FR3052237A1 - Circuit de climatisation reversible de vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un circuit de climatisation réversible (1) pour véhicule automobile dans lequel circule un premier fluide caloporteur et comprenant une boucle de climatisation (10) comportant dans le sens de circulation dudit premier fluide caloporteur : ○ un compresseur (12), ○ un premier échangeur de chaleur (13) destiné à être traversé par un flux d'air extérieur (100) au véhicule automobile, ○ un premier détendeur (14), ○ un deuxième échangeur de chaleur (15) destiné à être traversé par un flux d'air intérieur (200) destiné à l'habitacle du véhicule automobile, ledit circuit de climatisation réversible (1) comportant en outre une conduite de chauffage (40) comportant un échangeur de chauffage (41) disposé en amont du premier échangeur de chaleur (13) dans le sens de circulation du flux d'air extérieur (100) au véhicule automobile, ledit échangeur de chauffage (41) étant configuré pour réchauffer ledit flux d'air extérieur (100) et/ou le premier échangeur de chaleur (13) en prélevant de l'énergie calorifique au sein du circuit de climatisation réversible (1), lorsque ledit circuit de climatisation réversible (1) fonctionne en mode pompe à chaleur.

Description

Circuit de climatisation réversible de véhicule automobile L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un circuit de climatisation réversible de véhicule automobile.
Les véhicules automobiles actuels comportent de plus en plus des circuits de climatisation réversibles, c'est-à-dire pouvant fonctionner selon au moins deux modes de fonctionnement. Un premier mode de fonctionnement dit climatisation où l'air destiné à l'habitacle est refroidi et un deuxième mode dit pompe à chaleur où l'air destiné à l'habitacle est réchauffé en prélevant de l'énergie calorifique à l'extérieur via un échangeur de chaleur extérieur. De plus, sur les véhicules électriques et hybrides, un des seuls moyens de réchauffer l'air à destination de l'habitacle, est le circuit de climatisation réversible fonctionnant en mode pompe à chaleur.
Lorsque le circuit de climatisation réversible est en mode pompe à chaleur et que la température extérieure est faible, par exemple de l'ordre de 0°C ou inférieure, l'échangeur de chaleur extérieur du circuit de climatisation réversible, qui prélève de l'énergie calorifique dans l'air extérieur (et donc qui refroidit ledit air), peut rencontrer des problèmes de givrage ce qui peut fortement diminuer son efficacité.
Afin d'éviter que du givre ne s'accumule sur cet échangeur de chaleur extérieur, il est connu d'effectuer périodiquement un cycle de dégivrage où, par exemple, le circuit de climatisation réversible repasse en mode climatisation. En repassant par exemple en mode climatisation, de l'énergie calorifique est amenée au niveau de l'échangeur de chaleur extérieur pour le dégivrer. Cependant, lors de ce cycle de dégivrage, le circuit de climatisation réversible ne peut pas réchauffer l'air destiné à l'habitacle et de l'air froid est envoyé dans ledit habitacle, ce qui est très inconfortable pour les occupants du véhicule.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un circuit de climatisation réversible amélioré.
La présente invention concerne donc un circuit de climatisation réversible pour véhicule automobile dans lequel circule un premier fluide caloporteur et comprenant une boucle de climatisation comportant dans le sens de circulation dudit premier fluide caloporteur : 0 un compresseur, 0 un premier échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d'air extérieur au véhicule automobile, 0 un premier détendeur, 0 un deuxième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d'air intérieur destiné à l'habitacle du véhicule automobile, le circuit de climatisation réversible comportant en outre une conduite de chauffage comportant un échangeur de chauffage disposé en amont du premier échangeur de chaleur dans le sens de circulation du flux d'air extérieur au véhicule automobile, ledit échangeur de chauffage étant configuré pour réchauffer ledit flux d'air extérieur et/ou le premier échangeur de chaleur en prélevant de l'énergie calorifique au sein du circuit de climatisation réversible, lorsque ledit circuit de climatisation réversible fonctionne en mode pompe à chaleur.
De part la présence de la conduite de chauffage et de son échangeur de chauffage, il est possible de dégivrer le premier échangeur de chaleur et mode pompe à chaleur et ce sans qu'il y ait besoin d'ajouter un chauffage électrique au niveau dudit premier échangeur de chaleur ou qu'il soit nécessaire de rebasculer le fonctionnement dudit circuit de climatisation réversible en mode climatisation.
Selon un aspect de l'invention, l'échangeur de chauffage et le premier échangeur de chaleur sont regroupés dans un même échangeur de chaleur comportant une première série de tubes, dédiée à la boucle de climatisation et une deuxième série de tubes, dédiée à la conduite de chauffage.
