FR3056453A1 - INDIRECT INDIRECT AIR CONDITIONING CIRCUIT FOR A MOTOR VEHICLE AND METHOD OF OPERATING THE SAME - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un circuit de climatisation inversible indirect (1) pour véhicule automobile comportant : • une première boucle de fluide réfrigérant (A) comportant : ○ un compresseur (3), ○ un premier dispositif de détente (7), ○ un premier échangeur de chaleur (9), ○ un deuxième dispositif de détente (11), ○ un deuxième échangeur de chaleur (13), ○ une branche de contournement (30) du deuxième dispositif de détente (11) et du deuxième échangeur de chaleur (13), • une deuxième boucle de fluide caloporteur (B), • un échangeur de chaleur bifluide (5) agencé conjointement sur la première boucle de fluide réfrigérant (A) en aval du compresseur (3), et sur la deuxième boucle de fluide caloporteur (B), et • un échangeur de chaleur interne (19), permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide (5) et le fluide réfrigérant en provenance de la branche de contournement (30) et/ou du deuxième échangeur de chaleur (13), la première boucle de fluide réfrigérant (A) comportant également une branche de dérivation (40) du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur (13), ladite branche de dérivation (40) reliant directement la sortie de fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur (13) à l'entrée de fluide réfrigérant du compresseur (3).The present invention relates to an indirect reversible air conditioning circuit (1) for a motor vehicle comprising: a first refrigerant fluid loop (A) comprising: a compressor (3), a first expansion device (7), a first heat exchanger (9), ○ a second expansion device (11), ○ a second heat exchanger (13), ○ a bypass branch (30) of the second expansion device (11) and the second heat exchanger ( 13), • a second heat transfer fluid loop (B), • a two-fluid heat exchanger (5) arranged jointly on the first refrigerant loop (A) downstream of the compressor (3), and on the second fluid loop coolant (B), and • an internal heat exchanger (19), allowing a heat exchange between the refrigerant at the outlet of the two-fluid heat exchanger (5) and the refrigerant from the bypass branch (30). e t / or the second heat exchanger (13), the first refrigerant loop (A) also having a branch branch (40) of the refrigerant from the second heat exchanger (13), said branch branch (40) ) directly connecting the coolant outlet of the second heat exchanger (13) to the coolant inlet of the compressor (3).
Description
(57) La présente invention concerne un circuit de climatisation inversible indirect (1) pour véhicule automobile comportant:(57) The present invention relates to an indirect reversible air conditioning circuit (1) for a motor vehicle comprising:
une première boucle de fluide réfrigérant (A) comportant:a first coolant loop (A) comprising:
O un compresseur (3),O a compressor (3),
O un premier dispositif de détente (7),O a first expansion device (7),
O un premier échangeur de chaleur (9),O a first heat exchanger (9),
O un deuxième dispositif de détente (11 ),O a second expansion device (11),
O un deuxième échangeur de chaleur (13),O a second heat exchanger (13),
O une branche de contournement (30) du deuxième dispositif de détente (11 ) et du deuxième échangeur de chaleur (13), une deuxième boucle de fluide caloporteur (B), un échangeur de chaleur bifluide (5) agencé conjointement sur la première boucle de fluide réfrigérant (A) en aval du compresseur (3), et sur la deuxième boucle de fluide caloporteur (B), et un échangeur de chaleur interne (19), permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide (5) et le fluide réfrigérant en provenance de la branche de contournement (30) et/ou du deuxième échangeur de chaleur (13), la première boucle de fluide réfrigérant (A) comportant également une branche de dérivation (40) du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur (13), ladite branche de dérivation (40) reliant directement la sortie de fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur (13) à l'entrée de fluide réfrigérant du compresseur (3).O a bypass branch (30) of the second expansion device (11) and of the second heat exchanger (13), a second loop of heat transfer fluid (B), a two-fluid heat exchanger (5) arranged jointly on the first loop coolant (A) downstream of the compressor (3), and on the second heat transfer fluid loop (B), and an internal heat exchanger (19), allowing heat exchange between the coolant leaving the dual fluid heat exchanger (5) and the refrigerant coming from the bypass branch (30) and / or the second heat exchanger (13), the first refrigerant loop (A) also comprising a branch branch (40 ) coolant from the second heat exchanger (13), said branch branch (40) directly connecting the coolant outlet of the second heat exchanger (13) to the coolant inlet of the compressor (3).
Circuit de climatisation inversible indirect de véhicule automobile et procédé de fonctionnement correspondantIndirect reversible air conditioning circuit of a motor vehicle and corresponding operating method
L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un circuit de climatisation de véhicule automobile et son procédé de fonctionnement.The invention relates to the field of motor vehicles and more particularly to a motor vehicle air conditioning circuit and its operating method.
Les véhicules automobiles actuels comportent de plus en plus souvent un circuit de climatisation. Généralement, dans un circuit de climatisation « classique », un fluide réfrigérant passe successivement dans un compresseur, un premier échangeur de chaleur, appelé condenseur, placé en contact avec un flux d'air extérieur au véhicule automobile pour libérer de la chaleur, un dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur, appelé évaporateur, placé en contact avec un flux d'air intérieur du véhicule automobile pour refroidir le flux d'air, dans un mode de fonctionnement appelé mode de refroidissement.Today's motor vehicles increasingly include an air conditioning circuit. Generally, in a “conventional” air conditioning circuit, a refrigerant passes successively through a compressor, a first heat exchanger, called a condenser, placed in contact with an air flow outside the motor vehicle to release heat, a device expansion valve and a second heat exchanger, called an evaporator, placed in contact with an air flow inside the motor vehicle to cool the air flow, in an operating mode called cooling mode.
Il existe également des architectures de circuit de climatisation plus complexes qui permettent d'obtenir un circuit de climatisation inversible, c'est à dire qu'il peut absorber de l'énergie calorifique dans l'air extérieur au niveau du premier échangeur de chaleur, appelé alors évapo-condenseur, et la restituer dans l'habitacle notamment au moyen d'un troisième échangeur de chaleur dédié, dans un mode de fonctionnement appelé mode pompe à chaleur.There are also more complex air conditioning circuit architectures which make it possible to obtain an invertible air conditioning circuit, that is to say that it can absorb heat energy in the outside air at the level of the first heat exchanger, then called evapo-condenser, and restore it in the passenger compartment in particular by means of a third dedicated heat exchanger, in an operating mode called heat pump mode.
Cela est possible notamment en utilisant un circuit de climatisation indirect. On entend par indirect ici que le circuit de climatisation comporte deux boucles de circulation de deux fluides distincts (comme par exemple un fluide réfrigérant et de l'eau glycolée) afin d'effectuer les différents échanges de chaleur.This is possible in particular by using an indirect air conditioning circuit. Indirect here means that the air conditioning circuit has two circulation loops of two separate fluids (such as a refrigerant and glycol water) in order to carry out the different heat exchanges.
Le circuit de climatisation comprend ainsi une première boucle de fluide réfrigérant dans laquelle circule un fluide réfrigérant, une deuxième boucle de fluide caloporteur dans laquelle circule un fluide caloporteur, et un échangeur de chaleur bifluide agencé conjointement sur la première boucle de fluide réfrigérant et sur la deuxième boucle de fluide caloporteur, de façon à permettre les échanges de chaleur entre lesdites boucles.The air conditioning circuit thus comprises a first coolant loop in which a coolant circulates, a second coolant loop in which a coolant circulates, and a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the first coolant loop and on the second loop of heat transfer fluid, so as to allow heat exchanges between said loops.
Afin d'améliorer les performances de tels circuit de climatisation en mode de refroidissement, il est connu de les équiper d'un échangeur de chaleur interne qui permet les échanges chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide et le fluide réfrigérant en sortie de l'évapo-condenseur. Cependant, en mode pompe à chaleur et notamment pour des fluide réfrigérant dit chimiques comme le R134a ou le R1234YF, la présence de l'échangeur de chaleur interne est un inconvénient, faisant baisser la densité du fluide réfrigérant avant son entrée dans le compresseur du fait de l'augmentation de son enthalpie. Cette faible densité du fluide réfrigérant rend sa compression moins efficace et il est donc nécessaire d'utiliser un compresseur plus puissant pour obtenir arriver à une même pression et donc cela diminue les performances du circuit de climatisation.In order to improve the performance of such an air conditioning circuit in cooling mode, it is known to equip them with an internal heat exchanger which allows the heat exchanges between the refrigerant leaving the dual-fluid heat exchanger and the fluid. refrigerant at the outlet of the evapo-condenser. However, in heat pump mode and in particular for so-called chemical coolants such as R134a or R1234YF, the presence of the internal heat exchanger is a drawback, lowering the density of the coolant before entering the compressor. from the increase in his enthalpy. This low density of the refrigerant makes its compression less efficient and it is therefore necessary to use a more powerful compressor to obtain the same pressure and therefore this decreases the performance of the air conditioning circuit.
De plus, l'augmentation de l'enthalpie du fluide réfrigérant du fait de l'action de l'échangeur de chaleur interne en mode pompe à chaleur peut faire que le fluide réfrigérant atteint une température élevée pouvant endommager le compresseur.In addition, increasing the enthalpy of the refrigerant due to the action of the internal heat exchanger in heat pump mode can cause the refrigerant to reach a high temperature which can damage the compressor.
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 inversible amélioré.One of the aims of the present invention is therefore to at least partially remedy the drawbacks of the prior art and to propose an improved reversible air conditioning circuit.
