WO2012101342A1 - Installation de chauffage/climatisation à échangeur de chaleur et sous-refroidisseur externes pour augmenter les puissances de chauffage et de réfrigération - Google Patents

Installation de chauffage/climatisation à échangeur de chaleur et sous-refroidisseur externes pour augmenter les puissances de chauffage et de réfrigération Download PDF

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external
cdi
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Patrick Bach
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers

Definitions

  • the invention relates to heating / air conditioning systems that equip some vehicles, possibly of the automotive type, and some buildings, and more specifically those that are reversible heat pumps capable of operating in heating mode as in refrigeration mode.
  • Some of these heating / cooling systems include:
  • a compressor which is suitable for heating and pressurizing a refrigerant
  • an external exchanger which is clean, in heating mode, for heating the refrigerant which is produced by the external expander by exchange with an air outside said air to supply the compressor
  • an internal evaporator which is clean, in refrigeration mode, of cooling the internal air by exchange with the refrigerant.
  • exchanging calories with the outside air such as for example an external evaporator or an external regulator supplying an external exchanger
  • internal a device involved in the process. process of exchanging calories with the indoor air (such as an internal condenser or an internal evaporator or an internal pressure regulator supplying an internal evaporator).
  • the chilled indoor air may be too cold while the warmed indoor air may be too hot, and in a cold climate the warmed indoor air may be too cold while the chilled indoor air may be too hot which affects aerothermal comfort.
  • the purpose of the invention is therefore to propose an installation of
  • the internal condenser is dimensioned so as to substantially completely condense the refrigerant from the compressor in the heating mode so that it is substantially completely in a liquid phase
  • a subcooler is also provided arranged to cool the refrigerant either from the internal condenser in the heating mode, to feed the external expansion valve to allow heating of the external exchanger, or from the external exchanger in the refrigeration mode, to allow an increase in the cooling capacity of the internal evaporator.
  • the installation can have, in heating mode, a maximum heating power (well adapted to the extreme cold) and in refrigeration mode a maximum cooling power (well adapted to the strong temperatures).
  • the installation according to the invention may comprise other features that can be taken separately or in combination, and in particular:
  • its sub-cooler may be contiguous with its external exchanger in order to constitute for the latter a source of heat capable of reducing the probability that it will frost in the presence of an outside air having a low temperature;
  • - its external exchanger may be a heat pump which is able to function as an evaporator in the heating mode and as a
  • it may comprise a dewatering tank upstream of the inlet which feeds the subcooler with refrigerant;
  • the refrigerant at least in the refrigeration mode, before it reaches the internal evaporator;
  • Its internal condenser can be clean, in the heating mode, to heat the indoor air by exchange with the refrigerant from the compressor.
  • its internal condenser may be clean, in
  • the heating mode to be heated, by exchange with the refrigerant from the compressor, a coolant which is intended to supply a clean heater to heat the indoor air by heat exchange;
  • the internal condenser is supplied with refrigerant of
  • the external exchanger is not used, and, thirdly, the internal evaporator is supplied with refrigerant slightly cooled by the sub - external cooler so as to slightly lower the temperature of the indoor air that is heated by the contribution of the internal condenser.
  • this first mixed mode makes it possible to operate simultaneously the internal condenser by making him realize the whole phase of condensation in order to recover a maximum of power to heat the interior air, and the internal evaporator, to cool slightly indoor air heated by the internal condenser;
  • the internal condenser is supplied with refrigerant so as to contribute to the heating of the indoor air and to
  • the external heat exchanger supplies the subcooler with cooled refrigerant
  • the internal evaporator is supplied with refrigerant strongly cooled by the subcooler so as to greatly lower the temperature of the indoor air that is heated by the contribution of the
  • the internal condenser is supplied with refrigerant of
  • the external heat exchanger and the internal evaporator are supplied with refrigerant slightly cooled by the subcooler so as to lower the temperature of the outside air and indoor air temperature (heated by the contribution of said internal condenser).
  • first valve of three-way type comprising an input coupled to the output of the compressor, a first output coupled to the input of the internal condenser and a second output coupled to a first input / output of the external exchanger.
  • it can comprise a second valve of three-way type and comprising an input coupled to the output of the internal condenser, a first output coupled to the input of the subcooler, and a second output coupled to the first input / output of the external exchanger; it may comprise a third valve of the three-way type and comprising an input / output coupled to a second input / output of the external exchanger, an output coupled to the input of the subcooler, and an input coupled to an output of the external expansion valve;
  • a fourth valve of three-way type and comprising a first input coupled to the outlet of the evaporator
  • the invention also proposes a vehicle, possibly of automobile type, comprising a heating / air-conditioning installation of the type presented above.
  • FIG. 1 diagrammatically and functionally illustrates a first embodiment of a heating / air conditioning system according to
  • FIG. 2 diagrammatically and functionally illustrates the heating / air-conditioning system of FIG. 1 in the refrigeration mode
  • FIG. 3 diagrammatically and functionally illustrates the heating / air-conditioning system of FIG. 1 in the first mixed mode (rather
  • FIG. 4 diagrammatically and functionally illustrates the heating / air-conditioning installation of FIG. 1 in the second mixed mode (rather adapted to the temperate climate),
  • FIG. 5 diagrammatically and functionally illustrates the heating / air conditioning installation of FIG. 1 in the third mixed mode (adapted to the cold or temperate climate),
  • FIG. 6 diagrammatically and functionally illustrates a second example embodiment of a heating / air conditioning system according to the invention, in heating mode
  • FIG. 7 diagrammatically and functionally illustrates the heating / air-conditioning system of FIG. 6 in the refrigeration mode
  • FIG. 8 schematically and functionally illustrates the heating / air conditioning system of FIG. 6 in the first mixed mode (adapted to the cold climate),
  • FIG. 9 diagrammatically and functionally illustrates the heating / cooling system of FIG. 6 in the second mixed mode
  • FIG. 10 schematically and functionally illustrates the heating / air conditioning system of Figure 6 in the third mixed mode (adapted to cold or temperate climate).
  • the object of the invention is to propose a heating / air conditioning (IC) installation of the reversible heat pump type.
  • the heating / air-conditioning system is part of a vehicle), such as for example an “all-electric” or “hybrid” type car. ".
  • the invention is not limited to this application. It concerns indeed any heating / air conditioning system of the reversible heat pump type, whether intended to be installed in a vehicle or in a building.
  • FIGS. 1 to 5 and 6 to 10 show diagrammatically first and second embodiments of a heating / air-conditioning system IC, respectively, according to the invention.
  • the first embodiment, illustrated in Figures 1 to 5, is for example intended to be implanted in a hybrid motor vehicle.
