FR3076490A1

FR3076490A1 - Circuit de climatisation inversible indirect de vehicule automobile

Info

Publication number: FR3076490A1
Application number: FR1850155A
Authority: FR
Inventors: Mohamed Yahia; Bertrand NICOLAS
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-07-12

Abstract

La présente invention concerne un lircuit de climatisation inversible (1) pour véhicule automobile dans lequel circule un fluide réfrigérant et comportant : • un premier échangeur de chaleur (5) et un deuxième échangeur de chaleur (11) configurés pour échanger de l'énergie calorifique avec un flux d'air interne (100), • un troisième échangeur de chaleur (19) configuré pour échanger de l'énergie calorifique avec un flux d'air externe (200), • un échangeur de chaleur interne (15), ledit circuit de climatisation inversible (1) étant apte à fonctionner selon un mode pompe à chaleur et un mode de refroidissement, le circuit de climatisation inversible (1) comportant : 10. un premier dispositif de détente (13) qui en mode pompe à chaleur est apte à se laisser traverser par le fluide réfrigérant sans perte de pression ou à diminuer sa pression, et en mode de refroidissement est apte diminuer la pression du fluide réfrigérant, 11. un deuxième dispositif de détente (17) qui en mode de refroidissement est apte à se laisser traverser par le fluide réfrigérant sans perte de pression, et en mode pompe à chaleur, est apte à diminuer la pression du fluide réfrigérant.

Description

L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un circuit de climatisation de véhicule automobile.

Les véhicules automobiles actuels comportent de plus en plus souvent un circuit de climatisation. Généralement, dans un circuit de climatisation « classique » peut fonctionner dans un mode dit de refroidissement dans lequel 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 le refroidir.

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 utiliser un mode pompe à chaleur dans lequel il est apte à 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. Ce mode pompe à chaleur est particulièrement utile pour un véhicule électrique où hybride qui ne bénéficie pas en permanence d’une source chaude telle que le moteur thermique pour réchauffer l’air de l’habitacle.

Afin d’améliorer le coefficient de performance du circuit de climatisation, notamment en mode refroidissement, il est connu de munir le circuit de climatisation d’un échangeur de chaleur interne appelé couramment IHX pour Internai Heat Exchanger en anglais et qui a notamment comme effet d’augmenter la température du fluide réfrigérant en entrée du compresseur.

Cependant, dans le cadre d’un circuit de climatisation inversible en mode pompe à chaleur, notamment lorsqu’il présente un accumulateur basse pression disposé en amont du compresseur, un tel échangeur de chaleur interne malgré son utilité dans différents modes de fonctionnements, peut augmenter la température du fluide réfrigérant au-delà d’une température limite de fonctionnement du compresseur et peut ainsi endommager le compresseur. Cela est particulièrement le cas dans le cadre d’une utilisation d’un fluide réfrigérant super-critique tel que le R744. Une solution connue pour limiter ces risques lors du fonctionnement en mode pompe à chaleur est de limiter le dimensionnement de l’échangeur de chaleur interne. Néanmoins cela impact également son efficacité dans les autres modes de fonctionnements.

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 notamment en permettant un contrôle de la température du fluide réfrigérant en entrée du compresseur en mode pompe à chaleur sans impacter le dimensionnement de l’échangeur de chaleur interne.

La présente invention concerne donc un circuit de climatisation inversible pour véhicule automobile dans lequel circule un fluide réfrigérant et comportant : • un premier échangeur de chaleur disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur selon le sens de circulation du fluide réfrigérant et configurés pour échanger de l’énergie calorifique avec un flux d’air interne à destination de l’habitacle du véhicule automobile, • un troisième échangeur de chaleur configuré pour échanger de l’énergie calorifique avec un flux d’air externe circulant à l’extérieur de l’habitacle du véhicule automobile, • un échangeur de chaleur interne comportant une première branche dans laquelle passe le fluide réfrigérant à une première pression et une deuxième branche dans laquelle passe le fluide réfrigérant à une deuxième pression, inférieure à la première pression, ledit circuit de climatisation inversible étant apte à fonctionner selon : • un mode pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant prélève de l’énergie calorifique au flux d’air externe au moyen du troisième échangeur de chaleur et la relâche dans le flux d’air interne à l’aide de l’un au moins des premier et deuxième échangeurs de chaleur, • un mode de refroidissement dans lequel le fluide réfrigérant prélève de l’énergie calorifique au flux d’air interne au moyen du deuxième échangeur de chaleur et la relâche dans le flux d’air externe à l’aide du troisième échangeur de chaleur, ledit circuit de climatisation inversible comportant : • un premier dispositif de détente disposé entre l’échangeur de chaleur interne et le deuxième échangeur de chaleur interne et qui est apte à contrôler la pression du fluide réfrigérant allant vers la première branche de l’échangeur de chaleur interne en mode pompe à chaleur et allant vers la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne en mode de refroidissement, • un deuxième dispositif de détente disposé entre le troisième échangeur de chaleur interne et l’échangeur de chaleur interne et qui est apte à contrôler la pression du fluide réfrigérant allant vers la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne en mode pompe à chaleur et allant vers la première branche de l’échangeur de chaleur interne en mode de refroidissement.