La présente invention concerne donc circuit de climatisation inversible indirect pour véhicule automobile comportant :The present invention therefore relates to an indirect reversible air conditioning circuit for a motor vehicle comprising:
• une première boucle de fluide réfrigérant dans laquelle circule un fluide réfrigérant, ladite première boucle de fluide réfrigérant comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant :A first coolant loop in which a coolant circulates, said first coolant loop comprising in the direction of circulation of the coolant:
° un compresseur, ° un premier dispositif de détente, ° un premier échangeur de chaleur, ° un deuxième dispositif de détente, ° un deuxième échangeur de chaleur, ° une branche de contournement du deuxième dispositif de détente et du deuxième échangeur de chaleur, • une deuxième boucle de fluide caloporteur dans laquelle circule un fluide caloporteur, • un échangeur de chaleur bifluide agencé conjointement sur la première boucle de fluide réfrigérant en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le premier dispositif de détente, et sur la deuxième boucle de fluide caloporteur, de façon à permettre des échanges de chaleur entre la première boucle de fluide réfrigérant et la deuxième boucle de fluide caloporteur, et • un échangeur de chaleur interne, permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide et le fluide réfrigérant en provenance de la branche de contournement et/ou du deuxième échangeur de chaleur, la première boucle de fluide réfrigérant comportant également une branche de dérivation du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur, ladite branche de dérivation reliant directement la sortie de fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur à l'entrée de fluide réfrigérant du compresseur.° a compressor, ° a first expansion device, ° a first heat exchanger, ° a second expansion device, ° a second heat exchanger, ° a bypass branch of the second expansion device and of the second heat exchanger, • a second loop of coolant in which a coolant circulates, • a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the first coolant loop downstream of the compressor, between said compressor and the first expansion device, and on the second fluid loop coolant, so as to allow heat exchanges between the first coolant loop and the second coolant loop, and • an internal heat exchanger, allowing heat exchange between the coolant at the outlet of the heat exchanger bifluid and the refrigerant coming from the bypass branch and / or the second heat exchanger, the first loop of refrigerant fluid also comprising a branch of refrigerant fluid from the second heat exchanger, said branch branch directly connecting the coolant outlet of the second heat exchanger to the coolant inlet of the compressor.
Selon un aspect de l'invention, le circuit de climatisation inversible indirect comporte un premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du premier échangeur de chaleur vers le deuxième dispositif de détente ou vers la branche de contournement.According to one aspect of the invention, the indirect reversible air conditioning circuit comprises a first device for redirecting the refrigerant coming from the first heat exchanger to the second expansion device or to the bypass branch.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation inversible indirect comporte un deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur vers la branche de dérivation et/ou vers l'échangeur de chaleur interne.According to another aspect of the invention, the indirect reversible air conditioning circuit comprises a second device for redirecting the refrigerant from the second heat exchanger to the branch branch and / or to the internal heat exchanger.
Selon un autre aspect de l'invention, le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant comporte :According to another aspect of the invention, the second device for redirection of the coolant comprises:
• un premier clapet anti-retour disposé en amont de l'échangeur de chaleur interne entre ledit échangeur de chaleur interne et le deuxième échangeur de chaleur, et • un deuxième clapet anti-retour disposé sur la branche de dérivation.• a first non-return valve disposed upstream of the internal heat exchanger between said internal heat exchanger and the second heat exchanger, and • a second non-return valve disposed on the branch branch.
Selon un autre aspect de l'invention, le premier clapet anti-retour et le deuxième clapet anti-retour ont des pertes de charges calibrées de sorte à définir un ratio égale de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur traversant ledit premier clapet anti-retour et ledit deuxième clapet anti-retour.According to another aspect of the invention, the first non-return valve and the second non-return valve have pressure drops calibrated so as to define an equal ratio of refrigerant coming from the second heat exchanger passing through said first non-return valve -return and said second non-return valve.
Selon un autre aspect de l'invention, le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant comporte une vanne de régulation pilotée et disposée sur la branche de dérivation de sorte à contrôler le ratio de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur traversant ladite branche de dérivation.According to another aspect of the invention, the second coolant redirection device comprises a control valve piloted and disposed on the branch branch so as to control the ratio of coolant fluid coming from the second heat exchanger passing through said branch derivation.
Selon un autre aspect de l'invention, la deuxième boucle de fluide caloporteur (B) comporte :According to another aspect of the invention, the second heat transfer fluid loop (B) comprises:
° l'échangeur de chaleur bifluide, ° une première conduite de circulation de fluide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d'air intérieur au véhicule automobile, et reliant un premier point de jonction disposé en aval de l'échangeur de chaleur bifluide et un deuxième point de jonction disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide, ° une deuxième conduite de circulation de fluide caloporteur comportant un quatrième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d'air extérieur au véhicule automobile, et reliant le premier point de jonction disposé en aval de l'échangeur de chaleur bifluide et le deuxième point de jonction disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide, et ° une pompe disposée en aval ou en amont de l'échangeur de chaleur bifluide, entre le premier point de jonction et le deuxième point de jonction.° the two-fluid heat exchanger, ° a first heat transfer fluid circulation pipe comprising a third heat exchanger intended to be traversed by a flow of air inside the motor vehicle, and connecting a first junction point arranged downstream of the 'two-fluid heat exchanger and a second junction point arranged upstream of said two-fluid heat exchanger, ° a second coolant circulation pipe comprising a fourth heat exchanger intended to be traversed by a flow of air outside the motor vehicle, and connecting the first junction point arranged downstream of the two-fluid heat exchanger and the second junction point arranged upstream of said two-fluid heat exchanger, and ° a pump arranged downstream or upstream of the two-fluid heat exchanger, between the first junction point and the second junction point.
Selon un autre aspect de l'invention, la deuxième boucle de fluide caloporteur comporte un élément électrique chauffant du fluide caloporteur disposé, dans le sens de circulation du fluide caloporteur, en aval de l'échangeur de chaleur bifluide, entre ledit échangeur de chaleur bifluide et le premier point de jonction.According to another aspect of the invention, the second heat transfer fluid loop comprises an electrical element heating the heat transfer fluid disposed, in the direction of circulation of the heat transfer fluid, downstream of the two-fluid heat exchanger, between said two-fluid heat exchanger and the first junction point.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation inversible indirect comporte un dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance de l'échangeur de chaleur bifluide vers la première conduite de circulation et/ou vers la deuxième conduite de circulation (60).According to another aspect of the invention, the indirect reversible air conditioning circuit comprises a device for redirection of the heat-transfer fluid coming from the dual-fluid heat exchanger towards the first circulation line and / or towards the second circulation line (60) .
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de climatisation inversible indirect comporte un accumulateur disposé en amont de l'échangeur de chaleur interne.According to another aspect of the invention, the indirect reversible air conditioning circuit comprises an accumulator disposed upstream of the internal heat exchanger.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un mode de refroidissement dans lequel :The present invention also relates to a method of operating an indirect reversible air conditioning circuit according to a cooling mode in which:
° le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, l'échangeur de chaleur bifluide, l'échangeur de chaleur interne et le premier dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, ledit fluide réfrigérant circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur, la branche de contournement, le fluide réfrigérant passe ensuite dans dans l’accumulateur et ensuite dans l'échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur, ° le fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide circule dans le quatrième échangeur de chaleur de la deuxième conduite de circulation.° the refrigerant circulates successively in the compressor, the two-fluid heat exchanger, the internal heat exchanger and the first expansion device where said refrigerant undergoes a pressure loss, said refrigerant then circulates successively in the first heat exchanger heat, the bypass branch, the refrigerant then passes into the accumulator and then into the internal heat exchanger before returning to the compressor, ° the heat transfer fluid leaving the dual-fluid heat exchanger circulates in the fourth exchanger heat from the second circulation line.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un mode de déshumidification dans lequel :The present invention also relates to a method of operating an indirect reversible air conditioning circuit according to a dehumidification mode in which:
° le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, l'échangeur de chaleur bifluide, l'échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, ledit fluide réfrigérant circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur, le deuxième dispositif de détente que le fluide réfrigérant traverse ou contourne sans perte de pression, le deuxième échangeur de chaleur, une portion du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur passant par l'échangeur de chaleur interne, une autre portion de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur passant dans la branche de dérivation, les deux portions de fluide réfrigérant se mélangeant avant de retourner au compresseur, ° une portion du fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide circule dans le troisième échangeur de chaleur de la première conduite de circulation et une autre portion du fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide circule dans le quatrième échangeur de chaleur de la deuxième conduite de circulation.° the refrigerant circulates successively in the compressor, the two-fluid heat exchanger, the internal heat exchanger, the first expansion device where said refrigerant undergoes a pressure loss, said refrigerant then circulates successively in the first heat exchanger heat, the second expansion device that the coolant passes through or bypasses without loss of pressure, the second heat exchanger, a portion of the coolant from the second heat exchanger passing through the internal heat exchanger, another portion of refrigerant from the second heat exchanger passing through the branch branch, the two portions of refrigerant mixing before returning to the compressor, ° a portion of the heat transfer fluid leaving the dual-fluid heat exchanger circulates in the third exchanger of heat from the first circulation line and another portion of the heat transfer fluid ortor at the output of the dual-fluid heat exchanger circulates in the fourth heat exchanger of the second circulation pipe.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un mode pompe à chaleur dans lequel :The present invention also relates to a method of operating an indirect reversible air conditioning circuit according to a heat pump mode in which:
° le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, l'échangeur de chaleur bifluide, l'échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente que le fluide réfrigérant traverse ou contourne sans perte de pression, ledit fluide réfrigérant circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur, le deuxième dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, le deuxième échangeur de chaleur, une portion du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur passant par l'échangeur de chaleur interne, une autre portion de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur passant dans la branche de dérivation, les deux portions de fluide réfrigérant se mélangeant avant de retourner au compresseur, ° le fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide circule uniquement dans le troisième échangeur de chaleur de la première conduite de circulation.° the refrigerant circulates successively in the compressor, the two-fluid heat exchanger, the internal heat exchanger, the first expansion device that the refrigerant crosses or bypasses without loss of pressure, said refrigerant then circulates successively in the first heat exchanger, the second expansion device where said refrigerant undergoes a pressure loss, the second heat exchanger, a portion of the refrigerant coming from the second heat exchanger passing through the internal heat exchanger, another portion of coolant coming from the second heat exchanger passing through the branch branch, the two portions of coolant mixing before returning to the compressor, ° the heat transfer fluid leaving the dual-fluid heat exchanger circulates only in the third heat exchanger heat from the first circulation line.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un mode pompe à chaleur ou le fluide frigorigène capte la chaleur dans l’air repris de l’habitacle et l’air extérieur dans lequel :The present invention also relates to a method of operating an indirect reversible air conditioning circuit according to a heat pump mode where the refrigerant captures the heat in the air taken from the passenger compartment and the outside air in which:
° le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, l'échangeur de chaleur bifluide, l'échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente que le fluide réfrigérant traverse et circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur à une tempérture d’évaporation voisine de zéro et où l’air repris de l’habitacle (air chaud a une température voisine de 22°C) se refroidit et le réfrigérant s’évapore , le deuxième dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, le deuxième échangeur de chaleur, une portion du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur passant par l'échangeur de chaleur interne, une autre portion de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur passant dans la branche de dérivation, les deux portions de fluide réfrigérant se mélangeant avant de retourner au compresseur, ° le fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide circule uniquement dans le troisième échangeur de chaleur de la première conduite de circulation.° the refrigerant circulates successively in the compressor, the two-fluid heat exchanger, the internal heat exchanger, the first expansion device that the refrigerant passes through and then circulates successively in the first heat exchanger at an evaporation temperature near zero and where the air taken back from the passenger compartment (hot air has a temperature close to 22 ° C) cools and the refrigerant evaporates, the second expansion device where said refrigerant undergoes a pressure loss, the second heat exchanger, a portion of the refrigerant from the second heat exchanger passing through the internal heat exchanger, another portion of the refrigerant from the second heat exchanger passing through the branch branch, the two portions of coolant mixing before returning to the compressor, ° the heat transfer fluid leaving the dual fluid heat exchanger circulates only in the third heat exchanger of the first circulation line.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un mode de dégivrage dans lequel seule la première boucle de fluide réfrigérant est en fonctionnement, le fluide réfrigérant circulant successivement dans le compresseur, l'échangeur de chaleur bifluide, l'échangeur de chaleur interne et le premier dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, ledit fluide réfrigérant circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur, la branche de contournement, le fluide réfrigérant passe ensuite dans l'échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur.The present invention also relates to a method of operating an indirect reversible air conditioning circuit according to a defrosting mode in which only the first loop of refrigerant is in operation, the refrigerant circulating successively in the compressor, the two-fluid heat exchanger , the internal heat exchanger and the first expansion device where said refrigerant undergoes a pressure loss, said refrigerant then circulates successively in the first heat exchanger, the bypass branch, the refrigerant then passes through the exchanger internal heat before returning to the compressor.