  • embodiment, illustrated in Figures 6 to 10 is for example intended to be implanted in an electric motor vehicle or building.
  • An IC heating / cooling system is intended to operate in at least one heating mode and a refrigeration mode as required, and optionally in at least a first and / or a second and / or a third mixed mode (s), as will be seen more far. It includes for this purpose a compressor CP, a
  • the CP compressor is responsible for heating and pressurizing a fluid
  • the internal condenser CDI intervenes here at least in the heating mode. It is responsible for contributing to the heating of a so-called indoor air (which
  • the internal condenser CDI can optimally transfer the calories of the refrigerant (hot and pressurized) that it receives on its input. Therefore, in the heating mode, the IC system has maximum heating power
  • the internal condenser CDI is of gas / liquid type. It is therefore responsible for heating a coolant, which circulates in some of its ducts or between parts of its stacked plates and which is from a cooling circuit,
  • the term "heater” means an air / liquid type heat exchanger.
  • the heater AR may possibly be part of the IC installation.
  • the internal condenser CDI is of the gas / air type. It is therefore responsible for heating the indoor air that passes through it by exchange with the refrigerant (hot and pressurized gas) flowing in its ducts or between its stacked plates.
  • the external expansion valve DTE only intervenes in the heating mode. It is responsible for depressurizing the refrigerant which is derived from the sub-cooler SR, before it feeds the external exchanger EE. It delivers a cooled and depressurized liquid.
  • the external exchanger EE operates at least in the heating mode and in the cooling mode. This is for example a reversible heat pump.
  • EE acts as an evaporator and is responsible for heating the refrigerant (cooled and depressurized liquid) which comes from the external expansion valve DTE by exchange with the outside air (cold), ie absorption of calories contained in the outside air. It then delivers a refrigerant in the gas phase
  • EE acts as a condenser and is responsible for cooling the refrigerant (hot and pressurized gas) which is obtained from the compressor CP by exchange with the outside air (hot), that is, transfer of calories to the outside air. He delivers
  • the SR subcooler is involved in all operating modes of the IC system. It is preferably external, as the external exchanger EE, in order to be more efficiently cooled by heat exchange with the outside air.
  • the external exchanger EE is another liquid / air type heat exchanger. It may, for example, comprise ducts or plates stacked in or between which the refrigerant (in the liquid phase) circulates to sub-cool by exchange with the outside air passing therethrough.
  • SR In the heating mode (illustrated in FIGS. 1 and 6), it (SR) is arranged to cool the refrigerant which comes from the internal condenser CDI, in order to supply the external regulator DTE to allow a
  • SR In the cooling mode (illustrated in FIGS. 2 and 7), it (SR) is arranged to cool the refrigerant which comes from the external heat exchanger EE, in order to supply the internal evaporator El with refrigerant
  • the subcooler SR may advantageously be contiguous with the external exchanger EE.
  • contiguous refers to being in contact with the external exchanger EE, or in the immediate vicinity of the latter (EE), typically a few centimeters, or nested in the external exchanger EE.
  • the SR subcooler additionally constitutes a heat source for the adjacent EE external heat exchanger. It will be understood that this heat source (which constitutes the subcooler SR) is likely to reduce the probability that the external heat exchanger EE frost in the presence of an outside air whose temperature is low, and to allow it to conserve sufficient performance, or to protect the area that is) potentially the coldest in heating mode.
  • frost will not appear in the presence of a low outdoor temperature, a high hygrometry and a low outdoor air speed.
  • the heating of the external heat exchanger EE can be done by thermal conduction, in case of nesting or contact
  • EE are contiguous, they can constitute two contiguous sub-parts (possibly nested) of the same heat exchanger or two independent and contiguous heat exchangers.
  • This dewatering tank RD is intended to ensure that the refrigerant that enters the subcooler SR is exclusively in the liquid phase. In addition, it can also provide a filtration function and / or a reservoir function and / or a gas and liquid phase separation function.
  • the internal evaporator E1 operates at least in the refrigeration mode, but not in the heating mode. As illustrated in Figures 1 to 10, it is preferable to provide upstream of the inlet of this internal evaporator El an internal expansion valve DTI. The latter is then responsible for cooling even further and depressurizing the refrigerant (in the liquid phase and under
  • the internal evaporator El is responsible for cooling the internal air which passes therethrough by heat exchange with the cooled and depressurized refrigerant (in the liquid phase) which is (here) derived DTI internal expansion valve.
  • the internal expansion valve DTI can act even more efficiently and thus cool the refrigerant (in the liquid phase) it receives even more efficiently. Therefore, the internal evaporator El can absorb optimally the calories that are present in the warm indoor air that passes through it, and thus cool it optimally.
  • the IC installation has a maximum cooling power which is particularly well adapted to high temperatures.
  • the internal expansion valve DTI can have a proper thermostatic adjustment which makes it possible to adjust the overheating of the refrigerant at the outlet of the internal evaporator El, so that it always comes out in a gaseous phase.
  • the external expansion valve DTE can have a specific thermostatic adjustment which makes it possible to regulate the overheating of the refrigerant at the outlet of the external exchanger EE, so that it exits systematically in a gaseous phase.
  • the IC installation may comprise at least one of the valves Vj, three-way type, presented below, and preferably all:
  • the IC facility may provide at least one mixed mode of operation.
  • a first mixed mode is illustrated in Figures 3 and 8. It is well suited (although not limited to) cold climates in that it provides a maximum heating power with the internal condenser CDI.
  • the internal condenser CDI is supplied with refrigerant (by the compressor CP) to contribute to the heating of the indoor air
  • the external heat exchanger EE is not used
  • the internal evaporator El is supplied with refrigerant slightly cooled by the SR subcooler to slightly lower the temperature of the indoor air
  • the internal condenser CDI carries out the entire condensation phase in order to recover a maximum of power to heat (or contribute to heat) the indoor air, while at the same time the internal evaporator El cools the air slightly. indoor air heated by the CDI internal condenser.
  • a second mixed mode is illustrated in Figures 4 and 9. It is well suited (although not limited to) temperate climates in that it does not have the maximum heating power because only a part condensation is used for heating.
  • the external exchanger EE supplies the subcooler SR refrigerant refrigerant, and the internal evaporator El is supplied with refrigerant strongly cooled by the subcooler SR
  • the internal condenser CDI greatly cools the indoor air
  • the internal condenser CDI performs part of the condensation phase to heat the indoor air
  • the external heat exchanger EE performs another complementary part of the condensation phase to cool the refrigerant and to heat the outside air.
