FR3033394A1 - Circuit de gestion thermique - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un circuit de gestion thermique (1) dans lequel un fluide réfrigérant est apte à circuler et comportant, connectés successivement et en série, un compresseur principal (3), un premier échangeur de chaleur (5), un deuxième échangeur de chaleur (9), ledit circuit de gestion thermique (1) comportant également : - un échangeur de chaleur interne (13), - un dispositif de détente (7) de fluide réfrigérant et de récupération énergétique, qui comporte, d'une part une turbine de détente (71), et d'autre part un compresseur additionnel (73), - une première branche de contournement (B) permettant au fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur (5) de circuler jusqu'à la turbine de détente (71), en contournant l'échangeur de chaleur interne (13), ladite première branche de contournement (B) comportant un troisième échangeur de chaleur (19), une deuxième branche de contournement (C) permettant au fluide réfrigérant sortant de la turbine de détente (71) de circuler jusqu'au premier échangeur de chaleur (5), en contournant le deuxième échangeur de chaleur (9) et/ou l'échangeur de chaleur interne (13).

Description

1 Circuit de gestion thermique La présente invention concerne le domaine des circuits de gestion thermique et plus particulièrement des circuits de gestion thermique de véhicule automobile.
Les circuits de gestion thermique comportent généralement une boucle de climatisation dans laquelle circule un fluide réfrigérant. Lors de la détente du fluide réfrigérant, par exemple par un détendeur, une certaine quantité d'énergie est perdue. Il est ainsi connu de remplacer le détendeur par une turbine reliée à un compresseur additionnel connecté en série avec le compresseur principal. Cela permet de récupérer de l'énergie cinétique au niveau de la turbine et de l'utiliser pour comprimer le fluide réfrigérant au niveau du compresseur additionnel. Cependant, dans ce genre d'architecture de circuit de gestion thermique, l'énergie 15 récupérée n'est utile que pour diminuer la consommation d'énergie de la boucle de climatisation. Un des buts de la présente invention est donc de remédier, au moins partiellement, aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer une architecture de circuit de gestion thermique 20 améliorée. La présente invention concerne donc un circuit de gestion thermique dans lequel un fluide réfrigérant est apte à circuler et comportant, connectés successivement et en série, un compresseur principal, un premier échangeur de chaleur, un deuxième échangeur de chaleur, 25 ledit circuit de gestion thermique comportant également : - un échangeur de chaleur interne permettant un échange de chaleur entre les fluides réfrigérants provenant respectivement des premier et deuxième échangeurs de chaleur, - un dispositif de détente de fluide réfrigérant et de récupération énergétique qui 30 comporte, d'une part, une turbine de détente disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur, et d'autre part, un compresseur additionnel qui est disposé en amont du premier échangeur de chaleur et qui est connecté en 3033394 2 parallèle du compresseur principal, ledit dispositif de détente comportant également un moyen de couplage débrayable entre la turbine de détente et le compresseur additionnel, - une première branche de contournement permettant au fluide réfrigérant 5 sortant du premier échangeur de chaleur de circuler jusqu'à l'entrée de fluide réfrigérant de la turbine de détente, en contournant l'échangeur de chaleur interne, ladite première branche de contournement comportant en outre un troisième échangeur de chaleur, - une deuxième branche de contournement permettant au fluide réfrigérant 10 sortant de la turbine de détente de circuler jusqu'à l'entrée de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur, en contournant le deuxième échangeur de chaleur et/ou l'échangeur de chaleur interne. La première et la deuxième branche de contournement permettent au circuit de gestion thermique de fonctionner dans un mode de fonctionnement supplémentaire, dit mode de récupération d'énergie Rankine, où la turbine de détente est débrayée du compresseur additionnel et où elle est utilisée pour récupérer de l'énergie en provenance du troisième échangeur de chaleur, par exemple en étant couplée à un alternateur pour produire de l'électricité.
Selon un aspect de l'invention, la première branche de contournement comporte également une pompe. Selon un aspect de l'invention, la première branche de contournement connecte la 25 sortie de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur, au niveau d'un troisième point de raccordement, avec l'entrée de fluide réfrigérant de la turbine de détente, au niveau d'un quatrième point de raccordement. Selon un aspect de l'invention, la deuxième branche de contournement connecte la 30 sortie de fluide réfrigérant de la turbine de détente, au niveau d'un cinquième point de raccordement, avec l'entrée de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur, au niveau d'un sixième point de raccordement. 3033394 3 Selon un autre aspect de l'invention, le couplage débrayable entre la turbine de détente et le compresseur additionnel est réalisé par un arbre de transmission reliant ladite turbine de détente et ledit compresseur additionnel. 5 Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de gestion thermique comporte un premier dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers l'échangeur de chaleur interne, soit vers la première branche de contournement. 10 Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de gestion thermique comporte un deuxième dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la deuxième branche de contournement, soit vers le deuxième échangeur de chaleur. Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de gestion thermique comporte : 15 - une troisième branche de contournement connectant la sortie de fluide réfrigérant de l'échangeur de chaleur interne, au niveau d'un septième point de raccordement, avec l'entrée de fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur, au niveau d'un huitième point de raccordement, - un détendeur disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur et en aval 20 du sixième point de raccordement, et - une quatrième branche de contournement dudit détendeur. Ce mode de réalisation permet au circuit de gestion thermique de fonctionner selon deux modes de fonctionnement additionnels en plus du premier mode de fonctionnement dit mode de climatisation avec récupération d'énergie et du deuxième mode de fonctionnement, 25 dit mode de récupération d'énergie Rankine. Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de gestion thermique comporte un troisième dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la troisième branche de contournement, soit vers la turbine de détente. 30 3033394 4 Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de gestion thermique comporte un quatrième dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la quatrième branche de contournement, soit vers le détendeur. 5 Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de gestion thermique comporte un accumulateur déshumidifiant placé entre l'échangeur de chaleur interne et le deuxième échangeur de chaleur. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de détente est de dimension fixe de 10 sorte que la turbine de détente et le compresseur additionnel soient proches l'un de l'autre et puissent être contenus au sein d'un même élément. Selon un autre aspect de l'invention, le fluide réfrigérant est du dioxyde de carbone. 15 La présente invention concerne également un véhicule automobile comportant un circuit de climatisation comme décrit précédemment. La présente invention concerne également un procédé de pilotage d'un circuit de gestion thermique comme décrit précédemment, comprenant les étapes suivantes : 20 - redirection du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur vers l'échangeur de chaleur interne et/ou la première branche de contournement, - redirection du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur ou la deuxième branche de contournement.