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 :Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description, given by way of illustrative and nonlimiting example, and the appended drawings among which:
la figure 1 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation inversible indirect, la figure 2 montre une représentation schématique d'un dispositif de détente selon un mode de réalisation alternatif, la figure 3 montre une représentation schématique de la deuxième boucle de fluide caloporteur du circuit de climatisation inversible indirect de la figure 1, selon un mode de réalisation alternatif, la figure 4a montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 1 selon un mode de refroidissement, la figure 4b montre un diagramme pression / enthalpie du mode de refroidissement illustré à la figure 4a, la figure 5a montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 1 selon un mode de déshumidification, la figure 5b montre un diagramme pression / enthalpie du mode de déshumidification illustré à la figure 5a, la figure 6a montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 1 selon un mode pompe à chaleur, la figure 6b montre un diagramme pression / enthalpie du mode pompe à chaleur illustré à la figure 6a, la figure 7 montre la première boucle de fluide réfrigérant de la figure 1 selon un premier mode de dégivrage, les figures 8 et 9 montrent les deuxièmes boucles de fluide caloporteur respectivement des figures 1 et 3 selon un deuxième mode de dégivrage, la figure 10 montre une représentation schématique de la deuxième boucle de fluide caloporteur du circuit de climatisation inversible indirect de la figure 1, selon un mode de chauffage électrique.Figure 1 shows a schematic representation of an indirect reversible air conditioning circuit, Figure 2 shows a schematic representation of an expansion device according to an alternative embodiment, Figure 3 shows a schematic representation of the second heat transfer fluid loop of the indirect reversible air conditioning circuit of FIG. 1, according to an alternative embodiment, FIG. 4a shows the indirect reversible air conditioning circuit of FIG. 1 according to a cooling mode, FIG. 4b shows a pressure / enthalpy diagram of the mode of cooling illustrated in FIG. 4a, FIG. 5a shows the indirect reversible air conditioning circuit of FIG. 1 according to a dehumidification mode, FIG. 5b shows a pressure / enthalpy diagram of the dehumidification mode illustrated in FIG. 5a, FIG. 6a shows the indirect reversible air conditioning circuit of figure 1 according to a heat pump mode, figure 6b shows e a pressure / enthalpy diagram of the heat pump mode illustrated in FIG. 6a, FIG. 7 shows the first loop of refrigerant in FIG. 1 according to a first defrosting mode, FIGS. 8 and 9 show the second loops of heat transfer fluid Figures 1 and 3 respectively according to a second defrosting mode, Figure 10 shows a schematic representation of the second heat transfer fluid loop of the indirect reversible air conditioning circuit of Figure 1, according to an electric heating mode.
Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.In the different figures, identical elements have the same reference numbers.
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.The following embodiments are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference relates to the same embodiment, or that the characteristics apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments can also be combined and / or interchanged to provide other embodiments.
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.In the present description, it is possible to index certain elements or parameters, such as for example first element or second element as well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion etc. In this case, it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria that are similar but not identical. This indexing does not imply a priority of an element, parameter or criterion over another and one can easily interchange such names without departing from the scope of this description.
Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.This indexing does not imply an order in time for example to assess this or that criterion.
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.In the present description, the term "placed upstream" means that one element is placed before another with respect to the direction of circulation of a fluid. Conversely, by "placed downstream" is meant that one element is placed after another with respect to the direction of circulation of the fluid.
La figure 1 montre un circuit de climatisation indirect 1 inversible pour véhicule automobile. On utilise ici le terme « inversible » plutôt que le terme « réversible » couramment utilisé car dans le cas du circuit de climatisation indirect 1 selon Γinvention, le cycle thermodynamique n'est pas réversible mais le système permet néanmoins de produire de la chaleur ou du froid selon les besoin.Figure 1 shows an indirect air conditioning circuit 1 reversible for a motor vehicle. The term "reversible" is used here rather than the term "reversible" commonly used because in the case of the indirect air conditioning circuit 1 according to the invention, the thermodynamic cycle is not reversible but the system nevertheless makes it possible to produce heat or cold as needed.
Ce circuit de climatisation indirect 1 comporte notamment :This indirect air conditioning circuit 1 includes in particular:
• une première boucle de fluide réfrigérant A (en trait plein)dans laquelle circule un fluide réfrigérant, notamment un fluide réfrigérant dit chimiques comme le R134a ou le R1234YF, • une deuxième boucle de fluide caloporteur B (en trait pointillé) dans laquelle circule un fluide caloporteur comme par exemple de l'eau glycolée, et • un échangeur de chaleur bifluide 5 agencé conjointement sur la première boucle de fluide réfrigérant A et sur la deuxième boucle de fluide caloporteur B, de façon à permettre les échanges de chaleur entre ladite première boucle de fluide réfrigérant A et ladite deuxième boucle de fluide caloporteur B.• a first loop of refrigerant A (in solid line) in which a refrigerant circulates, in particular a so-called chemical refrigerant such as R134a or R1234YF, • a second loop of heat transfer fluid B (in dotted line) in which a heat transfer fluid such as glycol water, and • a two-fluid heat exchanger 5 arranged jointly on the first coolant loop A and on the second heat transfer fluid loop B, so as to allow heat exchanges between said first coolant loop A and said second coolant loop B.
La première boucle de fluide réfrigérant A comporte plus particulièrement dans le sens de circulation du fluide réfrigérant :The first refrigerant loop A comprises more particularly in the direction of circulation of the refrigerant:
° un compresseur 3, ° l'échangeur de chaleur bifluide 5, disposé en aval dudit compresseur 3, ° un premier dispositif de détente 7, ° un premier échangeur de chaleur 9, ledit premier échangeur de chaleur 9 pouvant notamment être destiné à être traversé par un flux d'air intérieur 100 au véhicule automobile, ° un deuxième dispositif de détente f f, ° un deuxième échangeur de chaleur 13, ledit deuxième échangeur de chaleur 13 pouvant notamment être destiné à être traversé par un flux d'air 200 pouvant être interne ou externe au véhicule automobile, ledit échangeur de chaleur 13 pouvant également être un refroidisseur relié à une autre boucle de gestion thermique du véhicule automobile, et ° une branche de contournement 30 du deuxième dispositif de détente 11 et du deuxième échangeur de chaleur 13.° a compressor 3, ° the two-fluid heat exchanger 5, arranged downstream of said compressor 3, ° a first expansion device 7, ° a first heat exchanger 9, said first heat exchanger 9 being able in particular to be intended to be passed through by an internal air flow 100 to the motor vehicle, ° a second expansion device ff, ° a second heat exchanger 13, said second heat exchanger 13 which can in particular be intended to be traversed by an air flow 200 which can be internal or external to the motor vehicle, said heat exchanger 13 can also be a cooler connected to another thermal management loop of the motor vehicle, and a bypass branch 30 of the second expansion device 11 and of the second heat exchanger 13.
La branche de contournement 30 peut relier plus spécifiquement un premier point de raccordement 31 et un deuxième point de raccordement 32.The bypass branch 30 can more specifically connect a first connection point 31 and a second connection point 32.
Le premier point de raccordement 31 est disposé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, en aval du premier échangeur de chaleur 9, entre ledit premier échangeur de chaleur 9 et le deuxième dispositif de détente 11.The first connection point 31 is disposed, in the direction of circulation of the refrigerant, downstream of the first heat exchanger 9, between said first heat exchanger 9 and the second expansion device 11.
Le deuxième point de raccordement 32 est quant à lui disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 13, entre ledit échangeur de chaleur 13 et le compresseur 3.The second connection point 32 is itself located downstream of the second heat exchanger 13, between said heat exchanger 13 and the compressor 3.
La première boucle de fluide réfrigérant A comporte également un échangeur de chaleur interne 19 (IHX en anglais pour « internai heat exchanger ») permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5 et le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 13 ou de la première branche de contournement 30. Cet IHX 19 comporte notamment une entrée et une sortie de fluide réfrigérant en provenance du deuxième point de raccordement 32, ainsi qu'une entrée et une sortie de fluide réfrigérant en provenance de l'échangeur de chaleur bifluide 5.The first coolant loop A also includes an internal heat exchanger 19 (IHX for “internai heat exchanger”) allowing heat exchange between the coolant at the outlet of the dual fluid heat exchanger 5 and the coolant in outlet of the second heat exchanger 13 or of the first bypass branch 30. This IHX 19 comprises in particular an inlet and an outlet for coolant coming from the second connection point 32, as well as an inlet and an outlet for coolant in from the two-fluid heat exchanger 5.
