fluide frigorigène. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé amélioré de dégivrage de tels échangeurs utilisés en mode évaporateur. État de la technique Lorsqu'un échangeur de chaleur air/fluide frigorigène (appelé souvent par l'homme du métier « batterie air ») est utilisé en tant qu'évaporateur d'une pompe à chaleur et que la température de l'air extérieure descend en dessous d'une certaine valeur, voisine de 0°C, il se produit un phénomène de givrage : une couche de glace se forme sur les parois extérieures de l'échangeur. Cette couche de glace nuit au transfert de chaleur entre l'échangeur de chaleur et son environnement. La vitesse de développement de ce givrage dépend de nombreux paramètres, et en particulier de la température et du taux d'humidité de l'air. Ce phénomène de givrage produit les effets suivants : une baisse de performances de l'échangeur qui se traduit par une diminution de la pression du fluide frigorigène, une augmentation de la perte de charge subie par le ventilateur d'air, utilisé pour forcer le passage de l'air sur l'échangeur, du fait de la restriction créée par le givre voire la glace, ce qui entraine une augmentation de la consommation électrique du ventilateur. Il est donc nécessaire de dégivrer périodiquement cet échangeur en le chauffant. Pour ce faire, divers moyens peuvent être utilisés, par exemple le dégivrage par un gaz chaud ou par une résistance électrique, ou dans le cas d'une pompe à chaleur réversible, le dégivrage par inversion du cycle thermodynamique. Quelle que soit la méthode utilisée, le dégivrage entraine une perte calorique, il est donc nécessaire de le faire à bon escient. Or, de nombreux paramètres sont à prendre en compte, tels que la température de l'air, l'humidité de l'air, l'espacement des ailettes de l'échangeur, l'écart entre la température de l'air et celle du fluide frigorigène, il n'est donc pas simple de savoir quand déclencher le dégivrage d'un échangeur.

Les méthodes connues pour déclencher un dégivrage s'appuient généralement sur une approche d'horloge et/ou une approche d'écart de température. Mais ces méthodes ne donnent pas entièrement satisfaction pour différentes raisons. En particulier, l'approche horloge ne prend pas en compte la variation importante du temps de givrage en fonction des conditions extérieures (température et humidité de l'air) et des conditions intérieures au tube frigorifique, qui varient également si l'équipement est en pleine charge ou en charge partielle. Il s'agit d'un réglage approximatif qui n'optimise pas par conséquent le rendement de la machine sur une longue période. L'approche par écart de température quant à elle s'appuie sur un écart entre la température extérieure de l'air et la température du fluide frigorigène à l'intérieur du tube frigorifique de l'échangeur pour un niveau de puissance donné. Cette température du fluide frigorigène peut être approchée à partir d'une sonde de température sur la face extérieure de l'échangeur, ou obtenu de façon plus directe à l'aide d'un transducteur sous pression. Puisque le fluide frigorigène est en mode liquide vapeur à l'intérieur de I"évaporateur, on peut transformer (grâce à un polynôme de calcul) cette valeur de pression en une valeur de température dite saturée. Lorsque l'échangeur givre, l'écart de température entre l'air extérieur et la température saturée à l'intérieur du tube frigorifique augmente. En pratique, la mesure de cet écart de température est délicate car d'une part la puissance n'est pas toujours constante et d'autre part, le fonctionnement du détendeur électronique peut parfois générer de l'instabilité, source de mise en dégivrage intempestive. Un phénomène de givrage similaire se produit également sur les évaporateurs des systèmes de réfrigération.