Selon un autre aspect de l'invention, l'échangeur de chauffage a une épaisseur comprise entre 2 et 12mm.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation réversible comporte également une première conduite de dérivation et un dispositif de contrôle du flux du premier fluide caloporteur depuis la boucle de climatisation vers la première conduite de dérivation, ladite première conduite de dérivation comportant : ° un premier branchement de la première conduite de dérivation avec la boucle de climatisation disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le premier échangeur de chaleur, ° un troisième échangeur de chaleur apte à échanger de l'énergie calorifique directement ou indirectement avec un flux d'air intérieur destiné à l'habitacle du véhicule automobile, ° un deuxième détendeur, ° un deuxième branchement de la première conduite de dérivation avec la boucle de climatisation disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en amont du premier échangeur de chaleur, entre le premier branchement de la première conduite de dérivation et ledit premier échangeur de chaleur, le circuit de climatisation réversible comportant également une deuxième conduite de dérivation et un dispositif de contrôle du flux du premier fluide caloporteur depuis la boucle de climatisation vers la deuxième conduite de dérivation, ladite deuxième conduite de dérivation comportant : ° un premier branchement de la deuxième conduite de dérivation avec la boucle de climatisation disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du premier échangeur de chaleur, entre ledit premier échangeur de chaleur et le premier détendeur, ° un deuxième branchement de la deuxième conduite de dérivation avec la boucle de climatisation disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du compresseur entre le deuxième échangeur de chaleur et ledit compresseur.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation réversible est un circuit de climatisation à pompe à chaleur directe, le troisième échangeur de chaleur étant disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur dans le sens de circulation du flux d'air intérieur destiné à l'habitacle du véhicule automobile.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation réversible est un circuit de climatisation à pompe à chaleur indirecte, le troisième échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de l'énergie calorifique avec une boucle de circulation secondaire à l'intérieur de laquelle un fluide caloporteur est apte à circuler, ladite boucle de circulation secondaire comportant : ° un échangeur de chaleur secondaire destiné à être traversé par le flux d'air intérieur destiné à l'habitacle du véhicule automobile, et ° une pompe.
Selon un autre aspect de l'invention, la conduite de chauffage comporte un premier branchement avec la boucle de climatisation ou avec la première conduite de dérivation, disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le troisième échangeur de chaleur.
Selon un autre aspect de l'invention, le premier branchement de la conduite de chauffage est disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le premier branchement de la première conduite de dérivation.
Selon un autre aspect de l'invention, le premier branchement de la conduite de chauffage est disposé entre le premier branchement de la première conduite de dérivation et le troisième échangeur de chaleur.
Selon un autre aspect de l'invention, la conduite de chauffage comporte un deuxième branchement avec la première conduite de dérivation disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du deuxième détendeur, entre le troisième échangeur de chaleur et ledit deuxième détendeur.
Selon un autre aspect de l'invention, la conduite de chauffage comporte un deuxième branchement avec la boucle de climatisation ou avec la première conduite de dérivation, disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du deuxième détendeur, entre le premier échangeur de chaleur et ledit deuxième détendeur et que ladite conduite de chauffage comporte un troisième détendeur disposé entre l'échangeur de chauffage et ledit deuxième branchement de la conduite de chauffage.
Selon un autre aspect de l'invention, le deuxième branchement de la conduite de chauffage est disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en amont du premier échangeur de chaleur, entre le premier échangeur de chaleur et le deuxième branchement de la première conduite de dérivation.
Selon un autre aspect de l'invention, le deuxième branchement de la conduite de chauffage est disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du deuxième détendeur, entre le deuxième détendeur et le deuxième branchement de la première conduite de dérivation.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation réversible comporte un dispositif de contrôle du flux du fluide frigorigène vers la conduite de chauffage.
Selon un autre aspect de l'invention, la conduite de chauffage comporte : ° un premier branchement avec la boucle de circulation secondaire disposé en aval du troisième échangeur de chaleur, dans le sens de circulation du fluide caloporteur, entre ledit troisième échangeur de chaleur et l'échangeur de chaleur secondaire, et ° un deuxième branchement avec la boucle de circulation secondaire disposé en amont du troisième échangeur de chaleur, dans le sens de circulation du fluide caloporteur, entre ledit troisième échangeur de chaleur et l'échangeur de chaleur secondaire.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation réversible comporte un dispositif de contrôle du flux du fluide caloporteur depuis la boucle de circulation secondaire vers la conduite de chauffage. 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 dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation réversible selon un premier mode de réalisation, la figure 2 montre une représentation schématique d'un échangeur de chaleur de face avant selon un mode de réalisation particulier, la figure 3 montre une représentation schématique du circuit de climatisation réversible de la figure 1 en mode climatisation, la figure 4 montre une représentation schématique du circuit de climatisation réversible de la figure 1 en mode pompe à chaleur, les figures 5 à 8 montrent des représentations schématiques d'un circuit de climatisation réversible du premier mode de réalisation selon différents exemples, la figure 9 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation réversible selon un deuxième mode de réalisation, les figures 10 et 11 montrent des représentations schématiques d'un circuit de climatisation réversible du deuxième mode de réalisation selon différents exemples.
Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.
