FR3053447A1 - Systeme et procede de conditionnement d'air pour un compartiment, notamment un habitacle de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de conditionnement d'air pour un compartiment, ledit système comprenant : - un échangeur de chaleur extérieur (21) pour réaliser un échange de chaleur entre un fluide frigorigène et un flux d'air (E) circulant à l'extérieur du compartiment, - un premier (6) et un second (27) échangeurs de chaleur intérieurs pour réaliser un échange de chaleur impliquant le fluide frigorigène; ledit système étant configuré pour fonctionner dans un mode de climatisation dans lequel il prélève de la chaleur dans un flux d'air (I) devant être soufflé à l'intérieur du compartiment, à l'aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs (6, 27) et la rejette à l'extérieur du compartiment à l'aide de l'échangeur de chaleur extérieur (21).
Description
© N° de publication : 3 053 447 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 56195 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © IntCI8
F25 B 5/00 (2017.01), B 60 H 1/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 30.06.16. | © Demandeur(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES |
| (© Priorité : | Société par actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : YAHIA MOHAMED, NICOLAS | |
| BERTRAND, CLEMARON LAETITIA, HALLER | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | REGINE, THUEZ JEAN-LUC et LIU JIN-MING. |
| demande : 05.01.18 Bulletin 18/01. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ® Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES |
| apparentés : | Société par actions simplifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES. |
SYSTEME ET PROCEDE DE CONDITIONNEMENT D'AIR POUR UN COMPARTIMENT, NOTAMMENT UN HABITACLE DE VEHICULE AUTOMOBILE.
FR 3 053 447 - A1 _ L'invention concerne un système de conditionnement d'air pour un compartiment, ledit système comprenant:
- un échangeur de chaleur extérieur (21 ) pour réaliser un échange de chaleur entre un fluide frigorigène et un flux d'air (E) circulant à l'extérieur du compartiment,
- un premier (6) et un second (27) échangeurs de chaleur intérieurs pour réaliser un échange de chaleur impliquant le fluide frigorigène;
ledit système étant configuré pour fonctionner dans un mode de climatisation dans lequel il prélève de la chaleur dans un flux d'air (I) devant être soufflé à l'intérieur du compartiment, à l'aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs (6,27) et la rejette à l'extérieur du compartiment à l'aide de l'échangeur de chaleur extérieur (21 ).
207 400 I
Système et procédé de conditionnement d’air pour un compartiment, notamment un habitacle de véhicule automobile
L’invention concerne un système et un procédé pour conditionner un flux d'air entrant dans un compartiment, par exemple un habitacle de véhicule, notamment un système pour la ventilation, le chauffage et/ou la climatisation du compartiment.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d'un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques de l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Une telle modification est obtenue à partir de la délivrance d'un flux d'air soufflé à l'intérieur de l'habitacle. Dans le cas d’un véhicule électrique ou hybride, dont la propulsion est assurée au moins partiellement par un moteur électrique, un tel système est nécessairement adapté à l’absence permanente (véhicule électrique) ou temporaire (véhicule hybride) de source chaude tel qu’un moteur thermique sur ce type de véhicules.
On attend d’un tel système qu’il remplisse tout ou partie des fonctions ou modes suivants :
- Refroidissement, aussi appelé climatisation,
- Chauffage,
- Déshumidification, c'est-à-dire le refroidissement de l’air pulsé dans l’habitacle, que ce soit dans la fonction refroidissement ou la fonction chauffage, de façon à provoquer la condensation d’une partie de la vapeur d’eau qu’il contient.
Un tel système comprend de manière connue un boîtier de climatisation habituellement logé sous une planche de bord du véhicule.
Le boîtier comporte une unité de ventilation. Il reçoit un flux d'air extérieur et le puise en vue de sa délivrance à l'intérieur de l'habitacle. A l'intérieur de ce boîtier sont habituellement logés un premier échangeur de chaleur destiné au refroidissement de l'air pulsé vers l'habitacle du véhicule et un deuxième échangeur de chaleur, destiné au chauffage de l'habitacle. Ces différents organes sont reliés entre eux et à un autre échangeur de chaleur, dit extérieur, situé en face avant du véhicule pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur, par un circuit de canalisations dans lesquelles circule un fluide frigorigène. Ce circuit comprend en outre un compresseur, au moins un détendeur propre à décompresser le fluide et des moyens tels que des vannes pour orienter différemment le fluide dans les différentes canalisations selon le mode de fonctionnement recherché par rutilisateur.
Ce système peut être utilisé en mode refroidissement ou en mode chauffage. En mode refroidissement, le fluide frigorigène est envoyé du compresseur vers l’échangeur de chaleur extérieur agissant en condenseur où il est refroidi par le flux d'air extérieur. Puis, le fluide frigorigène circule vers un détendeur où il subit un abaissement de sa pression avant d'entrer dans le premier échangeur de chaleur fonctionnant en évaporateur. Le fluide frigorigène traversant l'évaporateur est alors chauffé par le flux d'air entrant dans l'installation de ventilation, ce qui se traduit corrélativement par un refroidissement de ce flux d'air dans le but de climatiser l'habitacle du véhicule. Le circuit étant une boucle fermée, le fluide frigorigène retourne alors vers le compresseur.
En mode chauffage, le fluide frigorigène est envoyé du compresseur vers le premier et/ou le deuxième échangeur de chaleur. Au moins l’un de ceux-ci se comporte alors comme des condenseurs, dans lesquels le fluide frigorigène est refroidi par l'air circulant dans l'installation de ventilation. Cet air se chauffe donc au contact de l’échangeur en cause et apporte ainsi des calories à l'habitacle du véhicule. Après passage dans cet échangeur, le fluide frigorigène est détendu par un détendeur avant d'arriver dans l’échangeur de chaleur extérieur agissant comme un évaporateur. Il est alors réchauffé par l’air extérieur. Le fluide frigorigène retourne ensuite vers le compresseur.
Cependant, dans les solutions connues, le fonctionnement en mode climatisation n’est pas optimal.
Un but de la présente invention est de proposer un système de conditionnement d’air qui pallie au moins en partie les problèmes susvisés.
L’invention concerne en ce sens un système de conditionnement d'air pour un compartiment, ledit système comprenant :
- un échangeur de chaleur extérieur pour réaliser un échange de chaleur entre un fluide frigorigène et un flux d’air circulant à l'extérieur du compartiment,
- un premier et un second échangeurs de chaleur intérieurs pour réaliser un échange de chaleur impliquant le fluide frigorigène;
ledit système étant configuré pour fonctionner dans un mode de climatisation dans lequel il prélève de la chaleur dans un flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs et la rejette à l’extérieur du compartiment à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur.
Grâce à l’invention, les deux échangeurs de chaleur intérieurs sont simultanément exploités, en mode climatisation, pour refroidir le flux d’air circulant à l’intérieur du compartiment. La surface d’échange est ainsi optimisée, y compris dans ce mode, plutôt que de laisser l’un des deux échangeurs inutilisés, comme cela est le cas dans les systèmes de l’état de l’art.