Selon un aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversible est configuré pour fonctionner selon un premier mode pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur, le premier et le deuxième échangeur de chaleur au niveau desquels le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, le premier dispositif de détente que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne, le deuxième dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, le troisième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe, la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversible est configuré pour fonctionner selon un deuxième mode pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur, le premier et le deuxième échangeur de chaleur au niveau desquels le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, le premier dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa première pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne, le deuxième dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de nouveau de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, le troisième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe, la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversible est configuré pour fonctionner selon un mode de refroidissement dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur, le troisième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe, le deuxième dispositif de détente que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée, la première branche de l’échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, le deuxième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne, la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversible comporte un troisième dispositif de détente disposé dans le sens du circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur, en aval du premier échangeur de chaleur, entre ledit premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversible est configuré pour fonctionner selon un mode récupération de chaleur interne dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur, le premier échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, le troisième dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversibleest configuré pour fonctionner selon un premier mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur, le premier échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, le troisième dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, une première partie du fluide réfrigérant rejoint directement la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne, une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente sans perte de pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne, le deuxième dispositif de détente sans perte de pression, le troisième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe, cette deuxième partie du fluide réfrigérant rejoint la première partie du fluide réfrigérant en amont de la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversibleest configuré pour fonctionner selon un deuxième mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur, le premier échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, le troisième dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, le premier dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne, le deuxième dispositif de détente sans perte de pression, le troisième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe, la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de climatisation inversible est configuré pour fonctionner selon un mode dégivrage/déshumidification lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur, • une première partie du fluide réfrigérant passe dans le premier échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne, le troisième dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, • une deuxième partie du fluide réfrigérant passe dans le troisième échangeur de chaleur au niveau desquels le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe, le deuxième dispositif de détente que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée, la première branche de l’échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression ou passe sans perte de pression, les deux partie de fluide réfrigérant se rejoignent en amont du deuxième échangeur de chaleur au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe, le fluide réfrigérant passe ensuite pas la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : • la figure 1 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation inversible, • la figure 2a montre une représentation schématique du circuit de climatisation inversible de la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement, • les figures 2b et 2c montrent des diagrammes pression/enthalpie du fluide réfrigérant pour le premier mode de fonctionnement de la figure 2a, • la figure 3a montre une représentation schématique du circuit de climatisation inversible de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement, • la figure 3b montre un diagramme pression/enthalpie du fluide réfrigérant pour le premier mode de fonctionnement de la figure 3a, • la figure 4a montre une représentation schématique du circuit de climatisation inversible de la figure 1 selon un troisième mode de fonctionnement, • la figure 4b montre un diagramme pression/enthalpie du fluide réfrigérant pour le troisième mode de fonctionnement de la figure 4a, • la figure 5a montre une représentation schématique du circuit de climatisation inversible de la figure 1 selon un quatrième mode de fonctionnement, • la figure 5b montre un diagramme pression/enthalpie du fluide réfrigérant pour le quatrième mode de fonctionnement de la figure 5a, • la figure 6 montre un autre diagramme pression/enthalpie du fluide réfrigérant pour le premier mode de fonctionnement de la figure 2a, • la figure 7a montre une représentation schématique du circuit de climatisation inversible de la figure 1 selon un cinquième mode de fonctionnement, • la figure 7b montre un diagramme pression/enthalpie du fluide réfrigérant pour le cinquième mode de fonctionnement de la figure 7a, • la figure 8 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation inversible selon un mode de réalisation alternatif, • la figure 9 montre une représentation schématique du circuit de climatisation inversible de la figure 8 selon un mode de fonctionnement particulier.

Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.

Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.

Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.

La figure 1 montre un circuit de climatisation inversible 1 dans lequel circule un fluide réfrigérant et comprenant un premier 5 et un deuxième 11 échangeur de chaleur configurés pour échanger de l’énergie calorifique avec un flux d’air interne 100 à destination d’un habitacle de véhicule automobile. Le premier échangeur de chaleur 5 est notamment disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 11 dans le circuit de climatisation inversible 1 selon le sens de circulation du fluide réfrigérant, notamment dans le sens de circulation en mode pompe à chaleur qui sera détaillé plus loin dans la description.

Afin de pouvoir échanger de l’énergie calorifique avec le flux d’air interne 100, le premier 5 et le deuxième 11 échangeur de chaleur sont plus particulièrement disposés dans un dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X, appelé également HVAC pour Heating, Ventilation and Air-Condioning en anglais. Le premier échangeur de chaleur 5 est plus particulièrement disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 11 dans le sens de circulation du flux d’air interne 100. Le dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X peut également comporter un volet 400 permettant au flux d’air interne 100 de traverser le premier échangeur de chaleur 5 ou de le contourner.

Selon une variante non représentée, le premier échangeur de chaleur 5 peut ne pas être disposé dans le dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X mais être un échangeur de chaleur bifluide permettant les échanges d’énergie calorifique entre le fluide réfrigérant et un autre fluide caloporteur circulant dans une boucle de circulation dudit fluide caloporteur. Cette boucle de circulation comporte un échangeur de chaleur additionnel qui permet les échanges d’énergie calorifique entre le fluide caloporteur et le flux d’air interne 100. On parle alors de circuit de climatisation inversible indirect. Cet échangeur de chaleur bifluide est également appelé condenseur à eau ou encore refroidisseur de gaz à eau selon la nature du fluide réfrigérant.

Le circuit de climatisation inversible 1 comporte également un troisième échangeur de chaleur 19 configuré pour échanger de l’énergie calorifique avec un flux d’air externe 200 circulant à l’extérieur de l’habitacle du véhicule automobile. Ce troisième échangeur de chaleur 19 est plus généralement disposé en face avant du véhicule automobile afin d’être traversé par le flux d’air externe 200.

Le circuit de climatisation inversible 1 comporte en outre un échangeur de chaleur interne 15. Cet échangeur de chaleur interne 15 comporte notamment une première branche dans laquelle passe le fluide réfrigérant à une première pression et une deuxième branche dans laquelle passe le fluide réfrigérant à une deuxième pression, inférieure à la première pression. Le fonctionnement et les effets de cet échangeur de chaleur interne 15 seront décrits plus en détail plus loin dans la description.

Le circuit de climatisation inversible 1 est plus particulièrement apte à fonctionner selon deux modes de fonctionnement : • un mode pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant prélève de l’énergie calorifique au flux d’air externe 200 au moyen du troisième échangeur de chaleur 19 et la relâche dans le flux d’air interne 100 à l’aide de l’un au moins des premier 5 et deuxième 11 échangeurs de chaleur, et • un mode de refroidissement dans lequel le fluide réfrigérant prélève de l’énergie calorifique au flux d’air interne 100 au moyen du deuxième échangeur de chaleur 11 et la relâche dans le flux d’air externe 200 à l’aide du troisième échangeur de chaleur 19.

Ces deux modes de fonctionnements seront décrits plus en détails plus bas dans la description.

Le circuit de climatisation inversible 1 comporte un compresseur 3 qui permet une augmentation de la pression du fluide réfrigérant. Le circuit de climatisation inversible comporte également un premier dispositif de détente 13 afin de diminuer la pression du fluide réfrigérant. Ce premier dispositif de détente 13 est disposé entre l’échangeur de chaleur interne 15 et le deuxième échangeur de chaleur interne 11. Ce premier dispositif de détente 13 est notamment apte à contrôler la pression du fluide réfrigérant allant vers la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15 en mode pompe à chaleur et allant vers la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 en mode de refroidissement.

