FR3067796A1 - HEAT PUMP HEATING CIRCUIT FOR A MOTOR VEHICLE AND METHOD FOR MANAGING THE SAME - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un circuit de chauffage à pompe à chaleur (1) pour véhicule électrique ou hybride comprenant une boucle de circulation de fluide réfrigérant (A) dans laquelle un fluide réfrigérant est apte à circuler et qui comportant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : ° un compresseur (3), ° un premier échangeur de chaleur (5), ° un premier dispositif de détente (7), ° un deuxième échangeur de chaleur (9) destiné à être traversé par un flux d'air extérieur (100), ° un deuxième dispositif de détente (11), et ° un troisième échangeur de chaleur (13) disposé au sein d'un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (40), ledit troisième échangeur de chaleur (13) étant destiné à être traversé par un flux d'air intérieur (200) à destination de l'habitacle.The present invention relates to a heat pump heating circuit (1) for an electric or hybrid vehicle comprising a refrigerant circulation loop (A) in which a refrigerant fluid is able to circulate and which comprises, in the direction of circulation of the refrigerant: ° a compressor (3), ° a first heat exchanger (5), ° a first expansion device (7), ° a second heat exchanger (9) to be crossed by an outside air flow (100), a second expansion device (11), and a third heat exchanger (13) disposed within a heating, ventilation and / or air conditioning device (40), said third heat exchanger (13) ) being intended to be traversed by an interior air flow (200) to the passenger compartment.
Description
L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles électriques et hybrides et plus particulièrement à un circuit de chauffage à pompe à chaleur pour un tel véhicule automobile et son procédé de gestion.The invention relates to the field of electric and hybrid motor vehicles and more particularly to a heat pump heating circuit for such a motor vehicle and its management method.
Dans le domaine des véhicules électriques et hybrides, il est difficile de concilier une bonne autonomie des batteries et un chauffage efficace de l’habitacle, il est connu d’utiliser un circuit de chauffage à pompe à chaleur, notamment au démarrage, lorsque le moteur thermique des véhicules hybrides est froid. Ces circuits comportent généralement successivement un compresseur, un condenseur destiné réchauffer un flux d’air allant vers l’habitacle, un dispositif de détente et un évaporateur destiné à prélever de la chaleur au niveau de l’air extérieur.In the field of electric and hybrid vehicles, it is difficult to reconcile good autonomy of the batteries and efficient heating of the passenger compartment, it is known to use a heat pump heating circuit, in particular at start-up, when the engine of hybrid vehicles is cold. These circuits generally comprise successively a compressor, a condenser intended to heat an air flow going towards the passenger compartment, an expansion device and an evaporator intended to take heat from the outside air.
Cependant, ces circuits de chauffage à pompe à chaleur peuvent ne pas avoir une efficacité suffisante pour atteindre la température consigne de chauffe demandée par l’utilisateur, et ce notamment lorsque la température extérieure est basse par exemple comprise entre 3 et 10°C, voir même inférieure à 0°C.However, these heat pump heating circuits may not be efficient enough to reach the set heating temperature requested by the user, especially when the outside temperature is low, for example between 3 and 10 ° C, see even below 0 ° C.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un procédé de chauffage à pompe à chaleur de l’habitacle d’un véhicule électrique ou hybride amélioré ainsi que son procédé de gestion.One of the aims of the present invention is therefore to at least partially remedy the drawbacks of the prior art and to propose a method of heating a heat pump of the passenger compartment of an improved electric or hybrid vehicle as well as its method of management. .
La présente invention concerne donc un circuit de chauffage à pompe à chaleur pour véhicule électrique ou hybride comprenant une boucle de circulation de fluide réfrigérant dans laquelle un fluide réfrigérant est apte à circuler et qui comporte, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant :The present invention therefore relates to a heat pump heating circuit for an electric or hybrid vehicle comprising a coolant circulation loop in which a coolant is able to circulate and which comprises, in the direction of coolant circulation:
° un compresseur, ° un premier échangeur de chaleur, ° un premier dispositif de détente, ° un deuxième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air extérieur, ° un deuxième dispositif de détente, et ° un troisième échangeur de chaleur disposé au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, ledit troisième échangeur de chaleur étant destiné à être traversé par un flux d’air intérieur à destination de l’habitacle.° a compressor, ° a first heat exchanger, ° a first expansion device, ° a second heat exchanger intended to be traversed by an external air flow, ° a second expansion device, and ° a third heat exchanger disposed within a heating, ventilation and / or air conditioning device, said third heat exchanger being intended to be traversed by an interior air flow intended for the passenger compartment.
Selon un aspect de l’invention, le premier échangeur de chaleur est disposé au sein du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, ledit premier échangeur de chaleur étant destiné à être traversé par un flux d’air intérieur à destination de l’habitacle et étant placé en aval du troisième échangeur de chaleur dans le sens de circulation du flux d’air intérieur.According to one aspect of the invention, the first heat exchanger is disposed within the heating, ventilation and / or air conditioning device, said first heat exchanger being intended to be traversed by an internal air flow intended for the cockpit and being placed downstream of the third heat exchanger in the direction of circulation of the interior air flow.
Selon un autre aspect de l’invention, le premier échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur bifluide disposé conjointement sur la boucle de fluide réfrigérant et sur une boucle de fluide caloporteur dans laquelle circule un fluide caloporteur, ladite boucle de fluide caloporteur comprenant une pompe ainsi qu’un quatrième échangeur de chaleur, ledit quatrième échangeur de chaleur étant disposé au sein du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, ledit quatrième échangeur de chaleur étant destiné à être traversé par un flux d’air intérieur à destination de l’habitacle et étant placé en aval du troisième échangeur de chaleur dans le sens de circulation du flux d’air intérieur.According to another aspect of the invention, the first heat exchanger is a two-fluid heat exchanger disposed jointly on the coolant loop and on a coolant loop in which circulates a coolant, said coolant loop comprising a pump as well as a fourth heat exchanger, said fourth heat exchanger being disposed within the heating, ventilation and / or air conditioning device, said fourth heat exchanger being intended to be traversed by an internal air flow intended for the cabin and being placed downstream of the third heat exchanger in the direction of circulation of the interior air flow.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de chauffage à pompe à chaleur comporte une boucle de dérivation comprenant au moins un cinquième échangeur de chaleur destiné à échanger de l’énergie calorifique avec des éléments électriques.According to another aspect of the invention, the heat pump heating circuit comprises a bypass loop comprising at least a fifth heat exchanger intended to exchange heat energy with electrical elements.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de chauffage à pompe à chaleur comporte un dispositif de redirection du fluide réfrigérant ou du fluide caloporteur vers la boucle de dérivation.According to another aspect of the invention, the heat pump heating circuit includes a device for redirecting the refrigerant or the heat transfer fluid to the bypass loop.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comporte une conduite de contournement du premier échangeur de chaleur ou du quatrième échangeur de chaleur.According to another aspect of the invention, the heating, ventilation and / or air conditioning device comprises a bypass pipe of the first heat exchanger or the fourth heat exchanger.
