FR3135015A1 - Dispositif de climatisation d'un habitacle de véhicule et véhicule associé - Google Patents

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Abstract

Dispositif de climatisation d'un habitacle de véhicule et véhicule associé L’invention porte sur un dispositif de climatisation (30) d'un habitacle de véhicule. Le dispositif de climatisation (30) comprend : - un dispositif de traitement d’air (34) présentant une première arrivée (60) en air recyclé, une deuxième arrivée (62) en air extérieur et une sortie (64) d’air climatisé ; - un échangeur de chaleur (36) propre à refroidir et/ou à chauffer au moins une partie de l’air présent dans le dispositif de traitement d’air (34). Le dispositif de climatisation (30) comprend en outre un dispositif de déviation (38) d’au moins une partie de l’air recyclé, le dispositif de déviation (38) étant configuré pour dévier au moins une partie, de préférence l’intégralité, de l’air recyclé arrivant dans le dispositif de traitement d’air (34) vers l’échangeur de chaleur (36). Figure pour l'abrégé : Figure 2

Description

Dispositif de climatisation d'un habitacle de véhicule et véhicule associé
La présente invention concerne un dispositif de climatisation d'un habitacle de véhicule, l’habitacle définissant un intérieur et un extérieur, le dispositif de climatisation comprenant :
- un dispositif de traitement d’air présentant une première arrivée en air recyclé provenant de l’intérieur de l’habitacle, une deuxième arrivée en air extérieur provenant de l’extérieur de l’habitacle et une sortie d’air climatisé en direction de l’intérieur de l’habitacle, le dispositif de traitement d’air comprenant une chambre de mélange propre à recevoir l’air recyclé et l’air extérieur et au moins un ventilateur propre à mélanger l’air recyclé et l’air extérieur ;
- un échangeur de chaleur propre à refroidir et/ou à chauffer au moins une partie de l’air présent dans le dispositif de traitement d’air, l’échangeur de chaleur comprenant au moins un dispositif de ventilation.
L’invention se situe dans le domaine de la ventilation, du chauffage et de la climatisation d’espaces confinés. Elle trouve une application particulière dans le domaine des véhicules de transport en commun, tels que les véhicules ferroviaires.
En effet, il est nécessaire d’équiper les véhicules de transport en commun, en particulier de transport ferroviaire, tels des trains ou des métros, de systèmes de ventilation, chauffage et climatisation, connus sous l’acronyme de HVAC (pour « Heating Ventilation and Air-Conditioning »). Cela permet d’assurer aux passagers un certain de degré de confort thermique résultant notamment d'une bonne circulation de l'air dans l’habitacle du véhicule de transport.
Pour économiser de l’énergie, il est connu de reprendre une partie de l’air présent dans l’habitacle, de le mélanger à de l’air neuf provenant de l’extérieur de l’habitacle et de chauffer ou refroidir le mélange obtenu, avant de souffler ce dernier dans l’habitacle.
Toutefois, dans certaines situations, il peut s’avérer avantageux d’augmenter le débit d’air neuf plutôt que de recycler l’air de l’habitacle. C’est le cas notamment lorsque qu’un nombre important de passagers et/ou un échauffement dû aux rayons solaires aboutissent à une température à l’intérieur de l’habitacle trop importante par rapport à la température extérieure. Dans ce cas, utiliser de l’air recyclé plutôt que de l’air neuf est moins favorable énergétiquement.
Il peut également s’avérer nécessaire de souffler exclusivement de l’air provenant de l’extérieur de l’habitacle et de ne plus réutiliser l’air recyclé de l’habitacle, par exemple pour des raisons sanitaires dans un contexte épidémique ou pour désenfumer l’habitacle en cas de début d’incendie.
Toutefois, les systèmes HVAC connus ne sont pas adaptés pour augmenter le débit d’air neuf en supprimant l’air recyclé. Ils sont généralement dimensionnés pour limiter le débit d’air neuf et présentent pour cela une section d’entrée d’air neuf réduit. L’augmentation du débit en air neuf implique entre autres une modification du ventilateur aspirant le mélange d’air neuf et d’air recyclé.
De telles modifications nécessitent des opérations de maintenance longues et coûteuses, pendant lesquelles le véhicule doit être mis à l’arrêt.
Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif de climatisation permettant une adaptation rapide et peu coûteuse des débits en air neuf et en air recyclé.
A cet effet, l’invention propose un dispositif de climatisation du type précité, caractérisé en ce que le dispositif de climatisation comprend en outre un dispositif de déviation d’au moins une partie de l’air recyclé, le dispositif de déviation étant configuré pour dévier au moins une partie, de préférence l’intégralité, de l’air recyclé arrivant dans le dispositif de traitement d’air vers l’échangeur de chaleur.
Le système proposé est ainsi capable, grâce au dispositif de déviation, de réduire, voire de supprimer, la proportion d’air recyclé dans l’air soufflé dans l’habitacle et d’augmenter la proportion d’air neuf, sans avoir à réaliser des modifications substantielles sur le dispositif de climatisation.
La puissance du ou des dispositifs de ventilation de l’échangeur de chaleur est ainsi exploitée pour extraire l’air recyclé vers l’extérieur de l’habitacle, sans qu’il soit nécessaire de modifier ou remplacer les ventilateurs déjà présents.