Selon un aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans un mode de climatisation avec récupération d'énergie dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne, - le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur interne est redirigé vers la turbine de détente, - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur.
3033394 5 Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans le mode de climatisation avec récupération d'énergie dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers 5 l'échangeur de chaleur interne via une première vanne trois-voies, et - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur via une deuxième vanne trois-voies. Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans le mode de 10 climatisation avec récupération d'énergie dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne via fermeture d'une première vanne d'arrêt et ouverture d'une deuxième vanne d'arrêt, et - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers le 15 deuxième échangeur de chaleur via ouverture d'une troisième vanne d'arrêt. Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans le mode de climatisation avec récupération d'énergie dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers 20 l'échangeur de chaleur interne via fermeture d'une quatrième vanne d'arrêt, et - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur via ouverture d'une cinquième vanne d'arrêt. Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans un mode de 25 récupération d'énergie Rankine dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers la première branche de contournement, - le fluide réfrigérant en sortie de la première branche de contournement est redirigé vers la turbine de détente, 30 - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers la deuxième branche de contournement, 3033394 6 - le couplage mécanique entre la turbine de détente et le compresseur additionnel étant débrayé. Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans le mode de 5 récupération d'énergie Rankine dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers la première branche de contournement via la première vanne trois-voies, - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers la deuxième branche de contournement via la deuxième vanne trois-voies.
10 Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans le mode de récupération d'énergie Rankine dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers la première branche de contournement via ouverture de la première vanne 15 d'arrêt et fermeture de la deuxième vanne d'arrêt, - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers la deuxième branche de contournement via fermeture de la troisième vanne d'arrêt.
20 Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans le mode de récupération d'énergie Rankine, le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers la première branche de contournement via fermeture de la quatrième vanne d'arrêt.
25 Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans un mode de climatisation strict dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne, - le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne est redirigé vers la 30 troisième branche de contournement, - le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur.
3033394 7 Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans le mode de climatisation strict dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers 5 l'échangeur de chaleur interne, via fermeture de la première vanne d'arrêt, - le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne est redirigé vers la troisième branche de contournement via fermeture de la deuxième vanne d'arrêt et ouverture de la quatrième vanne d'arrêt, - le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement est 10 redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur via fermeture des troisième et cinquième vannes d'arrêt. Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans un mode mixte de climatisation et de récupération d'énergie dans lequel : 15 - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne ainsi que vers la première branche de contournement, - le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne est redirigé vers la troisième branche de contournement, 20 - le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur, - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers la deuxième branche de contournement.
25 Selon un autre aspect du procédé de pilotage selon l'invention, dans un mode mixte de climatisation et de récupération d'énergie dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne ainsi que vers la première branche de contournement via ouverture de la première vanne d'arrêt, 30 - le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne est redirigé vers la troisième branche de contournement via fermeture de la deuxième vanne d'arrêt et ouverture de la quatrième vanne d'arrêt, 3033394 8 - le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur via fermeture des troisième et cinquième vannes d'arrêt, - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente est redirigé vers la 5 deuxième branche de contournement via fermeture de la troisième vanne d' arrêt. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des 10 dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un circuit de gestion thermique selon un premier mode de réalisation, - les figures 2a et 2b sont des vues schématiques du circuit de climatisation de la figure 1 selon différents modes de fonctionnement, 15 la figure 3 est une vue schématique d'un circuit de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation, la figure 4 est une vue schématique d'un circuit de gestion thermique selon un troisième mode de réalisation, - les figures 5a à 5d sont des vues schématiques du circuit de climatisation de la 20 figure 4 selon différents modes de fonctionnement. Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu'un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation du fluide réfrigérant. A contrario, on entend 25 par « placé en aval » qu'un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide réfrigérant. Comme cela est illustré aux figures 1, 3 et 4, le circuit de gestion thermique 1, dans lequel un fluide réfrigérant est apte à circuler, comporte, connectés successivement et en série, 30 un compresseur principal 3, un premier échangeur de chaleur 5, un deuxième échangeur de chaleur 9.