Préférentiellement, ledit système est configuré pour fonctionner dans le mode de climatisation pour prélever de la chaleur dans le flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, au choix, à l’aide desdits premier et/ou second échangeurs de chaleur intérieurs.
Selon différentes caractéristiques supplémentaires de l’invention, qui pourront être prises ensemble ou séparément :
- ledit système comprend une branche d’alimentation, dite principale, ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène à haute pression vers l’un au moins desdits premier et/ou second échangeurs de chaleur intérieurs, de préférence ledit premier échangeur de chaleur intérieur, dans ladite branche d’alimentation principale, dans ledit mode de climatisation,
- ladite branche d’alimentation principale comprend un premier détendeur,
- ledit système comprend au moins une branche de retour, ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène à basse pression depuis l’un au moins desdits premier et/ou second échangeurs de chaleur intérieurs dans ladite branche de retour dans ledit mode de climatisation,
- ledit système comprend en outre une première branche intermédiaire reliant lesdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs, ladite première branche intermédiaire étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, dans ledit mode de climatisation, depuis ledit premier échangeur intérieur vers ledit second échangeur intérieur,
- ladite première branche intermédiaire comprend un détendeur, dit intermédiaire,
- ledit détendeur intermédiaire est un détendeur étanche,
- ladite première branche intermédiaire comprend en outre une vanne anti-retour, dite vanne anti-retour intermédiaire, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène dans ladite première branche intermédiaire dans un sens opposé au premier sens,
- ledit système comprend en outre, une branche, dite de liaison, ladite branche de liaison étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, dans ledit mode de climatisation, depuis ledit second échangeur intérieur vers la branche de retour,
- ladite branche de liaison comprend une vanne, dite de liaison, autorisant ou non, au choix, une circulation du fluide frigorigène dans ladite branche de liaison,
- ladite branche de liaison comprend en outre une vanne anti-retour, dite vanne antiretour de liaison, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène dans ladite branche de liaison dans un sens opposé au premier sens,
- ladite première branche intermédiaire, ledit second échangeur de chaleur intérieur et ladite branche de liaison sont montés en série, dans cet ordre, selon un sens de circulation du fluide frigorigène dans le mode de climatisation, de manière à former une voie de dérivation,
- ladite voie de dérivation est montée en parallèle de ladite branche de retour,
- ledit système est en outre configuré pour fonctionner dans un mode de pompe à chaleur dans lequel il prélève de la chaleur sur l’air à l’extérieur du compartiment à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur et la rejette dans un flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment à l’aide du ou de l’un au moins des échangeurs de chaleur intérieurs, en particulier à l’aide des premier et second échangeurs de chaleur intérieurs,
- ledit système comprend une seconde branche intermédiaire reliant ledit second échangeur de chaleur intérieur et ladite branche d’alimentation principale, ladite seconde branche intermédiaire étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, dans ledit mode pompe à chaleur, depuis ledit second échangeur vers ladite branche d’alimentation principale,
- le premier détendeur est situé sur ladite branche d’alimentation principale, entre ladite seconde branche intermédiaire et ledit premier échangeur de chaleur de sorte à être parcourue par ledit fluide aussi bien dans ledit mode de climatisation que dans ledit mode de pompe à chaleur,
- ledit système comprend une autre branche d’alimentation, dite secondaire, ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène à haute pression vers l’un au moins desdits premier et/ou second échangeurs de chaleur intérieurs, de préférence ledit second échangeur de chaleur intérieur, dans ladite branche d’alimentation secondaire, dans ledit mode de climatisation et/ou pompe à chaleur,
- ledit système est configuré pour que le sens de circulation du fluide frigorigène dans le premier échangeur de chaleur intérieur climatisation soit inchangé, au moins dans ledit mode climatisation et ledit mode pompe à chaleur,
- ledit système est configuré pour fonctionner, au choix, dans ledit mode pompe à chaleur, dans ledit mode climatisation et dans un mode supplémentaire, dit de récupération de chaleur, dans lequel il prélève de la chaleur sur le flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment à l’aide du premier échangeur de chaleur intérieur et la rejette dans le flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment à l’aide du second échangeur de chaleur intérieur, ledit fluide frigorigène contournant ledit échangeur de chaleur extérieur.
L’invention concerne également une unité de conditionnement d’air comprenant un premier et un second échangeurs de chaleur intérieurs pour réaliser un échange de chaleur impliquant un fluide frigorigène, ladite unité étant configurée pour fonctionner dans un mode de climatisation dans laquelle elle prélève de la chaleur dans le flux d’air I devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs. Ladite unité présente, par exemple, les branches évoquées plus haut. Elle est destiné à être utilisée, en particulier, dans le système déjà décrit.
L’invention a également pour objet un procédé de conditionnement d’air utilisant le système de conditionnement décrit plus haut, notamment en mode pompe à chaleur et/ou en mode climatisation.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
La figure 1 est une illustration schématique d’un système de conditionnement d’air selon la présente invention, utilisé en mode climatisation, sans déshumidification, selon une première variante de fonctionnement,
La figure 2 reprend la figure 1 en mode climatisation, sans déshumidification, selon une seconde variante de fonctionnement,
La figure 3 reprend la figure 1, en mode climatisation, sans déshumidification, selon une troisième variante de fonctionnement,
La figure 4 reprend la figure 1 en mode climatisation, avec déshumidification,
La figure 5 reprend la figure 1 en mode pompe à chaleur, sans déshumidification,
La figure 6 reprend la figure 1 en mode pompe à chaleur, avec déshumidification,
La figure 7 reprend la figure 1 en mode récupération de chaleur,
La figure 8 est une illustration schématique d’une partie d’un système de conditionnement d’air selon la présente invention,
La figure 9 est un illustration schématique d’une première variante, conforme à l’invention, du système de conditionnement d’air de la figure 1,
Lafigure 10 est une illustration schématique d’une seconde variante, conforme à l’invention, du système de conditionnement d’air de la figure 1.
Dans ces différentes figures, des éléments identiques sont identifiés par les mêmes repères.
Comme illustré aux différentes figures, l’invention concerne un système de conditionnement d'air pour un compartiment, en particulier un habitacle de véhicule automobile.
Ledit système comprend un circuit fermé à l’intérieur duquel circule un fluide frigorigène. Le fluide frigorigène est par exemple un fluide supercritique tel que du dioxyde de carbone référencé R-744. Le fluide frigorigène est par exemple encore un fluide sous-critique tel qu’un fluide frigorigène fluoré référencé R-134a, ou non fluoré référencé 1234yf.
Ledit système comprend un échangeur de chaleur extérieur 21 pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide frigorigène et un flux d’air E circulant à l'extérieur du compartiment. Ledit échangeur de chaleur extérieur 21 est destiné à être situé, par exemple, en face avant d’un véhicule automobile. Comme cela sera détaillé plus bas, il est destiné à fonctionner de manière réversible, soit en évaporateur, soit en condenseur/refroidisseur de gaz.