La première boucle de fluide réfrigérant A peut également comporter un accumulateur 15 disposé en amont du compresseur 3, plus précisément en amont de 1ΊΗΧ 19, entre ledit IHX 19 et le deuxième point de raccordement 32. Cet accumulateur 15 permet, en amont de 1ΊΗΧ 19, de séparer la phase liquide et la phase gazeuse du fluide réfrigérant. Seule la phase gazeuse du fluide réfrigérant passe dans 1ΊΗΧ 19 afin d'être surchauffée et ensuite de passer dans le compresseur 3.The first loop of refrigerant A can also include an accumulator 15 disposed upstream of the compressor 3, more precisely upstream of 1ΊΗΧ 19, between said IHX 19 and the second connection point 32. This accumulator 15 allows, upstream of 1ΊΗΧ 19 , to separate the liquid phase and the gas phase from the refrigerant. Only the gaseous phase of the refrigerant passes into 1ΊΗΧ 19 in order to be overheated and then to pass into the compressor 3.
La première boucle de fluide réfrigérant A comporte également une branche de dérivation 40 du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13. Cette branche de dérivation 40 relie directement la sortie de fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur 13 à l'entrée de fluide réfrigérant du compresseur 3. Plus précisément, la branche de dérivation 40 relie un troisième point de raccordement 41 et un quatrième point de raccordement 42. Le premier point de raccordement 41 est disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 13, entre ledit deuxième échangeur de chaleur 13 et le deuxième point de raccordement 32. Le quatrième point de raccordement 42 est quand à lui disposé en aval de 1ΊΗΧ 19, entre ledit IHX 19 et le compresseur 3.The first refrigerant loop A also comprises a branch 40 for the refrigerant coming from the second heat exchanger 13. This branch 40 directly connects the coolant outlet of the second heat exchanger 13 to the fluid inlet compressor 3 refrigerant. More specifically, the branch branch 40 connects a third connection point 41 and a fourth connection point 42. The first connection point 41 is arranged downstream of the second heat exchanger 13, between said second heat exchanger heat 13 and the second connection point 32. The fourth connection point 42 is when it is arranged downstream of 1ΊΗΧ 19, between said IHX 19 and the compressor 3.
Le circuit de climatisation inversible indirecte 1 comporte également un premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant qui permet la redirection du fluide réfrigérant en provenance du premier échangeur de chaleur 9 vers le deuxième dispositif de détente 11 ou vers la première branche de contournement 30.The indirect reversible air conditioning circuit 1 also includes a first device for redirection of the refrigerant which allows the redirection of the refrigerant from the first heat exchanger 9 to the second expansion device 11 or to the first bypass branch 30.
Ce premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant peut notamment comporter :This first device for redirecting the refrigerant fluid may in particular comprise:
• une première vanne d'arrêt 22 disposée en aval du premier point de raccordement 31, entre ledit premier point de raccordement 31 et le deuxième dispositif de détente 11. Une alternative à cette première vanne d'arrêt 22 peut être que le deuxième dispositif de détente 11 comporte une fonction d'arrêt de sorte à pouvoir bloquer le fluide réfrigérant et l’empêcher de circuler, • une deuxième vanne d'arrêt 33 disposée sur la première branche de contournement 30.• a first stop valve 22 disposed downstream of the first connection point 31, between said first connection point 31 and the second expansion device 11. An alternative to this first stop valve 22 may be that the second expansion valve 11 includes a stop function so as to be able to block the coolant and prevent it from circulating, • a second stop valve 33 disposed on the first bypass branch 30.
Une autre alternative (non représentée) peut également être de disposer une vanne trois-voies au niveau du premier point de raccordement 31.Another alternative (not shown) may also be to have a three-way valve at the first connection point 31.
Par vanne d'arrêt, vanne trois-voies ou dispositif de détente avec fonction d'arrêt, on entend ici des éléments mécaniques ou électromécaniques pouvant être pilotés par une unité de commande électronique embarquée dans le véhicule automobile.By stop valve, three-way valve or expansion device with stop function is meant here mechanical or electromechanical elements which can be controlled by an electronic control unit on board the motor vehicle.
Le circuit de climatisation inversible indirecte 1 comporte également un deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant qui permet la redirection du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13 vers la branche de dérivation 40 et/ou vers 1ΊΗΧ 19.The indirect reversible air conditioning circuit 1 also includes a second device for redirection of the refrigerant which allows the redirection of the refrigerant from the second heat exchanger 13 to the branch branch 40 and / or to 1ΊΗΧ 19.
Selon un premier mode de réalisation, le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant peut notamment comporter :According to a first embodiment, the second device for redirection of the refrigerant fluid may in particular comprise:
• un premier clapet anti-retour 23a disposé en amont de 1ΊΗΧ 19 entre ledit IHX et le deuxième échangeur de chaleur 13, plus précisément entre le troisième point de raccordement 41 et le deuxième point de raccordement 32, et • un deuxième clapet anti-retour 23b disposé sur la branche de dérivation 40.• a first non-return valve 23a disposed upstream of 1ΊΗΧ 19 between said IHX and the second heat exchanger 13, more precisely between the third connection point 41 and the second connection point 32, and • a second non-return valve 23b disposed on the branch branch 40.
Le premier clapet anti-retour 23 a et le deuxième clapet anti-retour 23b ont des pertes de charges calibrées de sorte à définir le ratio de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13 les traversant. Par exemple, lorsque le deuxième clapet anti-retour 23b a des pertes de charges égales à la somme des pertes de charges des éléments présents hors de la branche de dérivation 40, entre le troisième point de raccordement 41 et le quatrième point de raccordement 42, c'est-à-dire par exemple le premier clapet anti-retour 23a, l'accumulateur 15 et 1ΊΗΧ 19, alors la proportion de fluide réfrigérant traversant 1ΊΗΧ 19 et le contournant via la branche de dérivation 40 sera égale.The first non-return valve 23a and the second non-return valve 23b have pressure drops calibrated so as to define the ratio of refrigerant coming from the second heat exchanger 13 passing through them. For example, when the second non-return valve 23b has pressure losses equal to the sum of the pressure losses of the elements present outside the branch branch 40, between the third connection point 41 and the fourth connection point 42, that is to say for example the first non-return valve 23a, the accumulator 15 and 1ΊΗΧ 19, then the proportion of refrigerant passing through 1ΊΗΧ 19 and bypassing it via the branch branch 40 will be equal.
Selon un deuxième mode de réalisation non représenté, le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant comporte une vanne de régulation pilotée et disposée sur la branche de dérivation 40. Cette vanne de régulation permet de contrôler le ratio de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13 traversant la branche de dérivation 40. Cette vanne de régulation peut être une vanne mécanique ou électromécanique pouvant être pilotée par une unité de commande électronique embarquée dans le véhicule automobile, par exemple une vanne linéaire. Par vanne linéaire, on entend une vanne dont l’ouverture et la fermeture se fait par un mouvement linéaire de translation d'une soupape dans le corps de la vanne.According to a second embodiment, not shown, the second device for redirection of the coolant comprises a control valve controlled and disposed on the branch branch 40. This control valve makes it possible to control the ratio of coolant coming from the second heat exchanger. heat 13 passing through the branch branch 40. This regulation valve can be a mechanical or electromechanical valve which can be controlled by an electronic control unit on board the motor vehicle, for example a linear valve. By linear valve is meant a valve whose opening and closing is done by a linear movement of translation of a valve in the body of the valve.
Les premier 7 et deuxième 11 dispositifs de détente peuvent être des détendeurs électroniques, c'est à dire dont la pression du fluide réfrigérant en sortie est contrôlée par une électro-vanne dont la position d'ouverture détermine la pression du fluide en sortie. Un tel détendeur électronique est notamment apte à laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression lorsque ladite électro-vanne est ouverte complètement.The first 7 and second 11 expansion devices can be electronic expansion valves, that is to say the pressure of the refrigerant fluid at the outlet is controlled by a solenoid valve whose open position determines the pressure of the fluid at the outlet. Such an electronic expansion valve is in particular capable of allowing the coolant to pass without loss of pressure when said solenoid valve is fully open.
Les premier 7 et deuxième 11 dispositifs de détente peuvent également être des détendeurs thermostatiques parallèles (c'est à dire comportant dans leur bulbe le même fluide que dans le circuit de climatisation) ou croisés (c'est à dire comportant dans leur bulbe un fluide différent que celui du circuit de climatisation).The first 7 and second 11 expansion devices can also be parallel thermostatic expansion valves (that is to say comprising in their bulb the same fluid as in the air conditioning circuit) or crossed (that is to say comprising in their bulb a fluid different from that of the air conditioning system).
Lesdits premier 7 et deuxième 11 dispositifs de détente peuvent chacun être contournés par une conduite de dérivation A' propre, comportant notamment une vanne d'arrêt 25, comme illustré sur la figure 2. Cette conduite de dérivation A' permet au fluide réfrigérant de contourner respectivement le premier 7 et/ou deuxième 11 dispositifs de détente sans qu'il subisse une perte de pression. De préférence, au moins le deuxième dispositif de détente 11 est un détendeur thermostatique comportant une conduite de dérivation A'.Said first 7 and second 11 expansion devices can each be bypassed by a clean bypass line A ', comprising in particular a stop valve 25, as illustrated in FIG. 2. This bypass line A' allows the refrigerant to bypass respectively the first 7 and / or second 11 expansion devices without undergoing a pressure loss. Preferably, at least the second expansion device 11 is a thermostatic expansion valve comprising a bypass line A '.
La deuxième boucle de fluide caloporteur B peut comporter quant à elle :The second heat transfer fluid loop B can include:
° l'échangeur de chaleur bifluide 5, ° une première conduite de circulation 50 de fluide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur 54 destiné à être traversé par un flux d'air intérieur 100 au véhicule automobile, et reliant un premier point de jonction 61 disposé en aval de l'échangeur de chaleur bifluide 5 et un deuxième point de jonction 62 disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide 5, ° une deuxième conduite de circulation 60 de fluide caloporteur comportant un quatrième échangeur de chaleur 64 destiné à être traversé par un flux d'air extérieur 200 au véhicule automobile, et reliant le premier point de jonction 61 disposé en aval de l'échangeur de chaleur bifluide 5 et le deuxième point de jonction 62 disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide 5, et ° une pompe 17 disposée en aval ou en amont de l'échangeur de chaleur bifluide 5, entre le premier point de jonction 61 et le deuxième point de jonction 62.° the two-fluid heat exchanger 5, ° a first circulation pipe 50 of heat transfer fluid comprising a third heat exchanger 54 intended to be traversed by an interior air flow 100 to the motor vehicle, and connecting a first junction point 61 disposed downstream of the dual-fluid heat exchanger 5 and a second junction point 62 disposed upstream of said dual-fluid heat exchanger 5, ° a second circulation pipe 60 of coolant comprising a fourth heat exchanger 64 intended to be traversed by an outside air flow 200 to the motor vehicle, and connecting the first junction point 61 disposed downstream of the dual-fluid heat exchanger 5 and the second junction point 62 disposed upstream of said dual-fluid heat exchanger 5, and ° a pump 17 arranged downstream or upstream of the two-fluid heat exchanger 5, between the first junction point 61 and the second junction point 62.