3033394 9 Le circuit de gestion thermique comporte en également : un échangeur de chaleur interne 13 qui permet un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 et le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 9, et 5 un dispositif de détente 7 du fluide réfrigérant et de récupération énergétique. Le dispositif de détente 7 comporte quant à lui : une turbine de détente 71 disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur 9, un compresseur additionnel 73 disposé en amont du premier échangeur de 10 chaleur 5 et connecté en parallèle du compresseur principal 3. On notera par ailleurs que ledit circuit de gestion 1 comprend : un premier point de raccordement 101 en aval de la sortie du compresseur principal 3 et de la sortie du compresseur additionnel 73 (le fluide réfrigérant provenant respectivement du compresseur principal 3 et du compresseur 15 additionnel 73 se rejoignent donc audit premier point de raccordement 101), un deuxième point de raccordement 102 située en aval de l'entrée du compresseur principal 3 et de l'entrée du compresseur additionnel 73 (le fluide réfrigérant est donc distribué, au niveau du deuxième point de raccordement 102, entre l'entrée du compresseur principal 3 et l'entrée du compresseur 20 additionnel 73). Le dispositif de détente 7 comporte également un couplage débrayable entre la turbine de détente 71 et le compresseur additionnel 73. Ce couplage peut être de différentes natures, tel qu'un couplage hydraulique, magnétique ou encore mécanique. Ce couplage débrayable peut notamment être réalisé par un arbre de transmission 75 reliant la turbine de détente 71 et 25 le compresseur additionnel 73. Le compresseur principal 3, le premier échangeur de chaleur 5, le dispositif de détente 7, le deuxième échangeur de chaleur 9 et l'échangeur de chaleur interne 13 forment une boucle de climatisation A.
30 Le premier échangeur de chaleur 5 peut être plus particulièrement un refroidisseur de gaz tel qu'un condenseur. Ce premier échangeur de chaleur 5 est destiné à refroidir le fluide 3033394 10 réfrigérant après son passage dans le compresseur 3 notamment en dissipant l'énergie thermique du fluide réfrigérant dans l'air extérieur. Le deuxième échangeur de chaleur 9, par exemple un évaporateur, est destiné à chauffer le fluide réfrigérant notamment en prenant de l'énergie thermique à un flux d'air. Ce flux d'air peut par exemple être un flux d'air destiné à 5 aboutir au sein d'un habitacle d'un véhicule automobile. La turbine de détente 71 permet de récupérer de l'énergie lors de la détente du fluide réfrigérant et la retransmettre via l'arbre de transmission 75 au compresseur additionnel 73 qui comprime le fluide réfrigérant en coopération avec le compresseur principal 3. De plus du fait de la récupération de cette énergie au niveau de la turbine de détente 71, l'enthalpie du 10 fluide réfrigérant à l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 9 est plus basse que dans une utilisation d'un détendeur classique et donc cela augmente l'efficacité de l'évaporateur à dimension équivalente. Le compresseur principal 3, le premier échangeur de chaleur 5, la turbine de détente 15 71 du dispositif de détente 7, ainsi que le deuxième échangeur de chaleur 9 sont connectés en série au sein de la boucle de climatisation A. Par « connecté en série », à l'instar de la terminologie dans le domaine électrique, on entend que ces éléments sont placés à la suite les uns des autres dans la boucle de climatisation A. Le compresseur additionnel 73 est quant à lui connecté en parallèle du compresseur principal 3. Par « connecté en parallèle », à l'instar 20 de la terminologie dans le domaine électrique, on entend que les entrées de fluide réfrigérant du compresseur principal 3 et du compresseur additionnel 73 sont toutes deux connectées à la même arrivée de fluide réfrigérant, c'est-à-dire en provenance deuxième échangeur de chaleur 9. Les sorties de fluide réfrigérant du compresseur principal 3 et du compresseur additionnel 73 sont quant à elles toutes deux connectées à l'entrée de fluide réfrigérant du premier 25 échangeur de chaleur 5. Les sorties de fluides réfrigérants du compresseur principal 3 et du compresseur additionnel 73 peuvent être toutes deux connectées à un premier point de raccordement 101 situé en amont du premier échangeur de chaleur 5. Les entrées de fluides réfrigérants du compresseur principal 3 et du compresseur additionnel 73 quant à elles peuvent être toutes 30 deux connectées à un deuxième point de raccordement 102 situé en aval du premier échangeur de chaleur 5. Cette connexion du compresseur additionnel 73 en parallèle du compresseur principal 3 permet de limiter la cylindrée et la puissance d'un des compresseurs en comparaison à une 3033394 11 connexion en série des deux compresseurs. En effet, pour une connexion en série des deux compresseurs, le compresseur en aval, généralement le compresseur additionnel 73, se doit d'être de capacité suffisante pour amener le fluide réfrigérant jusqu'au débit nécessaire et la détente doit être ajustée par un contrôle de la vitesse ou par une détente complémentaire. La 5 connexion en parallèle du compresseur additionnel 73 avec le compresseur principal 3 permet donc d'avoir des compresseurs de plus faible cylindrée pour atteindre le débit désiré, les débits en sortie des deux compresseurs s'additionnant. La boucle de climatisation A peut également comporter un accumulateur 10 déshumidifiant 11 entre l'échangeur de chaleur interne 13 et le deuxième échangeur de chaleur 9. Il est également tout à fait possible d'imaginer l'utilisation d'un échangeur de chaleur interne 13 intégrant l'accumulateur déshumidifiant 11 afin de diminuer l'encombrement global dudit circuit 1.
15 La boucle de climatisation A est particulièrement adaptée au refroidissement d'air au sein d'un véhicule automobile, mais il est toutefois possible d'utiliser la boucle de climatisation A dans d'autres domaines que le domaine automobile, par exemple dans le domaine de la gestion thermique et du refroidissement de bâtiments, de chambres froides ou autre.
20 Le dispositif de détente 7 est de préférence de dimension fixe de sorte que la turbine de détente 71 et le compresseur additionnel 73 soient proches l'un de l'autre et puissent être contenus au sein d'un même élément. Les cylindrées du compresseur additionnel 73 et de la turbine de détente 71 sont 25 également fixes et déterminées selon les besoins et le dimensionnement du circuit 1. Afin d'assurer un débit et une compression suffisants, le rapport entre la cylindrée de la turbine de détente 71 et le compresseur additionnel 73 est de préférence compris entre 1 et 2,5.