Ledit système comprend en outre un premier 6 et un second 27 échangeur de chaleur intérieur, pour réaliser un échange de chaleur impliquant le fluide frigorigène. Le premier échangeur chaleur intérieur 6 est configuré pour permettre un échange de la chaleur entre ledit fluide frigorigène et un flux d’air I devant être soufflé, ou pulsé, à Γintérieur de l’habitacle. Le second échangeur 27 est ici également configuré pour permettre un échange de chaleur entre ledit fluide frigorigène et ledit flux d’air I devant être soufflé à l’intérieur de l’habitacle. Comme cela sera détaillée plus bas, lesdits premier 6 et second 27 échangeurs de chaleur intérieur 6 sont destinés à fonctionner de manière réversible, soit en évaporateur, soit en condenseur/refroidisseur de gaz.
Lesdits échangeurs de chaleur intérieurs 6, 27 sont situés à l’intérieur d’un boîtier 8, dit de climatisation, permettant la circulation du flux d’air I destiné à être soufflé dans l’habitacle. Ledit premier échangeur chaleur intérieur 6 est situé en amont par rapport au second échangeur de chaleur 27 selon le sens de circulation dudit flux d’air I devant être soufflé à l’intérieur de l’habitacle. Ledit boîtier 8 pourra comprendre des conduits de contournement du ou desdits échangeur de chaleur intérieurs 6, 27, non-illustrés, en particulier du second échangeurs de chaleur 27.
En variante, non-illustrée, ledit second échangeur de chaleur intérieur pourra être configuré pour permettre un échange de chaleur avec un fluide caloporteur circulant dans un boucle de circulation dudit fluide caloporteur, ladite boucle de circulation du fluide caloporteur comprenant un échangeur de chaleur additionnel permettant un échange de chaleur entre ledit fluide caloporteur et ledit flux d’air I destiné à être soufflé dans l’habitacle. Ledit échangeur de chaleur additionnel est positionné dans le boîtier de climatisation en lieu et place du second échangeur de chaleur intérieur.
Ledit système comprend en outre ici un échangeur de chaleur 24, dit interne, et ledit système comprend une branche 25, dit haute pression, et une branche 26, dite basse pression, destinées à traverser ledit échangeur interne. Ledit échangeur interne 24 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre ledit fluide frigorigène circulant dans de ladite branche basse pression 26 et le fluide frigorigène circulant dans ladite branche haute pression 25.
Le système comprend encore un compresseur 20 pour porter le fluide frigorigène à haute pression, un accumulateur 18, permettant de stocker le fluide frigorigène, voire d’opérer une séparation de phases, ainsi qu’un premier organe de détente 2, associé au premier échangeur de chaleur intérieur 6, un deuxième organe de détente 23, associé à l’échangeur de chaleur extérieur 21, ainsi qu’un troisième organe de détente, en particulier un détendeur 400, dit intermédiaire, dont le rôle sera détaillé plus bas. A l’intérieur desdits organes de détente 2, 23, 400, le fluide frigorigène subit une détente, le cas échéant. Ledit premier organe de détente, ledit second organe de détente et/ou ledit détendeur intermédiaire pourront être des détendeurs étanches et jouer un rôle de première vanne de contrôle permettant d’autoriser ou d’empêcher le passage du fluide frigorigène. Ils pourront également être pleinement ouvert et n’opérer aucune détente.
Le circuit de fluide frigorigène présente une architecture particulière pour offrir différents modes de fonctionnement, tels que décrits plus loin. Plus particulièrement, le circuit de fluide frigorigène comprend plusieurs lignes de circulation 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 à travers lesquelles le fluide frigorigène circule ou ne circule pas selon la position ouverte ou fermée de vannes de contrôle 102, 103, 104, 105, 106 ou de vannes anti-retour 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308 que les lignes de circulation 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 comprennent. Ces lignes de circulation 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 sont reliées les unes aux autres par l’intermédiaire d’un point de liaison 17 et de points de jonction référencés 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209, 210, 211.
Le circuit de fluide frigorigène comprend en particulier une première ligne de circulation 28 qui comprend successivement le compresseur 20, un premier point de jonction 201, une deuxième vanne de contrôle 102, un deuxième point de jonction 202, l’échangeur de chaleur extérieur 21, un troisième point de jonction 203, une première vanne anti-retour 301 autorisant le passage du fluide frigorigène uniquement du troisième point de jonction 203 vers un quatrième point de jonction 204 de ladite première ligne de circulation 28. Puis, la première ligne de circulation 28 comprend successivement la branche haute pression 25, un cinquième point de jonction 205, une deuxième vanne anti3053447 retour 302 autorisant le passage du fluide frigorigène uniquement du cinquième point de jonction 205 vers un sixième point de jonction 206 de ladite première ligne de circulation 28. A la suite dudit sixième point de jonction 206, la première ligne de circulation 28 comprend successivement le premier organe de détente 2, le premier échangeur de chaleur intérieur 6, un septième point de jonction 207 et un point de liaison 17. Puis, la première ligne de circulation 28 comprend successivement une troisième vanne de contrôle 103, un huitième 208 et un neuvième 209 points de jonction, l’accumulateur 18 et la branche basse pression 26 de l’échangeur interne 24 pour retourner au compresseur 20.
Le circuit de fluide frigorigène comprend aussi une deuxième ligne de circulation 29 de fluide frigorigène qui s’étend entre le premier point de jonction 201 et le sixième point de jonction 206. La deuxième ligne de circulation 29 comprend successivement, depuis le premier point de jonction 201 vers le sixième point de jonction 206, une quatrième vanne de contrôle 104, une troisième vanne anti-retour 303, un dixième point de jonction 210, le second échangeur de chaleur intérieur 27, un onzième point de jonction 211 et une quatrième vanne anti-retour 304.
Le circuit de fluide frigorigène comprend aussi une troisième ligne de circulation 30 de fluide frigorigène qui s’étend entre le deuxième point de jonction 202 et le neuvième point de jonction 209 et qui comprend une cinquième vanne de contrôle 105, voire une vanne anti-retour, passante du second point de jonction 202 vers le neuvième point de jonction 209. Nous reviendrons plus bas sur le rôle de cette troisième ligne de circulation 30.
Le circuit de fluide frigorigène comprend aussi une quatrième ligne de circulation 31 qui s’étend entre le point de liaison 17 et le cinquième point de jonction 205 et qui comprend une cinquième vanne anti-retour 305 autorisant le passage du fluide frigorigène uniquement du point de liaison 17 vers le cinquième point de jonction 205.
Le circuit de fluide frigorigène comprend aussi une cinquième ligne de circulation 32 qui s’étend entre le troisième point de jonction 203 et le quatrième point de jonction 204 et qui comprend le deuxième organe de détente 23.
ίο
Ledit circuit de fluide frigorigène comprend aussi une sixième ligne de circulation 33 s’étendant entre le septième 207 et le onzième 211 points de jonction. Ladite sixième ligne de circulation 33 comprend dans cet ordre depuis le septième point de jonction 208 vers le onzième point de jonction 211 le détendeur intermédiaire 400 et une vanne anti-retour 306, dite vanne anti-retour intermédiaire, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène dans ladite sixième ligne de circulation 33 du onzième point de jonction 211 vers le septième point de jonction 207.