  • FIGS. 5 and 10 A third mixed mode is illustrated in FIGS. 5 and 10. It is well adapted (although in a nonlimiting manner) to cold or temperate climates in
  • the internal condenser CDI is supplied with refrigerant (by the compressor CP) to contribute to the
  • the condenser EE and the internal evaporator E1 are both supplied with refrigerant slightly cooled by the subcooler SR in order to evaporate and heat the refrigerant by absorption of calories contained respectively in the outside air and the indoor air that they cool and dry.
  • the condenser SR slightly cooled by the subcooler SR in order to evaporate and heat the refrigerant by absorption of calories contained respectively in the outside air and the indoor air that they cool and dry.
  • the refrigerant flows from the compressor CP to the internal condenser CDI where it contributes only ( Figure 1) or serves ( Figure 6) to heat the indoor air by heat exchange.
  • the first valve V1 is then configured to direct the refrigerant to the internal condenser CDI. Then, the fluid
  • the refrigerant goes from the internal condenser CDI to the subcooler SR, via the second valve V2 which is configured for this purpose, and via the dewatering tank RD.
  • the refrigerant is then subcooled, then directed to the external expansion valve DTE, where it is depressurized. Then, the refrigerant goes from the external regulator DTE to the external evaporator EE, via the third
  • valve V3 which is configured for this purpose. It is then even more depressurized by heat exchange with the outside air. Finally, the refrigerant goes from the external evaporator EE to the compressor CP where it is converted into heated and pressurized gas via the fourth valve V4 which is configured for this purpose.
  • the refrigeration part (internal evaporator El) is thus well insulated from the heating part (internal condenser CDI and / or heater AR).
  • the refrigerant flows from the compressor CP to the external exchanger EE where it is
  • the first valve V1 is configured for this purpose.
  • the heating part (internal condenser CDI and optional heater AR) is well isolated from the refrigeration part (internal evaporator El). Then, the refrigerant goes from the external exchanger EE to the subcooler SR via the third valve
  • the refrigerant flows from the internal evaporator E1 to the compressor CP where it is converted into heated and pressurized gas via the fourth valve V4 which is configured for this purpose.
  • the refrigerant flows from the compressor CP to the internal condenser CDI where it
  • the first valve V1 is then configured to direct the refrigerant to the internal condenser CDI. Then, the refrigerant goes from the internal condenser CDI to the subcooler SR, via the second valve V2 which is configured for this purpose, and via the storage tank.
  • Dehydration RD Dehydration RD.
  • the refrigerant is then subcooled, then directed to the internal expansion valve DTI where it is further cooled and depressurized. Then, the refrigerant goes from the internal expansion valve DTI to the internal evaporator El where it is further cooled by heat exchange with the indoor air that passes through the latter (El). Then, the refrigerant goes from the internal evaporator
  • the refrigerant flows from the compressor CP to the internal condenser CDI where it contributes only (FIG. 4) or serves (FIG. 9) to heat the interior air by
  • the first valve V1 is then configured to direct the refrigerant to the internal condenser CDI. Then, the refrigerant goes from the internal condenser CDI to the external heat exchanger EE, via the second valve V2 which is configured for this purpose. The refrigerant is then partially cooled by heat exchange with the outside air. Then, the
  • refrigerant goes from the external heat exchanger EE to the subcooler SR via the third valve V3 (configured for this purpose) and the dewatering tank RD.
  • the refrigerant is then subcooled, then directed to the internal expansion valve DTI where it is further cooled and depressurized. Then, the refrigerant goes from the internal expansion valve DTI to the internal evaporator El where
  • the refrigerant flows from the compressor CP to the internal condenser CDI where it
  • the first valve V1 is then configured to direct the refrigerant to the internal condenser CDI. Then, the refrigerant goes from the internal condenser CDI to the subcooler SR, via the second valve V2 which is configured for this purpose, and via the storage tank.
  • dehydration RD dehydration RD.
  • the refrigerant is then subcooled, then directed to the internal expansion valve DTI and the external expansion valve DTE where it is on both sides even more cooled and depressurized. Then, a part of the refrigerant goes from the internal expansion valve DTI to the internal evaporator El where it is heated by heat exchange with the internal air passing through the latter (El), and another part of the refrigerant goes from the external expansion valve DTE to the external heat exchanger EE where it is also heated by heat exchange with the outside air which passes through the latter (EE).
  • the invention offers a number of advantages, among which:

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Abstract

Une installation de chauffage/climatisation (IC) comprend i) un compresseur (CP) pour chauffer et pressuriser un fluide frigorigène, ii) un condenseur interne (CDI) propre, en mode chauffage, à contribuer au chauffage de l'air intérieur par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur (CP), et dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement le fluide frigorigène, issu du compresseur (CP), dans le mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide, iii) un détendeur externe (DTE) propre, en mode chauffage, à dépressuriser le fluide frigorigène, iv) un échangeur externe (EE) propre, en mode chauffage, à réchauffer le fluide frigorigène issu du détendeur externe (DTE) par échange avec l'air extérieur pour alimenter le compresseur (CP), v) un évaporateur interne (EI) propre, en mode réfrigération, à refroidir l'air intérieur par échange avec le fluide frigorigène, et vi) un sous-refroidisseur (SR) agencé pour sous refroidir le fluide frigorigène soit issu du condenseur interne (CDI) dans le mode chauffage, pour alimenter le détendeur externe (DTE) afin de permettre un chauffage de l'échangeur externe (EE), soit issu de l'échangeur externe (EE) dans le mode réfrigération, afin de permettre un accroissement de la capacité de refroidissement de l'évaporateur interne (EI).

Description

INSTALLATION DE CHAUFFAGE/CLIMATISATION À ÉCHANGEUR DE CHALEUR ET SOUS-REFROIDISSEUR EXTERNES POUR AUGMENTER LES PUISSANCES DE CHAUFFAGE ET DE RÉFRIGÉRATION
L'invention concerne les installations de chauffage/climatisation qui équipent certains véhicules, éventuellement de type automobile, et certains bâtiments, et plus précisément celles qui constituent des pompes à chaleur réversibles capables de fonctionner en mode chauffage comme en mode réfrigération.
Certaines de ces installations de chauffage/climatisation comportent notamment:
- un compresseur qui est propre à chauffer et pressuriser un fluide frigorigène,
- un condenseur interne qui est propre, en mode chauffage, à contribuer au chauffage d'un air dit intérieur par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur,
- un détendeur externe qui est propre, en mode chauffage, à dépressuriser le fluide frigorigène,
- un échangeur externe qui est propre, en mode chauffage, à réchauffer le fluide frigorigène qui est issu du détendeur externe par échange avec un air dit extérieur pour alimenter le compresseur, et
- un évaporateur interne qui est propre, en mode réfrigération, à refroidir l'air intérieur par échange avec le fluide frigorigène.