En plus du premier dispositif de détente 13, le circuit de climatisation inversible 1 comporte un deuxième dispositif de détente 17 disposé entre le troisième échangeur de chaleur interne 19 et l’échangeur de chaleur interne 15. Ce deuxième dispositif de détente 17 est notamment apte à contrôler la pression du fluide réfrigérant allant vers la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 en mode pompe à chaleur et allant vers la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15 en mode de refroidissement.

Le fait que le circuit de climatisation inversible 1 comporte un premier 13 et un deuxième 17 dispositif de détente disposés de part et d’autre de l’échangeur de chaleur interne 15, permet en mode pompe à chaleur ou en mode de refroidissement de réguler la pression du fluide réfrigérant en entrée dudit échangeur de chaleur interne 15, notamment de sa première branche, et ainsi de contrôler la température du fluide réfrigérant en entrée du compresseur 3.

Le circuit de climatisation inversible présente une architecture particulière afin de permettre un fonctionnement selon différents modes de fonctionnement, notamment le mode pompe à chaleur et le mode de refroidissement. Plus particulièrement, le circuit de climatisation inversible 1 comporte une ligne de circulation principale A, représentée en trait plein, choisie arbitrairement comme la ligne de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur, et des lignes de circulation annexes B, D et E représentées en trait pointillé, dans lesquelles le fluide réfrigérant circule ou ne circule pas selon les différents modes de fonctionnement.

La ligne de circulation principale A comporte, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur, le compresseur 3, le premier échangeur de chaleur 5, le deuxième échangeur de chaleur 11, le premier dispositif de détente 13, une branche de l’échangeur de chaleur interne 15, le deuxième dispositif de détente 17, le troisième échangeur de chaleur 19 et l’autre branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

Le dispositif de climatisation inversible 1 peut également comporter un accumulateur 21, disposé entre le troisième échangeur de chaleur 19 et l’échangeur de chaleur interne 15. Cette accumulateur 21 peut notamment être directement intégré à l’échangeur de chaleur interne 15.

Le fluide réfrigérant peut notamment être du R744.

Mode pompe à chaleur :

Le circuit de climatisation inversible 1 peut fonctionner selon un mode pompe à chaleur illustré aux figures 2a à 2c. La figure 2a montre par des flèches le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur. Les figures 2b et 2c sont des diagrammes montrant l’évolution de l’enthalpie (exprimée en kJ/kg) et de la pression (exprimée en Pa) lors de la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de climatisation inversible 1. La courbe Y représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant, ici du R744.

En mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant à basse pression passe tout d’abord dans le compresseur 3 au niveau duquel il passe à haute pression, comme illustré par la courbe 300 sur les figures 2b et 2c.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans les premier 5 et deuxième 11 échangeurs de chaleur au niveau desquels le fluide réfrigérant perd de l’enthalpie au profit du flux d’air interne 100 afin de le réchauffer, comme illustré par la courbe 500 ; 100 sur les figures 2b et 2c. Afin que le flux d’air interne 100 traverse le premier échangeur de chaleur 5, le volet 400 est ouvert au sein du dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier dispositif de détente 13.

Selon un premier mode pompe à chaleur illustré à la figure 2b, le fluide réfrigérant à haute pression traverse le premier dispositif de détente 13 sans perte de pression avant de rejoindre l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa première branche. La haute pression est alors la première pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

Selon un deuxième mode pompe à chaleur illustré à la figure 2c, le fluide réfrigérant à haute pression perd de la pression en traversant le premier dispositif de détente 13 et arrive à une pression dite intermédiaire, comme illustré par la courbe 130 sur la figure 2c. Le fluide réfrigérant à pression intermédiaire rejoint ensuite l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa première branche. La pression intermédiaire est alors la première pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à haute pression ou à pression intermédiaire perd de Tenthalpie comme le montre la courbe 150a sur les figures 2b et 2c.

Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième dispositif de détente 17 et perd de la pression pour arriver à basse pression, comme illustré par la courbe 170 sur les figure 2b et 2c.

Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite au travers du troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel il regagne de Tenthalpie au détriment du flux d’air externe 200, comme illustré par les courbe 190 sur les figures 2b et 2c.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa deuxième branche. La basse pression est alors la deuxième pression traversant la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à basse pression gagne de l’enthalpie comme le montre la courbe 150b sur les figures 2b et 2c. Cette enthalpie provient du fluide réfrigérant à haute pression ou à pression intermédiaire traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite le compresseur 3.

La quantité d’enthalpie récupérée par le fluide réfrigérant à basse pression au niveau de la deuxième branche dépend de la différence de température du fluide réfrigérant entre la première et la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne. Plus cette différence est faible, moins il y aura d’enthalpie transférée entre les deux branches.

Dans le premier mode pompe à chaleur illustré à la figure 2b, la différence de température est maximale et la quantité d’enthalpie transférée est fonction de la capacité d’échange de l’échangeur de chaleur interne 15.

Dans le deuxième mode pompe à chaleur illustré à la figure 2c, la différence de température est moindre du fait que le premier dispositif de détente 13 à amené le fluide réfrigérant à une pression intermédiaire. La quantité d’enthalpie transférée au niveau de l’échangeur de chaleur interne 15 est donc moindre. Cela est bien illustré par le fait que les courbes 150a, 150b de la figures 2c sont moins longues que celles de la figure 2b.

En mode pompe à chaleur, il est ainsi possible, grâce au premier dispositif de détente 13 qui est apte à contrôler la pression du fluide réfrigérant et donc sa température au niveau de la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15, de contrôler la quantité d’enthalpie transférée au fluide réfrigérant à basse pression traversant la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 et ainsi de contrôler la température du fluide réfrigérant en entrée du compresseur 3.

Ce mode pompe à chaleur permet d’absorber de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe 200 et de la restituer dans le flux d’air interne 100. Cela est particulièrement utile dans le cadre de véhicules électriques ou hybrides qui ne bénéficient pas constamment d’une source chaude telle que le moteur thermique afin de réchauffer le flux d’air interne 100.

Afin de pouvoir fonctionner dans d’autres modes de fonctionnement, le circuit de climatisation inversible 1 comporte une première ligne de circulation annexe B reliant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur : • un premier point de jonction 31B disposé en aval du compresseur 3, entre ledit compresseur 3 et le premier échangeur de chaleur 5, et • un deuxième point de jonction 32B disposé en aval du troisième échangeur de chaleur 19, entre ledit troisième échangeur de chaleur 19 et l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément en amont de l’accumulateur 21 s’il est présent.