Le circuit de climatisation inversible indirecte 1 comporte au sein de la deuxième boucle de fluide caloporteur B un dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance de l'échangeur de chaleur bifluide 5 vers la première conduite de circulation 50 et/ou vers la deuxième conduite de circulation 60.The indirect reversible air conditioning circuit 1 includes, within the second heat transfer fluid loop B, a device for redirection of the heat transfer fluid from the two-fluid heat exchanger 5 to the first circulation line 50 and / or to the second heat line traffic 60.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, ledit dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance de l'échangeur de chaleur bifluide 5 peut notamment comporter une troisième vanne d'arrêt 63 disposée sur la deuxième conduite de circulation 60 afin de bloquer ou non le fluide caloporteur et de l’empêcher de circuler dans ladite deuxième conduite de circulation 60.As illustrated in FIGS. 1 and 2, said device for redirection of the heat-transfer fluid coming from the dual-fluid heat exchanger 5 can in particular comprise a third stop valve 63 disposed on the second circulation pipe 60 in order to block or not block the heat transfer fluid and prevent it from circulating in said second circulation line 60.
Le circuit de climatisation inversible indirect 1 peut également comporter un volet d'obstruction 310 du flux d'air intérieur 100 traversant le troisième échangeur de chaleur 54.The indirect reversible air conditioning circuit 1 may also include a shutter 310 for blocking the interior air flow 100 passing through the third heat exchanger 54.
Ce mode de réalisation permet notamment de limiter le nombre de vannes sur la deuxième boucle de fluide caloporteur B et permet ainsi de limiter les coûts de production.This embodiment makes it possible in particular to limit the number of valves on the second loop of heat transfer fluid B and thus makes it possible to limit the production costs.
Selon un mode de réalisation alternatif illustré à la figure 3, le dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance de l'échangeur de chaleur bifluide 5 peut notamment comporter • une troisième vanne d'arrêt 63 disposée sur la deuxième conduite de circulation afin de bloquer ou non le fluide caloporteur et de l’empêcher de circuler dans ladite deuxième conduite de circulation 60, et • une quatrième vanne d'arrêt 53 disposée sur la première conduite de circulation afin de bloquer ou non le fluide caloporteur et de l’empêcher de circuler dans ladite première conduite de circulation 50.According to an alternative embodiment illustrated in FIG. 3, the device for redirection of the heat-transfer fluid coming from the dual-fluid heat exchanger 5 can in particular comprise • a third stop valve 63 disposed on the second circulation pipe in order to block or not the heat transfer fluid and prevent it from flowing in said second circulation pipe 60, and • a fourth stop valve 53 disposed on the first circulation pipe in order to block or not the heat transfer fluid and prevent it from circulate in said first circulation pipe 50.
La deuxième boucle de fluide caloporteur B peut également comporter un élément électrique chauffant 55 du fluide caloporteur. Ledit élément électrique chauffant 55 est notamment disposé, dans le sens de circulation du fluide caloporteur, en aval de l'échangeur de chaleur bifluide 5, entre ledit échangeur de chaleur bifluide 5 et le premier point de jonction 61.The second heat transfer fluid loop B can also include an electric heating element 55 of the heat transfer fluid. Said electrical heating element 55 is notably arranged, in the direction of circulation of the heat-transfer fluid, downstream of the dual-fluid heat exchanger 5, between said dual-fluid heat exchanger 5 and the first junction point 61.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement du circuit de climatisation inversible indirect 1 selon différents modes de fonctionnement illustrés aux figures 4a à 10. Sur les figures 4a, 5a, 6a, 7, 8, 9 et 10 seuls les éléments dans lesquels le fluide réfrigérant et/ou le fluide caloporteur circulent sont représentés. Le sens de circulation du fluide réfrigérant et/ou du fluide caloporteur est représenté par des flèches.The present invention also relates to a method of operating the indirect reversible air conditioning circuit 1 according to different operating modes illustrated in FIGS. 4a to 10. In FIGS. 4a, 5a, 6a, 7, 8, 9 and 10 only the elements in which the refrigerant and / or circulating coolant are shown. The direction of circulation of the coolant and / or the coolant is represented by arrows.
La figure 4a montre un mode de refroidissement dans lequel :FIG. 4a shows a cooling mode in which:
° le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur 3, l'échangeur de chaleur bifluide 5,1ΊΗΧ 19 et le premier dispositif de détente 7 où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, ledit fluide réfrigérant circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur 9, la branche de contournement 30, le fluide réfrigérant passe ensuite dans 1ΊΗΧ 19 avant de retourner au compresseur 3, ° le fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le quatrième échangeur de chaleur 64 de la deuxième conduite de circulation 60.° the refrigerant circulates successively in the compressor 3, the two-fluid heat exchanger 5,1ΊΗΧ 19 and the first expansion device 7 where said refrigerant undergoes a pressure loss, said refrigerant then circulates successively in the first heat exchanger 9, the bypass branch 30, the coolant then passes into 1ΊΗΧ 19 before returning to the compressor 3, ° the heat transfer fluid at the outlet of the dual-fluid heat exchanger 5 circulates in the fourth heat exchanger 64 of the second line of traffic 60.
Comme illustré par la figure 4a, une portion du fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50 et une autre portion du fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le quatrième échangeur de chaleur 64 de la deuxième conduite de circulation 50. Le volet d'obstruction 310 est fermé de sorte à empêcher le flux d'air intérieur 100 de circuler dans le troisième échangeur de chaleur 54.As illustrated by FIG. 4a, a portion of the heat transfer fluid at the outlet of the dual-fluid heat exchanger 5 circulates in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50 and another portion of the heat transfer fluid at the outlet of the exchanger dual-fluid heat 5 circulates in the fourth heat exchanger 64 of the second circulation line 50. The obstruction flap 310 is closed so as to prevent the interior air flow 100 from circulating in the third heat exchanger 54.
Les variations de pression et d'enthalpie que subit le fluide réfrigérant lors de ce mode de refroidissement, sont illustrées sur le diagramme pression / enthalpie de la figure 4b. La courbe X représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant.The pressure and enthalpy variations undergone by the refrigerant during this cooling mode are illustrated on the pressure / enthalpy diagram in FIG. 4b. Curve X represents the saturation curve of the refrigerant.
Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse et subit une compression, illustrée par la flèche 300, en passant dans le compresseur 3.The refrigerant at the inlet of compressor 3 is in the gas phase and undergoes compression, illustrated by arrow 300, while passing through compressor 3.
Le fluide réfrigérant traverse l'échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d'enthalpie, illustrée par la flèche 500, du fait du passage en phase liquide du fluide réfrigérant et du transfert d'enthalpie vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B. Le fluide réfrigérant perd alors de l'enthalpie tout en restant à une pression constante.The refrigerant passes through the two-fluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of enthalpy, illustrated by arrow 500, due to the passage in the liquid phase of the coolant and the transfer of enthalpy to the heat transfer fluid of the second loop. heat transfer fluid B. The refrigerant then loses enthalpy while remaining at a constant pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans 1ΊΗΧ 19 où il perd de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 190a. Cette enthalpie est transférée au fluide réfrigérant en sortie de la branche de contournement 30, comme illustré par la flèche 190b.The refrigerant then passes into 1ΊΗΧ 19 where it loses enthalpy, as illustrated by the arrow 190a. This enthalpy is transferred to the cooling fluid at the outlet of the bypass branch 30, as illustrated by the arrow 190b.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant subit une perte de pression isenthalpique, illustrée par la flèche 700 et croise la courbe de saturation X, ce qui le fait passer dans un état de mélange liquide plus gaz.The refrigerant then passes through the first expansion device 7. The refrigerant undergoes an isenthalpic pressure loss, illustrated by arrow 700 and crosses the saturation curve X, which makes it pass into a state of liquid mixture plus gas.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 9 où il gagne de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 900, en refroidissant le flux d'air intérieur 100. Le fluide réfrigérant rejoint ainsi la courbe de saturation X et repasse à l'état gazeux. A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers la première branche de contournement 30.The refrigerant then passes into the first heat exchanger 9 where it gains enthalpy, as illustrated by the arrow 900, by cooling the interior air flow 100. The refrigerant thus joins the saturation curve X and returns to the gaseous state. At the outlet of the first heat exchanger 9, the refrigerant is redirected to the first bypass branch 30.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans 1ΊΗΧ 19 où il gagne de nouveau de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 190b issue du fluide réfrigérant à traversant 1ΊΗΧ 19 en aval de l'échangeur de chaleur bifluide 5. Le fluide réfrigérant retourne ensuite vers le compresseur 3.The refrigerant then passes into 1ΊΗΧ 19 where it again gains enthalpy, as illustrated by the arrow 190b coming from the refrigerant through 1ΊΗΧ 19 downstream of the two-fluid heat exchanger 5. The refrigerant then returns to the compressor 3.
Ce mode de refroidissement est utile pour refroidir le flux d'air intérieur 100.This cooling mode is useful for cooling the interior air flow 100.
Dans ce mode de refroidissement, le premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant est configuré de sorte que le fluide réfrigérant ne circule ni dans le deuxième dispositif de détente 11, ni dans le deuxième échangeur de chaleur 13 et passe dans la branche de contournement 30In this cooling mode, the first coolant redirection device is configured so that the coolant does not circulate either in the second expansion device 11 or in the second heat exchanger 13 and passes into the bypass branch 30
Cela est notamment possible en fermant la première vanne d'arrêt 22 et en ouvrant la deuxième vanne d'arrêt 33.This is in particular possible by closing the first stop valve 22 and by opening the second stop valve 33.