Objet de l'invention Le but de l'invention est d'optimiser le déclenchement du dégivrage d'un échangeur de chaleur air/fluide frigorigène utilisé comme évaporateur d'un système thermodynamique tel qu'une pompe à chaleur ou un système de réfrigération, de manière à ce que le dégivrage se produise lorsqu'il est nécessaire, mais ne se produise pas lorsqu'il pourrait être évité. Ce but est atteint grâce à un procédé de dégivrage d'un échangeur de chaleur air/fluide frigorigène dans un ensemble ventilateur/échangeur de chaleur, ledit échangeur de chaleur étant utilisé comme évaporateur dans un dispositif thermodynamique, ledit dispositif thermodynamique comprenant un circuit de fluide frigorigène sur lequel sont placés un compresseur, un condenseur, un détendeur et ledit échangeur de chaleur air/fluide frigorigène utilisé comme évaporateur, ledit procédé comprenant l'étape de : (a) Détection du givrage, comprenant les sous-étapes de : (a1) Mesure et mémorisation de la puissance électrique P1 absorbée par le ventilateur au moment de son démarrage, (a2) Mesure de la puissance électrique P2 absorbée par le ventilateur pendant son fonctionnement, puis : (a3) Comparaison entre les valeurs de P1 et P2 , et si la puissance électrique P2 mesurée pendant le fonctionnement est de plus de x% supérieure à la puissance électrique P1 absorbée au démarrage (x étant réglable entre 20% et 80%), ou si la puissance P2 absorbée par le ventilateur devient supérieure à y% de la puissance P1 (y étant réglable entre 100 et 200%), alors on considère qu'il y a givrage de l'échangeur.

L'étape (a3) est suivie des étapes (b), (c) et (d) suivantes : (b) Passage en mode dégivrage, (c) Dégivrage de l'échangeur, (d) Sortie du mode dégivrage.

L'approche de la présente invention est d'utiliser la mesure de la consommation électrique du ventilateur. En fonctionnement hors givrage, cette valeur dépend naturellement de la vitesse de rotation du ventilateur et de la température de l'air. Un air plus froid donc plus dense entraine une consommation électrique supérieure pour un échangeur de chaleur sur l'air. D'autre part, lorsque l'échangeur givre, la consommation électrique du ventilateur augmente avec le givrage. Il est donc possible de définir une valeur seuil d'augmentation de la consommation ainsi qu'une valeur seuil de consommation maxi pour déclencher le dégivrage. Un des avantages de ce procédé est sa précision. D'autre part, la consommation électrique du ventilateur dépend peu des conditions à l'intérieur du tube frigorifique de l'échangeur, et évite des dégivrages intempestifs. Dans un mode de réalisation, le procédé selon l'invention comporte en outre, entre les étapes (c) et (d), une étape d'inversion du sens de rotation du ventilateur, utilisée pour évacuer l'eau résultant du dégivrage hors de l'échangeur.

Dans un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, la détection du dégivrage comporte en outre la mesure de la température d'évaporation du fluide frigorigène, et en ce que, si ladite température d'évaporation est inférieure à une valeur Txi comprise entre - 20°C et -30°C (et de préférence d'environ -25°C), les étapes (b), (c) et (d) sont immédiatement exécutées. Dans un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, la détection du dégivrage comporte en outre une étape de mesure de la température d'évaporation TBp du fluide frigorigène, et en ce que, si la température d'évaporation Tep mesurée est inférieure à un seuil T,C2 réglable sur l'IHM (de préférence compris entre -5°C et 0°C), une horloge démarre jusqu'à une valeur ts prédéterminée (de préférence comprise entre 30 min à 300 min), lorsque cette horloge atteint cette valeur ts, les étapes (b), (c) et (d) sont exécutées, et si la température d'évaporation devient supérieure au seuil TX2, l'horloge s'arrête et s'initialise à 0, les étapes (b), (c) et (d) ne sont pas exécutées. Dans un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, la détection du dégivrage comporte en outre une étape de mesure de la température d'évaporation du fluide frigorigène TBp et de mesure de la température extérieure Tex', et en ce que si la température d'évaporation TBp du circuit frigorifique est inférieure à une valeur prédéterminée, et si (Text - TBp) X rpmcpm ! rpmcp (où rpmcp représente la vitesse du compresseur) est supérieure à une valeur prédéterminée (de préférence comprise entre 8°C et 12°C) et si Pcatocp%Pabevadateur est inférieur à une valeur comprise entre 1,5 et 3 (et de préférence entre 2,0 et 2,4), une horloge démarre jusqu'à une valeur prédéterminée (de préférence comprise entre 15 à 300 min), et lorsque l'horloge atteint cette valeur, les étapes (b), (c) et (d) sont exécutées, et si la température d'évaporation devient supérieure au seuil réglable de I'IHM (par exemple -6°C) ou si le différentiel entre Text et Top devient inférieur au seuil réglable de l'IHM (par exemple 10°C), l'horloge s'arrête et s'initialise à 0, les étapes (b), (c) et (d) ne sont pas exécutées. Dans un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, la détection du dégivrage comporte en outre une étape de mesure de la température d'évaporation TBp du fluide frigorigène, lorsque la température d'évaporation du du fluide frigorigène est inférieure à une valeur prédéterminée comprise entre -20 et 0°C, (et de préférence comprise entre - 10°C et -2°C), une horloge démarre lors du démarrage du compresseur, jusqu'à une valeur prédéterminée comprise entre 10 et 300 minutes (et de préférence 10 et 30 minutes), lorsque l'horloge atteint cette valeur, il y a mémorisation de la valeur (Tee - TBP) x rpmcpmax / rpmcp = T1, puis, à intervalles réguliers (de préférence toutes les minutes), on calcule à nouveau la valeur (Text - TBp) x rpmcpmax / rpmcp = (T2) et on calcule T2 - T1, si T2 prédéterminée comprise entre 4,0 et 6,0 (5,0) pendant inférieur à une valeur comprise entre 1,5 et 3 (et de étapes (b), (c) et (d) sont exécutées.