30 Le fluide réfrigérant est de préférence du dioxyde de carbone (CO2), en effet le contrôle de la pression en sortie de la turbine de détente 71 est limité et l'utilisation du CO2 en tant que fluide réfrigérant permet de pallier à cet inconvénient.
3033394 12 Cette boucle de climatisation A, permet un fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 dans un premier mode de fonctionnement, dit mode de climatisation avec récupération d'énergie (illustré aux figures 2a et 5a et décrit plus en détail dans la suite de la description), où la turbine de détente 71 est embrayée avec le compresseur additionnel 73. La 5 turbine de détente 71 permet donc de récupérer de l'énergie provenant du premier échangeur de chaleur 5 afin de diminuer la consommation énergétique de la boucle de climatisation A. Comme le montrent les figures 1, 3 et 4, le circuit de gestion thermique comporte une première branche de contournement B et une deuxième branche de contournement C.
10 La première branche de contournement B permet au fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur 5 de circuler jusqu'à l'entrée de fluide réfrigérant de la turbine de détente 71, en contournant l'échangeur de chaleur interne 13, ladite première branche de contournement B comportant en outre un troisième échangeur de chaleur 19. La première branche de contournement B peut également comporter une pompe 17.
15 La première branche de contournement B connecte la sortie de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur 5, au niveau d'un troisième point de raccordement 103, avec l'entrée de fluide réfrigérant de la turbine de détente 71, au niveau d'un quatrième point de raccordement 104. Le troisième échangeur de chaleur 19 est une source chaude, on entend par source 20 chaude que ledit troisième échangeur de chaleur 19 procure de la chaleur au fluide réfrigérant circulant dans le circuit de gestion thermique. Dans le domaine automobile, ce troisième échangeur de chaleur peut par exemple être lié à un circuit de refroidissement du moteur ou encore à un circuit de refroidissement des gaz d'échappement. La deuxième branche de contournement C permet au fluide réfrigérant sortant de la 25 turbine de détente 71 de circuler jusqu'à l'entrée de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur 5, en contournant le deuxième échangeur de chaleur 9 et/ou l'échangeur de chaleur interne 13. La deuxième branche de contournement C connecte la sortie de fluide réfrigérant de la turbine de détente 71, au niveau d'un cinquième point de raccordement 105, avec l'entrée de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur 5, au niveau d'un sixième point 30 de raccordement 106. La première branche B et la deuxième branche C de contournement permettent au circuit de gestion thermique 1 de fonctionner dans un mode de fonctionnement 3033394 13 supplémentaire, dit mode de récupération d'énergie Rankine (illustré aux figures 2b et 5b), où la turbine de détente 71 est débrayée du compresseur additionnel 73 et où elle est utilisée pour récupérer de l'énergie en provenance du troisième échangeur de chaleur 19 par exemple en étant couplée à un alternateur pour produire de l'électricité.
5 Le circuit de gestion thermique 1 comporte également des dispositifs de redirection du fluide réfrigérant dans les différentes branches de contournement. Le circuit de gestion thermique peut ainsi comporter un premier dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers l'échangeur de chaleur 10 interne 13, soit vers la première branche de contournement B. Ce premier dispositif de redirection peut par exemple être une première vanne trois-voies 15a, disposée au niveau du troisième point de raccordement 103, comme cela est illustré aux figures 1 à 2b. Ce premier dispositif de redirection peut également être composé d'une première vanne d'arrêt 201, disposée sur la première branche de contournement B entre le troisième point de 15 raccordement 103 et la pompe 17, et d'une deuxième vanne d'arrêt 202, disposée sur la boucle de climatisation A entre le troisième point de raccordement 103 et le quatrième point de raccordement 104, comme cela est illustré aux figures 3 à 5c. Le circuit de gestion thermique peut également comporter un deuxième dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la deuxième branche de 20 contournement C, soit vers le deuxième échangeur de chaleur 9. Ce deuxième dispositif de redirection peut par exemple être une deuxième vanne trois-voies 15b, disposée au niveau du cinquième point de raccordement 105, comme cela est illustré aux figures 1 à 2b. Ce deuxième dispositif de redirection peut également être composé d'une troisième vanne d'arrêt 203, disposée entre le troisième point de raccordement 105 et le deuxième échangeur de 25 chaleur 9, et d'un clapet anti-retour 210 placé sur la deuxième branche de contournement C, comme cela est illustré aux figures 3 à 5c. Par le pilotage des premier et deuxième dispositifs de redirection, il est ainsi possible de faire fonctionner le circuit de gestion thermique 1 entre un premier mode de 30 fonctionnement, dit mode de climatisation avec récupération d'énergie (illustré aux figures 2a et 5a), et un deuxième mode de fonctionnement, dit mode de récupération d'énergie Rankine (illustré aux figures 2b et 5b).
3033394 14 La présente invention concerne donc également un procédé de pilotage d'un circuit de gestion thermique 1 comme décrit précédemment et comprenant les étapes suivantes : - redirection du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 vers l'échangeur de chaleur interne 13 et/ou la première branche de 5 contournement B, - redirection du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur 9 ou la deuxième branche de contournement C. 1) Premier mode de fonctionnement, dit mode de climatisation avec récupération 10 d'énergie : Dans le premier mode de fonctionnement dit mode de climatisation avec récupération d'énergie (illustré aux figures 2a et 5a), le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne 13 où ledit fluide réfrigérant 15 échange de l'énergie avec le fluide réfrigérant venant du deuxième échangeur de chaleur 9. Le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur interne 13 est ensuite redirigé vers la turbine de détente 71 où ledit fluide réfrigérant subit une détente et de l'énergie issue de cette détente est transmise au compresseur additionnel 73 via l'arbre de transmission 75. Le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 71 est redirigé vers le deuxième échangeur de 20 chaleur 9 où ledit fluide réfrigérant capte de l'énergie thermique à un flux traversant ledit deuxième échangeur de chaleur 9. Le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 9 passe par l'échangeur de chaleur interne 13 où ledit fluide réfrigérant échange de l'énergie thermique avec le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5. Le fluide réfrigérant est ensuite comprimé au niveau du compresseur principal 3 et du 25 compresseur additionnel 73 avant de passer dans le premier échangeur de chaleur 5 où ledit fluide réfrigérant cède de l'énergie à un flux d'air le traversant. Dans le cas où le premier dispositif de redirection est une première vanne trois-voies 15a, le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers 30 l'échangeur de chaleur interne 13 via ladite première vanne trois-voies 15a.