Le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant n'est quant à lui pas utilisé du fait que le fluide réfrigérant ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleurThe second coolant redirection device is not used because the coolant does not pass through the second heat exchanger
13.13.
L’utilisation de 1ΊΗΧ 19 permet de diminuer l’enthalpie du fluide réfrigérant en entrée du premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant à l'état liquide en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 est refroidi par le fluide réfrigérant à l'état gazeux sortant du premier échangeur de chaleur 9. La différence d’enthalpie aux bornes du premier échangeur de chaleur 9 augmente sensiblement ce qui permet une augmentation de la puissance frigorifique disponible au niveau dudit premier échangeur de chaleur 9 qui refroidit le flux d’air 100 et cela entraîne donc une amélioration du coefficient de performance (ou COP pour « coefficient of performance »).The use of 1ΊΗΧ 19 makes it possible to reduce the enthalpy of the coolant entering the first expansion device 7. The coolant in the liquid state at the outlet of the two-fluid heat exchanger 5 is cooled by the coolant at l gas leaving the first heat exchanger 9. The enthalpy difference across the first heat exchanger 9 increases significantly which allows an increase in the cooling capacity available at said first heat exchanger 9 which cools the flow of air 100 and this therefore leads to an improvement in the coefficient of performance (or COP for “coefficient of performance”).
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'enthalpie issue du fluide réfrigérant au niveau de l'échangeur de chaleur bifluide 5.At the second heat transfer fluid loop B, the heat transfer fluid gains enthalpy from the coolant at the two-fluid heat exchanger 5.
Comme illustré sur la figure 4a, une portion du fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur ne perd cependant pas d’enthalpie car le volet d'obstruction 310 est refermé et bloque le flux d'air intérieur 100 de sorte qu'il ne traverse pas le troisième échangeur de chaleur 54.As illustrated in FIG. 4a, a portion of the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54. The heat transfer fluid does not, however, lose any enthalpy because the obstruction flap 310 is closed and blocked the interior air flow 100 so that it does not pass through the third heat exchanger 54.
Une autre portion du fluide caloporteur circule dans la deuxième conduite de circulation 60 et traverse le quatrième échangeur de chaleur 64. Le fluide caloporteur perd de l’enthalpie au niveau dudit échangeur de chaleur 64 en la relâchant dans le flux d'air extérieur 200. La troisième vanne d’arrêt 63 est ouverte pour permettre le passage du fluide caloporteur.Another portion of the heat transfer fluid circulates in the second circulation line 60 and passes through the fourth heat exchanger 64. The heat transfer fluid loses enthalpy at said heat exchanger 64 by releasing it into the external air flow 200. The third stop valve 63 is open to allow the passage of the heat transfer fluid.
Une solution alternative (non représentée) pour que le fluide caloporteur n'échange pas avec le flux d'air intérieur 100 au niveau du troisième échangeur de chaleur 54, est de munir, comme sur la figure 3, la première conduite de circulation 50 de la quatrième vanne d'arrêt 53 et de la fermer de sorte à empêcher le fluide caloporteur de circuler dans ladite première conduite de circulation 50.An alternative solution (not shown) so that the heat transfer fluid does not exchange with the interior air flow 100 at the third heat exchanger 54, is to provide, as in FIG. 3, the first circulation pipe 50 with the fourth stop valve 53 and to close it so as to prevent the coolant from flowing in said first circulation pipe 50.
La figure 5a montre un mode de déshumidification dans lequel :FIG. 5a shows a dehumidification mode in which:
° le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur 3, l'échangeur de chaleur bifluide 5,1ΊΗΧ 19, le premier dispositif de détente 7 où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, ledit fluide réfrigérant circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur 9, le deuxième dispositif de détente 11 que le fluide réfrigérant traverse ou contourne sans perte de pression, le deuxième échangeur de chaleur 13, une portion du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13 passant par 1ΊΗΧ 19, une autre portion de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13 passant dans la branche de dérivation 40, les deux portions de fluide réfrigérant se mélangeant avant de retourner au compresseur 3, ° une portion du fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50 et une autre portion du fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le quatrième échangeur de chaleur 64 de la deuxième conduite de circulation 60.° the refrigerant circulates successively in the compressor 3, the two-fluid heat exchanger 5,1ΊΗΧ 19, the first expansion device 7 where said refrigerant undergoes a pressure loss, said refrigerant then circulates successively in the first heat exchanger 9, the second expansion device 11 that the refrigerant passes through or bypasses without loss of pressure, the second heat exchanger 13, a portion of the refrigerant coming from the second heat exchanger 13 passing through 1ΊΗΧ 19, another portion of fluid refrigerant from the second heat exchanger 13 passing through the branch branch 40, the two portions of refrigerant fluid mixing before returning to the compressor 3, ° a portion of the heat transfer fluid leaving the dual-fluid heat exchanger 5 circulates in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50 and another portion of the heat transfer fluid leaves it ie from the two-fluid heat exchanger 5 circulates in the fourth heat exchanger 64 of the second circulation pipe 60.
Les variations de pression et d'enthalpie que subit le fluide réfrigérant lors de ce mode de déshumidification, sont illustrées sur le diagramme pression / enthalpie de la figure 5b. La courbe X représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant.The pressure and enthalpy variations undergone by the refrigerant during this dehumidification mode are illustrated on the pressure / enthalpy diagram in FIG. 5b. Curve X represents the saturation curve of the refrigerant.
Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse et subit une compression, illustrée par la flèche 300, en passant dans le compresseur 3.The refrigerant at the inlet of compressor 3 is in the gas phase and undergoes compression, illustrated by arrow 300, while passing through compressor 3.
Le fluide réfrigérant traverse l'échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d'enthalpie, illustrée par la flèche 500, du fait du passage en phase liquide du fluide réfrigérant et du transfert d'enthalpie vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B. Le fluide réfrigérant perd alors de l'enthalpie tout en restant à une pression constante.The refrigerant passes through the two-fluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of enthalpy, illustrated by arrow 500, due to the passage in the liquid phase of the coolant and the transfer of enthalpy to the heat transfer fluid of the second loop. heat transfer fluid B. The refrigerant then loses enthalpy while remaining at a constant pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier IHX 19 où il perd de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 190a. Cette enthalpie est transférée au fluide réfrigérant en aval du deuxième échangeur de chaleur 13, comme illustré par la flèche 190b.The refrigerant then passes into the first IHX 19 where it loses enthalpy, as illustrated by the arrow 190a. This enthalpy is transferred to the refrigerant downstream of the second heat exchanger 13, as illustrated by the arrow 190b.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant subit une perte de pression isenthalpique, illustrée par la flèche 700 et croise la courbe de saturation X, ce qui le fait passer dans un état de mélange liquide plus gaz.The refrigerant then passes through the first expansion device 7. The refrigerant undergoes an isenthalpic pressure loss, illustrated by arrow 700 and crosses the saturation curve X, which makes it pass into a state of liquid mixture plus gas.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 9 où il gagne de l'enthalpie comme illustré par la flèche 900 en refroidissant le flux d'air intérieur 100. Le fluide réfrigérant rejoint ainsi la courbe de saturation X et repasse à l'état gazeux. A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers la première branche de contournement 30.The refrigerant then passes into the first heat exchanger 9 where it gains enthalpy as illustrated by the arrow 900 by cooling the interior air flow 100. The refrigerant thus joins the saturation curve X and returns to the gaseous state. At the outlet of the first heat exchanger 9, the refrigerant is redirected to the first bypass branch 30.
A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième dispositif de détente 11 qu'il traverse ou contourne sans perte de pression.At the outlet of the first heat exchanger 9, the refrigerant is redirected to the second expansion device 11 which it passes through or bypasses without loss of pressure.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 13 où il gagne de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 130, en absorbant de l'enthalpie du flux d'air extérieur 200. Le fluide réfrigérant rejoint ainsi la courbe de saturation X et repasse à l'état gazeux.The refrigerant then passes through the second heat exchanger 13 where it gains enthalpy, as illustrated by arrow 130, by absorbing enthalpy from the flow of outside air 200. The refrigerant thus joins the saturation curve X and returns to the gaseous state.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 13, une portion de fluide réfrigérant passe dans 1ΊΗΧ 19 et gagne de l'enthalpie issue du fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5, cette augmentation d'enthalpie est illustrée par la flèche 190b.At the outlet of the second heat exchanger 13, a portion of refrigerant passes through 1ΊΗΧ 19 and gains enthalpy from the coolant at the outlet of the two-fluid heat exchanger 5, this increase in enthalpy is illustrated by the arrow 190b .
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 13, une autre portion de fluide réfrigérant passe par la branche de dérivation 40 et ne subit donc pas d'augmentation d'enthalpie.At the outlet of the second heat exchanger 13, another portion of refrigerant passes through the branch branch 40 and therefore does not undergo an increase in enthalpy.
Les deux portions de fluide réfrigérant se mélangent au niveau du quatrième point de raccordement 42 et l'enthalpie s'équilibre pour atteindre une enthalpie intermédiaire illustrée par le point 420.The two portions of coolant mix at the fourth connection point 42 and the enthalpy is balanced to reach an intermediate enthalpy illustrated by point 420.
Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3.The refrigerant then joins the compressor 3.
Dans ce mode de déshumidification, le premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant est configuré de sorte que le fluide réfrigérant ne circule pas dans la première branche de contournement 30.In this dehumidification mode, the first coolant redirection device is configured so that the coolant does not circulate in the first bypass branch 30.
Cela est notamment possible en fermant la deuxième vanne d'arrêt 33 afin que le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 9 ne circule pas dans la première branche de contournement 30 et passe dans le deuxième échangeur de chaleurThis is in particular possible by closing the second shut-off valve 33 so that the refrigerant leaving the first heat exchanger 9 does not circulate in the first bypass branch 30 and passes into the second heat exchanger
13.13.
Le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant est quant à lui configuré de sorte que le fluide réfrigérant circule à la fois dans 1ΊΗΧ 19 et dans la branche de dérivation 40.The second coolant redirection device is configured so that the coolant circulates both in 1ΊΗΧ 19 and in the branch branch 40.