Le dispositif de climatisation selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou dans toutes leurs combinaisons techniquement acceptables :
  • le dispositif de déviation comprend au moins une gaine d’alimentation de l’échangeur de chaleur en air recyclé, la ou chaque gaine d’alimentation débouchant dans l’échangeur de chaleur au niveau d’une entrée d’air respective, et des moyens de déviation mobiles entre une configuration de recyclage, dans laquelle la première arrivée en air recyclé est connectée fluidiquement à la chambre de mélange et est isolée de la ou chaque entrée d’air de l’échangeur de chaleur, et une configuration de renouvellement, dans laquelle la première arrivée en air recyclé est raccordée à la ou chaque entrée d’air de l’échangeur de chaleur au moyen de la ou de chaque gaine d’alimentation, au moins une partie, de préférence l’intégralité, de l’air recyclé étant dévié à travers la ou chaque gaine d’alimentation jusqu’à l’échangeur de chaleur ;
  • les moyens de déviation comprennent un volet mobile entre une position ouverte, dans laquelle la première arrivée en air recyclé est connectée avec la chambre de mélange, et une position fermée, dans laquelle la première arrivée en air recyclé est isolée de la chambre de mélange par le volet ;
  • en position ouverte, le volet obture en partie la deuxième arrivée en air extérieur ;
  • les moyens de déviation comprennent au moins un clapet mobile entre une position d’obturation, dans laquelle la première arrivée en air recyclé est isolée de l’entrée d’air de l’échangeur de chaleur par le ou les clapets, et une position de passage, dans laquelle la première arrivée en air recyclé est raccordée à l’entrée d’air de l’échangeur de chaleur ;
  • le ou chaque clapet est disposé à l’intérieur du dispositif de traitement d’air, la ou chaque gaine d’alimentation débouchant dans le dispositif de traitement d’air au niveau d’une ouverture respective configurée pour être obturée par un clapet respectif ;
  • le volet est venu de matière avec le ou chaque clapet, le passage du volet de la position ouverte à la position fermée étant propre à faire passer le ou chaque clapet de la position d’obturation à la position de passage ;
  • le ou chaque clapet est disposé à l’intérieur d’une gaine d’alimentation respective ;
  • le dispositif de ventilation de l’échangeur de chaleur présente un débit supérieur ou égal à 3000 m3/h, de préférence supérieur à 10 000 m3/h.
L’invention concerne également un véhicule de transport comportant un habitacle et un dispositif de climatisation de type précité.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles :
la est une représentation schématique en coupe d’un véhicule de transport comprenant un dispositif de climatisation selon l’invention ;
la est une vue en perspective d’un dispositif de climatisation selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
la est une vue en coupe du dispositif de climatisation de la , le dispositif de climatisation comprenant un dispositif de déviation se trouvant dans une configuration de recyclage ;
la est une vue en coupe du dispositif de climatisation de la , le dispositif de déviation étant ici dans une configuration de renouvellement ;
la est une vue en perspective d’un dispositif de climatisation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
la est une vue en coupe du dispositif de climatisation de la .
On a représenté, sur la , un véhicule 10 de transport comprenant un habitacle 12 et un ensemble de climatisation 14 de l’habitacle 12.
Le véhicule 10 est par exemple un véhicule ferroviaire, et de préférence un tramway, un métro ou un train régional ou à grande vitesse. En variante, le véhicule 10 est un véhicule routier, tel qu’un bus, ou tout autre véhicule envisageable.
L’habitacle 12 définit un intérieur 16 et un extérieur 18 de véhicule. L’habitacle 12 comprend par exemple des parois 20 latérales, un plancher 22 et un pavillon 24.
Dans la suite de la description, on entend par « partie haute » de l'habitacle 12 le volume de l'habitacle situé à proximité du pavillon 24, et par « partie basse », le volume de l'habitacle situé à proximité du plancher 22.
De préférence, l’habitacle 12 présente des grilles d’évacuation 26 d’air permettant l’extraction d’une partie de l’air de l’habitacle 12 par surpression. Dans l’exemple de la , les grilles d’évacuation 26 d’air sont ménagées en partie haute de l’habitacle 12.
L’habitacle 12 est adapté pour recevoir des utilisateurs tels que des passagers et/ou pour recevoir des appareils, par exemple électroniques, et/ou des marchandises.
L’ensemble de climatisation 14 comporte un dispositif de climatisation 30, destiné à produire de l'air traité, refroidi ou réchauffé, et un réseau de distribution d'air propre à distribuer l’air traité dans l’intérieur 16, par exemple au moyen de conduites de distribution d’air (non représentées) s’étendant en partie dans un espace ménagé entre un plafond 31 de l’habitacle et le pavillon 24.
Le dispositif de climatisation 30 permet notamment de modifier la température dans l’habitacle 12, en prélevant de l’air de l’intérieur 16 et/ou de l’extérieur 18 de l’habitacle 12, puis en soufflant de l’air climatisé dans l’habitacle 12. Cet air climatisé peut être chauffé ou refroidi, en fonction des réglages du dispositif de climatisation 30.
Dans l’exemple représenté sur la , le dispositif de climatisation 30 est disposé dans un caisson 32 fixé sur le pavillon 24.
Le dispositif de climatisation 30, représenté plus en détail sur les figures 2 à 4, comporte un dispositif de traitement d’air 34, propre à recevoir de l’air recyclé provenant de l’intérieur 16 et/ou de l’air extérieur provenant de l’extérieur 18 de l’habitacle 12, et un échangeur de chaleur 36, propre à refroidir et/ou à chauffer au moins une partie de l’air présent dans le dispositif de traitement d’air 34. Le dispositif de traitement d’air 34 et l’échangeur de chaleur 36 sont ici agencés tous les deux dans le caisson 32.
Le dispositif de climatisation 30 comprend en outre un dispositif de déviation 38 configuré pour dévier au moins une partie de l’air recyclé arrivant dans le dispositif de traitement d’air 34 vers l’échangeur de chaleur 36.
Par exemple, comme représenté sur la , le caisson 32 est de forme sensiblement parallélépipédique. Le caisson 32 s’étend selon une direction longitudinale X entre une face avant 321 et une face arrière 322, selon une direction transversale Y, perpendiculaire à la direction longitudinale X, entre deux faces latérales 323, ici symétriques, et selon une direction d’élévation Z, perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y, entre une face inférieure 324 et une face supérieure 325.