Dans un autre mode de réalisation du procédé selon inversion du cycle thermodynamique. - T1 est supérieur à une valeur 2 min et si Pcaiocp/Pabsvar;ateur est préférence entre 2,0 et 2,4), les l'invention, l'étape (c) se fait par Dans un autre mode de réalisation du procédé selon l' comporte des résistances électriques, et en ce que I tension desdites résistances électriques. invention, l'échangeur de chaleur 'étape (c) se fait par mise sous Description 1. Définitions Dans le présent document, on entend par - Système thermodynamique de type pompe à chaleur ou réfrigération : un dispositif comportant un compresseur et plusieurs échangeurs dans lesquels circule un fluide de transfert spécifique appelé usuellement fluide frigorigène, ledit dispositif permettant d'absorber de l'énergie thermique à une première température, et de restituer de l'énergie thermique à une seconde température, la seconde température étant plus élevée que la première. - Échangeur de chaleur : un dispositif destiné à transférer de la chaleur entre plusieurs circuits. - Fluide de transfert : un fluide caloporteur utilisé pour transférer de la chaleur ; les exemples classiques sont le fluide frigorigène, l'eau ou l'eau glycolée parfois appelé saumure. - Source thermique ou source : par convention, les termes source et charge thermique se réfèrent au mode chauffage. La source est le milieu d'où l'on extrait la chaleur en mode chauffage. Cette extraction de chaleur s'effectue avec certaines caractéristiques physiques comme l'inertie thermique ou la puissance disponible qui caractérisent la source. On peut noter que le terme source est impropre en mode refroidissement car on y rejette en fait de la chaleur issue du bâtiment. - Charge thermique ou charge : le milieu où l'on rejette la chaleur en mode chauffage. Ce rejet de chaleur s'effectue avec certaines caractéristiques physiques comme l'inertie thermique ou la puissance disponible qui caractérisent la charge, de même la charge est le lieu d'où l'on retire la chaleur en mode refroidissement. - COP ou coefficient de performance : le COP ou coefficient de performance d'un système en mode chauffage est défini comme le rapport entre la puissance de chauffage disponible sur la puissance électrique consommée par le système. - IHM : interface homme-machine. - Mode « dégivrage » : un mode de fonctionnement particulier de l'échangeur, ou plus généralement de la pompe à chaleur à laquelle il appartient, permettant le dégivrage dudit échangeur (typiquement : inversion du cycle thermodynamique, injection de gaz chauds, mise en marche de résistances électrique) Les pompes à chaleur sont employées depuis très longtemps pour le chauffage et la climatisation d'espaces, et la production d'eau chaude sanitaire. Les pompes à chaleur possèdent quatre organes principaux successivement placés sur un circuit de fluide frigorigène : Compresseur : dispositif actionné par un moteur (le plus souvent électrique), il élève la pression et la température du fluide frigorigène gazeux en le comprimant. Condenseur : échangeur de chaleur dans lequel le fluide frigorigène cède sa chaleur à un fluide secondaire (eau, air...) en passant de l'état gazeux à l'état liquide.