Cette première ligne de circulation annexe B comporte notamment une vanne d’arrêt 41B afin de déterminer si le fluide réfrigérant traverse ou non ladite première ligne de circulation annexe B. En mode pompe à chaleur, cette vanne d’arrêt 41B est fermée.

Le circuit de climatisation inversible 1 comporte également une deuxième ligne de circulation annexe E reliant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur : • un premier point de jonction 31E disposé en amont du premier dispositif de détente 13, entre ledit premier dispositif de détente 13 et le deuxième échangeur de chaleur 11, et • un deuxième point de jonction 32E disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 11, entre le premier échangeur de chaleur 5 et ledit deuxième échangeur de chaleur 11.

Cette deuxième ligne de circulation annexe E comporte notamment un clapet anti-retour 5 IE configuré pour empêcher le fluide réfrigérant circulant depuis le premier échangeur de chaleur 5 vers le deuxième échangeur de chaleur 11 de traverser ladite deuxième ligne de circulation annexe E et permettre le passage du fluide réfrigérant en provenance du premier point de jonction 31E vers le deuxième point de jonction 32E de la deuxième ligne de circulation annexe E.

De plus, le circuit de climatisation inversible 1 comporte une troisième ligne de circulation annexe D reliant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur : • un premier point de jonction 31D disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 11, entre ledit deuxième échangeur de chaleur 11 et le premier point de jonction 31E de la deuxième ligne de circulation annexe E, et • un deuxième point de jonction 32D disposé en aval du deuxième point de jonction 32B de la première ligne de circulation annexe B, entre ledit deuxième point de jonction 32B de la première ligne de circulation annexe B et l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément en amont de l’accumulateur 21 s’il est présent.

Cette troisième ligne de circulation annexe D comporte notamment une vanne d’arrêt 41D afin de déterminer si le fluide réfrigérant traverse ou non ladite troisième ligne de circulation annexe D. En mode pompe à chaleur, cette vanne d’arrêt 41D est fermée. Il est également tout à fait possible d’imaginer un mode de réalisation (non représenté) dans lequel la vanne d’arrêt 41D peut être remplacée par un dispositif de détente comportant une fonction d’arrêt.

Le circuit de climatisation inversible 1 comporte en outre sur sa ligne de circulation principale A, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur : • un premier clapet anti-retour 51A disposé en aval du premier point de jonction 31D de la troisième ligne de circulation annexe D, entre le premier point de jonction 31D de la troisième ligne de circulation annexe D et le premier point de jonction 31E de la deuxième ligne de circulation annexe E. Ce premier clapet anti-retour 51A est configuré pour permettre le passage du fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 11 et à destination du premier dispositif de détente 13 en mode pompe à chaleur, ainsi qu’empêcher le passage du fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de détente 13 et à destination du deuxième échangeur de chaleur 11 en mode de refroidissement. • une vanne d’arrêt 41A disposée en aval du deuxième point de jonction 32B de la première ligne de circulation annexe B, entre ledit deuxième point de jonction 32B de la première ligne de circulation annexe B et le deuxième point de jonction 32D de la troisième ligne de circulation annexe D. En mode pompe à chaleur, cette vanne d’arrêt 41A est ouverte. • un deuxième clapet anti-retour 52A disposé en aval de la vanne d’arrêt 41A de la ligne de circulation principale A, entre ladite vanne d’arrêt 41A et le deuxième point de jonction 32D de la troisième ligne de circulation annexe D. Ce deuxième clapet anti-retour 52A est configuré pour empêcher le passage du fluide réfrigérant en provenance du deuxième point de jonction 32D et à destination de la vanne d’arrêt 41 A. Ce deuxième clapet anti-retour 52A est optionnel notamment si la vanne d’arrêt 41A est apte à bloquer le flux de fluide réfrigérant dans les deux sens. • un dispositif d’arrêt du fluide réfrigérant disposé entre le premier point de jonction 31B de la première ligne de circulation annexe B et le deuxième point de jonction 32E de la deuxième ligne de circulation annexe E, plus précisément entre le premier échangeur de chaleur 5 et le deuxième échangeur de chaleur 11. Dans l’exemple illustré à la figure 1, il s’agit d’un troisième dispositif de détente 7 comportant une fonction d’arrêt et dont la fonction sera développée plus bas dans la description. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer de remplacer ce troisième dispositif de détente 7 par une vanne d’arrêt afin que le circuit de climatisation inversible 1 puisse fonctionner en mode de refroidissement. En mode pompe à chaleur, ce dispositif d’arrêt du fluide réfrigérant ou plutôt ce troisième dispositif de détente 7 est traversé sans que le fluide réfrigérant ne perde de pression.

Mode de refroidissement :

La figure 3a montre par des flèches le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode de refroidissement. La figure 3b est un diagramme montrant l’évolution de Tenthalpie (exprimée en kJ/kg) et de la pression (exprimée en Pa) lors de la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de climatisation inversible 1. La courbe Y représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant, ici du R744.

En mode de refroidissement, le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur 3, le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe 200, le deuxième dispositif de détente 17, que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée, la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15, le premier dispositif de détente 13 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100 et la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 avant de retourner au compresseur 3.

Plus précisément, le fluide réfrigérant à basse pression passe tout d’abord dans le compresseur 3 au niveau duquel il passe à haute pression, comme illustré par la courbe 300 sur la figure 3b.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite par la première ligne de circulation annexe B. Pour cela, la vanne d’arrêt 41B de la première ligne de circulation annexe B est ouverte. Le dispositif d’arrêt du fluide réfrigérant disposé entre le premier point de jonction 3 IB de la première ligne de circulation annexe B et le deuxième point de jonction 32E de la deuxième ligne de circulation annexe E, ici le troisième dispositif de détente 7, est fermé afin que le fluide réfrigérant à haute pression ne traverse pas les premier 5 et deuxième 11 échangeurs de chaleur. Le volet 400 peut également être fermé de sorte que le flux d’air interne 100 contourne le premier échangeur de chaleur 5.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant perd de l’enthalpie au profit du flux d’air externe 200, comme illustré par la courbe 190 sur la figure 3b. Par rapport au mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant traverse le troisième échangeur de chaleur 19 dans un sens inverse.