On notera que les termes « face avant » et « face arrière » sont arbitraires, par commodité pour la présente description. En particulier, ces termes ne présument pas du sens d’avancée du véhicule, qui pourrait se déplacer dans un sens ou un autre.
Dans l’exemple de la , la face inférieure 324 du caisson 32 est fixé au pavillon 24, par exemple par rivetage ou par boulonnage sur des rails de fixation (non représentés).
Le dispositif de traitement d’air 34 se situe en partie avant du caisson 32, c’est-à-dire à proximité de la face avant 321, alors que l’échangeur de chaleur 36 se situe en partie arrière du caisson 32, c’est-à-dire à proximité de la face arrière 322. Le dispositif de traitement d’air 34 et l’échangeur de chaleur 36 sont séparés de manière étanche par une cloison 40 interne s’étendant ici selon les directions transversale Y et d’élévation Z.
Le dispositif de traitement d’air 34 présente une chambre d’admission 44 et une chambre de mélange 46, lesdites chambres étant propres à être reliées fluidiquement l’une avec l’autre. On entend par « relié fluidiquement » qu’un flux d’air est apte à passer de la chambre d’admission 44 à la chambre de mélange 46.
La chambre d’admission 44 se situe en partie avant du caisson 32, c’est-à-dire à proximité de la face avant 321, alors que la chambre de mélange 46 se situe à proximité de la cloison 40. La chambre d’admission 44 et la chambre de mélange 46 sont séparées partiellement l’une de l’autre par une paroi interne 47.
La paroi interne 47 s’étend ici parallèlement à la cloison 40 jusqu’à un bord libre 471 sur une hauteur H, mesurée selon la direction d’élévation Z et strictement inférieure à la hauteur des chambres d’admission 44 et de mélange 46. Ainsi, la paroi interne 47 fait saillie à l’intérieur du caisson 32 depuis la face inférieure 324 sur une hauteur H, ladite hauteur H étant inférieure à 80% de la hauteur des chambres d’admission 44 et de mélange 46.
La chambre d’admission 44 débouche donc sur la chambre de mélange 46 au niveau d’une ouverture 48 délimitée entre le bord libre 471 de la paroi interne 47 et la face supérieure 325 du caisson 32.
La chambre d’admission 44 est ici de forme sensiblement parallélépipédique. Elle présente une largeur L, mesurée entre les faces latérales 323, comprise entre 0,5 m et 2,5 m et une profondeur p, mesurée entre la face avant 321 et la paroi interne 47, comprise entre 0,1 m et 1,0 m.
La chambre d’admission 44 présente une partie haute 50, située à proximité de la face supérieure 325, et une partie basse 52, située à proximité de la face inférieure 324.
Le dispositif de traitement d’air 34 présente une première arrivée 60 en air recyclé provenant de l’intérieur 16 de l’habitacle 12, une deuxième arrivée 62 en air extérieur provenant de l’extérieur 18 de l’habitacle 12 et une sortie d’air 64 en direction de l’intérieur 16 de l’habitacle 12.
Dans le premier mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 4, la première arrivée 60 débouche dans la chambre d’admission 44, plus particulièrement en partie basse 52 de la chambre d’admission 44, au niveau de la face inférieure 324 du caisson 32.
La première arrivée 60 présente une section transversale (c’est-à-dire prise dans le plan X ; Y quand la première arrivée 60 s’étend dans la direction Z), par exemple de forme sensiblement rectangulaire, d’aire comprise entre 0 ,1 m² et 1,25 m².
Ainsi, l’air provenant de l’intérieur 16 de l’habitacle 12, aussi appelé air recyclé, pénètre par cette première arrivée 60 dans le dispositif de climatisation 30. Le flux d’air recyclé est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4 par la flèche Fint.
La deuxième arrivée 62 débouche dans la chambre d’admission 44, plus particulièrement en partie haute 50 de la chambre d’admission 44, au niveau par exemple de la face avant 321 du caisson 32.
La deuxième arrivée 62 présente une section transversale (c’est-à-dire prise dans le plan Y ; Z quand la deuxième arrivée 62 s’étend dans la direction X), par exemple de forme sensiblement rectangulaire, d’aire comprise entre 0,5 m² et 2,5 m².
Ainsi, l’air provenant de l'extérieur 18 de l’habitacle 12, aussi appelé air neuf, pénètre par cette deuxième arrivée 62 dans le dispositif de climatisation 30. Le flux d’air neuf est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4 par la flèche Fext.
En configuration de recyclage, qui sera décrite plus en détails par la suite, le flux d’air recyclé et le flux d’air neuf arrivent tous deux dans la chambre de mélange 46, en passant par l’ouverture 48.
La sortie d’air 64 débouche dans la chambre de mélange 46, par exemple au niveau de la face inférieure 324 du caisson 32.
La sortie d’air 64 présente une section transversale (c’est-à-dire prise dans le plan X ; Y quand la sortie d’air 64 s’étend dans la direction Z), par exemple de forme sensiblement rectangulaire, d’aire comprise entre 0 ,1 m² et 1,25 m².
Ainsi, l’air présent dans la chambre de mélange 46 sort du dispositif de climatisation 30 par cette sortie d’air 64. Le flux d’air sortant est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4 par la flèche Fs.