Ledit système comprend aussi une septième ligne de circulation 34, s’étendant entre le dixième 210 et le huitième 208 points de jonction. Ladite septième ligne de circulation 34 comprend dans cet ordre depuis le dixième point de jonction 210 vers le huitième point de jonction 208 une vanne de contrôle 106, dite vanne de liaison, et une vanne anti-retour 307, dite vanne anti-retour de liaison, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène dans ladite septième ligne de circulation depuis ledit huitième point de jonction 208 vers ledit dixième point de jonction 210.
Comme évoqué ci-dessus, le circuit de fluide frigorigène est apte à fonctionner selon divers modes. Plus particulièrement, le circuit de fluide frigorigène est à même de fonctionner au moins :
- en un premier mode, dit mode climatisation, dans lequel le flux d’air I est refroidi préalablement à une délivrance de ce dernier à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile, autrement dit, un mode dans lequel le système prélève de la chaleur sur le flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide du premier 6, voire du second 27, échangeurs de chaleur intérieurs, et la rejette dans le flux d’air circulant à l’extérieur du compartiment, à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur 21,
- en un second mode, dit mode pompe à chaleur ou chauffage, dans lequel le flux d’air I est chauffé préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile, autrement dit, un mode dans lequel le système prélève de la chaleur sur l’air, à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur 21, et la rejette dans un flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide dudit second 27, voir dudit premier 6, échangeurs intérieurs,
- en un troisième mode, dit mode de récupération de chaleur dans lequel il prélève de la chaleur sur le flux d’air destiné à être soufflé à l’intérieur du compartiment à l’aide du premier échangeur de chaleur intérieur 6 et en rejette dans le même flux d’air à l’aide du second échangeur de chaleur intérieur 27.
Les premier et second modes sont chacun déclinable en un sous-mode avec ou sans déshumidification. Le sous-mode climatisation sans déshumidification est en outre déclinable en différentes variantes. Ces différents modes, sous-modes et variantes sont illustrés aux figures 1 à 7, comme cela est détaillé plus loin.
Selon l’invention, ledit système est configuré pour fonctionner, dans au moins une des variantes du sous mode de climatisation sans déshumidification (figure 2), en prélevant de la chaleur dans le flux d’air I devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs 6, 27, et en la rejetant à l’extérieur du compartiment à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur 21. On optimise de la sorte rutilisation des échangeurs chaleur intérieurs, en les exploitant simultanément dans le même but, à savoir en évaporateur pour refroidir le flux d’air I devant être soufflé à l’intérieur du compartiment.
Pour cela, comme illustré à la figure 8, ledit système comprend, par exemple, une branche d’alimentation 500, dite principale, ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène dans ladite branche d’alimentation principale 500 vers ledit premier échangeur de chaleur intérieur 6, dans ledit mode de climatisation, ceci dans l’ensemble de ses sous-modes et variantes de fonctionnement. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, ladite branche d’alimentation correspond à la partie de la première ligne de circulation 28 située entre le cinquième point de jonction 205 et le premier échangeur de chaleur intérieur 6. Ladite branche d’alimentation principale 500 comprend ainsi le premier détendeur 2 en amont duquel, ledit fluide frigorigène est à haute pression et en aval duquel il passe à basse pression avant de pénétrer dans ledit premier échangeur intérieur 6, dans tout ou partie des variantes de fonctionnement du sous-mode de climatisation sans déshumidification et dans le sous-mode de climatisation avec déshumidification. Elle comprend encore la seconde vanne anti-retour 302 permettant de limiter la circulation dudit fluide frigorigène au sens prescrit, à savoir vers ledit premier échangeur de chaleur intérieur 6.
Ledit système comprend en outre au moins une branche de retour 502, ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène dans ladite branche de retour 502 depuis le premier échangeur chaleur intérieur 6, dans tout ou partie des variantes de fonctionnement du sous-mode de climatisation sans déshumidification et dans le sousmode de climatisation avec déshumidification. Ledit fluide frigorigène est à basse pression dans ladite branche de retour 502. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, ladite branche de retour 502 correspond à la partie de la première ligne de circulation 28 située entre le premier échangeur de chaleur intérieur 6 et le point de liaison 17.
Ledit système comprend encore une première branche intermédiaire 504 reliant lesdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs 6, 27, ladite première branche 504 intermédiaire étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, à savoir depuis ledit premier échangeur intérieur 6 vers ledit second échangeur intérieur 27, ceci au moins dans ledit mode de climatisation. Ladite branche intermédiaire 504 pourra en particulier présenter une partie commune avec ladite branche de retour 502. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, la première branche intermédiaire 504 comprend ladite sixième ligne de circulation 33. Ladite première branche intermédiaire 504 comprend ainsi le détendeur intermédiaire 400, étanche, et la vanne anti-retour intermédiaire 306, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène du second échangeur intérieur 27 au premier échangeur intérieur 6 par ladite branche intermédiaire 504 .
Ledit système comprend en outre, une branche 506, dite de liaison, ladite branche de liaison 506 étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, à savoir depuis ledit second échangeur intérieur 27 vers un point de retour du fluide frigorigène à basse pression, permettant en particulier de diriger ledit fluide frigorigène vers une entrée du compresseur 20, non visible sur cette figure, ceci au moins dans certaines des variantes du mode de climatisation sans déshumidification. Ladite branche de liaison 506 pourra en particulier être connecté à la branche de retour 502. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, ladite branche de liaison 506 comprend la septième ligne de circulation 34. Ladite branche de liaison comprend ainsi la vanne de liaison 106, autorisant ou non, au choix, une circulation du fluide frigorigène dans ladite branche de liaison 506 et la vanne anti-retour de liaison 307, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène dans ladite branche de liaison 506 en direction dudit second échangeur intérieur 27.
Ledit système comprend encore une seconde branche intermédiaire 508, reliant ledit second échangeur de chaleur intérieur 27 et ladite branche d’alimentation principale 500, ladite seconde branche intermédiaire étant configurée pour être parcourue selon un premier sens par le fluide frigorigène, au moins dans ledit mode pompe à chaleur, à savoir depuis ledit second échangeur 27 vers ladite branche d’alimentation principale 500. A l’une de ses extrémités, ladite seconde branche intermédiaire 508 est ici connectée à la première branche intermédiaire 504, en aval dudit détendeur intermédiaire 400 et de ladite vanne anti-retour intermédiaire 306, selon le sens de circulation dudit fluide frigorigène dans ladite première branche intermédiaire. A l’autre de ses extrémités, ladite seconde branche intermédiaire est connectée à ladite branche principale 500 entre ladite deuxième vanne anti-retour 302 et ledit premier détendeur 2. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, ladite branche de liaison 508 correspond à la partie de la deuxième ligne de circulation 29 s’étendant entre le onzième point de liaison 211 et le sixième point de liaison 206. Ladite branche de liaison 508 comprend ainsi la quatrième vanne anti-retour 304.