La présente invention concerne également un procédé de gestion d’un circuit de chauffage à pompe à chaleur tel que décrit précédemment dans lequel, pour une température extérieure comprise entre 3 et 15°C, le premier dispositif de détente fait subir une perte de pression au fluide réfrigérant de sorte que la température du fluide réfrigérant en sortie dudit deuxième dispositif de détente est inférieure à la température du flux d’air externe avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur.The present invention also relates to a method of managing a heat pump heating circuit as described above in which, for an outside temperature between 3 and 15 ° C, the first expansion device undergoes a pressure loss at the coolant so that the temperature of the coolant leaving said second expansion device is lower than the temperature of the external air flow before it passes through the second heat exchanger.
Selon un aspect du procédé de l’invention, la perte de pression du fluide réfrigérant au niveau du premier dispositif de détente est plus importante pour une température extérieure comprise entre 3 et 10°C que pour une température extérieure comprise entre 10 et 15°C.According to one aspect of the process of the invention, the pressure loss of the refrigerant fluid at the level of the first expansion device is greater for an outside temperature between 3 and 10 ° C than for an outside temperature between 10 and 15 ° C .
Selon un autre aspect du procédé de l’invention, pour une température extérieure supérieure à 15°C, le premier dispositif de détente fait subir une perte de pression au fluide réfrigérant de sorte que la température du fluide réfrigérant en sortie dudit deuxième dispositif de détente est supérieure à la température du flux d’air externe avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur.According to another aspect of the process of the invention, for an outside temperature above 15 ° C, the first expansion device causes the refrigerant to lose pressure so that the temperature of the refrigerant leaving the second expansion device is higher than the temperature of the external air flow before it passes through the second heat exchanger.
Selon un autre aspect du procédé de l’invention, pour une température extérieure inférieure à 3°C, le flux d’air extérieur passe par une conduite de contournement du troisième échangeur de chaleur au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de sorte à contourner ledit troisième échangeur de chaleur.According to another aspect of the process of the invention, for an outside temperature below 3 ° C, the outside air flow passes through a bypass pipe of the third heat exchanger within a heating, ventilation and / or air conditioning so as to bypass said third heat exchanger.
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 of the appended drawings among which:
• la figure 1 montre une représentation schématique d’un circuit de chauffage à pompe à chaleur selon un premier mode de réalisation, • la figure 2 montre une représentation schématique d’un circuit de chauffage à pompe à chaleur selon un deuxième mode de réalisation, • les figures 3a à 3c montrent une représentation schématique de variantes du circuit de chauffage à pompe à chaleur des figures 1 et 2, • la figure 4 montre une représentation schématique en coupe d’un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, • les figures 5 à 7 montrent des diagrammes pression/enthalpie schématiques selon différents modes de fonctionnement du circuit de chauffage à pompe à chaleur.FIG. 1 shows a schematic representation of a heat pump heating circuit according to a first embodiment, FIG. 2 shows a schematic representation of a heat pump heating circuit according to a second embodiment, • Figures 3a to 3c show a schematic representation of variants of the heat pump heating circuit of Figures 1 and 2, • Figure 4 shows a schematic sectional view of a heating, ventilation and / or air conditioning device, • Figures 5 to 7 show schematic pressure / enthalpy diagrams according to different modes of operation of the heat pump heating circuit.
Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.In the various 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, par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.In the present description, it is possible to index certain elements or parameters, for example first element or second element as well as first parameter and second parameter or again first criterion and second criterion, etc. In this case, it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria close, 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. 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 une représentation d’un circuit de chauffage à pompe à chaleur 1, notamment pour véhicule électrique ou hybride, comprenant une boucle de circulation de fluide réfrigérant A dans laquelle un fluide réfrigérant est apte à circuler. Cette boucle de circulation de fluide réfrigérant A comporte, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant :Figure 1 shows a representation of a heat pump heating circuit 1, in particular for an electric or hybrid vehicle, comprising a coolant circulation loop A in which a coolant is able to circulate. This refrigerant circulation loop A comprises, in the direction of circulation of the refrigerant:
° un compresseur 3, ° un premier échangeur de chaleur 5, ° un premier dispositif de détente 7, ° un deuxième échangeur de chaleur 9 destiné à être traversé par un flux d’air extérieur 100, ° un deuxième dispositif de détente 11, et ° un troisième échangeur de chaleur 13 disposé au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40, ledit troisième échangeur de chaleur 13 étant destiné à être traversé par un flux d’air intérieur 200 à destination de l’habitacle.° a compressor 3, ° a first heat exchanger 5, ° a first expansion device 7, ° a second heat exchanger 9 intended to be traversed by an external air flow 100, ° a second expansion device 11, and ° a third heat exchanger 13 disposed within a heating, ventilation and / or air conditioning device 40, said third heat exchanger 13 being intended to be traversed by an internal air flow 200 intended for the passenger compartment.
Le premier dispositif de détente 7 peut être plus particulièrement un dispositif de détente dont l’ouverture est pilotable afin de contrôler la pression du fluide réfrigérant à sa sortie. Le premier dispositif de détente 7 peut en outre être apte à être traversé par le flux de fluide réfrigérant sans perte de pression lorsqu’il est ouvert à son maximum. Le premier dispositif de détente 7 peut également comporter une fonction d’arrêt, c’est-àdire qu’il est apte à bloquer le flux de fluide réfrigérant.The first expansion device 7 can more particularly be an expansion device, the opening of which can be controlled in order to control the pressure of the refrigerant fluid at its outlet. The first expansion device 7 may also be able to be traversed by the flow of refrigerant without loss of pressure when it is open to its maximum. The first expansion device 7 may also include a stop function, that is to say that it is capable of blocking the flow of refrigerant fluid.