La circulation d’air à travers le dispositif de traitement d’air 34 est assurée de manière classique par au moins un ventilateur 66 (représenté schématiquement sur les figures 3 et 4), disposé dans le dispositif de traitement d’air 34. L’amont dudit ventilateur 66 permet l’aspiration d’air depuis l’intérieur 16 et/ou l’extérieur 18 de l’habitacle 12 à travers les arrivées d’air 60, 62 vers la chambre d’admission 44, puis dans la chambre de mélange 46. L’aval dudit ventilateur 66 permet de souffler l’air présent dans la chambre de mélange 46 vers la sortie 64 qui débouche par exemple sur le réseau de distribution du véhicule 10, afin de redistribuer cet air dans l’habitacle 12.
L’échangeur de chaleur 36 est destiné à échanger de la chaleur avec l’air circulant dans le dispositif de traitement d’air 34, et plus particulièrement avec l’air présent dans la chambre de mélange 46.
L’échangeur de chaleur 36 se situe dans l’exemple représenté sur les figures 2 à 4 au niveau de la face arrière 322 du caisson 32.
L’échangeur de chaleur 36 est un échangeur classique et son fonctionnement ne sera donc pas détaillé ici. L’échangeur de chaleur 36 comprend par exemple un circuit de pompe à chaleur dans lequel circule un fluide frigorigène, un compresseur et un condenseur.
L’échangeur de chaleur 36 comprend en outre au moins une entrée d’air 70 débouchant sur l’extérieur 18. Dans l’exemple représenté sur les figures 2 à 4, l’échangeur de chaleur 36 comprend sur chaque face latérale 323 une entrée d’air 70.
L’échangeur de chaleur 36 comprend en outre au moins une sortie d’air 72. Dans l’exemple représenté sur les figures 2 à 4,la sortie d’air 72 débouche à l’extérieur 18 de l’habitacle 12, par exemple au niveau de la face supérieure 325 du caisson 32.
L’échangeur de chaleur 36 comprend en outre un dispositif de ventilation 74 (représenté schématiquement sur les figures 3 et 4) propre à générer un flux d’air entre les entrée(s) 70 et sortie(s) d’air 72 et à favoriser l’échange de chaleur entre l’air présent dans le dispositif de traitement d’air 34 et l’échangeur de chaleur 36.
Le dispositif de ventilation 74 de l’échangeur de chaleur 36 présente de préférence un débit supérieur ou égal à 3000 m3/h, notamment supérieur à 10 000 m3/h.
Le dispositif de déviation 38 est propre à dévier au moins une partie du flux Fint d’air recyclé arrivant dans le dispositif de traitement d’air 34 vers l’échangeur de chaleur 36.
Le dispositif de déviation 38 comprend au moins une gaine 76 d’alimentation de l’échangeur de chaleur 36 en air recyclé et des moyens de déviation 78 propres à dévier au moins une partie du flux Fintd’air recyclé en direction de l’échangeur de chaleur 36.
Le dispositif de déviation 38 comprend en outre des moyens 80 de commande des moyens de déviation 78.
De préférence, le dispositif de déviation 38 comprend deux gaines 76 d’alimentation s’étendant chacune le long d’une paroi latérale 323 respective du caisson 32.
Chaque gaine 76 débouche d’une part sur la partie basse 52 de la chambre d’admission 44 au niveau d’une ouverture 761 (visible sur la ) ménagée dans la face latérale 323 associée, et d’autre part dans l’échangeur de chaleur 36 au niveau d’une entrée d’air recyclé 762 ménagée dans ladite face latérale 323. Chaque gaine 76 est ainsi propre à relier fluidiquement la partie basse 52 de la chambre d’admission 44 à l’échangeur de chaleur 36.
Chaque gaine 76 présente par exemple une section transversale d’aire comprise entre 0,06 m² et 0,25 m² et une longueur mesurée entre l’ouverture 761 et l’entrée d’air recyclé 762 comprise entre 0,5 m et 2,0m.
Les moyens de déviation 78 sont mobiles entre une configuration de recyclage, représentée sur la , dans laquelle le dispositif de traitement d’air 34, et plus particulièrement la chambre d’admission 44, est isolée fluidiquement de l’échangeur de chaleur 36, et une configuration de renouvellement, représentée sur la , dans laquelle le dispositif de traitement d’air 34, et plus particulièrement la chambre d’admission 44, est reliée fluidiquement avec l’échangeur de chaleur 36.
Lorsque les moyens de déviation 78 sont en configuration de recyclage, le flux d’air recyclé Fintest apte à rejoindre la chambre de mélange 46, mais n’est pas apte à rejoindre l’échangeur de chaleur 36. La première arrivée 60 en air recyclé débouche ainsi dans la chambre d’admission 44, puis dans la chambre de mélange 46. L’air recyclé arrive donc la chambre de mélange 46 dans laquelle il est mélangé à l’air neuf, avant d’être réinjecté dans l’habitacle 12. La première arrivée 60 est alors isolée de la ou chaque entrée d’air recyclé 762 de l’échangeur de chaleur 36, et de préférence de chaque gaine 76.
Dans cette configuration de recyclage, l’air climatisé réinjecté dans l’habitacle comprend entre 60% et 95% d’air recyclé, pour 40% à 5% d’air neuf
En revanche, lorsque les moyens de déviation 78 sont en configuration de renouvellement, la première arrivée 60 en air recyclé est raccordée à chaque entrée d’air recyclé 762 de l’échangeur de chaleur 36 au moyen des gaines 76 d’alimentation. Au moins une partie de l’air recyclé est alors dévié à travers la ou chaque gaine d’alimentation 76 jusqu’à l’échangeur de chaleur 36, grâce notamment au dispositif de ventilation 74 de l’échangeur de chaleur 36.
Dans cette configuration de renouvellement, l’air climatisé réinjecté dans l’habitacle comprend moins de 5%d’air recyclé.