La figure 1 montre un circuit de climatisation réversible 1 pour véhicule automobile dans lequel circule un premier fluide caloporteur selon un premier mode de réalisation. Ce circuit de climatisation réversible 1 comprend notamment une boucle de climatisation 10 qui comporte dans le sens de circulation dudit fluide frigorigène : ° un compresseur 12, ° un premier échangeur de chaleur 13 destiné à être traversé par un flux d'air extérieur 100 au véhicule automobile, ° un premier détendeur 14, ° un deuxième échangeur de chaleur 15 destiné à être traversé par un flux d'air intérieur 200 destiné à l'habitacle du véhicule automobile.
Le circuit de climatisation réversible 1 peut également comporter un accumulateur 11 disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du compresseur 12.
Comme le montre la figure 1, le circuit de climatisation réversible 1 comporte également une première conduite de dérivation 20 (indiquée en pointillés continus sur la figure 1) et un dispositif de contrôle 501 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la première conduite de dérivation 20. Le premier fluide caloporteur peut notamment être un fluide réfrigérant couramment utilisé dans le domaine des climatisations automobiles. La première conduite de dérivation 20 comporte notamment : ° un premier branchement 21 de la première conduite de dérivation 20 avec la boucle de climatisation 10, disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du compresseur 12, entre ledit compresseur 12 et le premier échangeur de chaleur 13, ° un troisième échangeur de chaleur 22 configuré pour échanger de l'énergie calorifique directement ou indirectement avec un flux d'air intérieur 200 destiné à l'habitacle du véhicule automobile, ° un deuxième détendeur 23, ° un deuxième branchement 24 de la première conduite de dérivation 20 avec la boucle de climatisation 10 disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du premier échangeur de chaleur 13, entre le premier branchement 21 de la première conduite de dérivation et ledit premier échangeur de chaleur 13.
Le circuit de climatisation réversible 1 comporte également une deuxième conduite de dérivation 30 (également indiquée en pointillés continus sur la figure 1) et un dispositif de contrôle 502 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la deuxième conduite de dérivation 30. La deuxième conduite de dérivation 30 comporte : ° un premier branchement 31 de la deuxième conduite de dérivation 30 avec la boucle de climatisation 10 disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du premier échangeur de chaleur 13, entre ledit premier échangeur de chaleur 13 et le premier détendeur 14, ° un deuxième branchement 32 de la deuxième conduite de dérivation 30 avec la boucle de climatisation 10 disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du compresseur 12 entre le deuxième échangeur de chaleur 15 et ledit compresseur 12.
La première 20 et la deuxième 30 conduites de dérivation permettent notamment au circuit de climatisation réversible 1 de fonctionner en mode pompe à chaleur.
Les dispositifs de contrôle 501 ou 502 peuvent par exemple être des vannes simples ou des vannes trois voies. Sur les différentes figures, le dispositif de contrôle 501 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la première conduite de dérivation 20 est représenté comme une vanne simple et le dispositif de contrôle 502 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la deuxième conduite de dérivation 30 est représenté quant à lui comme une vanne trois voies.
Le circuit de climatisation réversible 1 comporte en outre une conduite de chauffage 40 (indiquée en pointillés discontinus sur la figure 1) comportant un échangeur de chauffage 41 disposé en amont du premier échangeur de chaleur 13 dans le sens de circulation du flux d'air extérieur 100 lorsque que le véhicule automobile avance. Cet échangeur de chauffage 41 est plus particulièrement configuré pour réchauffer le flux d'air extérieur 100 et/ou le premier échangeur de chaleur 13 en prélevant de l'énergie calorifique au sein du circuit de climatisation réversible 1, lorsque ledit circuit de climatisation réversible 1 fonctionne en mode pompe à chaleur.
Dans le premier mode de réalisation, la conduite de chauffage 40 comporte un premier branchement 42 avec la boucle de climatisation 10 ou avec la première conduite de dérivation 20. Ledit premier branchement 42 de la conduite de chauffage 40 est disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du compresseur 12, entre ledit compresseur 12 et le troisième échangeur de chaleur 22. Ce premier branchement 42 de la conduite de chauffage 40 permet le passage d’un certain débit de fluide frigorigène dans ladite conduite de chauffage 40 de sorte que ledit premier fluide caloporteur traverse l'échangeur de chauffage 4L
Selon un premier exemple illustré à la figure 1, ce premier branchement 42 de la conduite de chauffage 40 est disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du compresseur 12, entre ledit compresseur 12 et le premier branchement 21 de la première conduite de dérivation 20.
Toujours selon le premier exemple illustré à la figure 1, la conduite de chauffage 40 comporte un deuxième branchement 43 avec la première conduite de dérivation 20 disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du deuxième détendeur 23, entre le troisième échangeur de chaleur 22 et ledit deuxième détendeur 23. Ce deuxième branchement 43 de la conduite de chauffage 40 permet d'évacuer le fluide frigorigène ayant traversé l'échangeur de chauffage 41. L'échangeur de chauffage 41 et le premier échangeur de chaleur 13 peuvent être placés face à face afin que l'énergie calorique apportée par l'échangeur de chauffage 41 dégivre le premier échangeur de chaleur 13, par exemple en réchauffant en amont le flux d'air extérieur 100 destiné à les traversés. De plus, si l'échangeur de chauffage 41 et le premier échangeur de chaleur 13 sont suffisamment proches l'un de l'autre, ledit échangeur de chauffage 41 peut réchauffer directement le premier échangeur de chaleur 13 par rayonnement de chaleur.
Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 2, l'échangeur de chauffage 41 et le premier échangeur de chaleur 13 peuvent être regroupés dans un même échangeur de chaleur double. Cet échangeur de chaleur double comporte plus particulièrement une première série de tubes 130, dédiée à la boucle de climatisation 10 et pouvant être assimilée au premier échangeur de chaleur 13. Cet échangeur de chaleur double comporte également une deuxième série de tubes 410, dédiée à la conduite de chauffage 40 et pouvant être assimilée à l'échangeur de chauffage 41. Entre les tubes 130 et 140 d'une même série, peuvent notamment être placés des intercalaires 70. Cet échangeur de chaleur double permet également un réchauffage en amont du flux d'air extérieur 100 destiné à traverser la première série de tubes 130 et également un réchauffage direct de ladite première série de tubes 130 par rayonnement de chaleur de la deuxième série de tubes 410.
De préférence, l'échangeur de chauffage 41a une épaisseur E comprise entre 2 et 12 mm afin de ne pas trop augmenter la place consacrée aux échangeurs de chaleur en face avant du véhicule automobile tout en garantissant un dégivrage efficace.
Selon le premier mode de réalisation du circuit de climatisation réversible 1 illustré à la figure 1, ledit circuit de climatisation réversible 1 est un circuit de climatisation à pompe à chaleur directe. Par cela, on entend que le troisième échangeur de chaleur 22 est disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 15 dans le sens de circulation du flux d'air intérieur 200 destiné à l'habitacle du véhicule automobile.
La figure 3 montre la circulation du fluide frigorigène dans le circuit de climatisation réversible 1 selon le premier mode de réalisation de la figure 1, lorsque ce dernier fonctionne en mode climatisation. Le fluide frigorigène passe tout d'abord dans le compresseur 12 et le dispositif de contrôle 501 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la première conduite de dérivation 20 redirige ledit fluide frigorigène vers le premier échangeur de chaleur 13 où il relâche de l'énergie calorifique dans le flux d'air extérieur 100. Dans l'exemple illustré à la figure 3, la vanne 501 est ouverte et laisse passer le premier fluide caloporteur. Le dispositif de contrôle 502 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la deuxième conduite de dérivation 30 redirige ensuite le fluide frigorigène vers le premier détendeur 14 où le fluide frigorigène subit une détente. Dans l'exemple illustré à la figure 3, la vanne trois voies 502 ne laisse passer le fluide frigorigène que vers le premier détendeur 14. Ledit premier fluide réfrigérant passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur 15 où il absorbe de l'énergie calorifique, refroidissant le flux d'air intérieur 200 avant de retourner au compresseur 12 via notamment l’accumulateur 11.
Dans ce mode climatisation, le fluide frigorigène peut passer par la conduite de chauffage 40. Ledit fluide frigorigène est alors refroidi au niveau de l'échangeur de chauffage 41. La surface d'échange dudit échangeur de chauffage 41 s'additionne à la surface d'échange du premier échangeur de chaleur 13 afin de refroidir le fluide frigorigène ce qui peut augmenter les performances du circuit de climatisation réversible 1.
La figure 4 montre quant à elle la circulation du fluide frigorigène dans le circuit de climatisation réversible 1, selon le premier mode de réalisation de la figure 1, dans un premier exemple lorsque ledit circuit de climatisation réversible 1 fonctionne en mode pompe à chaleur. Le premier fluide frigorigène passe tout d'abord dans le compresseur 12 où il est comprimé. Le dispositif de contrôle 501 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la première conduite de dérivation 20 redirige le premier fluide caloporteur vers ladite première conduite de dérivation 20. Dans l'exemple illustré à la figure 4, la vanne 501 est fermée. Le fluide frigorigène passe ensuite dans le troisième échangeur de chaleur 22 où il relâche de l'énergie calorifique dans le flux d'air intérieur 200. Le fluide frigorigène passe ensuite dans le deuxième détendeur 23 où il subit une détente. Ledit fluide frigorigène passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 13 où il absorbe de l'énergie calorifique refroidissant le flux d'air extérieur 100. Le dispositif de contrôle 502 du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation 10 vers la deuxième conduite de dérivation 30 redirige le premier fluide frigorigène vers ladite deuxième conduite de dérivation 30 de sorte que le premier fluide frigorigène retourne au compresseur 12 via notamment l’accumulateur 11. Dans l'exemple illustré à la figure 4, la vanne trois voies 502 ne laisse passer le fluide frigorigène que vers la deuxième conduite de dérivation 30.