3033394 15 Dans le cas où le deuxième dispositif de redirection est une deuxième vanne trois-voies 15b, le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 71 est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 via ladite deuxième vanne trois-voies 15b.
5 Dans le cas où le premier dispositif de redirection est composé d'une première 201 et d'une deuxième 202 vanne d'arrêt, le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne 13 via fermeture de ladite première vanne d'arrêt 201 et ouverture de ladite deuxième vanne d'arrêt 202. Dans le cas où le deuxième dispositif de redirection est composé d'une troisième 10 vanne d'arrêt 203 et d'un clapet anti-retour 210, le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 71 est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 via ouverture de ladite troisième vanne d'arrêt 203. Ce premier mode de fonctionnement dit mode de climatisation avec récupération 15 d'énergie, est particulièrement utile lorsque les températures extérieures sont élevées et où la température extérieure est suffisante pour permettre une récupération d'énergie suffisante sans pour autant pénaliser le coefficient de performance de la climatisation. Par coefficient de performance, on entend le rapport énergie restituée au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9 sur énergie consommée par le compresseur principal 3. On 20 notera qu'il n'est pas nécessaire de tenir compte du compresseur additionnel 73 dans le calcul du coefficient de performance, car son énergie est directement issue de la turbine de détente 71. 2) Deuxième mode de fonctionnement, dit mode de récupération d'énergie Rankine : 25 Dans le deuxième mode de fonctionnement, dit mode de récupération d'énergie Rankine (illustré aux figures 2b et 5b), le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers la première branche de contournement B. Au sein de la première branche de contournement B, le fluide réfrigérant passe par la pompe 17 qui le comprime et le 30 met en mouvement et passe ensuite dans le troisième échangeur de chaleur 19 où ledit fluide réfrigérant récupère de l'énergie thermique. Le fluide réfrigérant en sortie de la première branche de contournement B est redirigé vers la turbine de détente 71 où ledit fluide réfrigérant subit une détente et où de l'énergie mécanique issue de cette détente est transmise 3033394 16 à un autre organe (par exemple un alternateur pour produire de l'électricité), le couplage mécanique entre la turbine de détente 71 et le compresseur additionnel 73 étant débrayé. Le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 71 est redirigé vers la deuxième branche de contournement C et passe dans le premier échangeur de chaleur 5 où ledit fluide réfrigérant 5 cède de l'énergie à un flux d'air le traversant. Dans le cas où le premier dispositif de redirection est une première vanne trois-voies 15a, le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers la première branche de contournement B via ladite première vanne trois-voies 15a.
10 Dans le cas où le deuxième dispositif de redirection est une deuxième vanne trois- voies 15b, le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 71 est redirigé vers la deuxième branche de contournement C via ladite deuxième vanne trois-voies 15b. Dans le cas où le premier dispositif de redirection est composé d'une première 201 et 15 d'une deuxième 202 vanne d'arrêt, le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne 13 via fermeture de ladite première vanne d'arrêt 201 et ouverture de ladite deuxième vanne d'arrêt 202. Dans le cas où le deuxième dispositif de redirection est composé d'une troisième vanne d'arrêt 203 et d'un clapet anti-retour 210, le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de 20 détente 71 est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 via ouverture de ladite troisième vanne d'arrêt 203. Ce deuxième mode de fonctionnement, dit mode de récupération d'énergie Rankine est particulièrement utile lorsque la boucle de climatisation A n'est pas sollicitée, par exemple 25 lorsque que l'utilisateur ne demande pas un refroidissement d'air. Cela est particulièrement le cas dans des conditions extérieures froides (par exemple entre 5°C et 15°C) où l'utilisateur n'utilise pas la boucle de climatisation A, hormis pour des demandes particulières telles que le désembuage. Dans ces conditions, au lieu de rester inactif, le circuit de gestion thermique 1 peut être utilisé dans ce deuxième mode de fonctionnement, dit mode de récupération 30 d'énergie Rankine, et permettre une récupération d'énergie en provenance de la source chaude du troisième échangeur de chaleur 19.
3033394 17 Selon un mode de réalisation particulier illustré à la figure 4, le circuit de gestion thermique 1 peut également comporter : une troisième branche de contournement D connectant la sortie de fluide réfrigérant de l'échangeur de chaleur interne 13, au niveau d'un septième point 5 de raccordement 107, avec l'entrée de fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur 9, au niveau d'un huitième point de raccordement 108, un détendeur 212 disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 9 et en aval du huitième point de raccordement 108, et une quatrième branche de contournement E dudit détendeur 212.