On entend ici par "externe" un équipement intervenant dans le processus d'échange de calories avec l'air extérieur (comme par exemple un évaporateur externe ou un détendeur externe alimentant un échangeur externe), et par "interne" un équipement intervenant dans le processus d'échange de calories avec l'air intérieur (comme par exemple un condenseur interne ou un évaporateur interne ou encore un détendeur interne alimentant un évaporateur interne).
Lorsqu'une installation de ce type équipe un système qui ne dispose pas d'une énergie importante, comme c'est par exemple le cas dans un véhicule de type tout électrique ou hybride, sa puissance de chauffage et sa puissance de réfrigération sont généralement peu élevées. Il en résulte que l'installation n'est capable ni de réchauffer suffisamment l'air intérieur lorsque
5 la température extérieure est très basse, ni de refroidir suffisamment l'air intérieur lorsque la température extérieure est très élevée.
Par ailleurs, les installations qui équipent des systèmes qui ne disposent pas d'une énergie importante, sont généralement incapables d'offrir un mode de fonctionnement mixte, notamment adapté à un climat tempéré ou
) froid. Il en résulte que dans un climat tempéré l'air intérieur réfrigéré peut être trop froid alors que l'air intérieur réchauffé peut être trop chaud, et dans un climat froid l'air intérieur réchauffé peut être trop froid alors que l'air intérieur réfrigéré peut être trop chaud ce qui nuit au confort aérothermique.
L'invention a donc pour but de proposer une installation de
5 chauffage/climatisation qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients précités.
Elle propose plus précisément à cet effet une installation de chauffage/climatisation, du type de celle présentée dans l'introduction et dans laquelle :
) - le condenseur interne est dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement le fluide frigorigène, issu du compresseur, dans le mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide, et
- on prévoit également un sous-refroidisseur agencé pour sous refroidir le 5 fluide frigorigène soit issu du condenseur interne dans le mode chauffage, pour alimenter le détendeur externe afin de permettre un chauffage de l'échangeur externe, soit issu de l'échangeur externe dans le mode réfrigération, afin de permettre un accroissement de la capacité de refroidissement de l'évaporateur interne.
) On comprendra que grâce à cet agencement très particulier l'installation peut disposer en mode chauffage d'une puissance maximale de chauffage (bien adaptée aux grands froids) et en mode réfrigération d'une puissance maximale de refroidissement (bien adaptée aux fortes températures).
L'installation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- son sous-refroidisseur peut être contigu avec son échangeur externe afin 5 de constituer pour ce dernier une source de chaleur propre à réduire la probabilité qu'il givre en présence d'un air extérieur présentant une température basse;
- son échangeur externe peut être une pompe à chaleur qui est propre à fonctionner en tant qu'évaporateur dans le mode chauffage et en tant que
) condenseur au moins dans le mode réfrigération;
- elle peut comprendre un réservoir de déshydratation en amont de l'entrée qui alimente le sous-refroidisseur en fluide frigorigène;
- elle peut comprendre, en amont de l'entrée qui alimente l'évaporateur interne en fluide frigorigène, un détendeur interne qui est propre à refroidir
5 le fluide frigorigène au moins dans le mode réfrigération, avant qu'il ne parvienne dans l'évaporateur interne;
- son condenseur interne peut être propre, dans le mode chauffage, à chauffer l'air intérieur par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur. En variante, son condenseur interne peut être propre, dans
) le mode chauffage, à réchauffer, par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur, un fluide caloporteur qui est destiné à alimenter un aérotherme propre à chauffer l'air intérieur par échange thermique;
- elle peut être agencée pour offrir un premier mode mixte dans lequel, d'une première part, le condenseur interne est alimenté en fluide frigorigène de
5 manière à contribuer au chauffage de l'air intérieur, d'une deuxième part, l'échangeur externe n'est pas utilisé, et, d'une troisième part, l'évaporateur interne est alimenté en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous- refroidisseur externe de manière à abaisser légèrement la température de l'air intérieur qui est chauffé par la contribution du condenseur interne. On
) comprendra que ce premier mode mixte permet de faire fonctionner simultanément le condenseur interne en lui faisant réaliser toute la phase de condensation afin de récupérer un maximum de puissance pour réchauffer l'air intérieur, et l'évaporateur interne, pour refroidir légèrement l'air intérieur réchauffé par le condenseur interne;
- elle peut être agencée pour offrir un deuxième mode mixte dans lequel, d'une première part, le condenseur interne est alimenté en fluide frigorigène de manière à contribuer au chauffage de l'air intérieur et à
5 alimenter le détendeur externe, d'une deuxième part, l'échangeur externe alimente le sous-refroidisseur en fluide frigorigène refroidi, et, d'une troisième part, l'évaporateur interne est alimenté en fluide frigorigène fortement refroidi par le sous-refroidisseur de manière à abaisser fortement la température de l'air intérieur qui est chauffé par la contribution du
) condenseur interne. On comprendra que ce deuxième mode mixte permet de faire fonctionner simultanément l'évaporateur interne, pour refroidir fortement l'air intérieur, et le condenseur interne, pour réchauffer légèrement l'air intérieur réfrigéré par l'évaporateur interne. En effet, une partie seulement de la phase de condensation est réalisée dans le
5 condenseur interne et l'autre partie complémentaire de cette phase de condensation est réalisée dans l'échangeur externe, et donc on ne récupère pas le maximum de puissance pour chauffer;
- elle peut être agencée pour offrir un troisième mode mixte dans lequel, d'une part, le condenseur interne est alimenté en fluide frigorigène de
) manière à contribuer au chauffage de l'air intérieur, et, d'autre part, l'échangeur externe et l'évaporateur interne sont alimentés en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous-refroidisseur de manière à abaisser respectivement la température de l'air extérieur et la température de l'air intérieur (chauffé par la contribution dudit condenseur interne). De
5 nouveau, une partie seulement de la phase de condensation est réalisée dans le condenseur interne et l'autre partie complémentaire de cette phase de condensation est réalisée dans l'échangeur externe, et donc on ne récupère pas le maximum de puissance pour chauffer;
- elle peut comprendre une première vanne de type trois voies et ) comprenant une entrée couplée à la sortie du compresseur, une première sortie couplée à l'entrée du condenseur interne et une seconde sortie couplée à une première entrée/sortie de l'échangeur externe;
elle peut comprendre une deuxième vanne de type trois voies et comprenant une entrée couplée à la sortie du condenseur interne, une première sortie couplée à l'entrée du sous-refroidisseur, et une seconde sortie couplée à la première entrée/sortie de l'échangeur externe; elle peut comprendre une troisième vanne de type trois voies et 5 comprenant une entrée/sortie couplée à une seconde entrée/sortie de l'échangeur externe, une sortie couplée à l'entrée du sous-refroidisseur, et une entrée couplée à une sortie du détendeur externe;
elle peut comprendre une quatrième vanne de type trois voies et comprenant une première entrée couplée à la sortie de l'évaporateur
) interne, une seconde entrée couplée à la première entrée/sortie de l'échangeur externe, et une sortie couplée à l'entrée du compresseur.