Avantageusement, lorsque les moyens de déviation 78 sont en configuration de renouvellement, la première arrivée 60 est isolée de la chambre de mélange 46. L’air recyclé est alors intégralement dévié à travers la ou chaque gaine d’alimentation 76 jusqu’à l’échangeur de chaleur 36, grâce notamment au dispositif de ventilation 74 de l’échangeur de chaleur 36. L’air climatisé réinjecté dans l’habitacle 12 est alors est dépourvu d’air recyclé.
Par exemple, les moyens de déviation 78 comprennent un clapet mobile 82 par gaine 76 et un volet 84 mobile.
Chaque clapet 82 est configuré pour obturer une ouverture 761 respective. Chaque clapet 82 est par exemple monté mobile par rapport au caisson 32 entre une position d’obturation, représentée sur la , et une position de passage, représentée sur la . Par exemple, chaque clapet 82 est monté rotatif par rapport au caisson 32, autour d’un axe sensiblement parallèle à la direction transversale Y, entre la position d’obturation et la position de passage.
En position d’obturation, chaque clapet 82 est disposé au regard d’une ouverture 761 respective, de manière à obturer intégralement ladite ouverture 761. La partie basse 52 de la chambre d’admission 44 est alors isolée fluidiquement de la gaine 76, et de l’échangeur de chaleur 36.
En position de passage, chaque clapet 82 s’étend à l’écart de l’ouverture 761 à laquelle il est associé, de sorte que chaque gaine 76 débouche dans la partie basse 52 de la chambre d’admission 44, qui est alors raccordée fluidiquement à la gaine 76, et à l’échangeur de chaleur 36.
Dans le premier mode de réalisation, chaque clapet 82 est disposé à l’intérieur du caisson 32, dans la partie basse 52 de la chambre d’admission 44 au niveau d’une ouverture 761 respective. Par exemple, chaque clapet 82 est composé d’une plaque ayant ici la forme d’une portion de disque.
Le volet 84 est monté mobile à l’intérieur de la chambre d’admission 44 entre une position ouverte, représentée sur la , et une position fermée, représentée sur la . Le volet 84 est par exemple monté rotatif par rapport au caisson 32, par l’intermédiaire d’une charnière s’étendant selon un axe sensiblement parallèle à la direction transversale Y.
Le volet 84 présente par exemple une forme sensiblement rectangulaire, de longueur lv mesurée entre deux bords latéraux 842 du volet 84 et de largeur Lv mesurée entre un bord de raccordement 843 et un bord libre 844.
Avantageusement, le volet 84 présente une longueur lv égale à la largeur L de la chambre d’admission 44 et une largeur Lv supérieure ou égale à la profondeur p de la chambre d’admission 44.
Par exemple, comme représenté sur les figures 2 à 4, le bord de raccordement 843 du volet 84 est monté sur la face avant 321 au moyen d’une charnière (non représentée).
Le volet 84 est configuré pour isoler la partie haute 50 de la partie basse 52 de la chambre d’admission 44.
Lorsque le volet 84 est en position ouverte, le bord libre 844 du volet 84 se trouve à distance du bord libre 471 de la paroi interne 47. Avantageusement, en position ouverte, le volet 84 s’étend selon un plan sensiblement parallèle à la face avant 321 du caisson 32. La partie haute 50 et la partie basse 52 de la chambre d’admission sont donc reliées fluidiquement l’une à l’autre.
Avantageusement, en position ouverte, le volet 84 obture en partie la deuxième arrivée 62 en air extérieur. Par exemple, en position ouverte, le volet 84 recouvre entre 50% et 80%de la deuxième arrivée 62 d’air.
Lorsque le volet 84 est en position fermée, le bord libre 844 du volet 84 prend appui sur le bord libre 471 de la paroi interne 47. La partie basse 52 se trouve alors isolée fluidiquement de la partie haute 50 de la chambre d’admission 44. Ainsi, le flux d’air intérieur Fintne peut plus rejoindre la chambre de mélange 46.
Avantageusement, en position fermée, le volet 84 n’obture plus la deuxième arrivée 62 en air extérieur. Le passage du volet 84 de la position ouverte à la position fermée a donc également pour effet d’augmenter la section utile de la deuxième arrivée 62 en air extérieur. Il n’est donc pas nécessaire de modifier la puissance du ou des ventilateur(s) 66 du dispositif de traitement pour tenir compte de la déviation du flux d’air recyclé.
Avantageusement, chaque clapet 82 est solidaire du volet 84. Par exemple, chaque clapet 82 est d’un seul tenant avec le volet 84. Le pivotement du volet 84 de la position ouverte à la position fermée est alors apte à déplacer chaque clapet 82 de sa position d’obturation à sa position de passage.
Par exemple, comme représenté sur les figures 3 et 4, le volet 84 et les clapets 82 sont formés à partir d’une tôle pliée, une lumière 85 étant découpée dans la tôle au niveau de chaque clapet 82, chaque lumière 85 ayant sensiblement la forme de l’ouverture 761 respective, de sorte qu’en configuration de renouvellement, chaque lumière 85 se trouve en regard de l’ouverture 761 respective.
Les moyens de commande 80 des moyens de déviation 78 sont propres à commander le passage desdits moyens de déviation 78 de la configuration de recyclage à la configuration de renouvellement, et inversement.
Les moyens de commande 80 comprennent par exemple un module de réception 90, propre à recevoir une instruction de passage des moyens de déviation 78 d’une configuration à une autre, et un module de commande 92, propre à commander le déplacement des moyens de déviation, et par exemple le pivotement de chaque clapet 82 et/ou du volet 84, au moyen d’un moteur (non représenté).
Le fonctionnement du dispositif de climatisation 30 selon le premier mode de réalisation va à présent être détaillé.
Dans un premier mode de fonctionnement, le dispositif de climatisation 30 reprend une partie de l’air présent dans l’habitacle 12, afin de le mélanger à de l’air neuf provenant de l’extérieur 18 de l’habitacle 12 et de chauffer ou refroidir le mélange obtenu, avant de le réinjecter dans l’habitacle 12.