10 Comme cela est illustré à la figure 4, la troisième branche de contournement D comporte un troisième dispositif de redirection du fluide réfrigérant permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la troisième branche de contournement D, soit vers la turbine de détente 71. Ce troisième dispositif de redirection peut être une quatrième vanne d'arrêt 204, 15 comme cela est illustré à la figure 4, en relation avec la vanne d'arrêt 202. Il est cependant tout à fait possible d'imaginer un autre moyen de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant au sein de la troisième branche de contournement D, par exemple une vanne trois-voies. Dans le cas où le premier et le troisième dispositif de redirection sont composés de 20 vannes d'arrêt, la deuxième vanne d'arrêt 202 est alors disposée entre le quatrième point de raccordement 104 et le septième point de raccordement 107. Lorsque ladite deuxième vanne d'arrêt 202 est fermée, elle permet de bloquer le fluide réfrigérant en provenance de l'échangeur de chaleur interne 13 et empêche que ledit fluide réfrigérant passe par la turbine de détente 71.
25 De même, la quatrième branche de contournement E comporte un quatrième dispositif de redirection du fluide réfrigérant permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la quatrième branche de contournement E, soit vers le détendeur 212. Ce quatrième dispositif de redirection peut être une cinquième vanne d'arrêt 205 comme cela est illustré à la figure 4. Il 30 est cependant tout à fait possible d'imaginer un autre moyen de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant au sein de la quatrième branche de contournement E, par exemple une vanne trois-voies.
3033394 18 Dans le cas où le deuxième et le quatrième dispositif de redirection sont composés de vannes d'arrêt, la troisième vanne d'arrêt 203 est quant à elle alors disposée entre le cinquième point de raccordement 105 et le huitième point de raccordement 108. Lorsque ladite troisième vanne d'arrêt 203 est fermée, elle permet de bloquer le fluide réfrigérant en 5 provenance de la troisième branche de contournement D et empêche ledit fluide de passer dans la deuxième branche de contournement C. Ce mode de réalisation particulier permet, de par la présence des troisième D et quatrième E branches de contournement, au circuit de gestion thermique de fonctionner selon deux modes de fonctionnement additionnels en plus du premier mode de fonctionnement dit 10 mode de climatisation avec récupération d'énergie (illustré aux figures 2a et 5a) et du deuxième mode de fonctionnement, dit mode de récupération d'énergie Rankine (illustré aux figures 2b et 5b). Ces modes de fonctionnement additionnels sont un troisième mode de fonctionnement, dit mode de climatisation strict où le dispositif de détente 7 n'est pas utilisé et donc où il n'y à 15 pas de récupération d'énergie, et un quatrième mode de fonctionnement, dit mode mixte de climatisation et de récupération d'énergie où à la fois le dispositif de détente 7 et le détendeur 212 sont utilisés. Dans le cas du circuit de gestion thermique 1 selon le mode de réalisation particulier 20 décrit ci-dessus, lorsque ledit circuit de gestion thermique 1 est dans le premier mode de fonctionnement dit mode de climatisation avec récupération d'énergie, le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne 13 également au moyen du troisième dispositif de redirection, par exemple via fermeture de la quatrième vanne d'arrêt 204. De même, le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 25 71 est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 également au moyen du quatrième dispositif de redirection, afin que ledit fluide réfrigérant ne passe pas par le détendeur 212, par exemple via ouverture de la cinquième vanne d'arrêt 205. Lorsque le circuit de gestion thermique 1 est selon le mode de réalisation particulier décrit ci-dessus, dans le deuxième mode de fonctionnement dit mode de récupération 30 d'énergie Rankine, le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers la première branche de contournement B également au moyen du troisième dispositif de redirection, par exemple via fermeture de la quatrième vanne d'arrêt 204. 3033394 19 3) Troisième mode de fonctionnement, dit mode de climatisation strict : Dans ce troisième mode de fonctionnement, dit mode de climatisation strict (illustré à la figure 5c), le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers 5 l'échangeur de chaleur interne 13 où ledit fluide réfrigérant échange de l'énergie avec le fluide réfrigérant venant du deuxième échangeur de chaleur 9. Le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne 13 est redirigé vers la troisième branche de contournement D. Le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement D est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 en passant par le détendeur 212 où ledit fluide réfrigérant subit une 10 détente. Le fluide traverse le deuxième échangeur de chaleur 9 où ledit fluide réfrigérant capte de l'énergie thermique à un flux traversant ledit deuxième échangeur de chaleur 9. Le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 9 circule à travers l'échangeur de chaleur interne 13 où ledit fluide réfrigérant échange de l'énergie thermique avec le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5. Le fluide réfrigérant est ensuite 15 comprimé au niveau du compresseur principal 3 avant de passer dans le premier échangeur de chaleur 5 où ledit fluide réfrigérant cède de l'énergie à un flux d'air le traversant. Le compresseur additionnel 73 n'intervient pas, car ledit compresseur additionnel 73 n'est pas alimenté par la turbine de détente 71, le fluide réfrigérant ne passant pas par cette dernière.
20 Comme cela est illustré à la figure 5c, dans le cas où le circuit de gestion thermique 1 est selon le mode de réalisation particulier (illustré à la figure 4), le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne 13, via le premier dispositif de redirection. Le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne 13 est quant à lui redirigé vers la troisième branche de contournement D via le troisième dispositif 25 de redirection, par exemple par fermeture de la deuxième vanne d'arrêt 202 et ouverture de la quatrième vanne d'arrêt 204. Le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement D est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 via le quatrième dispositif de redirection, par exemple par fermeture des troisième 203 et cinquième 205 vannes d'arrêt.