On observe que le premier détendeur 2 est situé sur ladite branche d’alimentation principale 500, entre ladite seconde branche intermédiaire 508 et ledit premier échangeur de chaleur 6 de sorte à être parcourue par ledit fluide aussi bien dans ledit mode de climatisation que dans ledit mode de pompe à chaleur.
Ledit système comprend encore ici une autre branche d’alimentation 510, dite secondaire, ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène vers ledit second échangeur de chaleur intérieur 27, dans ladite branche d’alimentation secondaire 510, dans ledit mode de climatisation et/ou pompe à chaleur. Ledit fluide est à haute pression dans ladite branche d’alimentation secondaire 510. Elle comprend au moins une vanne anti-retour. Ladite seconde branche d’alimentation 510 et ladite branche de liaison 506 comprennent ici une partie commune, située en aval de ladite vanne anti-retour de ladite branche d’alimentation secondaire 510, selon le sens de circulation du fluide dans ladite branche d’alimentation 510, et en amont de ladite vanne de liaison 106 et de ladite vanne anti-retour de liaison 307, selon le sens de circulation du fluide dans ladite branche de liaison 506. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 7, ladite branche d’alimentation secondaire 510 correspond à la partie de la seconde ligne de circulation située entre le premier point de jonction 201 et le second échangeur de chaleur 27. La vanne anti-retour de ladite branche d’alimentation secondaire 510 correspond de la sorte à la troisième vanne anti-retour 303.
H est à noter que l’invention concerne également une unité de conditionnement d’air comprenant ledit un premier 6 et ledit second 27 échangeurs de chaleur intérieurs, ladite unité étant configurée pour fonctionner dans un mode de climatisation dans laquelle elle prélève de la chaleur dans le flux d’air I devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs 6, 27. Ladite unité présente, par exemple, la configuration évoquée plus haut en relation avec la figure 8. Elle est destiné à être utilisée, en particulier, dans le système déjà décrit.
Différents modes, sous-modes et variantes de fonctionnement de ladite unité et dudit système vont désormais être illustrés en relation avec les figures 1 à 7. Par convention, sur ces figures, les lignes de circulation 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 à travers lesquelles aucun fluide ne circule sont représentées en traits pointillés, tandis que les lignes de circulation 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 à travers lesquelles le fluide frigorigène circule sont représentées en trait plein.
Sur la figure 1, le circuit de fluide frigorigène est utilisé dans le premier mode, dit de climatisation, pour refroidir le premier flux d’air I préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle, sans déshumidification, ceci dans une première variante de fonctionnement. Dans cette configuration, la quatrième vanne de contrôle 104, la cinquième vanne de contrôle 105 et la vanne de liaison 106 sont fermées. Le détendeur intermédiaire 400 est également fermé.
Ainsi, le fluide frigorigène emprunte uniquement la première ligne de circulation 28.
Autrement dit, le fluide frigorigène est comprimé à l’intérieur du compresseur 20 pour être porté à une haute pression HP, puis circule jusqu’au premier point de jonction 201, puis traverse la deuxième vanne de contrôle 102 (position ouverte), puis circule jusqu’au deuxième point de jonction 202, puis circule à l’intérieur de l’échangeur de chaleur extérieur 21, fonctionnant en condenseur/refroidisseur de gaz, le fluide frigorigène cédant des calories au flux d’air externe E. Puis, le fluide frigorigène circule jusqu’au troisième point de jonction 203, puis emprunte la première vanne anti-retour 301, en contournant le deuxième organe de détente 23, puis circule jusqu’au quatrième point de jonction 204, puis emprunte la branche haute pression 25 à l’intérieur duquel le fluide frigorigène cède des calories au fluide frigorigène présent dans la branche basse pression 26. Puis, le fluide frigorigène circule jusqu’au cinquième point de jonction 205, puis emprunte la deuxième vanne anti-retour 302, puis circule jusqu’au sixième point de jonction 206 et à travers le premier organe de détente 2. Puis, le fluide frigorigène circule à travers le premier échangeur de chaleur intérieur 6, fonctionnant en évaporateur, pour refroidir le flux d’air I destiné à être soufflé à l’intérieur de l’habitacle, puis circule jusqu’au point de liaison 17, en passant par le septième point de jonction 207, puis traverse la troisième vanne de contrôle 103 (position ouverte), puis circule jusqu’au neuvième point de jonction 209, en passant par le huitième point de jonction 208, puis traverse l’accumulateur 18 à l’intérieur duquel un éventuel reliquat de fluide frigorigène liquide est retenu, puis circule à l’intérieur de la branche basse pression 26 du troisième échangeur de chaleur 24 pour retourner au compresseur 20.
Ces dispositions sont telles que le fluide frigorigène est à haute pression en aval du compresseur 20 jusqu’au premier organe de détente 2, puis à basse pression en aval dudit premier organe de détente 2 jusqu’au compresseur 20.
Sur la figure 2, le circuit de fluide frigorigène est utilisé dans le premier mode, dit climatisation, pour refroidir le premier flux d’air I préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle, sans déshumidification, ceci dans une seconde variante de fonctionnement. Dans cette configuration, la quatrième vanne de contrôle 104 et la cinquième vanne de contrôle 105 sont fermées alors que la vanne de liaison 106 est ouverte et le détendeur intermédiaire 400 est ouvert et actif.
On observe que ladite première branche intermédiaire, ledit second échangeur de chaleur intérieur et ladite branche de liaison sont montés en série, dans cet ordre, selon le sens de circulation du fluide frigorigène. Ils forment de la sorte une voie de dérivation, ici montée en parallèle de ladite branche de retour. Autrement dit, ledit circuit comprend une voie de dérivation permettant au fluide frigorigène de suivre le même circuit quand dans la variante de fonctionnement de la figure 1 ainsi que, en passant également en parallèle dans ladite voie de dérivation, de passer du septième point de liaison 207 au huitième point de liaison 208 en passant successivement par le détendeur intermédiaire 400, la vanne antiretour intermédiaire 306, le onzième point de jonction 211, ledit second échangeur intérieur 27, le dixième point de jonction 210, la vanne de liaison 106 et la vanne antiretour de liaison 307. Comme évoqué plus haut, les deux échangeurs de chaleur intérieurs 6, 27 fonctionne alors en évaporateur. A titre alternatif, la troisième vanne de contrôle 103 pourra être fermée de sorte que le fluide frigorigène circule uniquement dans ladite voie de dérivation.
Sur la figure 3, le circuit de fluide frigorigène est utilisé dans le premier mode, dit climatisation, pour refroidir le premier flux d’air I préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle, sans déshumidification, ceci dans une troisième variante de fonctionnement. Dans cette configuration, la troisième vanne de contrôle 103, la quatrième vanne de contrôle 104 et la cinquième vanne de contrôle 105 sont fermées alors que la vanne de liaison 106 est ouverte et le détendeur intermédiaire 400 est ouvert et actif.