Le deuxième dispositif de détente 11 peut quant à lui être un orifice tube calibré pour obtenir une pression définie à sa sortie.The second expansion device 11 may in turn be a tube orifice calibrated to obtain a defined pressure at its outlet.
La boucle de circulation de fluide réfrigérant A peut également comporter un dispositif de séparation de phase 15, par exemple une bouteille dessiccante, disposée en amont du compresseur 3, entre le troisième échangeur de chaleur 13 et ledit compresseur 3.The refrigerant circulation loop A can also include a phase separation device 15, for example a desiccant bottle, disposed upstream of the compressor 3, between the third heat exchanger 13 and said compressor 3.
Afin de créer le flux d’air intérieur 200, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 peut notamment comporter un premier ventilateur 17. De même, afin de créer le flux d’air extérieur 100, le véhicule automobile peut comporter un deuxième ventilateur 19 placé à proximité du deuxième échangeur de chaleur 9. Généralement, le deuxième ventilateur 19 et le deuxième échangeur de chaleur 9 sont disposés en face avant du véhicule automobile.In order to create the interior air flow 200, the heating, ventilation and / or air conditioning device 40 may in particular comprise a first fan 17. Likewise, in order to create the exterior air flow 100, the motor vehicle may include a second fan 19 placed near the second heat exchanger 9. Generally, the second fan 19 and the second heat exchanger 9 are arranged on the front face of the motor vehicle.
La figure 1 montre un circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 selon un premier mode de réalisation. Dans ce premier mode de réalisation, le circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 est direct, c’est-à-dire que le premier échangeur de chaleur 5 est disposé au sein du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40. Ce premier échangeur de chaleur 5 est alors destiné à être traversé par un flux d’air intérieur 200 à destination de l’habitacle et est placé en aval du troisième échangeur de chaleur 13 dans le sens de circulation du flux d’air intérieur 200.Figure 1 shows a heat pump heating circuit 1 according to a first embodiment. In this first embodiment, the heat pump heating circuit 1 is direct, that is to say that the first heat exchanger 5 is disposed within the heating, ventilation and / or air conditioning device 40. This first heat exchanger 5 is then intended to be traversed by an interior air flow 200 intended for the passenger compartment and is placed downstream of the third heat exchanger 13 in the direction of circulation of the interior air flow 200.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 2, le circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 est indirect, c’est-à-dire que le premier échangeur de chaleur 5 est un échangeur de chaleur bifluide disposé conjointement sur la boucle de fluide réfrigérant A et sur une boucle de fluide caloporteur B dans laquelle circule un fluide caloporteur. Cette boucle de fluide caloporteur B comprend notamment une pompe 23 ainsi qu’un quatrième échangeur de chaleur 21.According to a second embodiment illustrated in FIG. 2, the heat pump heating circuit 1 is indirect, that is to say that the first heat exchanger 5 is a two-fluid heat exchanger disposed jointly on the loop. refrigerant A and on a coolant loop B in which a coolant circulates. This heat transfer fluid loop B comprises in particular a pump 23 as well as a fourth heat exchanger 21.
Ce quatrième échangeur de chaleur 21 est plus particulièrement disposé au sein du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40. Le quatrième échangeur de chaleur 21 est destiné à être traversé par le flux d’air intérieur 200 à destination de l’habitacle et est placé en aval du troisième échangeur de chaleur 13 dans le sens de circulation du flux d’air intérieur 200.This fourth heat exchanger 21 is more particularly arranged within the heating, ventilation and / or air conditioning device 40. The fourth heat exchanger 21 is intended to be traversed by the internal air flow 200 intended for the passenger compartment and is placed downstream of the third heat exchanger 13 in the direction of circulation of the interior air flow 200.
Comme le montrent les figures 3a, 3b et 3c, le circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 peut également comporter une boucle de dérivation C, C’, C” comprenant au moins un cinquième échangeur de chaleur 27 destiné à échanger de l’énergie calorifique avec des éléments électriques. Ces éléments électriques peuvent plus particulièrement être les batteries d’un véhicule automobile électrique ou hybride. Cependant il est tout à fait possible d’imaginer d’autres éléments électriques tels que l’électronique de puissance et/ou le moteur électrique. Selon comment le cinquième échangeur de chaleur 27 est raccordé au circuit de chauffage à pompe à chaleur 1, ce dernier peut permettre le chauffage ou le refroidissement des éléments électriques.As shown in Figures 3a, 3b and 3c, the heat pump heating circuit 1 can also include a bypass loop C, C ', C ”comprising at least a fifth heat exchanger 27 for exchanging energy heat with electrical elements. These electrical elements can more particularly be the batteries of an electric or hybrid motor vehicle. However, it is quite possible to imagine other electrical elements such as power electronics and / or the electric motor. Depending on how the fifth heat exchanger 27 is connected to the heat pump heating circuit 1, the latter can allow the heating or cooling of the electrical elements.
Dans les exemples illustrés aux figures 3a à 3cb, la boucle de dérivation C, C’, C” ne comporte qu’un seul échangeur de chaleur appelé ici cinquième échangeur de chaleur 27. Cependant il est tout à fait possible d’imaginer que la boucle de dérivation C, C’, C” comporte plusieurs échangeurs de chaleurs disposés en série ou en parallèle les uns des autres afin d’être reliés à différents éléments devant être chauffés ou même à un d’autre circuit de gestion thermique tel que le circuit de refroidissement du moteur thermique d’un véhicule hybride.In the examples illustrated in Figures 3a to 3cb, the bypass loop C, C ', C ”has only one heat exchanger called here fifth heat exchanger 27. However it is quite possible to imagine that the bypass loop C, C ', C ”includes several heat exchangers arranged in series or in parallel with each other in order to be connected to different elements to be heated or even to another thermal management circuit such as the cooling circuit of the thermal engine of a hybrid vehicle.
Selon une première variante illustrée aux figures 3a et 3b, le quatrième échangeur de chaleur 27 est raccordé de sorte à réchauffer les éléments électriques.According to a first variant illustrated in Figures 3a and 3b, the fourth heat exchanger 27 is connected so as to heat the electrical elements.
