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WO2011117207A1 - Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation et installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation - Google Patents

Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation et installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation Download PDF

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WO2011117207A1
WO2011117207A1 PCT/EP2011/054275 EP2011054275W WO2011117207A1 WO 2011117207 A1 WO2011117207 A1 WO 2011117207A1 EP 2011054275 W EP2011054275 W EP 2011054275W WO 2011117207 A1 WO2011117207 A1 WO 2011117207A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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heating
ventilation
air conditioning
heat exchanger
loop
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2011/054275
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English (en)
Inventor
Bernard Aoun
Régis BEAUVIS
Muriel Porto
Maurizio Alessio
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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Priority to US13/636,860 priority patent/US9259993B2/en
Priority to CN2011800258126A priority patent/CN102918339A/zh
Priority to JP2013500458A priority patent/JP5833095B2/ja
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    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/12—Removing frost by hot-fluid circulating system separate from the refrigerant system
    • F25D21/125—Removing frost by hot-fluid circulating system separate from the refrigerant system the hot fluid being ambient air

Definitions

  • the invention is in the field of heating, ventilation and / or air conditioning of a motor vehicle. More particularly, it relates to a heating loop, ventilation and / or air conditioning. It also relates to a heating, ventilation and / or air conditioning system comprising such a heating loop, ventilation and / or air conditioning.
  • a motor vehicle particularly an electric or hybrid vehicle, is commonly equipped with a heating, ventilation and / or air conditioning system for modifying the aerothermal parameters of an air flow distributed inside the passenger compartment of the vehicle.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning system includes a heating, ventilation and / or air conditioning device capable of channeling the circulation of the air flow prior to its distribution inside the passenger compartment.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning apparatus consists mainly of a housing made of plastic material housed under a dashboard of the vehicle.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning system comprises a heating, ventilation and / or air conditioning loop inside which a cooling fluid circulates. .
  • Such a heating, ventilation and / or air conditioning loop comprises, in particular, a compressor, an indoor heat exchanger, a first expansion member associated with a first bypass valve, an external heat exchanger, a second expansion member and a evaporator, which are jointly associated with a second bypass valve, and an accumulator.
  • the compressor is able to carry the fluid refrigerant at a high pressure.
  • the indoor heat exchanger is housed in the housing to allow a heat exchange between the refrigerant and the flow of air flowing in the housing prior to its distribution in the passenger compartment.
  • the first expansion member and the second expansion member are provided to allow expansion of the refrigerant fluid from the high pressure to the low pressure.
  • the external heat exchanger allows a heat transfer between the refrigerant and the ambient air, such as a flow of air outside the vehicle.
  • Such a heating, ventilation and / or air conditioning loop is, in particular, described in US6314750.
  • the housing is equipped with shutters operable between a closed position in which the shutters prohibit passage of the air flow through the indoor heat exchanger, and an open position in which the shutters allow the passage of the flow of heat. air through the indoor heat exchanger.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop is able to operate in "cooling" mode according to which the air flow is cooled by the evaporator, and in “heating” mode according to which the air flow is warmed by the indoor heat exchanger.
  • cooling the flaps are arranged in the closed position so that the air flow is not heated by the indoor heat exchanger.
  • heating, ventilation and / or air conditioning loop is not arranged to prevent a deposit of ice on an outer surface of the outdoor heat exchanger.
  • the purpose of the present invention is to provide a heating, ventilation and / or air conditioning loop whose architecture minimizes the pressure losses experienced by a refrigerant circulating inside the heating, ventilation and / or air conditioning loop.
  • Another object of the present invention is to provide a heating, ventilation and / or air conditioning system comprising such a heating, ventilation and / or air conditioning loop and allowing operation in various modes, so-called “heating” mode, "cooling” mode. , in particular "demisting and / or dehumidification” mode, in an efficient and fast manner, especially in extreme climatic conditions in which the external heat exchanger is likely to be strongly or completely covered with frost.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop of the present invention allows the circulation of a refrigerant fluid.
  • it comprises a compressor, an external heat exchanger, a restitution heat exchanger and a first expansion member placed directly downstream of the heat exchanger in a direction of circulation of the refrigerant fluid to the reactor. inside the heating, ventilation and / or air conditioning loop.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop comprises means for bypassing the heat exchanger and the first expansion member.