30 Ce troisième mode de fonctionnement dit mode de climatisation strict est particulièrement utile lors de températures extérieures moyennes, mais où l'utilisateur désire tout de même avoir un refroidissement d'air. Dans ces conditions, l'utilisation du premier 3033394 20 mode de fonctionnement dit mode de climatisation avec récupération d'énergie ne serait pas rentable énergétiquement, car la température extérieure ne serait pas assez élevée pour permettre une récupération d'énergie suffisante tout en conservant un coefficient de performance de la climatisation acceptable. 5 4) Quatrième mode de fonctionnement, dit mode mixte de climatisation et de récupération d'énergie : Dans ce quatrième mode de fonctionnement, dit mode mixte de climatisation et de 10 récupération d'énergie (illustré à la figure 5d), le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne 13 ainsi que vers la première branche de contournement B. Au niveau de l'échangeur de chaleur interne 13, le fluide réfrigérant échange de l'énergie avec le fluide réfrigérant venant du deuxième échangeur de chaleur 9. Le fluide 15 réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur interne 13 est redirigé vers la troisième branche de contournement D. Le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement D est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 en passant par le détendeur 212 où ledit fluide réfrigérant subit une détente. Le fluide traverse le deuxième échangeur de chaleur 9 où ledit fluide réfrigérant capte de l'énergie thermique à un flux traversant ledit deuxième 20 échangeur de chaleur 9. Le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 9 passe par l'échangeur de chaleur interne 13 où ledit fluide réfrigérant échange de l'énergie thermique avec le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5. Le fluide réfrigérant est ensuite comprimé au niveau du compresseur principal 3 et du compresseur additionnel 73.
25 Au sein de la première branche de contournement B, le fluide réfrigérant passe par la pompe 17 qui le comprime et le met en mouvement et passe ensuite dans le troisième échangeur de chaleur 19 où ledit fluide réfrigérant récupère de l'énergie thermique. Le fluide réfrigérant en sortie de la première branche de contournement B est redirigé vers la turbine de détente 71 où ledit fluide réfrigérant subit une détente et où de l'énergie mécanique issue de 30 cette détente est transmise au compresseur additionnel 73, le couplage mécanique entre la turbine de détente 71 et le compresseur additionnel 73 étant embrayé. Le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 71 est redirigé vers la deuxième branche de contournement C.
3033394 21 Les fluides réfrigérants provenant de la deuxième branche de contournement C, du compresseur principal 3 et du compresseur additionnel 73 se rejoignent avant de traverser le premier échangeur de chaleur 5 où ils cèdent de l'énergie thermique à un flux d'air traversant ledit premier échangeur de chaleur 5.
5 Comme cela est illustré à la figure 5d, dans le cas où le circuit de gestion thermique 1 est selon le mode de réalisation particulier (illustré à la figure 4), le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 est redirigé vers l'échangeur de chaleur interne 13 ainsi que vers la première branche de contournement B via le premier dispositif de redirection, par 10 exemple par ouverture de la première vanne d'arrêt 201. Le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne 13 est redirigé vers la troisième branche de contournement D via le troisième dispositif de redirection, par exemple par fermeture de la deuxième vanne d'arrêt 202 et ouverture de la quatrième vanne d'arrêt 204. Le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement D est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 9 15 via le quatrième dispositif de redirection, par exemple par fermeture des troisième 203 et cinquième 205 vannes d'arrêt. Le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente 71 est redirigé vers la deuxième branche de contournement C via le deuxième dispositif de redirection, par exemple par fermeture de la troisième vanne d'arrêt 203.
20 Ce quatrième mode de fonctionnement, dit mode mixte de climatisation et de récupération d'énergie, est particulièrement utile afin de maximiser la récupération d'énergie au niveau de la turbine de détente 71. En effet, l'énergie récupérée ne provient ici pas de la boucle de climatisation A, mais de la source chaude du troisième échangeur de chaleur 19. L'utilisation de la turbine de détente 71 ne diminue donc pas le coefficient de performance de 25 la climatisation dans ce mode de fonctionnement, au contraire ce dernier est augmenté puisque le compresseur additionnel 73 utilise de l'énergie issue de la première branche de contournement B. Ainsi on voit bien que le circuit de gestion thermique selon l'invention permet non 30 seulement un fonctionnement dans un mode de fonctionnement de climatisation avec récupération d'énergie, mais également des modes supplémentaires de fonctionnement adaptés à différentes températures extérieures et aux potentiels de récupération d'énergie.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Circuit de gestion thermique (1) dans lequel un fluide réfrigérant est apte à circuler et comportant, connectés successivement et en série, un compresseur principal (3), un premier échangeur de chaleur (5), un deuxième échangeur de chaleur (9), ledit circuit de gestion thermique (1) comportant : un échangeur de chaleur interne (13) permettant un échange de chaleur entre les fluides réfrigérants provenant respectivement des premier (5) et deuxième (9) échangeurs de chaleur, un dispositif de détente (7) de fluide réfrigérant et de récupération énergétique, qui comporte, d'une part, une turbine de détente (71) disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur (9), et d'autre part, un compresseur additionnel (73) qui est disposé en amont du premier échangeur de chaleur (5) et qui est connecté en parallèle du compresseur principal (3), ledit dispositif de détente (7) comportant également un moyen de couplage débrayable (75) entre la turbine de détente (71) et le compresseur additionnel (73), une première branche de contournement (B) permettant au fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur (5) de circuler jusqu'à l'entrée de fluide réfrigérant de la turbine de détente (71), en contournant l'échangeur de chaleur interne (13), ladite première branche de contournement (B) comportant en outre un troisième échangeur de chaleur (19), une deuxième branche de contournement (C) permettant au fluide réfrigérant sortant de la turbine de détente (71) de circuler jusqu'à l'entrée de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur (5), en contournant le deuxième échangeur de chaleur (9) et/ou l'échangeur de chaleur interne (13).
  2. 2. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première branche de contournement (B) comporte également une pompe (17).
  3. 3. Circuit de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première branche de contournement (B) connecte la sortie de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur (5), au niveau d'un troisième point 3033394 23 de raccordement (103), avec l'entrée de fluide réfrigérant de la turbine de détente (71), au niveau d'un quatrième point de raccordement (104).