Détendeur : dispositif qui réduit la pression du fluide frigorigène en phase liquide. Évaporateur : échangeur de chaleur dans lequel la chaleur est prélevée d'un fluide secondaire pour vaporiser le fluide frigorigène. 2. Description détaillée La présente invention s'applique aux systèmes thermodynamiques de type pompe à chaleur ou réfrigération. Beaucoup de pompes à chaleur sont de type air/eau, c'est-à-dire qu'elles utilisent l'air extérieur comme source de chaleur en mode chauffage. Dans les pompes à chaleur de ce type, l'évaporateur est un échangeur de type air/fluide frigorigène placé à l'extérieur d'un bâtiment. Un ou plusieurs ventilateurs sont associés à l'échangeur pour forcer l'air extérieur à passer sur l'échangeur. Chacun de ces ventilateurs est actionné par un moteur électrique. Dans un mode de réalisation de la présente invention, les ventilateurs utilisés possèdent les caractéristiques suivantes : diamètre : 810 mm, débit d'air 22000 m3/heure, moteur à commutation électronique. Les ventilateurs comprennent une électronique de puissance intégrée au bloc moteur et capable de communiquer par bus électronique, de type Modbus ou CAN (une abréviation pour le terme anglais « Controller Area Network »). Lorsqu'un échangeur de chaleur air/fluide frigorigène (appelé souvent par l'homme du métier « batterie air ») est utilisé en tant qu'évaporateur d'une pompe à chaleur, le fluide frigorigène est à température plus basse que l'air. Lorsque la température de l'échangeur côté air descend en dessous d'une certaine valeur, voisine de 0°C, il se produit un phénomène de givrage. La vitesse de développement de ce givrage dépend de nombreux paramètres, et en particulier de la température Text et du taux d'humidité de l'air avec lequel l'échangeur de chaleur est en contact thermique. La phase de dégivrage est une phase de fonctionnement normale d'une pompe à chaleur réversible. Ce phénomène de givrage est analogue à un encrassement de l'échangeur côté air. Ceci produit les effets suivants : une baisse de performances de l'échangeur qui se traduit par une diminution de la pression du fluide frigorigène, une augmentation de la perte de charge subie par les ventilateurs d'air, utilisés pour forcer le passage de l'air sur l'échangeur, du fait de la restriction créée par le givre voire la glace, ce qui entraine une augmentation de la consommation électrique du ventilateur. Il est donc nécessaire de dégivrer périodiquement cet échangeur en le chauffant. L'apport de calories nécessaire au dégivrage peut être réalisé par divers moyens, par exemple le dégivrage par un gaz chaud ou par une résistance électrique, ou dans le cas d'une pompe à chaleur réversible, dégivrage par inversion du cycle thermodynamique. Les pompes à chaleur actuelles sont régulées par un module de commande électronique, généralement assimilable à une machine informatique comprenant un microprocesseur, une interface homme-machine (IHM), auquel sont reliés différents capteurs mesurant des paramètres tels que la pression et la température du fluide frigorigène en différents points du circuit, la température de l'air extérieur Ten. La mise en oeuvre de la présente invention nécessite en outre que la puissance électrique consommée par les ventilateurs soit mesurée, et transmise au module de commande de la pompe à chaleur. La mesure et la transmission au module de commande de la puissance électrique consommée par les ventilateurs peuvent être réalisées par tout moyen approprié connu de l'homme de métier. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la communication entre les ventilateurs et le module de commande se fait par bus électronique tel que Modbus ou CAN (controller area network).

La présente invention propose une nouvelle méthode pour le déclenchement du dégivrage d'un échangeur air/fluide frigorigène d'une pompe à chaleur. Le dégivrage de l'échangeur air/fluide frigorigène est utilisé uniquement en mode chauffage. Le procédé de dégivrage comprend classiquement trois étapes qui sont : - La détection du givrage de l'échangeur air/fluide frigorigène, - L'action de dégivrage, - La sortie du dégivrage. Dans la présente invention, la méthode de détection du givrage est la suivante : - Mesure et mémorisation de la puissance électrique consommée par chacun des ventilateurs au moment de leur démarrage, - Mesure de la puissance électrique consommée par les ventilateurs pendant leur fonctionnement, puis : - Si la puissance électrique mesurée pendant le fonctionnement est de plus de supérieure à la puissance électrique nominale consommée au démarrage (x étant réglable (sur IHM) et compris entre 20 et 80%), ou si la puissance absorbée par chacun des ventilateurs devient supérieure à y% de la puissance (y étant réglable (sur IHM) entre 100 et 200%), alors on considère qu'il y a givrage de l'échangeur, et on déclenche une action de dégivrage.