Lorsque le circuit de chauffage à pompe à chaleur est selon le premier mode de réalisation comme illustré sur la figure 3a, la boucle de dérivation C est notamment disposée entre ;When the heat pump heating circuit is according to the first embodiment as illustrated in FIG. 3a, the bypass loop C is notably arranged between;
• un premier point de jonction Cl placé sur boucle de circulation de fluide réfrigérant A en aval du compresseur 3, entre ledit compresseur 3 et le premier échangeur de chaleur 5, et • un deuxième point de jonction C2 placé sur boucle de circulation de fluide réfrigérant A en aval du premier point de jonction Cl, entre ledit premier point de jonction Cl et le premier échangeur de chaleur 5.• a first junction point C1 placed on the coolant circulation loop A downstream of the compressor 3, between said compressor 3 and the first heat exchanger 5, and • a second junction point C2 placed on the coolant circulation loop A downstream of the first connection point C1, between said first connection point C1 and the first heat exchanger 5.
Lorsque le circuit de chauffage à pompe à chaleur est selon le deuxième mode de réalisation comme illustré sur la figure 3b, la boucle de dérivation C’ est notamment disposée entre ;When the heat pump heating circuit is according to the second embodiment as illustrated in FIG. 3b, the bypass loop C ’is notably arranged between;
• un premier point de jonction C’I placé sur boucle de fluide caloporteur B en aval du premier échangeur de chaleur 5, entre ledit le premier échangeur de chaleur 5 et le quatrième échangeur de chaleur 21, et • un deuxième point de jonction C’2 placé sur boucle de fluide caloporteur B en aval du premier point de jonction C’I, entre ledit premier point de jonction C’ 1 et le quatrième échangeur de chaleur 21.• a first junction point C'I placed on a heat transfer fluid loop B downstream of the first heat exchanger 5, between said first heat exchanger 5 and the fourth heat exchanger 21, and • a second junction point C ' 2 placed on a heat transfer fluid loop B downstream of the first junction point C'I, between said first junction point C '1 and the fourth heat exchanger 21.
Selon une deuxième variante illustrée à la figure 3c, le quatrième échangeur de chaleur 27 est raccordé de sorte à refroidir les éléments électriques. La boucle de dérivation C” est alors disposée entre ;According to a second variant illustrated in FIG. 3c, the fourth heat exchanger 27 is connected so as to cool the electrical elements. The bypass loop C ”is then placed between;
• un premier point de jonction C”1 placé sur boucle de circulation de fluide réfrigérant A en amont du troisième échangeur de chaleur 13, entre le deuxième dispositif de détente 11 et ledit troisième échangeur de chaleur 13, et • un deuxième point de jonction C”2 placé sur boucle de circulation de fluide réfrigérant A en aval du du troisième échangeur de chaleur 13, entre ledit p du troisième échangeur de chaleur 13 et le compresseur 3, plus précisément en amont du dispositif de séparation de phase 15.• a first junction point C ”1 placed on a coolant circulation loop A upstream of the third heat exchanger 13, between the second expansion device 11 and said third heat exchanger 13, and • a second junction point C ”2 placed on a refrigerant circulation loop A downstream of the third heat exchanger 13, between said p of the third heat exchanger 13 and the compressor 3, more precisely upstream of the phase separation device 15.
Afin de contrôler le chemin qu’emprunte le fluide réfrigérant, le circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 peut également comporter un dispositif de redirection du fluide réfrigérant vers la boucle de dérivation C, C’, C”. Ce dispositif de redirection du fluide réfrigérant peut notamment comporter :In order to control the path taken by the coolant, the heat pump heating circuit 1 can also include a device for redirecting the coolant to the bypass loop C, C ’, C”. This coolant redirection device may in particular include:
• une première vanne d’arrêt 29 disposée entre le premier Cl, C’I, C”1 et le deuxième C2,C’2, C”2 point de raccordement, et • une deuxième vanne d’arrêt 29’ disposée sur la boucle de dérivation C, C’, C44, par exemple en aval du premier point de raccordement C’I, entre ledit premier point de raccordement Cl,C’l, C” 1 et le cinquième échangeur de chaleur 27.• a first stop valve 29 placed between the first C1, C'I, C ”1 and the second C2, C'2, C” 2 connection point, and • a second stop valve 29 'placed on the branch loop C, C ', C44, for example downstream of the first connection point C'I, between said first connection point Cl, C'l, C ”1 and the fifth heat exchanger 27.
Selon encore une variante non représentée du premier ou du deuxième mode de réalisation, il est possible d’intégrer un réchauffeur électrique, par exemple une résistance à coefficient de température positif. Dans le cadre du premier mode de réalisation, ce réchauffeur électrique peut être disposé en amont du premier échangeur de chaleur 5 afin de réchauffer le fluide réfrigérant. Dans le cadre du deuxième mode de réalisation, ce réchauffeur électrique peut être disposé en amont du quatrième échangeur de chaleur 21 afin de réchauffer le fluide caloporteur. Une autre possibilité est également de disposer le réchauffeur électrique dans le flux d’air intérieur 200 en aval du premier échangeur de chaleur 5 ou du quatrième échangeur de chaleur 21.According to another variant, not shown, of the first or of the second embodiment, it is possible to integrate an electric heater, for example a resistance with a positive temperature coefficient. In the context of the first embodiment, this electric heater can be arranged upstream of the first heat exchanger 5 in order to heat the refrigerant. In the context of the second embodiment, this electric heater can be arranged upstream of the fourth heat exchanger 21 in order to heat the heat transfer fluid. Another possibility is also to place the electric heater in the interior air flow 200 downstream of the first heat exchanger 5 or the fourth heat exchanger 21.
Comme le montre la figure 4, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 comporte plus particulièrement une conduite d’alimentation 41a en air extérieur et une conduite d’alimentation 41b en air recirculé (c’est-à-dire qui provient de l’habitacle). Ces deux conduites d’alimentation 41a et 41b amènent toutes deux l’air au niveau du troisième échangeur de chaleur 13 afin qu’il le traverse. Afin de choisir d’où l’air traversant le troisième échangeur de chaleur 13 provient, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 comporte un volet d’obturation 410a, par exemple un volet de type tambour, apte à refermer totalement ou partiellement la conduite d’alimentation 41a en air extérieur ou la conduite d’alimentation 41b en air recirculé. La conduite d’alimentation 41b en air recirculé peut également comporter un volet d’obturation 410b afin d’être obstruée.As shown in FIG. 4, the heating, ventilation and / or air conditioning device 40 more particularly comprises a supply pipe 41a for outside air and a supply pipe 41b for recirculated air (that is to say that comes from of the passenger compartment). These two supply lines 41a and 41b both supply air to the third heat exchanger 13 so that it passes through it. In order to choose where the air passing through the third heat exchanger 13 comes from, the heating, ventilation and / or air conditioning device 40 comprises a shutter 410a, for example a drum type shutter, capable of completely closing or partially the supply line 41a for outside air or the supply line 41b for recirculated air. The recirculated air supply line 41b may also include a shutter 410b so as to be obstructed.
Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 comporte en outre une conduite de contournement 41c du troisième échangeur de chaleur 13. Ladite conduite de contournement 41c du troisième échangeur de chaleur 13 est ainsi apte à amener directement de l’air extérieur au sein du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 sans qu’il passe par le troisième échangeur de chaleur 13. La conduite de contournement 41c du troisième échangeur de chaleur 13 comporte également un volet d’obturation 410c apte à la refermer totalement ou partiellement. Cette conduite de contournement 41c permet au circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 de fonctionner avec des températures d’air extérieur inférieures à 3°C et plus particulièrement des températures négatives. En effet, le flux d’air extérieur 100 peut ainsi ne pas traverser le troisième échangeur de chaleur 13 et ainsi les risques de formation de givre sur ce dernier sont réduits.The heating, ventilation and / or air conditioning device 40 further comprises a bypass pipe 41c of the third heat exchanger 13. Said bypass pipe 41c of the third heat exchanger 13 is thus able to bring outside air directly into the of the heating, ventilation and / or air conditioning device 40 without passing through the third heat exchanger 13. The bypass pipe 41c of the third heat exchanger 13 also includes a shutter 410c capable of closing it completely or partially . This bypass pipe 41c allows the heat pump heating circuit 1 to operate with outside air temperatures below 3 ° C and more particularly negative temperatures. Indeed, the outside air flow 100 can thus not pass through the third heat exchanger 13 and thus the risks of frost formation on the latter are reduced.
En son sein, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 comporte une conduite de chauffage 42a qui permet d’amener de l’air étant passé par le troisième échangeur de chaleur 13 ou par sa conduite de contournement 41c au niveau du premier échangeur de chaleur 5 ou du quatrième échangeur de chaleur 21 (selon le mode de réalisation du circuit de chauffage à pompe à chaleur 1) afin qu’il le traverse et soit réchauffé avant d’arriver dans une chambre de distribution 43. Cette conduite de chauffage 42a comporte également un volet d’obturation 420a apte à la refermer totalement ou partiellement.Within it, the heating, ventilation and / or air conditioning device 40 comprises a heating pipe 42a which makes it possible to bring air having passed through the third heat exchanger 13 or through its bypass pipe 41c at the first heat exchanger 5 or the fourth heat exchanger 21 (according to the embodiment of the heat pump heating circuit 1) so that it passes through it and is reheated before arriving in a distribution chamber 43. heating 42a also includes a shutter 420a capable of closing it totally or partially.
Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 peut comporter également une conduite de contournement 42b du premier échangeur de chaleur 5 ou du quatrième échangeur de chaleur 21. Cette conduite de contournement 42b permet à l’air étant passé par le troisième échangeur de chaleur 13, ou par sa conduite de contournement 41c, d’aller directement dans la chambre de distribution 43, sans passer par le premier échangeur de chaleur 5 ou le quatrième échangeur de chaleur 21. Cette conduite de contournement 42b comporte également un volet d’obturation 420b apte à la refermer totalement ou partiellement.The heating, ventilation and / or air conditioning device 40 may also include a bypass line 42b of the first heat exchanger 5 or the fourth heat exchanger 21. This bypass line 42b allows the air being passed through the third heat exchanger to heat 13, or via its bypass line 41c, to go directly into the distribution chamber 43, without passing through the first heat exchanger 5 or the fourth heat exchanger 21. This bypass line 42b also includes a shutter shutter 420b able to close it totally or partially.
Au niveau de la chambre de distribution 43, l’air peut être envoyé vers le parebrise par une conduite supérieure 44a, le tableau de bord de l’habitacle par une conduite médiane 44b et/ou vers le bas du tableau de bord de l’habitacle par une conduite inférieure 44c. Chacune de ces conduites 44a, 44b, 44c comportant un volet d’obturation 440 apte à les refermer totalement ou partiellement.At the distribution chamber 43, the air can be sent to the windshield by an upper pipe 44a, the dashboard of the passenger compartment by a middle pipe 44b and / or to the bottom of the dashboard of the passenger compartment by a lower pipe 44c. Each of these pipes 44a, 44b, 44c comprising a shutter 440 capable of closing them completely or partially.
Comme illustré sur la figure 4, le premier ventilateur 17 peut être disposé entre le troisième échangeur de chaleur 13 et le premier échangeur de chaleur 5. Cependant il est tout à fait possible d’imaginer un autre emplacement dudit premier ventilateur 17 sans sortir du cadre de l’invention, par exemple en amont du troisième échangeur de chaleur 13 et de sa conduite de contournement 41c, selon le sens de circulation du flux d’air intérieur.As illustrated in FIG. 4, the first fan 17 can be disposed between the third heat exchanger 13 and the first heat exchanger 5. However, it is quite possible to imagine another location for said first fan 17 without going outside the frame of the invention, for example upstream of the third heat exchanger 13 and its bypass pipe 41c, according to the direction of circulation of the interior air flow.
La présente invention concerne également un procédé de gestion d’un circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 tel que décrit précédemment.The present invention also relates to a method for managing a heat pump heating circuit 1 as described above.
Les figures 5 à 7 montrent des diagrammes pression P(bar), enthalpie H(J/kg) du fluide réfrigérant au sein du circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 et plus précisément de la boucle de fluide réfrigérant A, selon différentes valeurs de température extérieure. La courbe X correspond quant à elle à la courbe de saturation du fluide réfrigérant.Figures 5 to 7 show diagrams pressure P (bar), enthalpy H (J / kg) of the refrigerant within the heat pump heating circuit 1 and more precisely of the refrigerant loop A, according to different values of outside temperature. Curve X corresponds to the saturation curve of the refrigerant.
1) Premier mode de gestion pour une température extérieure comprise entre 3 et 10°C :1) First management mode for an outside temperature between 3 and 10 ° C:
La figure 5 montre un premier mode de gestion du circuit de chauffage à pompe à chaleur pour une température extérieure comprise entre 3 et 10°C.FIG. 5 shows a first mode of management of the heat pump heating circuit for an outside temperature between 3 and 10 ° C.