Dans ce mode de déshumidification, l'apport d'enthalpie au fluide réfrigérant au niveau de 1ΊΗΧ 19 est compensé par le fluide réfrigérant qui passe par la branche de dérivation 40. Ainsi, en arrivant au niveau du compresseur 3, l'augmentation de la température du fluide réfrigérant ainsi que sa baisse de densité du fait de l'action de 1ΊΗΧ 19 seront limitées et le fluide réfrigérant aura une température suffisamment basse pour ne pas endommager le compresseur 3 et une densité suffisante pour que le compresseur 3 soit efficace.In this dehumidification mode, the enthalpy supply to the refrigerant at level 1ΊΗΧ 19 is compensated by the refrigerant which passes through the branch branch 40. Thus, arriving at the level of compressor 3, the increase in temperature of the coolant and its drop in density due to the action of 1 l'action 19 will be limited and the coolant will have a temperature low enough not to damage the compressor 3 and a density sufficient for the compressor 3 to be effective.
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'enthalpie issue du fluide réfrigérant au niveau de l'échangeur de chaleur bifluide 5.At the second heat transfer fluid loop B, the heat transfer fluid gains enthalpy from the coolant at the two-fluid heat exchanger 5.
Comme illustré sur la figure 5a, une portion du fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur perd de l'enthalpie en réchauffant le flux d'air intérieur 100. Pour cela, le volet d'obstruction 310 est ouvert ou la quatrième vanne d'arrêt 53 est ouverte.As illustrated in FIG. 5a, a portion of the heat transfer fluid circulates in the first circulation line 50 and passes through the third heat exchanger 54. The heat transfer fluid loses enthalpy by heating the internal air flow 100. For this, the obstruction flap 310 is open or the fourth stop valve 53 is open.
Une autre portion du fluide caloporteur circule dans la deuxième conduite de circulation 60 et traverse le quatrième échangeur de chaleur 64. Le fluide caloporteur perd de l’enthalpie au niveau dudit échangeur de chaleur 64 en la relâchant dans le flux d'air extérieur 200. La troisième vanne d’arrêt 63 est ouverte pour permettre le passage du fluide caloporteur.Another portion of the heat transfer fluid circulates in the second circulation line 60 and passes through the fourth heat exchanger 64. The heat transfer fluid loses enthalpy at said heat exchanger 64 by releasing it into the external air flow 200. The third stop valve 63 is open to allow the passage of the heat transfer fluid.
Ce mode de déshumidification est utile pour déshumidifier le flux d'air intérieur 100 en lui faisant subir un refroidissement au niveau du premier échangeur de chaleur 9 et en le réchauffant au niveau du troisième échangeur de chaleur 54.This dehumidification mode is useful for dehumidifying the interior air flow 100 by subjecting it to cooling at the first heat exchanger 9 and by reheating it at the third heat exchanger 54.
La figure 6a montre un mode pompe à chaleur dans lequel :FIG. 6a shows a heat pump mode in which:
° le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur 3, l'échangeur de chaleur bifluide 5,1ΊΗΧ 19, le premier dispositif de détente 7 que le fluide réfrigérant traverse ou contourne sans perte de pression, ledit fluide réfrigérant circule ensuite successivement dans le premier échangeur de chaleur 9, le deuxième dispositif de détente 11 où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, le deuxième échangeur de chaleur 13, une portion du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13 passant par 1ΊΗΧ 19, une autre portion de fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13 passant dans la branche de dérivation 40, les deux portions de fluide réfrigérant se mélangeant avant de retourner au compresseur 3, ° le fluide caloporteur en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5 circule uniquement dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50.° the refrigerant circulates successively in the compressor 3, the two-fluid heat exchanger 5,1ΊΗΧ 19, the first expansion device 7 that the refrigerant crosses or bypasses without loss of pressure, said refrigerant then circulates successively in the first exchanger heat 9, the second expansion device 11 where said refrigerant undergoes a pressure loss, the second heat exchanger 13, a portion of the refrigerant from the second heat exchanger 13 passing through 1ΊΗΧ 19, another portion of fluid refrigerant from the second heat exchanger 13 passing through the branch branch 40, the two portions of refrigerant fluid mixing before returning to the compressor 3, ° the heat transfer fluid leaving the dual-fluid heat exchanger 5 circulates only in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50.
Les variations de pression et d'enthalpie que subit le fluide réfrigérant lors de ce mode pompe à chaleur, sont illustrées sur le diagramme pression / enthalpie de la figure 6b. La courbe X représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant.The pressure and enthalpy variations undergone by the refrigerant during this heat pump mode are illustrated in the pressure / enthalpy diagram in FIG. 6b. Curve X represents the saturation curve of the refrigerant.
Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse. Le fluide réfrigérant subit une compression, illustrée par la flèche 300, en passant dans le compresseur 3.The refrigerant at the inlet of compressor 3 is in the gas phase. The refrigerant undergoes compression, illustrated by arrow 300, while passing through the compressor 3.
Le fluide réfrigérant traverse l'échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d'enthalpie, illustrée par la flèche 500, du fait du passage en phase liquide du fluide réfrigérant et du transfert d'enthalpie vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B. Le fluide réfrigérant perd alors de l'enthalpie tout en restant à une pression constante.The refrigerant passes through the two-fluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of enthalpy, illustrated by arrow 500, due to the passage in the liquid phase of the coolant and the transfer of enthalpy to the heat transfer fluid of the second loop. heat transfer fluid B. The refrigerant then loses enthalpy while remaining at a constant pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans 1ΊΗΧ 19 où il perd de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 190a. Cette enthalpie est transférée au fluide réfrigérant en aval du deuxième échangeur de chaleur 13, comme illustré par la flèche 190b.The refrigerant then passes into 1ΊΗΧ 19 where it loses enthalpy, as illustrated by the arrow 190a. This enthalpy is transferred to the refrigerant downstream of the second heat exchanger 13, as illustrated by the arrow 190b.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant traverse le premier dispositif de détente 7 sans subir de perte de pression ou le contourne.The refrigerant then passes through the first expansion device 7. The refrigerant passes through the first expansion device 7 without undergoing pressure loss or bypasses it.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier échangeur de chaleur 9 où il perd de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 900, en réchauffant le flux d'air intérieur 100.The refrigerant then passes through the first heat exchanger 9 where it loses enthalpy, as illustrated by the arrow 900, by heating the interior air flow 100.
A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième dispositif de détente 11 où il subit une perte de pression isenthalpique.At the outlet of the first heat exchanger 9, the refrigerant is redirected to the second expansion device 11 where it undergoes an isenthalpic pressure loss.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 13 où il gagne de l'enthalpie, comme illustré par la flèche 130, en absorbant de l'enthalpie du flux d'air extérieur 200. Le fluide réfrigérant rejoint ainsi la courbe de saturation X et repasse à l'état gazeux.The refrigerant then passes through the second heat exchanger 13 where it gains enthalpy, as illustrated by arrow 130, by absorbing enthalpy from the flow of outside air 200. The refrigerant thus joins the saturation curve X and returns to the gaseous state.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 13, une portion de fluide réfrigérant passe dans ΓΙΗΧ 19 et gagne de l'enthalpie issue du fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur de chaleur bifluide 5, cette augmentation d'enthalpie est illustrée par la flèche 190b.At the outlet of the second heat exchanger 13, a portion of refrigerant passes through ΓΙΗΧ 19 and gains enthalpy from the refrigerant at the outlet of the two-fluid heat exchanger 5, this increase in enthalpy is illustrated by arrow 190b .
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 13, une autre portion de fluide réfrigérant passe par la branche de dérivation 40 et ne subit donc pas d'augmentation d'enthalpie.At the outlet of the second heat exchanger 13, another portion of refrigerant passes through the branch branch 40 and therefore does not undergo an increase in enthalpy.
Les deux portions de fluide réfrigérant se mélangent au niveau du quatrième point de raccordement 42 et l'enthalpie s'équilibre pour atteindre une enthalpie intermédiaire illustrée par le point 420.The two portions of coolant mix at the fourth connection point 42 and the enthalpy is balanced to reach an intermediate enthalpy illustrated by point 420.
Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3.The refrigerant then joins the compressor 3.
Dans ce mode pompe à chaleur, le premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant est configuré de sorte que le fluide réfrigérant ne circule pas dans la première branche de contournement 30.In this heat pump mode, the first coolant redirection device is configured so that the coolant does not circulate in the first bypass branch 30.
Cela est notamment possible en fermant la deuxième vanne d'arrêt 33 afin que le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 9 ne circule pas dans la première branche de contournement 30 et passe dans le deuxième échangeur de chaleurThis is in particular possible by closing the second shut-off valve 33 so that the refrigerant leaving the first heat exchanger 9 does not circulate in the first bypass branch 30 and passes into the second heat exchanger
13.13.
Le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant est quant à lui configuré de sorte que le fluide réfrigérant circule à la fois dans 1ΊΗΧ 19 et dans la branche de dérivation 40.The second coolant redirection device is configured so that the coolant circulates both in 1ΊΗΧ 19 and in the branch branch 40.
Dans ce mode pompe à chaleur, l'apport d'enthalpie au fluide réfrigérant au niveau de 1ΊΗΧ 19 est compensé par le fluide réfrigérant qui passe par la branche de dérivation 40. Ainsi, en arrivant au niveau du compresseur 3, l'augmentation de la température du fluide réfrigérant ainsi que sa baisse de densité du fait de l'action de 1ΊΗΧ 19 seront limitées et le fluide réfrigérant aura une température suffisamment basse pour ne pas endommager le compresseur 3 et une densité suffisante pour que le compresseur 3 soit efficace.In this heat pump mode, the enthalpy contribution to the coolant at 1ΊΗΧ 19 is compensated by the coolant which passes through the branch branch 40. Thus, arriving at the compressor 3, the increase in the temperature of the refrigerant as well as its drop in density due to the action of 1ΊΗΧ 19 will be limited and the refrigerant will have a temperature low enough not to damage the compressor 3 and a density sufficient for the compressor 3 to be effective.
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'enthalpie issue du fluide réfrigérant au niveau de l'échangeur de chaleur bifluide 5.At the second heat transfer fluid loop B, the heat transfer fluid gains enthalpy from the coolant at the two-fluid heat exchanger 5.
Comme illustré sur la figure 7a, le fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur perd de l'enthalpie en réchauffant le flux d'air intérieur 100. Pour cela, le volet d'obstruction 310 est ouvert et/ou la quatrième vanne d'arrêt 53 est ouverte. La troisième vanne d’arrêt 63 est quant à elle fermée pour empêcher le passage du fluide caloporteur dans la deuxième conduite de circulation 60.As illustrated in FIG. 7a, the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54. The heat transfer fluid loses enthalpy by heating the internal air flow 100. For this, the shutter obstruction 310 is open and / or the fourth stop valve 53 is open. The third stop valve 63 is closed in order to prevent the passage of the heat transfer fluid in the second circulation pipe 60.