Afin de dégivrer le premier échangeur de chaleur 13 en mode pompe à chaleur, une partie du fluide frigorigène en sortie du compresseur 12 passe par la conduite de chauffage 40 afin de passer dans l'échangeur de chauffage 4L Comme le fluide frigorigène en sortie du compresseur 12 est chaud, il va réchauffer le flux d'air extérieur 100 en amont du premier échangeur de chaleur 13 ou bien réchauffer directement ledit premier échangeur de chaleur 13. De préférence, la quantité de fluide frigorigène qui passe dans la conduite de chauffage 40 est comprise entre 5 et 50 % du flux de premier fluide caloporteur, de préférence entre 10 et 20 % afin d'avoir un impact limité sur la capacité de chauffage du flux d'air intérieur 200.
Pour ce premier exemple du premier mode de réalisation, du fait des branchements de la conduite de chauffage 40, le premier fluide frigorigène peut circuler dans ladite conduite de chauffage 40 à la fois en mode pompe à chaleur et en mode climatisation. En effet, le premier branchement 42 de la conduite de chauffage 40 étant disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du compresseur 12, entre ledit compresseur 12 et le premier branchement 21 de la première conduite de dérivation 20 avec la boucle de climatisation 10, le fluide frigorigène peut circuler dans la conduite de chauffage 40 quelque soit le mode de fonctionnement. En mode pompe à chaleur, cette circulation entraîne le chauffage du flux d'air externe 100 ou du premier échangeur de chaleur 13 pour le dégivrer. En mode climatisation, le fluide frigorigène passant par la conduite de chauffage 40 est refroidi au niveau de l'échangeur de chauffage 41. La surface d'échange dudit échangeur de chauffage 41 s'additionne à la surface d'échange du premier échangeur de chaleur 13 afin de refroidir le fluide frigorigène ce qui peut augmenter les performances du circuit de climatisation réversible 1.
Ce dégivrage peut être constant, comme illustré dans l'exemple de la figure 1, c'est-à-dire qu'en mode pompe à chaleur, il y a constamment une circulation de premier fluide frigorigène dans la conduite de chauffage 40 et donc dans l'échangeur de chauffage 41. Cela a un impact limité sur le fonctionnement du circuit de climatisation réversible 1 puisque l'énergie calorifique dégagée au niveau de l'échangeur de chauffage 41 est récupérée au niveau du premier échangeur de chaleur 13. De plus, une plus grande quantité d'énergie calorifique est récupérée au niveau du premier échangeur de chaleur 13 ce qui fait que du côté basse pression du circuit de climatisation réversible 1, c'est-à-dire après que le fluide frigorigène a subi une détente dans le deuxième détendeur 23, la pression peut être plus élevée. Cette pression plus élevée du côté basse pression du circuit de climatisation réversible 1 permet que le compresseur 12 ait un taux de compression plus bas et donc améliore le coefficient de performance du circuit de climatisation réversible 1. A contrario, et comme illustré sur la figure 5, la circulation du fluide frigorigène dans la conduite de chauffage 40 peut être intermittente et commandée par l'action d'un dispositif de contrôle 503 du flux du premier fluide caloporteur vers la conduite de chauffage 40. Ce dispositif de contrôle 503 du flux du premier fluide caloporteur vers la conduite de chauffage 40 peut par exemple être une vanne simple comme illustré sur la figure 5 ou bien une vanne trois voies placée au niveau du deuxième branchement 43 de la conduite de chauffage 40. Avantageusement, le dispositif de contrôle 503 du flux du premier fluide caloporteur vers la conduite de chauffage 40 peut être configuré pour régler la quantité de premier fluide caloporteur passant dans la conduite de chauffage 40 de sorte que celle-ci soit comprise entre 5 et 50 % du flux du fluide frigorigène, de préférence entre 10 et 20 % afin d'avoir un impact limité sur la capacité de chauffage du flux d'air intérieur 200.
Le déclenchement de la circulation du premier fluide caloporteur dans la conduite de chauffage 40 peut alors être commandé soit périodiquement à intervalle régulier lorsque le circuit de climatisation réversible 1 fonctionne en mode pompe à chaleur, ou bien uniquement lorsqu'une baisse du coefficient de performance est détectée, ce qui indiquerait la possible présence de givre au niveau du premier échangeur de chaleur 13.
Un tel dispositif de contrôle 503 du flux du premier fluide caloporteur vers la conduite de chauffage 40 permet également de contrôler la circulation du fluide frigorigène dans la conduite de chauffage 40 en mode climatisation.
La figure 6 montre un deuxième exemple du premier mode de réalisation du circuit de climatisation réversible 1, dans lequel le premier branchement 42 de la conduite de chauffage 40 est disposé entre le premier branchement 21 de la première conduite de dérivation 20 et le troisième échangeur de chaleur 22.