Dans un premier temps, le fluide réfrigérant est à basse pression et à l’état gazeux et passe dans le compresseur 3 où il subit une augmentation de pression comme le montre la flèche 300. Le fluide réfrigérant est alors à haute pression.Initially, the refrigerant is at low pressure and in the gaseous state and passes into the compressor 3 where it undergoes a pressure increase as shown in arrow 300. The refrigerant is then at high pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 5 où il perd de l’enthalpie comme le montre la flèche 500. La quantité d’enthalpie perdue au niveau du premier échangeur de chaleur 5 est variable en fonction de la température extérieure. Plus la température extérieure est basse, plus la quantité d’enthalpie perdue sera importante.The refrigerant then passes into the first heat exchanger 5 where it loses enthalpy as shown in arrow 500. The amount of enthalpy lost at the first heat exchanger 5 is variable as a function of the outside temperature. The lower the outside temperature, the greater the amount of enthalpy lost.
Ensuite le fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente 7 où il subit une première perte de pression illustrée par la flèche 700. L’importance de cette perte de pression au niveau du premier dispositif de détente 7 permet de définir la température du fluide réfrigérant au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9 afin d’obtenir une différence de température entre la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur 9 et la température du fluide réfrigérant en sortie du premier dispositif de détente 7.Then the refrigerant passes through the first expansion device 7 where it undergoes a first loss of pressure illustrated by the arrow 700. The magnitude of this pressure loss at the level of the first expansion device 7 makes it possible to define the temperature of the refrigerant at the second heat exchanger 9 in order to obtain a temperature difference between the temperature of the outside air flow 100 before it passes through the second heat exchanger 9 and the temperature of the refrigerant leaving the first expansion device 7.
Comme le montre la figure 5, pour une température extérieure comprise entre 3 et 10°C, le premier dispositif de détente 7 fait subir une perte de pression au fluide réfrigérant importante de sorte que la température du fluide réfrigérant en sortie du premier dispositif de détente 7 soit inférieure à la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur 9. Par exemple, la perte de pression peut être supérieure à 80 % de la différence entre la haute pression du fluide réfrigérant en sortie du compresseur 3 et la basse pression du fluide réfrigérant en entrée dudit compresseur 3.As shown in FIG. 5, for an outside temperature between 3 and 10 ° C., the first expansion device 7 causes a significant loss of pressure in the refrigerant fluid so that the temperature of the refrigerant fluid leaving the first expansion device 7 is lower than the temperature of the outside air flow 100 before it passes through the second heat exchanger 9. For example, the pressure loss can be greater than 80% of the difference between the high pressure of the refrigerant leaving the compressor 3 and the low pressure of the refrigerant at the inlet of said compressor 3.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 9. Du fait que le fluide réfrigérant est en phase liquide et à une pression proche de sa basse pression en sortie du premier dispositif de détente 7, il peut plus facilement récupérer de la chaleur au contact de l’air extérieur au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9 afin de la restituer au niveau du premier échangeur de chaleur 5 et ce même si la température de cet air extérieur est comprise entre 3 et 10°C. En effet, comme la température extérieure est dite basse (par exemple entre 3 et 10 °C), il est nécessaire de fournir suffisamment de chaleur pour la réchauffer à une température consigne, les besoins de récupération de chaleur sont donc importants.The refrigerant then passes through the second heat exchanger 9. Because the refrigerant is in the liquid phase and at a pressure close to its low pressure at the outlet of the first expansion device 7, it can more easily recover heat on contact outside air at the second heat exchanger 9 in order to restore it at the first heat exchanger 5, even if the temperature of this outside air is between 3 and 10 ° C. Indeed, as the outside temperature is said to be low (for example between 3 and 10 ° C), it is necessary to provide enough heat to heat it to a set temperature, the heat recovery needs are therefore significant.
Le deuxième échangeur de chaleur 9 joue alors le rôle d’évaporateur et le fluide réfrigérant à l’état liquide gagne de l’enthalpie et passe à l’état biphasique comme le montre la flèche 900.The second heat exchanger 9 then acts as an evaporator and the refrigerant in the liquid state gains enthalpy and changes to the biphasic state as shown in arrow 900.
Après avoir traversé le deuxième échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant à l’état biphasique passe dans le deuxième dispositif de détente 11 où il subit une deuxième perte de pression, illustrée par la flèche 110, pour arriver à basse pression.After passing through the second heat exchanger 9, the refrigerant in the biphasic state passes into the second expansion device 11 where it undergoes a second pressure loss, illustrated by arrow 110, to arrive at low pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite au travers du troisième échangeur de chaleur 13 où il continue de gagner de l’enthalpie au contact de l’air traversant le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40, comme le montre la flèche 130The refrigerant then passes through the third heat exchanger 13 where it continues to gain enthalpy in contact with the air passing through the heating, ventilation and / or air conditioning device 40, as shown in arrow 130
Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3.The refrigerant then joins the compressor 3.
La perte de pression du fluide réfrigérant au niveau du premier dispositif de détente 7 permet audit fluide réfrigérant d’atteindre une température telle qu’au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9, la différence de température avec la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée dudit deuxième échangeur de chaleur 9, permet de réguler la puissance de chauffe du circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 en fonction de la température souhaitée du flux d’air intérieur 200 en sortie du circuit de chauffage à pompe à chaleur 1.The pressure drop of the coolant at the first expansion device 7 allows said coolant to reach a temperature such that at the second heat exchanger 9, the temperature difference with the temperature of the outside air flow 100 before passing through said second heat exchanger 9, regulates the heating power of the heat pump heating circuit 1 as a function of the desired temperature of the interior air flow 200 at the outlet of the heat pump heating circuit 1 .
2) Deuxième mode de gestion pour une température extérieure comprise entre 10 et2) Second management mode for an outside temperature between 10 and
15°C :15 ° C:
La figure 6 montre un deuxième mode de gestion du circuit de chauffage à pompe à chaleur pour une température extérieure comprise entre 10 et 15°C.Figure 6 shows a second mode of management of the heat pump heating circuit for an outside temperature between 10 and 15 ° C.