Dans un mode de réalisation, la puissance électrique consommée par le ventilateur pendant son fonctionnement peut être pondérée par calcul en fonction de la température de l'air. Dans un autre mode de réalisation, une étape d'inversion du sens de rotation des ventilateurs, utilisée pour évacuer l'eau résultant du dégivrage hors de l'échangeur, peut être inclue entre les étapes (c) et (d). En variante, la méthode de dégivrage de la présente invention peut en outre être combinée avec une ou plusieurs des méthodes ci-dessous. Cela peut être utile par exemple dans le cas où la température extérieure est très basse, ou bien lorsque l'on souhaite optimiser le COP de l'installation. X %30 Méthode A : - Mesure de la température d'évaporation du fluide frigorigène, - Si la température d'évaporation est inférieure à une température TX1 (qui est avantageusement comprise entre -20°C et -30°C, et de préférence environ -25°C), un cycle de dégivrage est immédiatement lancé. Méthode B : - Mesure de la température d'évaporation TBP du fluide frigorigène, - Si la température d'évaporation TBP est inférieure à un seuil TX2 réglable sur l'IHM (TX2 est avantageusement compris entre -10°C et 0°C, de préférence entre -5°C et -1°C, et par exemple -2°C), une horloge (i.e. un chronomètre, en anglais « timer ») démarre jusqu'à une valeur ts réglable de l'IHM (typiquement réglable de 30 min à 300 min). - Lorsque l'horloge atteint cette valeur ts, un cycle de dégivrage est lancé. - Si la température d'évaporation TBP devient supérieure au seuil TX2 , l'horloge s'arrête et s'initialise à 0, il n'y a plus de lancement de cycle de dégivrage. Méthode C : Avec cette méthode, le déclenchement du dégivrage est choisi pour une optimisation du COP. - Mesure de la température d'évaporation du fluide frigorigène, - Si la température d'évaporation (TBP) du fluide frigorigène est inférieure à une valeur réglable de l'IHM (par exemple -6°C), et si (Ten - TBP) x rpmcPmaX / rpmcp est supérieure à un seuil réglable de l'IHM (10°C) et si Pcalocp/Pabsvariateur est inférieur à 2,2 (réglable sur IHM de 1,5 à 3), une horloge démarre jusqu'à une valeur réglable de l'IHM (réglable de 15 à 300 min, par exemple 90 min). - Lorsque l'horloge atteint cette valeur, un cycle de dégivrage est lancé. - Si la température d'évaporation devient supérieure au seuil réglable de l'IHM (6°C) ou si (Ten - TBP) x rpmcPmaX / rpmcp devient inférieur au seuil réglable de l'IHM (10°C), l'horloge s'arrête et s'initialise à 0. Cette méthode est utilisable lorsque le compresseur est un compresseur à vitesse variable, comportant un variateur de vitesse. rpmcpmax est la vitesse maximale du compresseur. rpmcp est la vitesse effective du compresseur.

Pcaiocp est la puissance calorifique utile fournie par le compresseur. Cette puissance calorifique est généralement une valeur calculée à partir des valeurs de basse pression du fluide frigorigène et haute pression du fluide frigorigène, grâce à des algorithmes fournis par le fabricant du compresseur.

Pabsvar;ateu est la puissance absorbée par le variateur. Le rapport Pcaiocp/Pabsvariateu correspond au COP du dispositif thermodynamique. Méthode D : Surveillance de l'évolution de la température d'évaporation TBP dans le temps - Mesure de la température d'évaporation du fluide frigorigène, - Lorsque la température d'évaporation du fluide frigorigène est inférieure à un seuil réglable de l'IHM (réglable de -20 à 0°C, par exemple -6°C), une horloge démarre lors du démarrage du compresseur, jusqu'à une valeur réglable sur I'IHM (réglable de 10 à 300 min, par exemple 15 min). - Lorsque l'horloge atteint cette valeur à ce seuil, il y a mémorisation de la valeur (Text - TBP) x rpmcpmax / rpmcp = T1. - A intervalle régulier, par exemple toutes les minutes, on calcule à nouveau la valeur (Text - TBP) x rpmcpmax / rpmcp (T2) et on calcule T2 - T1. - Si T2 - T1 est supérieur à 5,0 (réglable sur IHM) pendant 2 min et si Pcaiocp/Pabsvariateur est inférieur à 2,2 (réglable sur IHM), un cycle de dégivrage est lancé.