Dans cette variante, le fluide circule comme dans la variante de la figure 2 si ce n’est que le fluide frigorigène passe uniquement dans ladite voie de dérivation. Par ailleurs, ledit premier détendeur 2 est totalement ouvert et non actif. Autrement dit, le fluide frigorigène ne subit une détente qu’au niveau dudit détenteur intermédiaire 400 en amont duquel il est à haute pression et en aval duquel il est à basse pression. En conséquence, seule le second échangeur de chaleur intérieur 27 fonctionne en évaporateur tandis que le premier échangeur de chaleur intérieur 6 fonctionne en condenseur/refroidisseur de gaz.
Dans un tel mode ledit premier échangeur de chaleur intérieur 6 est configuré pour être traversé par un flux d’air extérieur additionnel E’ de sorte que la surface d’échange dudit échangeur de chaleur extérieur 21 et dudit premier échangeur de chaleur intérieur 6 s’additionnent. Seul le second échangeur de chaleur intérieur 27 contribue à refroidir ledit flux d’air I destiné à être soufflé dans le compartiment.
Sur la figure 4, le circuit de fluide frigorigène est utilisé dans le premier mode, dit climatisation, pour refroidir le premier flux d’air 7 préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle, avec déshumidification. Dans un tel mode, le premier échangeur de chaleur intérieur 6 est mis à une température très basse en restreignant l’ouverture du premier organe de détente 2; le flux d’air I est donc très refroidi et déshumidifié mais, afin de ne pas trop refroidir l’habitacle, il est réchauffé par le deuxième échangeur de chaleur intérieur 27.
Dans cette configuration, la cinquième vanne de contrôle 105 ainsi que la vanne de liaison 106 sont fermés et le détendeur intermédiaire 400 est fermé. Ce mode diffère de celui de la figure 1 en ce que le fluide frigorigène empreinte également la deuxième ligne de circulation 29, ladite quatrième vanne de contrôle 104 étant dans une configuration ouverte. Le fluide frigorigène traverse donc ledit second échangeur de chaleur intérieur 27, fonctionnant en condenseur/refroidisseur de gaz, en provenance du premier point de jonction 201 et en direction du sixième point de jonction 206.
Sur la figure 5, le circuit de fluide frigorigène est utilisé dans le second mode, dit pompe à chaleur, dans lequel le premier flux d’air 7 est chauffé préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile, sans déshumidification. Dans cette configuration, la deuxième vanne de contrôle 102, la troisième vanne de contrôle 103 ainsi que la vanne de liaison 106 sont fermées. Le détendeur intermédiaire 400 pourra être fermé sans que cela soit nécessaire. En effet, la pression est plus élevée dans la branche intermédiaire 508 qui est alors à une plus haute pression que dans la branche de retour 502..
Ainsi, le fluide frigorigène emprunte la deuxième ligne de circulation 29, la troisième ligne de circulation 30, la quatrième ligne de circulation 31, la cinquième ligne de circulation 32 et partiellement la première ligne de circulation 28. Autrement dit, le fluide frigorigène est comprimé à l’intérieur du compresseur 20 pour être porté à une haute pression HP, puis circule jusqu’au premier point de jonction 201. Le fluide frigorigène emprunte alors la deuxième ligne de circulation 29 et passe à travers la quatrième vanne de contrôle 104 (position ouverte) et la troisième vanne anti-retour 303 avant de traverser le second échangeur de chaleur intérieur 27 à l’intérieur duquel le fluide frigorigène cède des calories au flux d’air I destiné à être soufflé dans l’habitacle pour réchauffer ce dernier préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile, ledit second échangeur de chaleur intérieur 27 fonctionnant en condenseur/refroidisseur de gaz.
Puis, le fluide frigorigène traverse la quatrième vanne anti-retour 304 pour atteindre le sixième point de jonction 206. Puis le fluide frigorigène traverse le premier organe de détente 2 qui est totalement ouvert de telle sorte qu’aucune détente ne s’y produit. Puis le fluide frigorigène circule à l’intérieur du premier échangeur de chaleur intérieur 6, fonctionnant en condenseur/refroidisseur de gaz, pour assurer un préchauffage du flux d’air I destiné à être soufflé dans l’habitacle. Il poursuit jusqu’au point de liaison 17. Puis, le fluide frigorigène emprunte la quatrième ligne de circulation 31 et traverse la cinquième vanne anti-retour 305 pour atteindre le cinquième point de jonction 205. Puis, le fluide frigorigène emprunte la branche haute pression 25 de l’échangeur de chaleur interne 24 à l’intérieur duquel le fluide frigorigène cède des calories au fluide frigorigène présent à l’intérieur de la branche basse pression 26. Puis le fluide frigorigène atteint le quatrième point de jonction 204 et traverse ensuite le deuxième organe de détente 23 puis circule à l’intérieur de l’échangeur de chaleur externe 21, fonctionnant en évaporateur, le fluide frigorigène captant des calories au flux d’air extérieur E, autrement dit se réchauffe au contact flux d’air extérieur E. Puis le fluide frigorigène atteint le deuxième point de jonction 202 pour emprunter la troisième ligne de circulation 30 et traverser la cinquième vanne de contrôle 105 (position ouverte) et rejoindre le neuvième point de jonction 209 pour emprunter la première ligne de circulation 28. Le fluide frigorigène traverse alors l’accumulateur 18 à l’intérieur duquel un éventuel reliquat de fluide frigorigène liquide est retenu, puis circule à l’intérieur de la branche basse pression 26 de l’échangeur de chaleur interne 24 pour retourner au compresseur 20.
Ces dispositions sont telles que le fluide frigorigène est à haute pression HP en aval du compresseur 20 jusqu’au second organe de détente 23, puis à basse pression en aval dudit second organe de détente 23 jusqu’au compresseur 20.
En variante, le premier détendeur 2 pourra être partiellement actif pour amener le fluide frigorigène à une pression intermédiaire entre ledit premier détendeur 2 et ledit second détendeur 23.
Sur la figure 6, le circuit de fluide frigorigène est utilisé dans le second mode, dit pompe à chaleur, dans lequel le premier flux d’air 7 est chauffé préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile, avec déshumidification.
Dans ce mode, la circulation du fluide frigorigène est identique à celle de la figure 5. La différence de fonctionnement réside dans la configuration pleinement active du premier organe de détente 2, ledit seconde organe détente 23 pouvant alors être dans une configuration inactive en laissant passer le fluide frigorigène sans lui faire subir de détente supplémentaire. De la sorte, le fluide frigorigène est à haute pression en aval du compresseur 20 jusqu’au premier organe de détente 2, puis à basse pression en aval dudit premier organe de détente 2 jusqu’au compresseur 20. Ledit premier échangeur intérieur 6 fonctionne alors en évaporateur et le second échangeur de chaleur intérieur 27 en condenseur/refroidisseur de gaz.
On constate que, avantageusement, ledit système est configuré pour qu’un échange de chaleur ait lieu entre ledit fluide frigorigène et lui-même dans ledit échangeur interne 24 dans ledit mode de pompe à chaleur, avec ou sans déshumidification. On améliore de la sorte les performances du dispositif en permettant un chauffage plus efficace du flux d’air I destiné à être soufflé dans l’habitacle, sans avoir à fournir une puissance supplémentaire au compresseur 20.