Ainsi, l’air recyclé, provenant de l’intérieur 16 de l’habitacle 12, pénètre dans le dispositif de climatisation 30 par la première arrivée 60 et l’air neuf, provenant de l'extérieur 18 de l’habitacle 12, pénètre dans le dispositif de climatisation 30 par la deuxième arrivée 62.
Le flux d’air recyclé Fintet le flux d’air neuf Fex tarrivent tous deux dans la chambre de mélange 46 où ils sont mélangés. La circulation d’air à travers le dispositif de traitement d’air 34 est assurée de manière classique par au moins un ventilateur 66.
Puis, l’air présent dans la chambre de mélange 46 sort du dispositif de climatisation 30 par la sortie d’air 64, jusqu’au réseau de distribution du véhicule 10, afin d’être redistribué dans l’habitacle 12.
Les grilles d’évacuation 26 d’air permettent l’extraction d’une partie de l’air de l’habitacle 12 par surpression due à l’apport d’air neuf dans l’air climatisé.
Dans ce premier mode de fonctionnement, les moyens de déviation 78 se trouvent en configuration de recyclage. Chaque clapet 82 se trouve en position d’obturation et le volet 84 se trouve en position ouverte. Le flux d’air recyclé Fintest ainsi apte à rejoindre la chambre de mélange 46, mais n’est pas apte à rejoindre l’échangeur de chaleur 36.
La première arrivée 60 est alors isolée de la ou chaque entrée d’air recyclé 762 de l’échangeur de chaleur 36, et de préférence de chaque gaine 76.
Dans certaines conditions, il est préférable d’augmenter le débit d’air neuf plutôt que de recycler l’air de l’habitacle.
Le dispositif de climatisation 30 passe alors dans un deuxième mode de fonctionnement, dans lequel les moyens de déviation 78 sont en configuration de renouvellement.
Par exemple, le module de réception 90 des moyens de commande 80 reçoit une instruction de passage des moyens de déviation 78 de la configuration de recyclage à la configuration de renouvellement. Ladite instruction est par exemple envoyée par un opérateur, comme le conducteur du véhicule 10, ou de manière automatique, en fonction par exemple d’un paramètre mesuré dans l’habitacle 12, tel que la température.
Le module de commande 92 commande alors le déplacement des moyens de déviation 78 de la configuration de recyclage à la configuration de renouvellement.
De préférence, chaque clapet 82 passe alors en position de passage et le volet 84 passe en position fermée, par exemple par pivotement.
Chaque clapet 82 s’étend alors à l’écart de l’ouverture 761 à laquelle il est associé. La partie basse 52 de la chambre d’admission 44 est alors raccordée fluidiquement à la gaine 76, et ainsi à l’échangeur de chaleur 36.
Avantageusement, le bord libre 844 du volet 84 prend appui sur le bord libre 471 de la paroi interne 47 et la partie basse 52 est isolée fluidiquement de la partie haute 50 de la chambre d’admission 44. Ainsi, le flux d’air intérieur Fintne peut plus rejoindre la chambre de mélange 46 et est aspiré dans chaque gaine 76, puis dans l’échangeur de chaleur 36 au moyen du dispositif de ventilation 74 de celui-ci.
Le passage du volet 84 de la position ouverte à la position fermée permet d’augmenter la section utile de la deuxième arrivée 62 en air extérieur.
Le dispositif de climatisation 30 permet ainsi réduire, voire de supprimer, la proportion d’air recyclé dans l’air soufflé dans l’habitacle 12 et d’augmenter la proportion d’air neuf, sans avoir à réaliser des modifications substantielles sur le dispositif de climatisation 30, et notamment sur le(s) ventilateur(s) 66.
Les figures 5 et 6 illustrent un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de climatisation 130 selon l’invention. Seuls les éléments par lesquels le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation vont être décrits dans la suite de la description. Les éléments identiques ou similaires auront la référence correspondante du premier mode de réalisation incrémentée de 100.
Le dispositif de climatisation 130 comporte un dispositif de traitement d’air 134, un échangeur de chaleur 136 et un dispositif de déviation 138. Le dispositif de traitement d’air 134 et l’échangeur de chaleur 136 sont logés ici dans un même caisson 132 disposé sur le pavillon du véhicule.
Le dispositif de climatisation 130 comporte en outre au moins une chambre d’arrivée 139 disposée en amont d’une première entrée 160 d’air recyclée. La ou chaque chambre d’arrivée 139 est de préférence disposée dans l’espace ménagé entre le plafond 31 et le pavillon 24.
Dans l’exemple représenté sur les figures 5 et 6, le dispositif de climatisation 130 comporte deux chambres d’arrivée 139.
Chaque chambre d’arrivée 139 débouche d’une part sur l’intérieur 16 de l’habitacle 12 et d’autre part sur la partie basse de la chambre d’admission 144.
Le dispositif de déviation 138 comporte également au moins une gaine 176.
Chaque gaine 176 ne débouche plus dans la partie basse de la chambre d’admission 144, mais directement dans une chambre d’arrivée 139 respective.
Chaque gaine 176 débouche dans une chambre d’arrivée 139 respective au niveau d’une ouverture 190, par exemple ménagée dans une paroi latérale de ladite chambre 139. Par exemple, comme représenté sur les figures 5 et 6, chaque gaine 176 présente sensiblement une forme de L et définit un coude 191 reliant une branche horizontale 192 et une branche verticale 193. La branche horizontale 192 s’étend le long du caisson 132 selon la direction longitudinale X et la branche verticale 193 s’étend le long du caisson 132 selon la direction d’élévation Z.