Lorsque le givrage est détecté, il faut lancer un cycle de dégivrage de l'échangeur. Le dégivrage est généralement effectué selon l'une des méthodes ci-dessous. Le dégivrage peut se faire par inversion du cycle thermodynamique. Les ventilateurs de l'échangeur sont mis à l'arrêt, puis grâce à une inversion de cycle permis par une vanne 4 voies, c'est-à-dire que l'évaporateur qui dans son état initial capte et absorbe des calories extérieures, devient alors le condenseur, le givre fond progressivement. Une fois le dégivrage terminé, par exemple quand la température de surface de l'échangeur est conforme à une température dite « de fin de dégivrage », la vanne 4 voies repasse en position « chauffage » et les ventilateurs sont à nouveau actionnés.

Plutôt réservé aux installations à « postes multiples », car l'on peut dégivrer individuellement un évaporateur pendant que les autres fonctionnent. Cette méthode consiste à prélever à la sortie du compresseur une certaine quantité de gaz chaud qui est réinjectée à l'entrée de l'évaporateur après détendeur et parfois en sortie de l'évaporateur (postes multiples), un jeu de vannes électromagnétiques et de clapets anti-retour complètent le système. Le dégivrage peut également se faire par des résistances électriques. Des résistances électriques sont incorporées dans l'évaporateur, généralement un régulateur électronique gère le dégivrage, il interroge périodiquement (par exemple : toutes les 4 heures) une sonde (thermistance) placée dans l'évaporateur. Si la température correspond à la température d'enclenchement du dégivrage, le compresseur et la ventilation de l'évaporateur s'arrêtent et les résistances sont mises sous tension. Il est mis fin au dégivrage quand la température de surface de l'évaporateur est conforme à une température de fin de dégivrage préréglée. Le ventilateur et le compresseur après temporisation sont mis en marche. Lorsque le givre est fondu, on cesse le dégivrage et on repasse en mode chauffage le cas échéant, c'est-à-dire en particulier lorsque le dégivrage se fait par inversion du cycle. On peut déterminer si le givre est fondu de plusieurs manières, qui peuvent si nécessaire être combinées. Par exemple, on peut mesurer grâce à une sonde, la température d'une ailette de l'échangeur choisie, souvent lors d'un essai, comme représentative de l'échangeur, et on s'assure qu'elle atteint une valeur nettement supérieure à zéro (par exemple 15 à 20°C). On peut également mesurer la pression à l'intérieur des tubes frigorifiques et s'assurer que celle-ci est maintenue à une certaine valeur pendant suffisamment longtemps (cette valeur étant validée par exemple par des essais), et qu'ainsi une énergie calorifique est suffisante pour dégivrer entièrement l'échangeur air/fluide frigorigène. La méthode de détection du dégivrage de la présente invention peut en outre être utilisée pour détecter une occultation ou un encrassement très excessif de l'échangeur (par exemple par du sable ou par des feuilles). Il s'agit dans ce cas d'un fonctionnement anormal qui est mis en évidence afin d'avertir du besoin d'une intervention humaine. Dans ce cas, la détection d'anomalie peut avoir lieu aussi bien lorsque l'échangeur air/fluide frigorigène est utilisé en mode évaporateur (refroidissement de l'air) que lorsqu'il est utilisé en mode condenseur (réchauffement de l'air).