Afin que le fluide réfrigérant à haute pression ne bifurque pas vers l’échangeur de chaleur interne 15 au niveau du deuxième point de jonction 32B de la première ligne de circulation annexe B, la vanne d’arrêt 41A de la ligne de circulation principale 1 est fermée.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième dispositif de détente 17 qu’il traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée avant de rejoindre l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa première branche. La haute pression est alors la première pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15. Par rapport au mode pompe à chaleur, le sens de circulation du fluide réfrigérant dans la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15 est inversée. Le contrôle de la perte de pression du fluide réfrigérant au niveau du deuxième dispositif de détente 17 permet de contrôler l’efficacité de l’échangeur de chaleur interne 15 également dans ce mode de refroidissement. La perte de pression au niveau du deuxième dispositif de détente est telle que le fluide réfrigérant reste tout de même à une pression supérieure à sa basse pression.

En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à haute pression perd de l’enthalpie comme le montre la courbe 150a sur la figure 3b.

Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de détente 13 et perd de la pression pour arriver à basse pression, comme illustré par la courbe 130 sur la figure 3b.

Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans la deuxième ligne de circulation annexe E avant de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 11. Le fluide réfrigérant à basse pression ne peut rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 11 par la ligne de circulation principale A du fait du premier clapet anti-retour 51 A.

Le fluide réfrigérant à basse pression traverse le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel il regagne de l’enthalpie au détriment du flux d’air interne 100 en refroidissant ce dernier, comme illustré par la courbe 110 sur la figure 3b.

Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite par la troisième ligne de circulation annexe D du fait que la vanne d’arrêt 41D de ladite troisième ligne de circulation annexe D est ouverte.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa deuxième branche. La basse pression est alors la deuxième pression traversant la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15. En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à basse pression gagne de l’enthalpie comme le montre la courbe 150b sur la figure 3b. Cette enthalpie provient du fluide réfrigérant à haute pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite le compresseur 3.

Mode récupération de chaleur interne :

La figure 4a montre par des flèches le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode récupération de chaleur interne. La figure 4b est un diagramme montrant l’évolution de l’enthalpie (exprimée en kJ/Kkg) et de la pression (exprimée en Pa) lors de la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de climatisation inversible 1. La courbe Y représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant, ici du R744.

En mode récupération de chaleur interne, le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur 3, le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne 100, le troisième dispositif de détente 7 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne 100 et la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 avant de retourner au compresseur 3.

Plus précisément, le fluide réfrigérant à basse pression passe tout d’abord dans le compresseur 3 au niveau duquel il passe à haute pression, comme illustré par la courbe 300 sur la figure 4b.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant perd de Tenthalpie au profit du flux d’air interne 100 afin de le réchauffer, comme illustré par la courbe 500 sur la figure 4b. Afin que le flux d’air interne 100 traverse le premier échangeur de chaleur 5, le volet 400 est ouvert au sein du dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X. La vanne d’arrêt 41B de la première ligne de circulation annexe B est quant à elle fermée.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite le troisième dispositif de détente 7 au niveau duquel il perd de la pression afin d’arriver à basse pression, comme illustré par la courbe 700 sur la figure 4b.

Le fluide réfrigérant à basse pression traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel il regagne de Tenthalpie au détriment du flux d’air interne 100 en refroidissant ce dernier, comme illustré par la courbe 110 sur la figure 4b.

Le fluide réfrigérant ne passe pas dans la deuxième ligne de circulation annexe E du fait de son clapet anti-retour 51E.

Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite par la troisième ligne de circulation annexe D du fait que la vanne d’arrêt 41D de ladite troisième ligne de circulation annexe D est ouverte. Le fluide réfrigérant ne traverse pas le premier 13 et le deuxième 17 dispositif de détente, le troisième échangeur de chaleur 19, ni la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15 du fait que la vanne d’arrêt 41A de la ligne de circulation principale 1 est fermée.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa deuxième branche. En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à basse pression ne gagne pas d’enthalpie du fait que le fluide réfrigérant ne traverse pas la première branche du l’échangeur de chaleur interne 15.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite le compresseur 3.

Ce mode récupération de chaleur interne est notamment utilisé afin de réutiliser la chaleur de l’air de l’habitacle pour souffler de l’air chaud dans l’habitacle.

Premier mode mixte de récupération de chaleur inteme/pompe à chaleur :

La figure 5a montre par des flèches le sens de circulation du fluide réfrigérant selon un premier mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur. La figure 5b est un diagramme montrant l’évolution de l’enthalpie (exprimée en kJ/kg) et de la pression (exprimée en Pa) lors de la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de climatisation inversible 1. La courbe Y représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant, ici du R744.

Dans ce premier mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur, le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur 3, le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne 100, le troisième dispositif de détente 7 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression et le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne 100. En sortie du deuxième échangeur de chaleur 11 : • une première partie du fluide réfrigérant rejoint directement la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15, et • une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente 13 sans perte de pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15, le deuxième dispositif de détente 17 sans perte de pression et le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe 200.

La deuxième partie du fluide réfrigérant rejoint la première partie du fluide réfrigérant en amont de la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 avant de retourner au compresseur 3.

Plus précisément, le fluide réfrigérant à basse pression passe tout d’abord dans le compresseur 3 au niveau duquel il passe à haute pression, comme illustré par la courbe 300 sur la figure 5b.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant perd de l’enthalpie au profit du flux d’air interne 100 afin de le réchauffer, comme illustré par la courbe 500 sur la figure 5b. Afin que le flux d’air interne 100 traverse le premier échangeur de chaleur 5, le volet 400 est ouvert au sein du dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X. La vanne d’arrêt 41B de la première ligne de circulation annexe B est quant à elle fermée.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite le troisième dispositif de détente 7 au niveau duquel il perde de la pression afin d’arriver à basse pression, comme illustré par la courbe 700 sur la figure 5b.

Le fluide réfrigérant à basse pression traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel il regagne de l’enthalpie au détriment du flux d’air interne 100 en refroidissant ce dernier, comme illustré par la courbe 110 sur la figure 5b.

En sortie du deuxième échangeur de chaleur 11, une première partie du fluide réfrigérant à basse pression passe dans le premier dispositif de détente 13 sans perte de pression et traverse la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

Le fluide réfrigérant à basse pression traverse ensuite le deuxième dispositif de détente sans perte de pression avant de traverser le troisième échangeur de chaleur 19.

Au niveau du troisième échangeur de chaleur 19, le fluide réfrigérant à basse pression regagne de l’enthalpie au détriment du flux d’air externe 200, comme le montre la courbe 190 de la figure 5b. Le fluide réfrigérant regagne ensuite le deuxième point de jonction 32D de la troisième ligne de circulation annexe D du fait que la vanne d’arrêt 41A de la ligne de circulation principale A est ouverte.