De préférence, la branche verticale 193 de chaque gaine 176 traverse le pavillon 24 au niveau d’ouvertures ménagées dans celui-ci. Des ouvertures supplémentaires sont donc nécessaires.
Le dispositif de déviation 138 comporte en outre des moyens de déviation 178 comportant un clapet 182 par gaine et un volet 184.
Chaque clapet 182 est disposé à l’intérieur d’une gaine 176 d’alimentation respective. Par exemple, comme représenté sur la , chaque clapet 184 est disposé dans la branche horizontale 192, à proximité de l’échangeur de chaleur 136.
Chaque clapet 182 est mobile entre une position d’obturation (représentée en pointillés sur la ), dans laquelle la chambre d’arrivée 139 est isolée fluidiquement de l’échangeur de chaleur 136, et une position de passage (représentée en trait plein sur la ), dans laquelle la chambre d’arrivée 139 est reliée fluidiquement de l’échangeur de chaleur 136.
Les dimensions de chaque clapet 182 sont telles qu’en position d’obturation, chaque clapet 182 isole de manière étanche la chambre d’arrivée 139 et l’échangeur de chaleur 136.
Par exemple, chaque clapet 182 est monté rotatif autour d’un axe parallèle à la direction d’élévation Z.
Le volet 184 est semblable au volet 84 du premier mode de réalisation.
Selon un mode de réalisation particulier, un clapet additionnel (non représenté), est disposé dans chaque chambre d’arrivée 139. Chaque clapet additionnel est propre à passer d’une position ouverte, dans laquelle la chambre d’arrivée 139 est reliée fluidiquement à la partie basse de la chambre d’admission 144, et une position fermée, dans laquelle la chambre d’arrivée 139 est isolée fluidiquement de la partie basse de la chambre d’admission 144. Le flux d’air provenant de l’intérieur de l’habitacle est ainsi directement dirigé vers les gaines 176, évitant d’éventuels problèmes de turbulence en partie basse 152 de la chambre d’admission 144.
En variante, les moyens de déviation 178 ne comprennent pas de volet 184, mais uniquement un clapet additionnel par chambre d’arrivée 139.
Le fonctionnement du dispositif de climatisation 130 selon le deuxième mode de réalisation est similaire à celui du dispositif de climatisation 30 selon le premier mode de réalisation.
Lorsque les moyens de déviation 178 sont en configuration de recyclage, l’air recyclé, provenant de l’intérieur 16 de l’habitacle 12, pénètre dans chaque chambre d’arrivée 139, puis entre dans la chambre de d’admission 144 par une première arrivée 160 respective. L’air neuf, provenant de l'extérieur 18 de l’habitacle 12, pénètre par la deuxième arrivée 162 dans la chambre de d’admission 144.
Le flux d’air recyclé et le flux d’air neuf arrivent tous deux dans la chambre de mélange 146 où ils sont mélangés. Puis, l’air présent dans la chambre de mélange 146 sort du dispositif de climatisation 130 par la sortie d’air 164, jusqu’au réseau de distribution du véhicule 10, afin d’être redistribué dans l’habitacle 12.
Chaque clapet 182 se trouve alors en position d’obturation (pointillés sur la ) et le volet 184 se trouve en position ouverte. Le flux d’air recyclé est ainsi apte à rejoindre la chambre de mélange 146, mais n’est pas apte à rejoindre l’échangeur de chaleur 136. Lorsqu’il y a un ou des clapet(s) additionnel(s), le ou chaque clapet additionnel se trouve en position ouverte.
La première arrivée 160 est alors isolée de l’échangeur de chaleur 136.
Puis, les moyens de déviation 178 passent de la configuration de recyclage à la configuration de renouvellement.
Chaque clapet 182 passe alors en position de passage (trait plein sur la ) et le volet 184 passe en position fermée, par exemple par pivotement. Lorsqu’il y a un ou des clapet(s) additionnel(s), le ou chaque clapet additionnel passe en position fermée.
Chaque chambre d’arrivée 139 est alors raccordée fluidiquement à l’échangeur de chaleur 136, et est isolée fluidiquement de la partie haute de la chambre d’admission 144. Ainsi, le flux d’air intérieur ne peut plus rejoindre la chambre de mélange 146 et est aspiré dans chaque gaine 176, puis dans l’échangeur de chaleur 136 au moyen du dispositif de ventilation 174 de celui-ci.
Les dispositifs de climatisation 30, 130 selon l’invention permettent d’adapter rapidement et de manière peu coûteuse les débits en air neuf et en air recyclé. Il est ainsi possible de passer d’une configuration de recyclage, dans laquelle l’air réinjecté dans l’habitacle est un mélange d’air recyclé et d’air extérieur comprenant une portion importante d’air recyclé, à une configuration de renouvellement de l’air dans laquelle l’air réinjecté dans l’habitacle est un mélange d’air recyclé et d’air extérieur comprenant une portion faible d’air recyclé, voire dans laquelle seule de l’air provenant de l’extérieur de l’habitacle est réinjecté dans celui-ci.
Le ou les dispositif(s) de ventilation 74, 174 de l’échangeur de chaleur 36, 136 est (sont) exploité(s) pour évacuer l’air provenant de l’intérieur 16 de l’habitacle 12 vers l’extérieur 18. Le passage du volet 84, 184 de la position ouverte à la position fermée permet d’augmenter la section utile de la deuxième arrivée 62, 162 en air extérieur, sans qu’il soit nécessaire de modifier la puissance du ou des ventilateur(s) 66 du dispositif de traitement 34, 134 pour tenir compte de la déviation du flux d’air recyclé.
En variante, le dispositif de déviation 38, 138 comprend une unique gaine d’alimentation 76, 176.