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l'invention peut être utilisé pour le dégivrage d'échangeurs air/fluide frigorigène d'une installation de type EnerTermoPac®, telle que décrite dans la demande de brevet WO 2011/01573. Le procédé est décrit ci-dessous en détail dans le cas particulier d'une EnerTermoPac® comportant un module avec deux échangeurs air/fluide frigorigène, et deux circuits de fluide frigorigène, ainsi que des ventilateurs hélicoïdes associés aux échangeurs, et les vannes hydrauliques deux et quatre voies nécessaires à son fonctionnement. En mode chauffage les deux circuits de fluide frigorigène fonctionnent comme un seul étage de puissance modulant. La détection du givrage des deux échangeurs est effectuée de manière indépendante. Lors de la détection de givrage d'un des deux échangeurs, mais l'action de dégivrage est réalisée de façon simultanée sur les deux circuits. Si on a trois détections de dégivrage en moins d'une heure sur un même circuit frigorifique, il est préférable d'arrêter le compresseur de ce circuit et d'afficher une information de défaut du type: « dégivrage trop fréquent circuit n°x Pac x ».

Une fois que le givrage est détecté, on baisse la fréquence des compresseurs à 30Hz avant de les arrêter. On arrête également les ventilateurs hélicoïdes. (En mode dégivrage, la ventilation est arrêtée). Les vannes hydrauliques 2 voies restent ouvertes pendant le dégivrage et les phases de transition. Ensuite, on passe en mode dégivrage : - Equilibrage des pressions des circuits basse pression et haute pression pour chacun des deux circuits. - Positionnement des vanne 4 voies : vannes non alimentées (comme en refroidissement). - Ouverture du détendeur du premier circuit de fluide frigorigène à 80%. - Démarrage du compresseur du premier circuit de fluide frigorigène à 50Hz. - Ouverture du détendeur du second circuit de fluide frigorigène à 80%. - Démarrage du compresseur du second circuit de fluide frigorigène à 50Hz. - Montée de la fréquence des deux compresseurs en parallèle à 70Hz. - Régulation des fréquences des compresseurs pour obtenir une température condensation en HP1 et HP2 de 45°C. (HP = haute pression). - Lorsque la température haute pression du premier circuit ou du second circuit arrive à une valeur réglable sur l'IHM (par exemple 45°C) + un delta réglable de l'IHM (10°C) (donc 55 °C), le compresseur correspondant s'arrête. - Lorsque la fréquence d'un compresseur atteint 30Hz, démarrage d'une temporisation dont la valeur maximum est réglable sur l'IHM (de préférence à 120s, et comprise entre 60 et 300s). Si la fréquence repasse au-dessus de 40Hz (réglable IHM de 35 à 60Hz), alors on initialise à 0 la temporisation. mode de - On passe à l'étape suivante sur une des deux conditions : o Soit la temporisation est arrivée à la valeur maxi réglable de l'IHM (par exemple 120s). o Soit les deux compresseurs se sont arrêtés avant la fin de cette temporisation. Une fois que l'une des deux conditions ci-dessus est valide, on évacue les gouttes d'eau des échangeurs : On démarre les ventilateurs dans le sens soufflage sur les échangeurs à une vitesse de 800 tr/mn (réglable sur l'IHM) pendant un temps de 30s (réglable sur l'IHM de 5 à 60s).

A la fin de ce temps réglable de l'IHM (30s), on arrête les ventilateurs et on sort du mode dégivrage (après équilibrage de pression puis basculement des vannes 4 voies) pour retourner au mode chauffage. (Anti court-cycle et durée mini d'arrêt à annuler dans ce cas) Pour la réalisation de l'invention, on a utilisé les ventilateurs de type EC de la société EBM-Papst : on a communiqué directement par bus de communication Modbus avec ce ventilateur, ce qui permet une approche précise et simple. Ce mode de communication permet en fin de dégivrage une inversion ponctuelle du sens des ventilateurs afin de chasser l'eau issue de la fonte de la glace.20