En sortie du deuxième échangeur de chaleur 11, une deuxième partie du fluide réfrigérant à basse pression passe par la troisième ligne de circulation annexe D du fait que la vanne d’arrêt 41D de ladite troisième ligne de circulation annexe D est ouverte. Le fluide réfrigérant rejoint ainsi le deuxième point de jonction 32D de la troisième ligne de circulation annexe D où il se mélange avec le fluide réfrigérant en provenance du troisième échangeur de chaleur 19. Il n’y a pas de reflux du fluide réfrigérant vers le troisième échangeur de chaleur 19 du fait du clapet anti-retour 52A de la ligne de circulation principale A. Dans le cas où la vanne d’arrêt 41D est remplacée par un dispositif de détente, celui-ci peut contrôler la pression du fluide réfrigérant rejoignant le deuxième point de jonction 32D.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa deuxième branche. En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à basse pression ne gagne pas d’enthalpie du fait que le fluide réfrigérant traversant la première branche du l’échangeur de chaleur interne 15 est à une pression identique à celle du fluide réfrigérant traversant la deuxième branche.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite le compresseur 3.

Ce premier mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur est notamment utilisé afin de réutiliser la chaleur de l’air de l’habitacle pour souffler de l’air chaud dans l’habitacle tout en absorbant de l’énergie calorifique provenant du flux d’air extérieur 200, notamment lorsque la température de l’air extérieur est positive.

Deuxième mode mixte de récupération de chaleur inteme/pompe à chaleur :

Pour ce deuxième mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur, le sens de circulation du fluide réfrigérant est identique à celui du mode pompe à chaleur illustré à la figure 2a. La figure 6 est un diagramme montrant l’évolution de Tenthalpie (exprimée en kJ/kg) et de la pression (exprimée en Pa) lors de la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de climatisation inversible 1 dans ce deuxième mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur. La courbe Y représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant, ici du R744.

Dans ce deuxième mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur, le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur 3, le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne 100, le troisième dispositif de détente 7 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne 100, le premier dispositif de détente 13 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15, le deuxième dispositif de détente 17 sans perte de pression, le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe 200 et la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 avant de retourner au compresseur 3.

Plus précisément, le fluide réfrigérant à basse pression passe tout d’abord dans le compresseur 3 au niveau duquel il passe à haute pression, comme illustré par la courbe 300 sur la figure 6.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant perd de l’enthalpie au profit du flux d’air interne 100 afin de le réchauffer, comme illustré par la courbe 500 sur la figure 6. Afin que le flux d’air interne 100 traverse le premier échangeur de chaleur 5, le volet 400 est ouvert au sein du dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X. La vanne d’arrêt 41B de la première ligne de circulation annexe B est quant à elle fermée.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite le troisième dispositif de détente 7 au niveau duquel il perd de la pression afin d’arriver à une pression intermédiaire, comme illustré par la courbe 700 sur la figure 5b.

Le fluide réfrigérant à pression intermédiaire traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel il regagne de l’enthalpie au détriment du flux d’air interne 100 en refroidissant ce dernier, comme illustré par la courbe 110 sur la figure 5b.

En sortie du deuxième échangeur de chaleur 11, le fluide réfrigérant à pression intermédiaire ne passe pas par la troisième ligne de circulation annexe D du fait que la vanne d’arrêt 41D de ladite troisième ligne de circulation annexe D est fermée. Le fluide réfrigérant ne passe pas non plus dans la deuxième ligne de circulation annexe E du fait de son clapet anti-retour 51E.

En sortie du deuxième échangeur de chaleur 11, le fluide réfrigérant à pression intermédiaire suit la ligne de circulation principale A et passe dans le premier dispositif de détente 13 dans lequel il perd de nouveau de la pression pour arriver à basse pression, comme le montre la courbe 130 de la figure 6.

Le fluide réfrigérant à basse pression traverse la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15 avant de passer par le deuxième dispositif de détente 17 qu’il traverse sans perte de pression avant de traverser le troisième échangeur de chaleur 19.

Au niveau du troisième échangeur de chaleur 19, le fluide réfrigérant à basse pression regagne de l’enthalpie au détriment du flux d’air externe 200, comme le montre la courbe 190 de la figure 6. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa deuxième branche, du fait que la vanne d’arrêt 41A de la ligne de circulation principale A est ouverte.

En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à basse pression ne gagne pas d’enthalpie du fait que le fluide réfrigérant traversant la première branche du l’échangeur de chaleur interne 15 est à une pression identique à celle du fluide réfrigérant traversant la deuxième branche.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite le compresseur 3.

Ce deuxième mode mixte de récupération de chaleur inteme/pompe à chaleur est notamment utilisé afin de réutiliser la chaleur de l’air de l’habitacle pour souffler de l’air chaud dans l’habitacle tout en absorbant de l’énergie calorifique provenant du flux d’air extérieur 200, notamment lorsque la température de l’air extérieur est négative. Néanmoins, ce deuxième mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur reste utilisable lorsque la température de l’air extérieur est positive et que le fluide réfrigérant est du R744.

Mode dégivrage/déshumidification :

La figure 7a montre par des flèches le sens de circulation du fluide réfrigérant selon un mode dégivrage/déshumidification. La figure 7b est un diagramme montrant l’évolution de l’enthalpie (exprimée en kJ/kg) et de la pression (exprimée en Pa) lors de la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de climatisation inversible 1 dans ce mode dégivrage/déshumidification. La courbe Y représente la courbe de saturation du fluide réfrigérant, ici du R744.

Dans ce mode dégivrage/déshumidification, le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur 3, • une première partie du fluide réfrigérant passe dans le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne 100, le troisième dispositif de détente 7 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, • une deuxième partie du fluide réfrigérant passe dans le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe 200, le deuxième dispositif de détente 17 que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée, la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15, le premier dispositif de détente 13 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression ou passe sans perte de pression.

Les deux parties de fluide réfrigérant se rejoignent en amont du deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe 200. Le fluide réfrigérant passe ensuite pas la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 avant de retourner au compresseur 3.

Plus précisément, le fluide réfrigérant à basse pression passe tout d’abord dans le compresseur 3 au niveau duquel il passe à haute pression, comme illustré par la courbe 300 sur la figure 7b.