En variante, le dispositif de traitement d’air 34, 134 et l’échangeur de chaleur 36, 136 sont disposés dans deux caissons 32, 132 différents, agencés l’un à proximité de l’autre.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de déviation 78 sont aptes à prendre une position intermédiaire, dans laquelle la première arrivée 60 en air recyclé est raccordée à la fois à la chambre de mélange 46 et à l’échangeur de chaleur 36. Dans une telle position intermédiaire, le bord libre 844 du volet 84 s’étend à l’écart du bord libre 471 de la paroi interne 47 et au moins une ouverture 761 n’est pas entièrement obturée par un clapet 82.

Claims (10)

  1. Dispositif de climatisation (30 ; 130) d'un habitacle (12) de véhicule (10), l’habitacle (12) définissant un intérieur (16) et un extérieur (18), le dispositif de climatisation (30 ; 130) comprenant :
    - un dispositif de traitement d’air (34 ; 134) présentant une première arrivée (60 ; 160) en air recyclé provenant de l’intérieur (16) de l’habitacle (12), une deuxième arrivée (62 ; 162) en air extérieur provenant de l’extérieur (18) de l’habitacle (12) et une sortie (64 ; 164) d’air climatisé en direction de l’intérieur (16) de l’habitacle (12), le dispositif de traitement d’air (34 ; 134) comprenant une chambre de mélange (46 ; 146) propre à recevoir l’air recyclé et l’air extérieur et au moins un ventilateur (66) propre à mélanger l’air recyclé et l’air extérieur ;
    - un échangeur de chaleur (36 ; 136) propre à refroidir et/ou à chauffer au moins une partie de l’air présent dans le dispositif de traitement d’air (34 ; 134), l’échangeur de chaleur (36 ; 136) comprenant au moins un dispositif de ventilation (74 ; 174);
    caractérisé en ce que le dispositif de climatisation (30 ; 130) comprend en outre un dispositif de déviation (38 ; 138) d’au moins une partie de l’air recyclé, le dispositif de déviation (38 ; 138) étant configuré pour dévier au moins une partie, de préférence l’intégralité, de l’air recyclé arrivant dans le dispositif de traitement d’air (34 ; 134) vers l’échangeur de chaleur (36 ; 136).
  2. Dispositif de climatisation (30 ; 130) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de déviation (38 ; 138) comprend :
    - au moins une gaine (76 ; 176) d’alimentation de l’échangeur de chaleur (36 ; 136) en air recyclé, la ou chaque gaine (76 ; 176) d’alimentation débouchant dans l’échangeur de chaleur (36 ; 136) au niveau d’une entrée d’air (762) respective, et
    - des moyens de déviation (78 ; 178) mobiles entre une configuration de recyclage, dans laquelle la première arrivée (60 ; 160) en air recyclé est connectée fluidiquement à la chambre de mélange (46 ; 146) et est isolée de la ou chaque entrée d’air (762) de l’échangeur de chaleur (36 ; 136), et une configuration de renouvellement, dans laquelle la première arrivée (60 ; 160) en air recyclé est raccordée à la ou chaque entrée d’air (762) de l’échangeur de chaleur (36 ; 136) au moyen de la ou de chaque gaine (76 ; 176) d’alimentation, au moins une partie, de préférence l’intégralité, de l’air recyclé étant dévié à travers la ou chaque gaine (76 ; 176) d’alimentation jusqu’à l’échangeur de chaleur (36 ; 136).
  3. Dispositif de climatisation (30 ; 130) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de déviation (78 ; 178) comprennent un volet (84 ; 184) mobile entre une position ouverte, dans laquelle la première arrivée (60 ; 160) en air recyclé est connectée avec la chambre de mélange (46 ; 146), et une position fermée, dans laquelle la première arrivée (60 ; 160) en air recyclé est isolée de la chambre de mélange (46 ; 146) par le volet (84 ; 184).
  4. Dispositif de climatisation (30 ; 130) selon la revendication 3, dans lequel, en position ouverte, le volet (84 ; 184) obture en partie la deuxième arrivée (62 ; 162) en air extérieur.
  5. Dispositif de climatisation (30 ; 130) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les moyens de déviation (78 ; 178) comprennent au moins un clapet (82 ; 182) mobile entre une position d’obturation, dans laquelle la première arrivée (60 ; 160) en air recyclé est isolée de l’entrée d’air de l’échangeur de chaleur (36 ; 136) par le ou les clapets (82 ; 182), et une position de passage, dans laquelle la première arrivée (60 ; 160) en air recyclé est raccordée à l’entrée d’air de l’échangeur de chaleur (36 ; 136).
  6. Dispositif de climatisation (30) selon la revendication 5, dans lequel le ou chaque clapet (82) est disposé à l’intérieur du dispositif de traitement d’air (34), la ou chaque gaine (76) d’alimentation débouchant dans le dispositif de traitement d’air (34) au niveau d’une ouverture (761) respective configurée pour être obturée par un clapet (82) respectif.
  7. Dispositif de climatisation (30) selon la revendication 6 combinée avec la revendication 3 ou 4, dans lequel le volet (84) est venu de matière avec le ou chaque clapet (82), le passage du volet (84) de la position ouverte à la position fermée étant propre à faire passer le ou chaque clapet (82) de la position d’obturation à la position de passage.
  8. Dispositif de climatisation (130) selon la revendication 5, dans lequel le ou chaque clapet (182) est disposé à l’intérieur d’une gaine (176) d’alimentation respective.
  9. Dispositif de climatisation (30 ; 130) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de ventilation (74 ; 174) de l’échangeur de chaleur (36 ; 136) présente un débit supérieur ou égal à 3000 m3/h, de préférence supérieur à 10 000 m3/h.
  10. Véhicule (10) de transport comportant un habitacle (12) et un dispositif de climatisation (30 ; 130) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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