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de dégivrage d'un échangeur de chaleur air/fluide frigorigène dans un ensemble ventilateur/échangeur de chaleur, ledit échangeur de chaleur étant utilisé comme évaporateur dans un dispositif thermodynamique, ledit dispositif thermodynamique comprenant un circuit de fluide frigorigène sur lequel sont placés un compresseur, un condenseur, un détendeur et ledit échangeur de chaleur air/fluide frigorigène utilisé comme évaporateur, ledit procédé comprenant l'étape de : (a) Détection du givrage, comprenant les sous-étapes de : (a1) Mesure et mémorisation de la puissance électrique P1 absorbée par le ventilateur au moment de son démarrage, (a2) Mesure de la puissance électrique P2 absorbée par le ventilateur pendant son fonctionnement, puis : (a3) Comparaison entre les valeurs de P1 et P2 , et si la puissance électrique P2 mesurée pendant le fonctionnement est de plus de x% supérieure à la puissance électrique nominale consommée au démarrage (x étant réglable entre 20% et 80%), ou si la puissance P2 absorbée par le ventilateur devient supérieure à y% de la puissance P1 (y étant réglable entre 100 et 200%), alors on considère qu'il y a givrage de l'échangeur.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (a3) est suivie des étapes (b), (c) et (d) suivantes : (b) Passage en mode dégivrage, (c) Dégivrage de l'échangeur, (d) Sortie du mode dégivrage.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre les étapes (c) et (d), une étape d'inversion du sens de rotation du ventilateur, utilisée pour évacuer l'eau résultant du dégivrage hors de l'échangeur.30
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détection du dégivrage comporte en outre la mesure de la température d'évaporation du fluide frigorigène, et en ce que, si ladite température d'évaporation est inférieure à une valeur TX1 comprise entre -20°C et -30°C (et de préférence d'environ -25°C), les étapes (b), (c) et (d) sont immédiatement exécutées.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détection du dégivrage comporte en outre une étape de mesure de la température d'évaporation TBP du fluide frigorigène, et en ce que, si la température d'évaporation TBP mesurée est inférieure à un seuil TX2 réglable sur l'IHM (de préférence compris entre -5°C et 0°C), une horloge démarre jusqu'à une valeur ts prédéterminée (de préférence comprise entre 30 min à 300 min), lorsque cette horloge atteint cette valeur ts, les étapes (b), (c) et (d) sont exécutées, et si la température d'évaporation devient supérieure au seuil TX2, l'horloge s'arrête et s'initialise à 0, les étapes (b), (c) et (d) ne sont pas exécutées.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détection du dégivrage comporte en outre une étape de mesure de la température d'évaporation du fluide frigorigène TBP et de mesure de la température extérieure Ten, et en ce que si la température d'évaporation TBP du circuit frigorifique est inférieure à une valeur prédéterminée, et si (Ten - TBP) x rpmcp,' / rpmcp (où rpmcp représente la vitesse du compresseur) est supérieure à une valeur prédéterminée (de préférence comprise entre 8°C et 12°C) et si Pcaiocp/Pabsvariateur est inférieur à une valeur comprise entre 1,5 et 3 (et de préférence entre 2,0 et 2,4), une horloge démarre jusqu'à une valeur prédéterminée (de préférence comprise entre 15 à 300 min), et lorsque l'horloge atteint cette valeur, les étapes (b), (c) et (d) sont exécutées, et si la température d'évaporation devient supérieure au seuil réglable de l'IHM (-6°C) ou si le différentiel entre Text et TBP devient inférieur au seuil réglable de l'IHM (10°C), l'horloge s'arrête et s'initialise à 0, les étapes (b), (c) et (d) ne sont pas exécutées.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détection du dégivrage comporte en outre une étape de mesure de la température d'évaporation TBP du fluide frigorigène, lorsque la température d'évaporation du fluide frigorigène est inférieure à une valeur prédéterminée comprise entre -20 et 0°C, (et de préférence comprise entre -10°C et -2°C), une horloge démarre lors du démarrage du compresseur, jusqu'à une valeur prédéterminée comprise entrel0 et 300 minutes (et de préférence 10 et 30 minutes), lorsque l'horloge atteint cette valeur, il y a mémorisation de la valeur (Ten - TBP) x rpmcpmax / rpmcp = T1, puis, à intervalles réguliers (de préférence toutes les minutes), on calcule à nouveau la valeur (Ten - TBP) x rpmcpmax / rpmcp = (T2) et on calcule T2 - T1, si T2 - T1 est supérieur à une valeur prédéterminée comprise entre 4,0 et 6,0 (5,0) pendant 2 min et si Pca,ocp/Pabsvar;ateur est inférieur à une valeur comprise entre 1,5 et 3 (et de préférence entre 2,0 et 2,4), les étapes (b), (c) et (d) sont exécutées.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (c) se fait par inversion du cycle thermodynamique.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur comporte des résistances électriques, et en ce que l'étape (c) se fait par mise sous tension desdites résistances électriques.