Dans un premier temps, le fluide réfrigérant est à basse pression et à l’état gazeux passe dans le compresseur 3 où il subit une augmentation de pression comme le montre la flèche 300. Le fluide réfrigérant est alors à haute pression.Initially, the refrigerant is at low pressure and in the gaseous state passes into the compressor 3 where it undergoes a pressure increase as shown in arrow 300. The refrigerant is then at high pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 5 où il perd de l’enthalpie comme le montre la flèche 500. La quantité d’enthalpie perdue au niveau du premier échangeur de chaleur 5 est variable en fonction de la température extérieure. Plus la température extérieure est basse, plus la quantité d’enthalpie perdue sera importante.The refrigerant then passes into the first heat exchanger 5 where it loses enthalpy as shown in arrow 500. The amount of enthalpy lost at the first heat exchanger 5 is variable as a function of the outside temperature. The lower the outside temperature, the greater the amount of enthalpy lost.
Ensuite le fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente 7 où il subit une première perte de pression illustrée par la flèche 700. L’importance de cette perte de pression au niveau du premier dispositif de détente 7 permet de définir la température du fluide réfrigérant au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9 afin d’obtenir une différence de température entre la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur 9 et la température du fluide réfrigérant en sortie du premier dispositif de détente 7.Then the refrigerant passes through the first expansion device 7 where it undergoes a first loss of pressure illustrated by the arrow 700. The magnitude of this pressure loss at the level of the first expansion device 7 makes it possible to define the temperature of the refrigerant at the second heat exchanger 9 in order to obtain a temperature difference between the temperature of the outside air flow 100 before it passes through the second heat exchanger 9 and the temperature of the refrigerant leaving the first expansion device 7.
Comme le montre la figure 6, pour une température extérieure comprise entre 10 et 15°C, le premier dispositif de détente 7 fait subir une perte de pression au fluide réfrigérant modérée de sorte que la température du fluide réfrigérant en sortie du premier dispositif de détente 7 soit inférieure à la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur 9. Du fait que la température extérieure est supérieure au premier mode de gestion, la perte de pression peut alors être moins importante. Par exemple, la perte de pression peut être comprise entre 60 et 40 % de la différence entre la haute pression du fluide réfrigérant en sortie du compresseur 3 et la basse pression du fluide réfrigérant en entrée dudit compresseur 3.As shown in Figure 6, for an outside temperature between 10 and 15 ° C, the first expansion device 7 undergoes a moderate loss of pressure in the refrigerant so that the temperature of the refrigerant leaving the first expansion device 7 is lower than the temperature of the outside air flow 100 before it passes through the second heat exchanger 9. Because the outside temperature is higher than the first management mode, the pressure loss can then be less. For example, the pressure loss can be between 60 and 40% of the difference between the high pressure of the refrigerant at the outlet of the compressor 3 and the low pressure of the refrigerant at the inlet of said compressor 3.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 9. Du fait que le fluide réfrigérant est en phase liquide et à une pression médiane par rapport à sa basse pression en sortie du premier dispositif de détente 7, il peut récupérer suffisamment de chaleur au contact de l’air extérieur au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9 afin de la restituer au niveau du premier échangeur de chaleur 5 et ce parce que la température de l’air extérieur est comprise entre 10 et 15°C. En effet, comme la température extérieure est dite médiane, il est moins nécessaire de fournir de la chaleur pour la réchauffer à une température consigne.The refrigerant then passes through the second heat exchanger 9. Because the refrigerant is in the liquid phase and at a median pressure relative to its low pressure at the outlet of the first expansion device 7, it can recover sufficient heat on contact outside air at the second heat exchanger 9 in order to restore it at the first heat exchanger 5 and this because the temperature of the outside air is between 10 and 15 ° C. Indeed, as the outside temperature is said to be median, it is less necessary to provide heat to heat it to a set temperature.
Le deuxième échangeur de chaleur 9 joue alors le rôle d’évaporateur et le fluide réfrigérant à l’état liquide gagne de l’enthalpie comme le montre la flèche 900.The second heat exchanger 9 then acts as an evaporator and the refrigerant in the liquid state gains enthalpy as shown in arrow 900.
Après avoir traversé le deuxième échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant à l’état biphasique passe dans le deuxième dispositif de détente 11 où il subit une deuxième perte de pression, illustrée par la flèche 110, pour arriver à basse pression.After passing through the second heat exchanger 9, the refrigerant in the biphasic state passes into the second expansion device 11 where it undergoes a second pressure loss, illustrated by arrow 110, to arrive at low pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite au travers du troisième échangeur de chaleur 13 où il continue de gagner de l’enthalpie au contact de l’air traversant le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40, comme le montre la flèche 130The refrigerant then passes through the third heat exchanger 13 where it continues to gain enthalpy in contact with the air passing through the heating, ventilation and / or air conditioning device 40, as shown in arrow 130
Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3.The refrigerant then joins the compressor 3.
De même que précédemment, la perte de pression du fluide réfrigérant au niveau du premier dispositif de détente 7 permet audit fluide réfrigérant d’atteindre une température telle qu’au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9, la différence de température avec la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée dudit deuxième échangeur de chaleur 9, permet de réguler la puissance de chauffe du circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 en fonction de la température souhaitée du flux d’air intérieur 200 en sortie du circuit de chauffage à pompe à chaleur 1.As previously, the loss of pressure of the refrigerant at the first expansion device 7 allows said refrigerant to reach a temperature such that at the second heat exchanger 9, the temperature difference with the flow temperature outside air 100 before it passes through said second heat exchanger 9, regulates the heating power of the heat pump heating circuit 1 as a function of the desired temperature of the interior air flow 200 at the outlet of the heating circuit with heat pump 1.
3) Troisième mode de gestion pour une température extérieure supérieure à 15°C :3) Third management mode for an outside temperature above 15 ° C:
La figure 7 montre une première mode de gestion du circuit de chauffage à pompe à chaleur pour une température extérieure supérieure à 15°C.Figure 7 shows a first mode of management of the heat pump heating circuit for an outside temperature above 15 ° C.
Dans un premier temps, le fluide réfrigérant est à basse pression et à l’état gazeux passe dans le compresseur 3 où il subit une augmentation de pression comme le montre la flèche 300. Le fluide réfrigérant est alors à haute pression.Initially, the refrigerant is at low pressure and in the gaseous state passes into the compressor 3 where it undergoes a pressure increase as shown in arrow 300. The refrigerant is then at high pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 5 où il perd de l’enthalpie comme le montre la flèche 500. La quantité d’enthalpie perdue au niveau du premier échangeur de chaleur 5 est variable en fonction de la température extérieure. Plus la température extérieure est basse, plus la quantité d’enthalpie perdue sera importante.The refrigerant then passes into the first heat exchanger 5 where it loses enthalpy as shown in arrow 500. The amount of enthalpy lost at the first heat exchanger 5 is variable as a function of the outside temperature. The lower the outside temperature, the greater the amount of enthalpy lost.