L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, comprenant une installation de chauffage/climatisation du type de celle présentée ci-avant.
5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un premier exemple de réalisation d'une installation de chauffage/climatisation selon
) l'invention, dans le mode chauffage,
- la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 1 dans le mode réfrigération,
- la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 1 dans le premier mode mixte (plutôt
5 adapté au climat froid),
- la figure 4 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 1 dans le deuxième mode mixte (plutôt adapté au climat tempéré),
- la figure 5 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de ) chauffage/climatisation de la figure 1 dans le troisième mode mixte (adapté au climat froid ou tempéré),
- la figure 6 illustre schématiquement et fonctionnellement un second exemple de réalisation d'une installation de chauffage/climatisation selon l'invention, en mode chauffage,
- la figure 7 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le mode réfrigération,
5 - la figure 8 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le premier mode mixte (adapté au climat froid),
- la figure 9 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le deuxième mode mixte
) (adapté au climat tempéré), et
- la figure 10 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le troisième mode mixte (adapté au climat froid ou tempéré).
Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter 5 l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
L'invention a pour but de proposer une installation de chauffage/ climatisation (IC), de type pompe à chaleur réversible.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation de chauffage/climatisation (IC) fait partie d'un véhicule ) automobile, comme par exemple une voiture de type "tout électrique" ou "hybride". Mais, l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet toute installation de chauffage/climatisation de type pompe à chaleur réversible, qu'elle soit destinée à être installée dans un véhicule ou dans un bâtiment.
5 On a schématiquement représenté sur les figures 1 à 5 et 6 à 10 respectivement des premier et second exemples de réalisation d'installation de chauffage/climatisation IC, selon l'invention. Le premier exemple de réalisation, illustré sur les figures 1 à 5, est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile hybride. Le second exemple de
) réalisation, illustré sur les figures 6 à 10, est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile électrique ou un bâtiment.
Une installation de chauffage/climatisation IC, selon l'invention, est destinée à fonctionner selon au moins un mode chauffage et un mode réfrigération selon les besoins, ainsi qu'éventuellement selon au moins un premier et/ou un deuxième et/ou un troisième mode(s) mixte(s), comme on le verra plus loin. Elle comprend notamment à cet effet un compresseur CP, un
5 condenseur interne CDI, un détendeur externe DTE, un échangeur externe EE, et un sous-refroidisseur SR qui interviennent tous au moins dans le mode chauffage, ainsi qu'un évaporateur interne El qui intervient au moins dans le mode réfrigération.
Le compresseur CP est chargé de chauffer et de pressuriser un fluide
) frigorigène qui est issu de l'échangeur externe EE dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 6), et de l'évaporateur interne El dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7).
Le condenseur interne CDI intervient ici au moins dans le mode chauffage. Il est chargé de contribuer au chauffage d'un air dit intérieur (qui
5 provient ici de l'intérieur de l'habitacle du véhicule) par échange avec le fluide frigorigène transformé en gaz chaud et pressurisé par le compresseur CP. Il est dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement le fluide frigorigène issu du compresseur CP, dans le mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide et partiellement
) refroidi lors de l'échange direct ou indirect avec l'air intérieur.
On comprendra que grâce à ce dimensionnement, le condenseur interne CDI peut transférer de façon optimale les calories du fluide frigorigène (chaud et pressurisé) qu'il reçoit sur son entrée. Par conséquent, l'installation IC dispose dans le mode chauffage d'une puissance maximale de chauffage
5 qui est particulièrement bien adaptée aux climats froids.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 5, le condenseur interne CDI est de type gaz/liquide. Il est donc chargé de réchauffer un fluide caloporteur, qui circule dans certains de ses conduits ou entre certaines parties de ses plaques empilées et qui est issu d'un circuit de refroidissement,
) par échange avec le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui circule dans certains autres de ses conduits ou entre certaines autres parties de ses plaques empilées. Ce fluide caloporteur réchauffé regagne alors le circuit de refroidissement pour alimenter un aérotherme AR qui est chargé, dans le mode chauffage, de chauffer l'air intérieur qui le traverse par échange avec le fluide caloporteur réchauffé. Classiquement, le fluide caloporteur qui sort de l'aérotherme AR alimente la portion du circuit de refroidissement qui traverse le moteur MR et qui alimente le condenseur interne CDI via une pompe PE. 5 On entend ici par « aérotherme » un échangeur de chaleur de type air/liquide.
On notera que l'aérotherme AR peut éventuellement faire partie de l'installation IC.
Dans l'exemple illustré sur les figures 6 à 10, le condenseur interne ) CDI est de type gaz/air. Il est donc chargé de chauffer l'air intérieur qui le traverse par échange avec le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui circule dans ses conduits ou entre ses plaques empilées.
Le détendeur externe DTE n'intervient que dans le mode chauffage. Il est chargé de dépressuriser le fluide frigorigène qui est issu du sous- 5 refroidisseur SR, avant qu'il n'alimente l'échangeur externe EE. Il délivre un liquide refroidi et dépressurisé.
L'échangeur externe EE intervient au moins dans le mode chauffage et dans le mode réfrigération. Il s'agit par exemple d'une pompe à chaleur réversible.
) Dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 6), il (EE) agit en tant qu'évaporateur et est chargé de réchauffer le fluide frigorigène (liquide refroidi et dépressurisé) qui est issu du détendeur externe DTE par échange avec l'air extérieur (froid), c'est-à-dire absorption de calories contenues dans l'air extérieur. Il délivre alors en sortie un fluide frigorigène, en phase gazeuse
5 et légèrement réchauffé, qui est destiné à alimenter le compresseur CP.
Dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7), il (EE) agit en tant que condenseur et est chargé de refroidir le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui est issu du compresseur CP par échange avec l'air extérieur (chaud), c'est-à-dire transfert de calories dans l'air extérieur. Il délivre
) alors en sortie un fluide frigorigène, en phase liquide partiellement refroidi, qui est destiné à alimenter le sous-refroidisseur SR.
Le sous-refroidisseur SR intervient dans tous les modes de fonctionnement de l'installation IC. Il est de préférence externe, comme l'échangeur externe EE, afin de pouvoir être plus efficacement refroidi par échange thermique avec l'air extérieur. Par exemple, il s'agit d'un autre échangeur de chaleur de type liquide/air. Il peut, par exemple, comporter des conduits ou des plaques empilées dans ou entre lesquel(le)s circule le fluide 5 frigorigène (en phase liquide) à sous-refroidir par échange avec l'air extérieur qui le traverse.
Dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 6), il (SR) est agencé pour sous refroidir le fluide frigorigène qui est issu du condenseur interne CDI, afin d'alimenter le détendeur externe DTE pour permettre un
) accroissement de la capacité de réchauffage de l'échangeur externe EE (qui fonctionne alors en tant qu'évaporateur).
Dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7), il (SR) est agencé pour sous refroidir le fluide frigorigène qui est issu de l'échangeur externe EE, afin d'alimenter l'évaporateur interne El en fluide frigorigène en
5 phase liquide sous-refroidi et ainsi permettre un accroissement de sa capacité de refroidissement.
On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 10, que le sous-refroidisseur SR peut être avantageusement contigu avec l'échangeur externe EE.
) On entend ici par "contigu" le fait d'être au contact de l'échangeur externe EE, ou bien dans le voisinage immédiat de ce dernier (EE), typiquement à quelques centimètres, ou encore imbriqué dans l'échangeur externe EE.
Dans ce cas, le sous-refroidisseur SR constitue en complément une 5 source de chaleur pour l'échangeur externe EE contigu. On comprendra alors que cette source de chaleur (que constitue le sous-refroidisseur SR) est de nature à réduire la probabilité que l'échangeur externe EE givre en présence d'un air extérieur dont la température est basse, et à lui permettre de conserver une performance suffisante, ou bien à protéger la zone qui est ) potentiellement la plus froide en mode chauffage.
On entend ici par "réduire la probabilité de givrer" le fait de limiter autant que possible la création de givre au niveau de l'échangeur externe EE ou en arrière de ce dernier (EE). Typiquement, du givre ne pourra apparaître qu'en présence d'une température extérieure basse, d'une hygrométrie importante et d'une faible vitesse d'air extérieur.
Il est important de noter que le réchauffement de l'échangeur externe EE peut se faire par conduction thermique, en cas d'imbrication ou de contact
5 mécanique avec le sous-refroidisseur SR, et/ou par le biais de l'air extérieur qui a été réchauffé lors de son passage au travers du sous-refroidisseur SR (ce qui nécessite que ce dernier (SR) soit placé en amont de l'échangeur externe EE vis-à-vis du flux d'air extérieur, comme illustré).
On notera que lorsque le sous-refroidisseur SR et l'échangeur externe
) EE sont contigus, ils peuvent constituer deux sous-parties contiguës (éventuellement imbriquées) d'un même échangeur de chaleur ou bien deux échangeurs de chaleur indépendants et contigus.
On notera également, comme illustré sur les figures 1 à 10, qu'il est préférable de prévoir en amont de l'entrée du sous-refroidisseur SR un
5 réservoir de déshydratation RD. Ce réservoir de déshydratation RD est destiné à garantir que le fluide frigorigène qui parvient dans le sous- refroidisseur SR est exclusivement en phase liquide. En outre, il peut également assurer une fonction de filtration et/ou une fonction de réservoir et/ou une fonction de séparation des phases gazeuse et liquide.
) L'évaporateur interne El intervient au moins dans le mode réfrigération, mais pas dans le mode chauffage. Comme illustré sur les figures 1 à 10, il est préférable de prévoir en amont de l'entrée de cet évaporateur interne El un détendeur interne DTI. Ce dernier est alors chargé de refroidir encore plus et dépressuriser le fluide frigorigène (en phase liquide et sous-
5 refroidi), qui est issu du sous-refroidisseur SR.
Dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7) l'évaporateur interne El est chargé de refroidir l'air intérieur qui le traverse par échange thermique avec le fluide frigorigène refroidi et dépressurisé (en phase liquide) qui est (ici) issu du détendeur interne DTI.
) On comprendra que grâce au fonctionnement permanent du sous- refroidisseur SR, le détendeur interne DTI peut agir encore plus efficacement et donc refroidir encore plus efficacement le fluide frigorigène (en phase liquide) qu'il reçoit. Par conséquent, l'évaporateur interne El peut absorber de façon optimale les calories qui sont présentes dans l'air intérieur chaud qui le traverse, et ainsi refroidir ce dernier de façon optimale. En d'autres termes, dans le mode réfrigération, l'installation IC dispose d'une puissance maximale de refroidissement qui est particulièrement bien adaptée aux fortes 5 températures.
On notera que le détendeur interne DTI peut disposer d'un réglage thermostatique propre qui permet de régler la sur-chauffe du fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur interne El, afin qu'il sorte systématiquement dans une phase gazeuse.
) On notera également que le détendeur externe DTE peut disposer d'un réglage thermostatique propre qui permet de régler la sur-chauffe du fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur externe EE, afin qu'il sorte systématiquement dans une phase gazeuse.
Afin de faciliter le contrôle du fonctionnement de l'installation IC, mais
5 également de permettre à cette dernière d'offrir au moins un mode de fonctionnement mixte, l'installation IC peut comprendre l'une au moins des vannes Vj, de type trois voies, présentées ci-après, et de préférence toutes:
- une première vanne V1 (j = 1 ) comprenant une entrée couplée à la sortie du compresseur CP, une première sortie couplée à l'entrée du condenseur
) interne CDI et une seconde sortie couplée à une première entrée/sortie de l'échangeur externe EE,
- une deuxième vanne V2 (j = 2) comprenant une entrée couplée à la sortie du condenseur interne CDI, une première sortie couplée à l'entrée du sous- refroidisseur SR, et une seconde sortie couplée à la première entrée/sortie
5 de l'échangeur externe EE,
- une troisième vanne V3 (j = 3) comprenant une entrée/sortie couplée à une seconde entrée/sortie de l'échangeur externe EE, une sortie couplée à l'entrée du sous-refroidisseur SR, et une entrée couplée à la sortie du détendeur externe DTE,
) - une quatrième vanne V4 (j = 4) comprenant une première entrée couplée à la sortie de l'évaporateur interne El, une seconde entrée couplée à la première entrée/sortie dudit échangeur externe EE, et une sortie couplée à l'entrée du compresseur CP. Il est important de noter que chaque vanne de type trois voies peut être remplacée par deux vannes de type deux voies.
On notera qu'avec les vannes Vj présentées ci-avant (ou bien avec des paires équivalentes de vannes de type deux voies), l'installation IC peut 5 offrir au moins un mode de fonctionnement mixte.
Un premier mode mixte est illustré sur les figures 3 et 8. Il est bien adapté (bien que de façon non limitative) aux climats froids dans la mesure où il permet d'obtenir une puissance de chauffe maximale avec le condenseur interne CDI.