Ce mode pompe à chaleur est utile pour réchauffer le flux d'air intérieur 100 à la fois au niveau du premier échangeur de chaleur 9 et du troisième échangeur de chaleur 54 en absorbant de l'enthalpie du flux d'air extérieur 200 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 13.This heat pump mode is useful for heating the interior air flow 100 both at the level of the first heat exchanger 9 and of the third heat exchanger 54 by absorbing enthalpy of the exterior air flow 200 at the level of the second heat exchanger 13.
De plus, l'élément électrique chauffant 55 peut être en fonctionnement afin de fournir un apport supplémentaire d'énergie calorifique au fluide caloporteur pour réchauffer le flux d'air intérieur 100.In addition, the electric heating element 55 can be in operation in order to provide an additional supply of heat energy to the heat transfer fluid to heat the interior air flow 100.
La figure 7 montre un premier mode de dégivrage dans lequel seule la première boucle de fluide réfrigérant A est en fonctionnement.FIG. 7 shows a first defrosting mode in which only the first loop of refrigerant A is in operation.
Dans ce premier mode de dégivrage, le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur 3, l'échangeur de chaleur bifluide 5,1ΊΗΧ 19, le premier dispositif de détente 7 où ledit fluide réfrigérant subit une perte de pression, le premier échangeur de chaleur 9 et le deuxième échangeur de chaleur 13. et le deuxième échangeur de chaleur interne 19' avant de retourner au compresseur 3.In this first defrosting mode, the refrigerant circulates successively in the compressor 3, the two-fluid heat exchanger 5,1ΊΗΧ 19, the first expansion device 7 where said refrigerant undergoes a pressure loss, the first heat exchanger 9 and the second heat exchanger 13. and the second internal heat exchanger 19 'before returning to the compressor 3.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 13, une portion de fluide réfrigérant passe dans 1ΊΗΧ 19. Une autre portion de fluide réfrigérant passe par la branche de dérivation 40.At the outlet of the second heat exchanger 13, a portion of refrigerant passes through 1ΊΗΧ 19. Another portion of refrigerant passes through the branch branch 40.
Les deux portions de fluide réfrigérant se mélangent au niveau du quatrième point de raccordement 42 et le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3.The two portions of coolant mix at the fourth connection point 42 and the coolant then joins the compressor 3.
Ce premier mode de dégivrage est utile pour apporter du fluide réfrigérant chaud au niveau du deuxième échangeur de chaleur 13 afin d'éviter la formation de givre à son niveau.This first defrosting mode is useful for supplying hot coolant to the second heat exchanger 13 in order to avoid the formation of frost at its level.
Dans ce premier mode de dégivrage, le premier dispositif de détente 7 laisse passer le fluide réfrigérant sans qu'il subisse une perte de pression ou est contourné. Le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur 9 en ne perdant pas ou peu d'enthalpie, par exemple du fait d'un arrêt du flux d'air intérieur 100.In this first defrosting mode, the first expansion device 7 allows the refrigerant to pass without it undergoing a pressure loss or is bypassed. The refrigerant passes through the first heat exchanger 9 while losing little or no enthalpy, for example due to a stoppage of the interior air flow 100.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième dispositif de détente 11 où il ne subit pas de perte de pression ou le contourne. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 13 où il libère son enthalpie afin d'éviter la formation de givre.The refrigerant then passes through the second expansion device 11 where it does not undergo pressure loss or bypasses it. The refrigerant then passes through the second heat exchanger 13 where it releases its enthalpy in order to avoid the formation of frost.
Dans ce premier mode de dégivrage, le dispositif de redirection du fluide réfrigérant est configuré de sorte que le fluide réfrigérant ne circule pas dans la conduite de contournement 30.In this first defrosting mode, the coolant redirection device is configured so that the coolant does not circulate in the bypass line 30.
Cela est notamment possible en ouvrant la première vanne d'arrêt 22 et en fermant la deuxième vanne d'arrêt 33 afin que le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 9 ne circule pas dans la conduite de contournement 30 et passe dans le deuxième échangeur de chaleur 13.This is in particular possible by opening the first stop valve 22 and closing the second stop valve 33 so that the coolant leaving the first heat exchanger 9 does not circulate in the bypass line 30 and passes into the second heat exchanger 13.
Le deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant est quant à lui configuré de sorte que le fluide réfrigérant circule à la fois dans 1ΊΗΧ 19 et dans la branche de dérivation 40.The second coolant redirection device is configured so that the coolant circulates both in 1ΊΗΧ 19 and in the branch branch 40.
Les figures 8 et 9 montrent un deuxième et un troisième mode de dégivrage où seule la deuxième boucle de fluide caloporteur B est en fonctionnement.Figures 8 and 9 show a second and a third defrosting mode where only the second heat transfer fluid loop B is in operation.
Dans le deuxième mode de dégivrage, illustré à la figure 8, le fluide caloporteur propulsé par la pompe 17 passe par l'échangeur de chaleur 5 mais n'échange pas d'enthalpie avec le fluide réfrigérant de la première boucle de fluide réfrigérant A du fait que cette dernière ne fonctionne pas, par exemple par arrêt du compresseur 3.In the second defrosting mode, illustrated in FIG. 8, the heat transfer fluid propelled by the pump 17 passes through the heat exchanger 5 but does not exchange enthalpy with the coolant of the first coolant loop A of the the latter does not work, for example by stopping compressor 3.
Le fluide caloporteur traverse ensuite l'élément électrique chauffant 55 qui est en fonctionnement et réchauffe ledit fluide caloporteur.The heat transfer fluid then passes through the electric heating element 55 which is in operation and heats said heat transfer fluid.
Une portion du fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur ne perd cependant pas d'enthalpie car le volet d'obstruction 310 est refermé et bloque le flux d'air intérieur 100 de sorte qu'il ne traverse pas le troisième échangeur de chaleur 54.A portion of the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54. The heat transfer fluid does not, however, lose any enthalpy because the obstruction flap 310 is closed and blocks the internal air flow 100 so that it does not pass through the third heat exchanger 54.
Une autre portion du fluide caloporteur circule dans la deuxième conduite de circulation 60 et traverse le quatrième échangeur de chaleur 64. Le fluide caloporteur perd de l’enthalpie au niveau dudit échangeur de chaleur 64 en la relâchant dans le flux d'air extérieur 200 et permet de réchauffer le deuxième échangeur de chaleur 13 afin d'éviter la formation de givre sur ce dernier. La troisième vanne d’arrêt 63 est ouverte pour permettre le passage du fluide caloporteur.Another portion of the heat transfer fluid circulates in the second circulation line 60 and passes through the fourth heat exchanger 64. The heat transfer fluid loses enthalpy at said heat exchanger 64 by releasing it into the external air flow 200 and allows to heat the second heat exchanger 13 in order to avoid the formation of frost on the latter. The third stop valve 63 is open to allow the passage of the heat transfer fluid.
Le troisième mode de dégivrage illustré à la figure 9 est similaire au deuxième mode de dégivrage de la figure 8, à la différence que le fluide caloporteur ne circule pas dans la première conduite de circulation 50 du fait de la présence et de la fermeture de la quatrième vanne d'arrêt 53. Tout le fluide réfrigérant passe donc dans la deuxième conduite de circulation 60 et traverse le quatrième échangeur de chaleur 64.The third defrosting mode illustrated in FIG. 9 is similar to the second defrosting mode of FIG. 8, with the difference that the heat transfer fluid does not circulate in the first circulation line 50 due to the presence and the closing of the fourth stop valve 53. All the refrigerant therefore passes through the second circulation line 60 and passes through the fourth heat exchanger 64.
La figure 10 montre un mode de chauffage électrique où seule la deuxième boucle de fluide caloporteur B est en fonctionnement.Figure 10 shows an electric heating mode where only the second heat transfer fluid loop B is in operation.
Dans ce deuxième mode de chauffage électrique, le fluide caloporteur propulsé par la pompe 17 passe par l'échangeur de chaleur 5 mais n'échange pas d'enthalpie avec le fluide réfrigérant de la première boucle de fluide réfrigérant A du fait que cette dernière ne fonctionne pas, par exemple par arrêt du compresseur 3.In this second mode of electric heating, the heat transfer fluid propelled by the pump 17 passes through the heat exchanger 5 but does not exchange enthalpy with the coolant of the first coolant loop A because the latter does not not working, for example by stopping compressor 3.
Le fluide caloporteur traverse ensuite l'élément électrique chauffant 55 qui est en fonctionnement et réchauffe ledit fluide caloporteur.The heat transfer fluid then passes through the electric heating element 55 which is in operation and heats said heat transfer fluid.
Le fluide caloporteur circule uniquement dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur perd de la chaleur en la transmettant au flux d'air intérieur 100. Pour que le flux d'air intérieur 100 traverse le troisième échangeur de chaleur 54, le volet d'obstruction 310 est ouvert et/ou la quatrième vanne d'arrêt 53 est ouverte.The heat transfer fluid circulates only in the first circulation line 50 and passes through the third heat exchanger 54. The heat transfer fluid loses heat by transmitting it to the interior air flow 100. In order for the interior air flow 100 to pass through the third heat exchanger 54, the obstruction flap 310 is open and / or the fourth stop valve 53 is open.
Le fluide caloporteur ne circule pas dans la deuxième conduite de circulation 60 du fait que la troisième vanne d’arrêt 63 est fermée.The heat transfer fluid does not circulate in the second circulation line 60 because the third stop valve 63 is closed.
Ainsi, on voit bien que de part son architecture, le circuit de climatisation 1 permet un fonctionnement dans un mode de refroidissement ayant une performance frigorifique et un COP améliorés grâce à l'action de 1ΊΗΧ 19. Cet IHX 19 n'ayant pas d'effet négatif sur le COP ou sur le compresseur 3 dans un mode pompe à chaleur ou dans un mode de déshumidification.Thus, it is clear that due to its architecture, the air conditioning circuit 1 allows operation in a cooling mode having a refrigerating performance and an improved COP thanks to the action of 1ΊΗΧ 19. This IHX 19 having no negative effect on the COP or on the compressor 3 in a heat pump mode or in a dehumidification mode.
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