Une première partie du fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant perd de Tenthalpie au profit du flux d’air interne 100 afin de le réchauffer, comme illustré par la courbe 500 sur la figure 5b. Afin que le flux d’air interne 100 traverse le premier échangeur de chaleur 5, le volet 400 est ouvert au sein du dispositif de chauffage, ventilation et climatisation X.

La première partie du fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite le troisième dispositif de détente 7 au niveau duquel il perd de la pression afin d’arriver à basse pression, comme illustré par la courbe 700 sur la figure 7b.

En sortie du compresseur 3, une deuxième partie du fluide réfrigérant à haute pression passe par la première ligne de circulation annexe B. Pour cela, la vanne d’arrêt 41B de la première ligne de circulation annexe B est ouverte.

La deuxième partie du fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant perd de Tenthalpie au profit du flux d’air externe 200, comme illustré par la courbe 190 sur la figure 7b.

La deuxième partie du fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième dispositif de détente 17 qu’il traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée, avant de rejoindre l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa première branche. La haute pression est alors la première pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15. Par rapport au mode pompe à chaleur, le sens de circulation du fluide réfrigérant dans la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15 est inversée.

En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à haute pression perd de l’enthalpie comme le montre la courbe 150a sur la figure 7b.

La deuxième partie du fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de détente 13 et perd de la pression pour arriver à basse pression, comme illustré par la courbe 130 sur la figure 7b. Dans le cas où le fluide réfrigérant est déjà à basse pression du faite d’une perte de pression au niveau du deuxième dispositif de détente 17, le fluide réfrigérant peut traverser le premier dispositif de détente 13 sans perte de pression. La pression en sortie du premier dispositif de détente 7 est de préférence identique à celle au niveau du troisième dispositif de détente 7. Par le contrôle de la pression au niveau du deuxième dispositif de détente 17, il est ainsi possible de contrôler l’efficacité de l’échangeur de chaleur interne 15 voir même d’annuler son effet en mettant la pression du fluide réfrigérant traversant sa première branche à une pression égale à celle du fluide réfrigérant traversant sa deuxième branche.

La deuxième partie du fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite la première partie du fluide réfrigérant au niveau du deuxième point de jonction 32E de la deuxième ligne de circulation annexe E avant de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 11. La deuxième partie du fluide réfrigérant à basse pression ne peut rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 11 par la ligne de circulation principale A du fait du premier clapet anti-retour 51 A.

Le fluide réfrigérant à basse pression traverse le deuxième échangeur de chaleur 11 au niveau duquel il regagne de l’enthalpie au détriment du flux d’air interne 100 en refroidissant ce dernier, comme illustré par la courbe 110 sur la figure 7b.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa deuxième branche. La basse pression est alors la deuxième pression traversant la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15. En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à basse pression gagne de Tenthalpie comme le montre la courbe 150b sur la figure 7b. Cette enthalpie provient de la deuxième partie du fluide réfrigérant à haute pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite le compresseur 3.

Selon un mode de réalisation alternatif illustré à la figure 8, il est tout à fait possible d’imaginer que le circuit de climatisation inversible comporte une quatrième ligne de circulation F permettant la liaison thermique avec un circuit de gestion thermique (non représenté) d’autres éléments tels que les batteries et/ou l’électronique de puissance au sein d’un véhicule électrique ou hybride. Au sein de ce circuit de gestion thermique circule un fluide caloporteur, comme par exemple de l’eau glycolée, et la liaison thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant du circuit de climatisation inversible 1 se fait au niveau d’un échangeur de chaleur bifluide 25 disposé sur la quatrième ligne de circulation annexe F.

Dans le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur, la quatrième ligne de circulation annexe F comporte un premier point de jonction 31F disposé en aval du premier dispositif de détente 13, entre ledit premier dispositif de détente 13 et la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15. La quatrième ligne de circulation annexe F comporte un deuxième point de jonction 32F disposé en aval du deuxième point de jonction 32D de la troisième ligne de circulation annexe D, entre ledit deuxième point de jonction 32D et la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

La quatrième ligne de circulation annexe F comporte également un quatrième dispositif de détente 23 disposé entre le premier point de jonction 31F de ladite quatrième ligne de circulation annexe F et l’échangeur de chaleur bifluide 25. Ce quatrième dispositif de détente 23 peut notamment comporter une fonction d’arrêt afin de contrôler le passage ou non du fluide réfrigérant dans la quatrième ligne de circulation annexe F.

Cette quatrième ligne de circulation annexe F permet différents modes de fonctionnement notamment en parallèle du mode de refroidissement et du mode pompe à chaleur, dans lesquels le fluide réfrigérant permet de refroidir le fluide caloporteur et par extension les éléments traversés par le circuit de gestion thermique.

Cette quatrième ligne de circulation annexe F permet également un mode de fonctionnement exclusif illustré à la figure 9 dans lequel le circuit de climatisation inversible est entièrement dédié au refroidissement du fluide caloporteur et par extension les éléments traversés par le circuit de gestion thermique.

Dans ce mode de fonctionnement exclusif, le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur 3, le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe 200, le deuxième dispositif de détente 17 que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15, le troisième dispositif de détente 23 dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, l’échangeur de chaleur bifluide 25 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du fluide caloporteur avant de rejoindre la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne 15 et de retourner au compresseur 3.

Plus précisément, le fluide réfrigérant à basse pression passe tout d’abord dans le compresseur 3 au niveau duquel il passe à haute pression.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel le fluide réfrigérant perd de l’enthalpie au profit du flux d’air externe 200, comme illustré par la courbe 190 sur la figure 3b. Par rapport au mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant traverse le troisième échangeur de chaleur 19 dans un sens inverse à celle du fluide réfrigérant traversant la deuxième branche.

Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième dispositif de détente 17 qu’il traverse sans perte de pression avant de rejoindre l’échangeur de chaleur interne 15, plus précisément sa première branche. La haute pression est alors la première pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à haute pression perd de l’enthalpie.

Le fluide réfrigérant traverse ensuite la quatrième ligne de circulation annexe F et traverse le premier dispositif de détente 23 où il perd de la pression pour arriver à basse pression. Le fluide réfrigérant à basse pression ne peut rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 11 du fait que le premier dispositif de détente 13 est fermé.

Le fluide réfrigérant à basse pression traverse l’échangeur de chaleur bifluide 25 au niveau duquel il regagne de l’enthalpie au détriment du fluide caloporteur en refroidissant ce dernier.