) Dans ce premier mode mixte, le condenseur interne CDI est alimenté en fluide frigorigène (par le compresseur CP) afin de contribuer au chauffage de l'air intérieur, l'échangeur externe EE n'est pas utilisé, et l'évaporateur interne El est alimenté en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous- refroidisseur SR afin d'abaisser légèrement la température de l'air intérieur qui
5 est chauffé par la contribution du condenseur interne CDI. En d'autres termes, le condenseur interne CDI réalise toute la phase de condensation afin de récupérer un maximum de puissance pour réchauffer (ou contribuer à réchauffer) l'air intérieur, alors que dans le même temps l'évaporateur interne El refroidit légèrement l'air intérieur réchauffé par le condenseur interne CDI.
) Un deuxième mode mixte est illustré sur les figures 4 et 9. Il est bien adapté (bien que de façon non limitative) aux climats tempérés dans la mesure où on ne dispose pas du maximum de puissance de chauffage du fait qu'une partie seulement de la condensation sert au chauffage.
Dans ce deuxième mode mixte, le condenseur interne CDI est
5 alimenté en fluide frigorigène (par le compresseur CP) afin de contribuer au chauffage de l'air intérieur et d'alimenter le détendeur externe DTE (et donc l'échangeur externe EE), l'échangeur externe EE alimente le sous- refroidisseur SR en fluide frigorigène refroidi, et l'évaporateur interne El est alimenté en fluide frigorigène fortement refroidi par le sous-refroidisseur SR
) afin d'abaisser fortement la température de l'air intérieur qui est chauffé par la contribution du condenseur interne CDI. En d'autres termes, l'évaporateur interne El refroidit fortement l'air intérieur, le condenseur interne CDI effectue une partie de la phase de condensation pour réchauffer l'air intérieur, et l'échangeur externe EE effectue une autre partie complémentaire de la phase de condensation pour refroidir le fluide frigorigène et réchauffer l'air extérieur.
Un troisième mode mixte est illustré sur les figures 5 et 10. Il est bien adapté (bien que de façon non limitative) aux climats froids ou tempérés dans
5 la mesure où il permet d'obtenir une puissance de chauffe importante avec le condenseur interne CDI combinée à une puissance de réfrigération offerte par l'évaporateur interne El et l'échangeur externe EE.
Dans ce troisième mode mixte, le condenseur interne CDI est alimenté en fluide frigorigène (par le compresseur CP) afin de contribuer au
) chauffage de l'air intérieur, et l'échangeur externe EE et l'évaporateur interne El sont tous les deux alimentés en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous-refroidisseur SR afin d'évaporer et réchauffer ce fluide frigorigène par absorption de calories contenues respectivement dans l'air extérieur et l'air intérieur qu'ils refroidissent et assèchent. En d'autres termes, le condenseur
5 interne CDI réalise la phase de condensation afin de récupérer une importante puissance pour réchauffer (ou contribuer à réchauffer) l'air intérieur, alors que dans le même temps l'évaporateur interne El et l'échangeur externe EE refroidissent respectivement l'air intérieur réchauffé par le condenseur interne CDI et l'air extérieur.
) Dans le mode chauffage illustré sur les figures 1 et 6, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il contribue seulement (figure 1 ) ou sert (figure 6) à réchauffer l'air intérieur par échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide
5 frigorigène va du condenseur interne CDI vers le sous-refroidisseur SR, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet, et via le réservoir de déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur externe DTE, où il est dépressurisé. Ensuite, le fluide frigorigène va du détendeur externe DTE vers l'évaporateur externe EE, via la troisième
) vanne V3 qui est configurée à cet effet. Il est alors encore plus dépressurisé par échange thermique avec l'air extérieur. Enfin, le fluide frigorigène va de l'évaporateur externe EE vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. La partie de réfrigération (évaporateur interne El) est ainsi bien isolée de la partie de chauffage (condenseur interne CDI et/ou aérotherme AR).
Dans le mode réfrigération illustré sur les figures 2 et 7, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers l'échangeur externe EE où il est
5 partiellement refroidi par échange thermique avec l'air extérieur. La première vanne V1 est configurée à cet effet. La partie de chauffage (condenseur interne CDI et éventuel aérotherme AR) est ainsi bien isolée de la partie de réfrigération (évaporateur interne El). Puis, le fluide frigorigène va de l'échangeur externe EE vers le sous-refroidisseur SR via la troisième vanne
) V3 configurée à cet effet) et le réservoir de déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI où il est encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, le fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où il encore plus refroidi par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El). Puis, le
5 fluide frigorigène va de l'évaporateur interne El vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet.
Dans le premier mode mixte illustré sur les figures 3 et 8, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il
) contribue seulement (figure 3) ou sert (figure 8) à réchauffer l'air intérieur par échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide frigorigène va du condenseur interne CDI vers le sous-refroidisseur SR, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet, et via le réservoir de
5 déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI où il est encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, le fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où il est encore plus refroidi par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El). Puis, le fluide frigorigène va de l'évaporateur interne
) El vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. Ce mode apparaît donc comme un mélange des modes de chauffage et de réfrigération, mais avec une prédominance de la partie chauffage (qui fonctionne avec un maximum de puissance) par rapport à la partie réfrigération.
Dans le deuxième mode mixte illustré sur les figures 4 et 9, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il contribue seulement (figure 4) ou sert (figure 9) à réchauffer l'air intérieur par
5 échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide frigorigène va du condenseur interne CDI vers l'échangeur externe EE, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet. Le fluide frigorigène est alors partiellement refroidi par échange thermique avec l'air extérieur. Puis, le
) fluide frigorigène va de l'échangeur externe EE vers le sous-refroidisseur SR via la troisième vanne V3 (configurée à cet effet) et le réservoir de déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI où il est encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, le fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où
5 il encore plus refroidi par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El). Puis, le fluide frigorigène va de l'évaporateur interne El vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. Ce mode apparaît donc comme un mélange des modes de chauffage et de réfrigération, mais avec
) une prédominance de la partie réfrigération par rapport à la partie chauffage qui ne dispose que d'une puissance réduite (en raison de la condensation effectuée en deux endroits différents).
Dans le troisième mode mixte illustré sur les figures 5 et 10, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il
5 contribue seulement (figure 3) ou sert (figure 8) à réchauffer l'air intérieur par échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide frigorigène va du condenseur interne CDI vers le sous-refroidisseur SR, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet, et via le réservoir de
) déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI et le détendeur externe DTE où il est de part et d'autre encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, une partie du fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où il est réchauffé par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El), et une autre partie du fluide frigorigène va du détendeur externe DTE vers l'échangeur externe EE où il est également réchauffé par échange thermique avec l'air extérieur qui traverse ce dernier (EE). Puis, les deux 5 parties du fluide frigorigène vont de l'évaporateur interne El et de l'échangeur externe EE vers le compresseur CP où elles sont transformées en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. Ce mode apparaît donc également comme un mélange des modes de chauffage et de réfrigération.