Pour cela, ledit système comprend une branche, à savoir ici ladite ligne de circulation 30, destinée à être parcourue par ledit fluide frigorigène dans le mode pompe à chaleur, en sortie dudit échangeur de chaleur extérieur 21, selon le sens de circulation dudit fluide frigorigène dans ledit mode pompe à chaleur. En outre, ladite branche 30, dite branche de retour en mode pompe à chaleur, est reliée à ladite branche basse pression 26 en un point, à savoir ici le neuvième point de jonction 209, situé en amont dudit échangeur de chaleur interne 24, selon le sens de circulation dudit fluide frigorigène, dans ledit mode pompe à chaleur.
On remarque que ledit système est configuré de manière à ce que, dans ledit mode pompe à chaleur, ladite branche haute pression 25 soit connectée en aval du premier échangeur de chaleur intérieur 6 et en amont dudit échangeur de chaleur extérieur 21, selon le sens de circulation dudit fluide frigorigène dans ledit mode pompe à chaleur.
Par ailleurs, ledit système est configuré de manière à ce que, dans ledit mode climatisation, ladite branche haute pression 25 soit connectée en aval dudit échangeur de chaleur extérieur 21 et en amont du premier échangeur de chaleur intérieur 6, selon le sens de circulation dudit fluide frigorigène dans ledit mode climatisation.
On remarque encore que ledit système comprend une branche, destinée à être parcourue par ledit fluide frigorigène dans le mode climatisation, en sortie du premier échangeur de chaleur intérieur 6, selon le sens de circulation dudit fluide frigorigène dans ledit mode climatisation. Ladite branche 40, dite branche de retour en mode climatisation, est reliée à un point de dérivation, à savoir à nouveau ledit neuvième point de jonction 209, commun à ladite branche basse pression 26 et à la dite branche de retour en mode pompe à chaleur.
En outre, ledit système est configuré pour que, en mode pompe à chaleur, ledit accumulateur 18 soit situé en aval dudit point de dérivation 209 et en amont dudit échangeur de chaleur interne 24, selon le sens de circulation dudit fluide frigorigène dans ledit mode pompe à chaleur.
Comme dans le mode de réalisation illustré, ledit circuit est avantageusement configuré pour permettre d’inverser le sens de circulation du fluide frigorigène dans la branche haute pression 25 de l’échangeur interne 24, entre le mode climatisation et le mode pompe à chaleur.
Sur la figure 7, le circuit de fluide frigorigène est utilisé dans le troisième mode de récupération de chaleur dans lequel il permet, au moins temporairement, de continuer à fournir de la chaleur à l’habitacle par le biais du second échangeur intérieur 27 en faisant en sorte que ce dernier produise plus de chaleur que le premier échangeur intérieur 6 ne produit de froid, sans faire appel à l’échangeur de chaleur extérieur 21.
Autrement dit, ledit système est configuré pour fonctionner, au choix, dans ledit mode climatisation, dans ledit mode pompe à chaleur et dans ledit mode de récupération de chaleur. Dans ce dernier mode, il prélève de la chaleur sur le flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment à l’aide du premier échangeur de chaleur intérieur 6 et le rejette dans le flux d’air devant être soufflé à l’intérieur du compartiment à l’aide du second échangeur de chaleur intérieur 27 tandis que ledit fluide frigorigène contourne ledit échangeur de chaleur extérieur 21.
Dans cette configuration, la deuxième vanne de contrôle 102, la cinquième vanne de contrôle 105 ainsi que la vanne de liaison 106 sont fermées et le détendeur intermédiaire 400 est fermé.
Ainsi, le fluide frigorigène emprunte la deuxième ligne de circulation 29 et partiellement la première ligne de circulation 28. Autrement dit, le fluide frigorigène est comprimé à l’intérieur du compresseur 20 pour être porté à une haute pression HP, puis circule jusqu’au premier point de jonction 201. Le fluide frigorigène emprunte alors la deuxième ligne de circulation 29 et passe par la quatrième vanne de contrôle 104 et la troisième vanne anti-retour 303 avant de traverser le second échangeur de chaleur intérieur 27 à l’intérieur duquel le fluide frigorigène cède des calories au flux d’air I destiné à être soufflé dans l’habitacle pour réchauffer ce dernier préalablement à sa délivrance à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile, le deuxième échangeur de chaleur intérieur fonctionnant en condenseur/refroidisseur de gaz.
Puis, le fluide frigorigène traverse la quatrième vanne anti-retour 304 pour atteindre le sixième point de jonction 206. Puis le fluide frigorigène traverse le premier organe de détente 2 dans lequel il subit une détente. Puis le fluide frigorigène circule à l’intérieur du premier échangeur de chaleur intérieur 6, fonctionnant en évaporateur, où il capte des calories dans le flux d’air I destiné à être soufflé dans l’habitacle. En effet, celui-ci provient alors de l’habitacle qui a préalablement été chauffé et dont on souhaite maintenir au moins transitoirement le chauffage, alors que l’échangeur de chaleur extérieur 21 n’est pas sollicité. Un tel cas de figure se rencontre, par exemple, en cas de givrage dudit échangeur de chaleur extérieur 21, rendant ledit échangeur chaleur extérieur 21 non opérant.
Le fluide frigorigène poursuit jusqu’au point de liaison 17. Puis, le fluide traverse la troisième vanne de contrôle 103 pour continuer selon la première ligne de circulation 28. Le fluide frigorigène traverse alors l’accumulateur 18 à l’intérieur duquel un éventuel reliquat de fluide frigorigène liquide est retenu, puis circule à l’intérieur de la branche basse pression 26 de l’échangeur de chaleur interne 24, sans échange de chaleur avec la branche haute pression 26, pour retourner au compresseur 20.
On observe que ledit circuit permet de conserver le même sens de circulation du fluide frigorigène dans le premier échangeur de chaleur intérieur 6, dans l’ensemble des modes de fonctionnement évoqués.
La figure 9 illustre un circuit reprenant celui des figures 1 à 7 et comprenant en outre un cinquième échangeur de chaleur 500 situé en série entre ledit premier détendeur 2 et ledit premier échangeur de chaleur intérieur 6, en particulier de manière à être parcouru par ledit fluide frigorigène, selon les différents modes de fonctionnement évoqués plus haut. Ledit cinquième échangeur de chaleur 600 est destiné, par exemple, au conditionnement thermique d’une unité de stockage d’énergie telle qu’une batterie électrique, en particulier une batterie de grande dimension ou un pack de batteries, soit par échange de chaleur directe ou par l’intermédiaire d’une boucle de circulation d’un fluide caloporteur.
La figure 10 illustre une variante de la figure 9 dans lequel ledit système comprend un ligne de circulation supplémentaire en dérivation du premier détendeur 2 et dudit premier échangeur de chaleur intérieur 6, par exemple à nouveau pour permettre le conditionnement thermique d’une unité de stockage d’énergie telle qu’une batterie électrique, en particulier une batterie de grande dimension ou un pack de batteries.