Pour ce deuxième exemple du premier mode de réalisation, du fait des branchements de la conduite de chauffage 40, la circulation du fluide frigorigène dans la conduite de chauffage 40 ne peut être réalisée que lorsque le circuit de climatisation réversible 1 est en mode pompe à chaleur. En effet, le premier branchement 42 et le deuxième branchement 43 de la conduite de chauffage 40 étant disposés tous deux sur la première conduite de dérivation 20, respectivement en aval du premier branchement 21 de la première conduite de dérivation 20 et en amont du deuxième détendeur 23, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, le premier fluide caloporteur ne peut circuler dans la conduite de chauffage 40 que lorsque du premier fluide caloporteur circule dans la première conduite de dérivation 20, c'est-à-dire lors du fonctionnement en mode pompe à chaleur.
Les figures 7 et 8 montrent un troisième et un quatrième exemples du premier mode de réalisation du circuit de climatisation réversible 1, dans lequel la conduite de chauffage 40 comporte un deuxième branchement 43 avec la boucle de climatisation 10 ou avec la première conduite de dérivation 20. Ledit deuxième branchement 43 de la conduite de chauffage 40 est disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du deuxième détendeur 23, entre le premier échangeur de chaleur 13 et ledit deuxième détendeur 23. Du fait que pour ces troisième et quatrième exemples le deuxième branchement 43 est en aval du deuxième détendeur 23, ladite conduite de chauffage 40 comporte un troisième détendeur 44 disposé entre l'échangeur de chauffage 41 et ledit deuxième branchement 43 de la conduite de chauffage 40 afin de faire subir une détente au premier fluide caloporteur et le mettre à une même pression que le premier fluide caloporteur sortant du deuxième détendeur 23.
Selon le troisième exemple illustré à la figure 7, le deuxième branchement 43 de la conduite de chauffage 40 est disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du premier échangeur de chaleur 13, entre le premier échangeur de chaleur 13 et le deuxième branchement 24 de la première conduite de dérivation 20.
Selon le quatrième exemple illustré à la figure 8, le deuxième branchement 43 de la conduite de chauffage 40 est disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du deuxième détendeur 23, entre le deuxième détendeur 23 et le deuxième branchement 24 de la première conduite de dérivation 20.
Pour ces troisième et quatrième exemples du premier mode de réalisation, du fait des branchements de la conduite de chauffage 40, le premier fluide caloporteur peut circuler dans ladite conduite de chauffage 40 à la fois en mode pompe à chaleur et en mode climatisation. En effet, le premier branchement 42 de la conduite de chauffage 40 étant disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du compresseur 12, entre ledit compresseur 12 et le premier branchement 21 de la première conduite de dérivation 20 avec la boucle de climatisation 10, le fluide frigorigène peut circuler dans la conduite de chauffage 40 quel que soit le mode de fonctionnement. En mode pompe à chaleur, cette circulation entraîne le chauffage du flux d'air externe 100 ou du premier échangeur de chaleur 13 pour le dégivrer. En mode climatisation, le premier fluide caloporteur passant par la conduite de chauffage 40 est refroidi au niveau de l'échangeur de chauffage 41. La surface d'échange dudit échangeur de chauffage 41 s'additionne à la surface d'échange du premier échangeur de chaleur 13 afin de refroidir le premier fluide caloporteur ce qui peut augmenter les performances du circuit de climatisation réversible 1.
Les figures 9 à 11 montrent un circuit de climatisation réversible 1 selon un deuxième mode de réalisation. Dans ce deuxième mode de réalisation, le circuit de climatisation réversible 1 est identique à celui présenté dans le premier mode de réalisation à la différence que ledit circuit de climatisation réversible 1 est un circuit de climatisation à pompe à chaleur indirecte. Par cela, on entend que le troisième échangeur de chaleur 22 n'échange plus de l'énergie calorifique avec le flux d'air intérieur 200 mais est configuré pour échanger de l'énergie calorifique avec une boucle de circulation secondaire 50 à l'intérieur de laquelle un fluide caloporteur, par exemple de l'eau glycolée, est apte à circuler. Cette boucle de circulation secondaire 50 comporte : ° un échangeur de chaleur secondaire 51 destiné à être traversé par le flux d'air intérieur 200 destiné à l'habitacle du véhicule automobile, et ° une pompe (52).
Dans ce deuxième mode de réalisation, en mode pompe à chaleur, l'énergie calorifique absorbée par le premier échangeur de chaleur 13 dans le flux d'air extérieur 100 n'est pas directement relâchée dans le flux d'air intérieur 200 par le troisième échangeur de chaleur 22. En effet, le troisième échangeur de chaleur 22 transfère cette énergie calorifique au fluide caloporteur de la boucle de circulation secondaire 50. Ce fluide caloporteur, mis en mouvement par la pompe 52, passe par l'échangeur de chaleur secondaire 51 qui transmet cette énergie calorifique au flux d'air intérieur 200.
Pour ce deuxième mode de réalisation, la conduite de chauffage 40 peut être connectée aux mêmes emplacements que dans les différents exemples du premier mode de réalisation décrits ci-dessus, comme illustré sur la figure 9.