) L'invention offre un certain nombre d'avantages, parmi lesquels:
- elle permet d'augmenter les puissances de chauffage et de réfrigération sans que cela ne consomme plus d'énergie,
- elle permet d'avoir au moins un mode mixte,
- elle ne nécessite pas de dispositif de chauffage additionnel, ce qui est 5 particulièrement avantageux en cas d'implantation dans un système de type tout électrique ou hybride,
- elle nécessite un nombre relativement réduit de vannes trois voies,
- elle permet de réutiliser une partie de réfrigération classique,
- elle permet de limiter le nombre de composants volumineux, et notamment ) le nombre de réservoirs de déshydratation.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation d'installation de chauffage/climatisation et de véhicule décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Installation de chauffage/climatisation (IC) comprenant un compresseur (CP) propre à chauffer et pressuriser un fluide frigorigène, un condenseur interne (CDI) propre, en mode chauffage, à contribuer au chauffage d'un air dit intérieur par échange avec ledit fluide frigorigène issu dudit compresseur (CP), un détendeur externe (DTE) propre, en mode chauffage, à dépressuriser ledit fluide frigorigène, un échangeur externe (EE) propre, en mode chauffage, à réchauffer ledit fluide frigorigène issu dudit détendeur externe (DTE) par échange avec un air dit extérieur pour alimenter ledit compresseur (CP), et un évaporateur interne (El) propre, en mode réfrigération, à refroidir ledit air intérieur par échange avec ledit fluide frigorigène, caractérisée en ce que ledit condenseur interne (CDI) est dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement ledit fluide frigorigène, issu dudit compresseur (CP), dans ledit mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide, et en ce qu'elle comprend en outre un sous-refroidisseur (SR) agencé pour sous refroidir ledit fluide frigorigène soit issu dudit condenseur interne (CDI) dans ledit mode chauffage, pour alimenter ledit détendeur externe (DTE) afin de permettre un chauffage dudit échangeur externe (EE), soit issu dudit échangeur externe (EE) dans ledit mode réfrigération, afin de permettre un accroissement de la capacité de refroidissement dudit évaporateur interne (El).
2. Installation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit sous-refroidisseur (SR) est contigu avec ledit échangeur externe (EE) afin de constituer pour ce dernier (EE) une source de chaleur propre à réduire la probabilité qu'il givre en présence d'un air extérieur présentant une température basse.
3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit échangeur externe (EE) est une pompe à chaleur propre à fonctionner en tant qu'évaporateur dans ledit mode chauffage et en tant que condenseur au moins dans ledit mode réfrigération.
4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir de déshydratation (RD) en amont d'une entrée qui alimente ledit sous-refroidisseur (SR) en fluide frigorigène.
5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend, en amont d'une entrée qui alimente ledit évaporateur
5 interne (El) en fluide frigorigène, un détendeur interne (DTI) propre à refroidir ledit fluide frigorigène au moins dans ledit mode réfrigération, avant qu'il ne parvienne dans ledit évaporateur interne (El).
6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit condenseur interne (CDI) est propre, dans ledit mode chauffage, à
) chauffer ledit air intérieur par échange avec ledit fluide frigorigène issu dudit compresseur (CP).
7. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit condenseur interne (CDI) est propre, en mode chauffage, à réchauffer, par échange avec ledit fluide frigorigène issu dudit compresseur
5 (CP), un fluide caloporteur destiné à alimenter un aérotherme (AR) propre à chauffer ledit air intérieur par échange thermique.
8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour offrir un premier mode mixte dans lequel ledit condenseur interne (CDI) est alimenté en fluide frigorigène de manière à
) contribuer au chauffage dudit air intérieur, ledit échangeur externe (EE) n'est pas utilisé et ledit évaporateur interne (El) est alimenté en fluide frigorigène légèrement refroidi par ledit sous-refroidisseur (SR) de manière à abaisser légèrement la température dudit air intérieur chauffé par la contribution dudit condenseur interne (CDI).
5 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour offrir un deuxième mode mixte dans lequel ledit condenseur interne (CDI) est alimenté en fluide frigorigène de manière à contribuer au chauffage dudit air intérieur et à alimenter ledit détendeur externe (DTE), ledit échangeur externe (EE) alimente ledit sous-refroidisseur
) (SR) en fluide frigorigène refroidi, et ledit évaporateur interne (El) est alimenté en fluide frigorigène fortement refroidi par ledit sous-refroidisseur (SR) de manière à abaisser fortement la température dudit air intérieur chauffé par la contribution dudit condenseur interne (CDI).
10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour offrir un troisième mode mixte dans lequel ledit condenseur interne (CDI) est alimenté en fluide frigorigène de manière à contribuer au chauffage dudit air intérieur, ledit échangeur externe (EE) et
5 ledit évaporateur interne (El) sont alimentés en fluide frigorigène légèrement refroidi par ledit sous-refroidisseur (SR) de manière à abaisser respectivement la température dudit air extérieur et la température dudit air intérieur chauffé par la contribution dudit condenseur interne (CDI).
1 1 . Installation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce ) qu'elle comprend une première vanne (V1 ) de type trois voies et comprenant une entrée couplée à la sortie dudit compresseur (CP), une première sortie couplée à l'entrée dudit condenseur interne (CDI) et une seconde sortie couplée à une première entrée/sortie dudit échangeur externe (EE).
12. Installation selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce qu'elle 5 comprend une deuxième vanne (V2) de type trois voies et comprenant une entrée couplée à la sortie dudit condenseur interne (CDI), une première sortie couplée à l'entrée dudit sous-refroidisseur (SR), et une seconde sortie couplée à ladite première entrée/sortie dudit échangeur externe (EE).
13. Installation selon l'une des revendications 1 1 et 12, caractérisée en ) ce qu'elle comprend une troisième vanne (V3) de type trois voies et comprenant une entrée/sortie couplée à une seconde entrée/sortie dudit échangeur externe (EE), une sortie couplée à ladite entrée dudit sous- refroidisseur (SR), et une entrée couplée à une sortie dudit détendeur externe (DTE).
5 14. Installation selon l'une des revendications 1 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une quatrième vanne (V4) de type trois voies et comprenant une première entrée couplée à la sortie dudit évaporateur interne (El), une seconde entrée couplée à ladite première entrée/sortie dudit échangeur externe (EE), et une sortie couplée à l'entrée dudit compresseur
) (CP).
15. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une installation de chauffage/climatisation (IC) selon l'une des revendications précédentes.
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