Ladite ligne de circulation supplémentaire est situé entre un douzième 212 et un treizième 213 points de jonction dudit circuit de circulation du fluide frigorigène. Ledit douzième point de jonction 212 est situé entre ledit point de jonction 206 et ledit premier détendeur 2. Ledit treizième point de jonction 213 est situé entre ledit premier échangeur de chaleur intérieur 6 et ledit septième point de jonction 207.
Ladite ligne de circulation supplémentaire comprend dans cet ordre, entre ledit douzième point 212 de jonction et ledit treizième point de jonction 213 un quatrième détendeur 602, de préférence étanche, et un cinquième échangeur de chaleur 604, destiné à un échange de chaleur avec ladite unité de réserve d’énergie.
Ladite ligne de circulation supplémentaire pourra être active dans au moins certains 5 des modes de fonctionnement évoqués plus haut, en fonction des besoins de régulation thermique de l’unité de réserve d’énergie.
On observe que dans les différents modes de réalisation illustrés, le système est configuré pour être utilisé, au choix, dans différents modes, sous-modes et variantes de fonctionnement, parmi lesquels la configuration dans laquelle, selon l’invention, il prélève de la chaleur dans le flux d’air I devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs 6, 27, et la rejette à l’extérieur du compartiment, à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur 21, cette configuration correspondant au sous-mode sans déshumidification du mode climatisation, et ceci dans une variante particulière. Selon une version simplifiée, ladite configuration est la seule possible, en mode climatisation. En variante, ladite configuration est la seule possible dans le sous-mode de climatisation, sans déshumidification.
Selon une autre variante non illustrée, ledit système comprend une branche de
0 contournement dudit échangeur interne au niveau de ladite branche haute pression 25. Cela permet de diminuer les pertes de charges dans ledit échangeur interne lorsqu’un échange de chaleur au niveau dudit échangeur de chaleur interne 24 n’est pas souhaitée.
Claims (16)
- REVENDICATIONS1. Système de conditionnement d'air pour un compartiment, ledit système comprenant :- un échangeur de chaleur extérieur (21) pour réaliser un échange de chaleur entre un fluide frigorigène et un flux d’air (E) circulant à l'extérieur du compartiment,- un premier (6) et un second (27) échangeurs de chaleur intérieurs pour réaliser un échange de chaleur impliquant le fluide frigorigène;ledit système étant configuré pour fonctionner dans un mode de climatisation dans lequel il prélève de la chaleur dans un flux d’air (I) devant être soufflé à l’intérieur du compartiment, à l’aide desdits premier et second échangeurs de chaleur intérieurs (6, 27) et la rejette à l’extérieur du compartiment à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur (21).
- 2. Système selon la revendication 1 dans lequel ledit système comprend :- au moins une branche d’alimentation principale (500), ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène à haute pression vers l’un au moins desdits premier (6) et/ou second (27) échangeurs de chaleur intérieurs dans ladite branche d’alimentation principale (500), dans ledit mode de climatisation, et/ou- au moins une branche de retour (502), ledit système étant configuré pour faire circuler ledit fluide frigorigène à basse pression depuis l’un au moins desdits premier (6) et/ou second (27) échangeurs de chaleur intérieurs dans ladite branche de retour (502), dans ledit mode de climatisation.
- 3. Système selon la revendication précédente dans lequel ledit système comprend en outre une première branche intermédiaire (504) reliant lesdits premier (6) et second (27) échangeurs de chaleur intérieurs, ladite première branche intermédiaire (504) étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, dans ledit mode de climatisation, depuis ledit premier échangeur intérieur (6) vers ledit second échangeur intérieur (27).
- 4. Système selon la revendication précédente dans lequel ladite première branche intermédiaire (504) comprend un détendeur (400), dit intermédiaire.
- 5. Système selon la revendication précédente dans lequel ledit détendeur intermédiaire (400) est un détendeur étanche.
- 6. Système selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 dans lequel ladite première branche intermédiaire comprend en outre une vanne anti-retour (306), dite vanne anti-retour intermédiaire, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène dans ladite première branche intermédiaire (504) dans un sens opposé au premier sens.
- 7. Système selon l’une quelconque des revendications 3 à 6 dans lequel ledit système comprend en outre, une branche (506), dite de liaison, ladite branche de liaison (506) étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, dans ledit mode de climatisation, depuis ledit second échangeur intérieur (27).
- 8. Système selon la revendication précédente dans lequel ladite branche de liaison (506) comprend une vanne (106), dite de liaison, autorisant ou non, au choix, une circulation du fluide frigorigène dans ladite branche de liaison (506).
- 9. Système selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8 dans lequel ladite branche de liaison (506) comprend en outre une vanne anti-retour (307) , dite vanne antiretour de liaison, configurée pour interdire une circulation du fluide frigorigène dans ladite branche de liaison (506) dans un sens opposé au premier sens.
- 10. Système selon l’une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel ladite première branche intermédiaire (504), ledit second échangeur de chaleur intérieur (27) et ladite branche de liaison (506) sont montés en série, dans cet ordre, selon un sens de circulation du fluide frigorigène dans le mode de climatisation, de manière à former une voie de dérivation.
- 11. Système selon la revendications précédente dans lequel ladite voie de dérivation est montée en parallèle de ladite branche de retour (502).
- 12. Système selon l’une quelconque des revendications 2 à 11 dans lequel ledit système est en outre configuré pour fonctionner dans un mode de pompe à chaleur dans lequel il prélève de la chaleur sur l’air à l’extérieur du compartiment à l’aide de l’échangeur de chaleur extérieur (21) et la rejette dans un flux d’air (I) devant être soufflé à l’intérieur du compartiment à l’aide du premier (6) et du second (27) échangeurs de chaleur intérieurs.
- 13. Système selon la revendication 12 dans lequel ledit système comprend au moins 5 une autre branche d’alimentation (510), dite secondaire, pour faire circuler le fluide frigorigène à haute pression vers l’un au moins desdits premier et second échangeurs de chaleur dans le monde pompe à chaleur.
- 14. Système selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13 comprenant une 10 seconde branche intermédiaire (508) reliant ledit second (27) échangeur de chaleur intérieur et ladite branche d’alimentation principale (500), ladite seconde branche intermédiaire (508) étant configurée pour être parcourue selon une premier sens par le fluide frigorigène, dans ledit mode pompe à chaleur, depuis ledit second échangeur (27) vers ladite branche d’alimentation principale (500).
- 15. Système selon la revendication précédente dans lequel un premier détendeur (2) est situé sur ladite branche d’alimentation principale (500) entre ladite seconde branche intermédiaire (508) et ledit premier échangeur de chaleur (6) de sorte à être parcourue par ledit fluide aussi bien dans ledit mode de climatisation que dans ledit mode de pompe à2 0 chaleur.
- 16. Procédé de conditionnement d’air utilisant le système de conditionnement d’air selon l’une quelconque des revendications précédentes.1/5
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