Selon un exemple particulier à ce deuxième mode de réalisation, illustré aux figures 10 et 11, la conduite de chauffage 40 peut comporter : ° un premier branchement 42 avec la boucle de circulation secondaire 50 disposé, dans le sens de circulation du fluide caloporteur, en aval du troisième échangeur de chaleur 22, dans le sens de circulation du deuxième fluide caloporteur, entre ledit troisième échangeur de chaleur 22 et l'échangeur de chaleur secondaire 51, et ° un deuxième branchement 43 avec la boucle de circulation secondaire 50 disposé en amont du troisième échangeur de chaleur 22, dans le sens de circulation du deuxième fluide caloporteur, entre ledit troisième échangeur de chaleur 22 et l'échangeur de chaleur secondaire 51.
Dans cet exemple particulier, ce n'est pas le fluide frigorigène qui circule dans la conduite de chauffage 40 mais le fluide caloporteur. C'est donc ledit deuxième fluide caloporteur qui permet le dégivrage du premier échangeur de chaleur 13 par l'intermédiaire de l'échangeur de chauffage 41.
Pour cet exemple particulier du deuxième mode de réalisation, du fait des branchements de la conduite de chauffage 40, le dégivrage ne peut être réalisé que lorsque le circuit de climatisation réversible 1 est en mode pompe à chaleur ou que le deuxième fluide caloporteur est chargé en énergie calorifique. A l'instar du premier mode de réalisation, la conduite de chauffage 40 peut comporter un dispositif de contrôle 504 du flux du fluide caloporteur vers la conduite de chauffage 40 pour commander le dégivrage du premier échangeur de chaleur 13, comme illustré à la figure 10, ou bien en être dépourvu afin d'avoir un dégivrage continu en mode pompe à chaleur, comme illustré à la figure 11.
Ce dispositif de contrôle 504 du flux du fluide caloporteur vers la conduite de chauffage 40 peut par exemple être une vanne simple comme illustré sur la figure 10 ou bien une vanne trois voies placée au niveau du premier branchement 42 de la conduite de chauffage 40 avec la boucle de circulation secondaire 50. Avantageusement, le dispositif de contrôle 504 du flux du fluide caloporteur vers la conduite de chauffage 40 peut être configuré pour régler la quantité de deuxième fluide caloporteur passant dans la conduite de chauffage 40 de sorte que celle-ci soit comprise entre 5 et 50 % du flux de fluide caloporteur, de préférence entre 10 et 20 % afin d'avoir un impact limité sur la capacité de chauffage du flux d'air intérieur 200.
Ainsi, on voit bien que les différents modes de réalisation du circuit de climatisation réversible 1, de par la présence de la conduite de chauffage 40, permet un dégivrage du premier échangeur de chaleur 13 et mode pompe à chaleur et ce sans qu'il y ai besoin d’ajouter un chauffage électrique au niveau dudit premier échangeur de chaleur 13 ou qu'il soit nécessaire de rebasculer le fonctionnement dudit circuit de climatisation réversible 1 en mode climatisation.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS
    1. Circuit de climatisation réversible (1) pour véhicule automobile dans lequel circule un fluide frigorigène et comprenant une boucle de climatisation (10) comportant, au moins, dans le sens de circulation dudit fluide frigorigène: 0 un compresseur (12), 0 un premier échangeur de chaleur (13) destiné à être traversé par un flux d'air extérieur (100) au véhicule automobile, ° un premier détendeur (14), ° un deuxième échangeur de chaleur (15) destiné à être traversé par un flux d'air intérieur (200) destiné à l'habitacle du véhicule automobile, caractérisé en ce que le circuit de climatisation réversible (1) comporte en outre une conduite de chauffage (40) comportant un échangeur de chauffage (41) disposé en amont du premier échangeur de chaleur (13) dans le sens de circulation du flux d'air extérieur (100) au véhicule automobile, ledit échangeur de chauffage (41) étant configuré pour réchauffer ledit flux d'air extérieur (100) et/ou le premier échangeur de chaleur (13) en prélevant de l'énergie calorifique au sein du circuit de climatisation réversible (1), lorsque ledit circuit de climatisation réversible (1) fonctionne en mode pompe à chaleur.
  2. 2. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'échangeur de chauffage (41) et le premier échangeur de chaleur (13) sont regroupés dans un même échangeur de chaleur comportant une première série de tubes (130), dédiée à la boucle de climatisation (10) et une deuxième série de tubes (410), dédiée à la conduite de chauffage (40).
  3. 3. Circuit de climatisation réversible (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur de chauffage (41) a une épaisseur (E) comprise entre 2 et 12mm.