En traversant l’échangeur de chaleur interne 15, le fluide réfrigérant à basse pression gagne de Tenthalpie. Cette enthalpie provient du fluide réfrigérant à haute pression traversant la première branche de l’échangeur de chaleur interne 15.

Le fluide réfrigérant à basse pression rejoint ensuite le compresseur 3.

Ainsi, on voit bien que du fait que l’échangeur de chaleur interne 15 comporte de part et d’autre de sa première branche un dispositif de détente 17, 13, cela permet de réguler la pression du fluide réfrigérant au sein dudit échangeur de chaleur interne 15 et donc de réguler la quantité de chaleur échangée entre les deux branches. De ce fait, il est possible de diminuer la température du fluide réfrigérant en entrée du compresseur 3 en mode pompe à chaleur en diminuant la pression du fluide réfrigérant au sein de la première branche.

Claims

REVENDICATIONS

1. Circuit de climatisation inversible (1) pour véhicule automobile dans lequel circule un fluide réfrigérant et comportant : • un premier échangeur de chaleur (5) disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur (11) selon le sens de circulation du fluide réfrigérant et configurés pour échanger de l’énergie calorifique avec un flux d’air interne (100) à destination de l’habitacle du véhicule automobile, • un troisième échangeur de chaleur (19) configuré pour échanger de l’énergie calorifique avec un flux d’air externe (200) circulant à l’extérieur de l’habitacle du véhicule automobile, • un échangeur de chaleur interne (15) comportant une première branche dans laquelle passe le fluide réfrigérant à une première pression et une deuxième branche dans laquelle passe le fluide réfrigérant à une deuxième pression, inférieure à la première pression, ledit circuit de climatisation inversible (1) étant apte à fonctionner selon : • un mode pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant prélève de l’énergie calorifique au flux d’air externe (200) au moyen du troisième échangeur de chaleur (19) et la relâche dans le flux d’air interne (100) à l’aide de l’un au moins des premier (5) et deuxième (11) échangeurs de chaleur, • un mode de refroidissement dans lequel le fluide réfrigérant prélève de l’énergie calorifique au flux d’air interne (100) au moyen du deuxième échangeur de chaleur (11) et la relâche dans le flux d’air externe (200) à l’aide du troisième échangeur de chaleur (19), caractérisé en ce que ledit circuit de climatisation inversible (1) comporte : • un premier dispositif de détente (13) disposé entre l’échangeur de chaleur interne (15) et le deuxième échangeur de chaleur interne (11) o • et qui est apte à contrôler la pression du fluide réfrigérant allant vers la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15) en mode pompe à chaleur et allant vers la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) en mode de refroidissement, • un deuxième dispositif de détente (17) disposé entre le troisième échangeur de chaleur interne (19) et l’échangeur de chaleur interne (15) o • et qui est apte à contrôler la pression du fluide réfrigérant allant vers la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) en mode pompe à chaleur et allant vers la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15) en mode de refroidissement.
2. Circuit de climatisation inversible (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon un premier mode pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur (3), le premier (5) et le deuxième (11) échangeur de chaleur au niveau desquels le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), le premier dispositif de détente (13) que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15), le deuxième dispositif de détente (17) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, le troisième échangeur de chaleur (19) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe (200), la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) avant de retourner au compresseur (3).
3. Circuit de climatisation inversible (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon un deuxième mode pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur (3), le premier (5) et le deuxième (11) échangeur de chaleur au niveau desquels le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), le premier dispositif de détente (13) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa première pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15), le deuxième dispositif de détente (17) dans lequel le fluide réfrigérant perd de nouveau de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, le troisième échangeur de chaleur (19) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe (200), la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) avant de retourner au compresseur (3).
4. Circuit de climatisation inversible (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon un mode de refroidissement dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur (3), le troisième échangeur de chaleur (19) au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe (200), le deuxième dispositif de détente (17) que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée, la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15), le premier dispositif de détente (13) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression de sorte à atteindre sa deuxième pression, le deuxième échangeur de chaleur (11) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne (100), la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) avant de retourner au compresseur (3).
5. Circuit de climatisation inversible (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un troisième dispositif de détente (7) disposé dans le sens du circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur, en aval du premier échangeur de chaleur (5), entre ledit premier échangeur de chaleur (5) et le deuxième échangeur de chaleur (11).
6. Circuit de climatisation inversible (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon un mode récupération de chaleur interne dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur (3), le premier échangeur de chaleur (5) au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), le troisième dispositif de détente (7) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur (11) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) avant de retourner au compresseur (3).
7. Circuit de climatisation inversible (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon un premier mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur (3), le premier échangeur de chaleur (5) au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), le troisième dispositif de détente (7) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur (11) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), une première partie du fluide réfrigérant rejoint directement la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15), une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente (13) sans perte de pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15), le deuxième dispositif de détente (17) sans perte de pression, le troisième échangeur de chaleur (19) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe (200), cette deuxième partie du fluide réfrigérant rejoint la première partie du fluide réfrigérant en amont de la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) avant de retourner au compresseur (3).
8. Circuit de climatisation inversible (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon un deuxième mode mixte de récupération de chaleur interne/pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur (3), le premier échangeur de chaleur (5) au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), le troisième dispositif de détente (7) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, le deuxième échangeur de chaleur (11) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), le premier dispositif de détente (13) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15), le deuxième dispositif de détente (17) sans perte de pression, le troisième échangeur de chaleur (19) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe (200), la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) avant de retourner au compresseur (3).
9. Circuit de climatisation inversible (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner selon un mode dégivrage/déshumidification lequel le fluide réfrigérant passe successivement dans le compresseur (3), • une première partie du fluide réfrigérant passe dans le premier échangeur de chaleur (5) au niveau duquel le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air interne (100), le troisième dispositif de détente (7) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression, • une deuxième partie du fluide réfrigérant passe dans le troisième échangeur de chaleur (19) au niveau desquels le fluide réfrigérant relâche de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe (200), le deuxième dispositif de détente (17) que le fluide réfrigérant traverse sans perte de pression ou avec une perte de pression contrôlée, la première branche de l’échangeur de chaleur interne (15), le premier dispositif de détente (13) dans lequel le fluide réfrigérant perd de la pression ou passe sans perte de pression, les deux partie de fluide réfrigérant se rejoignent en amont du deuxième échangeur de chaleur (11) au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe (200), le fluide réfrigérant passe ensuite pas la deuxième branche de l’échangeur de chaleur interne (15) avant de retourner au compresseur (3).