  4. 4. Circuit de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que la deuxième branche de contournement (C) connecte la sortie de fluide réfrigérant de la turbine de détente (71), au niveau d'un cinquième point de raccordement (105), avec l'entrée de fluide réfrigérant du premier échangeur de chaleur (5), au niveau d'un sixième point de raccordement (106). 10
  5. 5. Circuit de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un premier dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers l'échangeur de chaleur interne (13), soit vers la première branche de contournement (B). 15
  6. 6. Circuit de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la deuxième branche de contournement (C), soit vers le deuxième échangeur de chaleur (9). 20
  7. 7. Circuit de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : - une troisième branche de contournement (D) connectant la sortie de fluide réfrigérant de l'échangeur de chaleur interne (13), au niveau d'un septième point de raccordement (107), avec l'entrée de fluide réfrigérant du deuxième 25 échangeur de chaleur (9), au niveau d'un huitième point de raccordement (108), - un détendeur (212) disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur (9) et en aval du huitième point de raccordement (108), et - une quatrième branche de contournement (E) dudit détendeur (212). 30
  8. 8. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième dispositif de redirection permettant la redirection du fluide 3033394 24 réfrigérant soit vers la troisième branche de contournement (D), soit vers la turbine de détente (71).
  9. 9. Circuit de gestion thermique (1) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en 5 ce qu'il comporte un quatrième dispositif de redirection permettant la redirection du fluide réfrigérant soit vers la quatrième branche de contournement (E), soit vers le détendeur (212).
  10. 10. Circuit de gestion thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un accumulateur déshumidifiant (11) placé entre l'échangeur de chaleur interne (13) et le deuxième échangeur de chaleur (9).
  11. 11. Procédé de pilotage d'un circuit de gestion thermique (1) selon l'une des 15 revendications 1 à 10, comprenant les étapes suivantes : redirection du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur (5) vers l'échangeur de chaleur interne (13) et/ou la première branche de contournement (B), redirection du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur (9) ou 20 la deuxième branche de contournement (C).
  12. 12. Procédé de pilotage selon la revendication 11, dans un mode de climatisation avec récupération d'énergie dans lequel : le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur (5) est redirigé 25 vers l'échangeur de chaleur interne (13), le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur interne (13) est redirigé vers la turbine de détente (71), le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente (71) est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur (9). 30
  13. 13. Procédé de pilotage selon la revendication 11 , dans un mode de récupération d'énergie Rankine dans lequel : 3033394 25 - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur (5) est redirigé vers la première branche de contournement (B), - le fluide réfrigérant en sortie de la première branche de contournement (B) est redirigé vers la turbine de détente (71), 5 - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente (71) est redirigé vers la deuxième branche de contournement (C), - le couplage mécanique entre la turbine de détente (71) et le compresseur additionnel (73) étant débrayé. 10
  14. 14. Procédé de pilotage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit de gestion thermique (1) est selon l'une des revendications 8 ou 9, dans un mode de climatisation strict dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur (5) est redirigé 15 vers l'échangeur de chaleur interne (13), - le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne (13) est redirigé vers la troisième branche de contournement (D), - le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement (D) est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur (9). 20
  15. 15. Procédé de pilotage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit de gestion thermique (1) est selon la revendication 8, dans un mode mixte de climatisation et de récupération d'énergie dans lequel : - le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur (5) est redirigé 25 vers l'échangeur de chaleur interne (13) ainsi que vers la première branche de contournement (B), - le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur interne (13) est redirigé vers la troisième branche de contournement (D), - le fluide réfrigérant en sortie de la troisième branche de contournement (D) est 30 redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur (9), - le fluide réfrigérant en sortie de la turbine de détente (71) est redirigé vers la deuxième branche de contournement (C).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3671399A1 (fr) 2018-12-21 2020-06-24 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Procede de determination d'une consigne minimale preferentielle de puissance, procede de pilotage d'une pluralite de chauffe-eaux et dispositif associe

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3756916B1 (fr) 2019-06-24 2023-09-27 Konvekta Aktiengesellschaft Installation de chauffage et / ou de climatisation pourvue d'échangeurs de chaleur internes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005051428A1 (de) * 2004-10-29 2006-05-24 Denso Corp., Kariya Kühlvorrichtung und Fluidmaschine dafür
WO2007008225A2 (fr) * 2004-08-14 2007-01-18 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Systemes de pompe a chaleur activee par la chaleur, comprenant un compresseur/detendeur et un regenerateur integres
US20070214817A1 (en) * 2006-02-24 2007-09-20 Denso Corporation Waste heat utilization device and control method thereof
WO2010113158A1 (fr) * 2009-04-01 2010-10-07 Linum Systems, Ltd. Système de conditionnement d'air de source de chaleur perdue

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007008225A2 (fr) * 2004-08-14 2007-01-18 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Systemes de pompe a chaleur activee par la chaleur, comprenant un compresseur/detendeur et un regenerateur integres
DE102005051428A1 (de) * 2004-10-29 2006-05-24 Denso Corp., Kariya Kühlvorrichtung und Fluidmaschine dafür
US20070214817A1 (en) * 2006-02-24 2007-09-20 Denso Corporation Waste heat utilization device and control method thereof
WO2010113158A1 (fr) * 2009-04-01 2010-10-07 Linum Systems, Ltd. Système de conditionnement d'air de source de chaleur perdue

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3671399A1 (fr) 2018-12-21 2020-06-24 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Procede de determination d'une consigne minimale preferentielle de puissance, procede de pilotage d'une pluralite de chauffe-eaux et dispositif associe
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