  4. 4. Circuit de climatisation réversible (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit de climatisation réversible (1) comporte également une première conduite de dérivation (20) et un dispositif de contrôle (501) du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation (10) vers la première conduite de dérivation (20), ladite première conduite de dérivation (20) comportant : ° un premier branchement (21) de la première conduite de dérivation (20) avec la boucle de climatisation (10) disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en aval du compresseur (12), entre ledit compresseur (12) et le premier échangeur de chaleur (13), ° un troisième échangeur de chaleur (22) apte à échanger de l'énergie calorifique directement ou indirectement avec un flux d'air intérieur (200) destiné à l'habitacle du véhicule automobile, 0 un deuxième détendeur (23), ° un deuxième branchement (24) de la première conduite de dérivation (20) avec la boucle de climatisation (10) disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du premier échangeur de chaleur (13), entre le premier branchement (21) de la première conduite de dérivation et ledit premier échangeur de chaleur (13), le circuit de climatisation réversible (1) comportant également une deuxième conduite de dérivation (30) et un dispositif de contrôle (502) du flux du fluide frigorigène depuis la boucle de climatisation (10) vers la deuxième conduite de dérivation (30), ladite deuxième conduite de dérivation (30) comportant : ° un premier branchement (31) de la deuxième conduite de dérivation (30) avec la boucle de climatisation (10) disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du premier échangeur de chaleur (13), entre ledit premier échangeur de chaleur (13) et le premier détendeur (14), 0 un deuxième branchement (32) de la deuxième conduite de dérivation (30) avec la boucle de climatisation (10) disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du compresseur (12) entre le deuxième échangeur de chaleur (15) et ledit compresseur (12).
  5. 5. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est un circuit de climatisation à pompe à chaleur directe, le troisième échangeur de chaleur (22) étant disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur (15) dans le sens de circulation du flux d'air intérieur (200) destiné à l'habitacle du véhicule automobile.
  6. 6. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est un circuit de climatisation à pompe à chaleur indirecte, le troisième échangeur de chaleur (22) étant configuré pour échanger de l'énergie calorifique avec une boucle de circulation secondaire (50) à l'intérieur de laquelle un fluide caloporteur est apte à circuler, ladite boucle de circulation secondaire (50) comportant : ° un échangeur de chaleur secondaire (51) destiné à être traversé par le flux d'air intérieur (200) destiné à l'habitacle du véhicule automobile, et ° une pompe (52).
  7. 7. Circuit de climatisation réversible (1) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la conduite de chauffage (40) comporte un premier branchement (42) avec la boucle de climatisation (10) ou avec la première conduite de dérivation (20), disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du compresseur (12), entre ledit compresseur (12) et le troisième échangeur de chaleur (22).
  8. 8. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier branchement (42) de la conduite de chauffage (40) est disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du compresseur (12), entre ledit compresseur (12) et le premier branchement (21) de la première conduite de dérivation (20).
  9. 9. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier branchement (42) de la conduite de chauffage (40) est disposé entre le premier branchement (21) de la première conduite de dérivation (20) et le troisième échangeur de chaleur (22).
  10. 10. Circuit de climatisation réversible (1) selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la conduite de chauffage (40) comporte un deuxième branchement (43) avec la première conduite de dérivation (20) disposé, dans le sens de circulation du premier fluide caloporteur, en amont du deuxième détendeur (23), entre le troisième échangeur de chaleur (22) et ledit deuxième détendeur (23).
  11. 11. Circuit de climatisation réversible (1) selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la conduite de chauffage (40) comporte un deuxième branchement (43) avec la boucle de climatisation (10) ou avec la première conduite de dérivation (20), disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du deuxième détendeur (23), entre le premier échangeur de chaleur (13) et ledit deuxième détendeur (23) et que ladite conduite de chauffage (40) comporte un troisième détendeur (44) disposé entre l'échangeur de chauffage (41) et ledit deuxième branchement (43) de la conduite de chauffage (40).
  12. 12. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième branchement (43) de la conduite de chauffage (40) est disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en amont du premier échangeur de chaleur (13), entre le premier échangeur de chaleur (13) et le deuxième branchement (24) de la première conduite de dérivation (20).
  13. 13. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième branchement (43) de la conduite de chauffage (40) est disposé, dans le sens de circulation du fluide frigorigène, en aval du deuxième détendeur (23), entre le deuxième détendeur (23) et le deuxième branchement (24) de la première conduite de dérivation (20).
  14. 14. Circuit de climatisation réversible (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de contrôle (503) du flux du fluide frigorigène vers la conduite de chauffage (40).
  15. 15. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la conduite de chauffage (40) comporte : 0 un premier branchement (42) avec la boucle de circulation secondaire (50) disposé en aval du troisième échangeur de chaleur (22), dans le sens de circulation du fluide caloporteur, entre ledit troisième échangeur de chaleur (22) et l'échangeur de chaleur secondaire (51), et ° un deuxième branchement (43) avec la boucle de circulation secondaire (50) disposé en amont du troisième échangeur de chaleur (22), dans le sens de circulation du deuxième fluide caloporteur, entre ledit troisième échangeur de chaleur (22) et l'échangeur de chaleur secondaire (51).
  16. 16. Circuit de climatisation réversible (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de contrôle (504) du flux du fluide caloporteur depuis la boucle de circulation secondaire (50) vers la conduite de chauffage (40).
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