Ensuite le fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente 7 où il subit une première perte de pression illustrée par la flèche 700. L’importance de cette perte de pression au niveau du premier dispositif de détente 7 permet de définir la température du fluide réfrigérant au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9 afin d’obtenir une différence de température entre la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur 9 et la température du fluide réfrigérant en sortie du premier dispositif de détente 7.Then the refrigerant passes through the first expansion device 7 where it undergoes a first loss of pressure illustrated by the arrow 700. The magnitude of this pressure loss at the level of the first expansion device 7 makes it possible to define the temperature of the refrigerant at the second heat exchanger 9 in order to obtain a temperature difference between the temperature of the outside air flow 100 before it passes through the second heat exchanger 9 and the temperature of the refrigerant leaving the first expansion device 7.
Comme le montre la figure 7, pour une température extérieure supérieure à 15°C, le premier dispositif de détente 7 fait subir une perte de pression au fluide réfrigérant faible de sorte que la température du fluide réfrigérant en sortie du premier dispositif de détente 7 soit supérieure à la température du flux d’air extérieur 100 avant sa traversée du deuxième échangeur de chaleur 9. Par exemple, la perte de pression peut être inférieure à 30 % de la différence entre la haute pression du fluide réfrigérant en sortie du compresseur 3 et la basse pression du fluide réfrigérant en entrée dudit compresseur 3.As shown in FIG. 7, for an outside temperature higher than 15 ° C., the first expansion device 7 makes the low refrigerant pressure drop so that the temperature of the cooling fluid leaving the first expansion device 7 is higher than the temperature of the outside air flow 100 before it passes through the second heat exchanger 9. For example, the pressure loss can be less than 30% of the difference between the high pressure of the refrigerant leaving the compressor 3 and the low pressure of the refrigerant at the inlet of said compressor 3.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 9. Du fait que le fluide réfrigérant est à une pression relativement élevée en sortie du premier dispositif de détente 7 et donc à une température supérieure à la température extérieure, il ne va pas récupérer de la chaleur au contact de l’air extérieur au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9 mais va en céder.The refrigerant then passes through the second heat exchanger 9. Because the refrigerant is at a relatively high pressure at the outlet of the first expansion device 7 and therefore at a temperature higher than the outside temperature, it will not recover from the heat in contact with the outside air at the second heat exchanger 9 but will yield.
Le deuxième échangeur de chaleur 9 joue alors le rôle de condenseur et le fluide réfrigérant à l’état liquide perd de l’enthalpie, comme le montre la flèche 900.The second heat exchanger 9 then acts as a condenser and the refrigerant in the liquid state loses enthalpy, as shown in arrow 900.
Après avoir traversé le deuxième échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant à l’état liquide passe dans le deuxième dispositif de détente 11 où il subit une deuxième perte de pression, illustrée par la flèche 110, pour arriver à basse pression.After passing through the second heat exchanger 9, the refrigerant in the liquid state passes into the second expansion device 11 where it undergoes a second pressure loss, illustrated by arrow 110, to arrive at low pressure.
Le fluide réfrigérant passe ensuite au travers du troisième échangeur de chaleur 13 où il continue de gagner de l’enthalpie au contact de l’air traversant le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40, comme le montre la flèche 130The refrigerant then passes through the third heat exchanger 13 where it continues to gain enthalpy in contact with the air passing through the heating, ventilation and / or air conditioning device 40, as shown in arrow 130
Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3.The refrigerant then joins the compressor 3.
Du fait de la température extérieure supérieure à 15°C, la quantité d’énergie calorifique récupérée au niveau du troisième échangeur de chaleur 13 est très importante et il est nécessaire d’en évacuer une partie dans le flux d’air extérieur 100 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 9.Due to the outside temperature above 15 ° C, the amount of heat energy recovered from the third heat exchanger 13 is very large and it is necessary to evacuate part of it in the outside air flow 100 at the level of the second heat exchanger 9.
Dans le cadre de ce troisième mode de gestion, si le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 40 redirige le flux d’air intérieur 200 dans la conduite de contournement 42b du premier échangeur de chaleur 5 ou du quatrième échangeur de chaleur 21, le flux d’air intérieur 200 n’est plus réchauffé et peut servir au refroidissement strict de l’habitacle du véhicule automobile.In the context of this third management mode, if the heating, ventilation and / or air conditioning device 40 redirects the internal air flow 200 in the bypass pipe 42b of the first heat exchanger 5 or of the fourth heat exchanger 21, the interior air flow 200 is no longer heated and can be used for strict cooling of the passenger compartment of the motor vehicle.
Ces trois modes de gestion du circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 permettent également, par exemple, un refroidissement du flux d’air intérieur 200 au niveau du troisième échangeur de chaleur 13 puis un réchauffage dudit flux d’air intérieur 200 au niveau du premier échangeur de chaleur 5 ou du quatrième échangeur de chaleur 21 afin notamment d’effectuer une déshumidification.These three modes of management of the heat pump heating circuit 1 also allow, for example, cooling of the interior air flow 200 at the third heat exchanger 13 and then heating of said interior air flow 200 at the level of the first heat exchanger 5 or the fourth heat exchanger 21 in particular in order to carry out dehumidification.
Ainsi, on voit bien que le circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 permet, de par son architecture et de ses modes de gestion, une puissance de chauffage suffisante lorsque la température extérieure est basse, c’est-à-dire au moins comprise entre 3 et 10°C. De plus, pour des températures supérieures à 15°C, le circuit de chauffage à pompe à chaleur 1 permet également une déshumidification ou un refroidissement du flux d’air intérieur 200 destiné à l’habitacle.Thus, it can be seen that the heat pump heating circuit 1 allows, by its architecture and its management modes, sufficient heating power when the outside temperature is low, that is to say at least understood between 3 and 10 ° C. In addition, for temperatures above 15 ° C, the heat pump heating circuit 1 also allows dehumidification or cooling of the interior air flow 200 intended for the passenger compartment.
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