  • the bypass means advantageously consist of a pipe comprising a point of entry of the refrigerant fluid disposed on the heating, ventilation and / or air conditioning loop between the compressor and the heat exchanger and a return point of the fluid outlet refrigerant disposed on the heating, ventilation and / or air conditioning loop between the first expansion member and the external heat exchanger.
  • the pipe is provided with a through valve adapted to allow or prohibit a circulation of the refrigerant inside the pipe.
  • the entry point is provided with a three-way valve for sending refrigerant from the compressor to the return heat exchanger and / or the outdoor heat exchanger via the conduit. .
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop preferably comprises an accumulator arranged upstream of the compressor in the direction of circulation of the refrigerant fluid inside the heating, ventilation and / or air conditioning loop.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop advantageously comprises an evaporator and a second expansion member.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop also comprises a bypass disposed on the heating, ventilation and / or air conditioning loop in parallel with the evaporator and the second expansion element.
  • the return heat exchanger is an intermediate heat exchanger traversed by the cooling fluid and a heat transfer fluid.
  • the intermediate heat exchanger is integrated in a circulation circuit of the coolant having an indoor heat exchanger adapted to be traversed by a flow of air.
  • the return heat exchanger is an indoor heat exchanger adapted to be traversed by a flow of air.
  • the present invention also relates to a heating, ventilation and / or air conditioning installation comprising such a heating, ventilation and / or air conditioning loop.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning installation comprises a heating, ventilation and / or air conditioning unit advantageously housing the indoor heat exchanger and / or an additional heating device.
  • the heating, ventilation and / or air-conditioning unit also houses the evaporator, placed upstream of the indoor heat exchanger and the additional heating device in a direction of flow of an interior air flow. the heater, ventilation and / or air conditioning.
  • the evaporator, the indoor heat exchanger and an additional heating device, such as electric heating means are successively arranged one after the other inside the heating, ventilation and heating apparatus.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning system comprises the heating, ventilation and / or air conditioning loop as defined above which can take various configurations.
  • the heating, ventilation and / or air-conditioning loop is configured so that the refrigerant circulates successively in the compressor, the heat exchanger, the first expansion element, the exchanger of external heat, the bypass and returns to the compressor, preferably through a battery.
  • the additional heating device is active.
  • the heating, ventilation and / or air-conditioning loop is configured so that the refrigerant circulates successively in the compressor, the bypass means, the external heat exchanger, the second expansion element , the evaporator and returns to the compressor, preferably through an accumulator.
  • the additional heating device is inactive.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop is configured so that the refrigerant circulates successively in the compressor, the bypass means, the external heat exchanger, the second expansion element, the evaporator and returns to the compressor.
  • the additional heating device is active.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop is configured in such a way that that the refrigerant circulates successively in the compressor, the indoor heat exchanger, the expansion member, the external heat exchanger, the second expansion member, the evaporator and returns to the compressor.
  • FIG. 1 is a schematic view of a heating, ventilation and / or air conditioning system according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view of an alternative embodiment of the heating, ventilation and / or air-conditioning system illustrated in FIG. 1, and
  • FIGS. 1 to 5 show a heating, ventilation and / or air conditioning installation 1 able to modify the aerothermal parameters of an air flow distributed inside a passenger compartment of a motor vehicle, in particular an electric vehicle. or hybrid. Such a modification is obtained from the distribution of an interior air flow 2 in the passenger compartment.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning installation 1 comprises a heating, ventilation and / or air conditioning unit 3 capable of channeling the circulation of the interior air flow 2 prior to its distribution in the passenger compartment.
  • the heater, ventilation and / or air conditioning 3 is mainly constituted by a housing 4, in particular made of plastic material, and installed under a dashboard of the vehicle.
  • the housing 4 houses a blower 5, able to generate the internal air flow 2 from at least one air intake opening 6 to at least one air distribution opening 7 arranged in the housing 4.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning system 1 comprises a heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 to the which a coolant circulates, such as a subcritical refrigerant fluid, in particular those known under the names R134a or R1234yf or the like.
  • a coolant such as a subcritical refrigerant fluid, in particular those known under the names R134a or R1234yf or the like.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 comprises, in the refrigerant circulation direction, a compressor 9, able to carry the refrigerant at a high pressure.
  • the compressor 9 is advantageously associated with an accumulator 10 to prevent an admission of the refrigerant fluid in the liquid state inside the compressor 9.
  • the accumulator 10 is placed upstream of the compressor 9 in a direction of circulation 1 1 of the refrigerant inside the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 comprises a heat exchanger of restitution capable of allowing a heat exchange, direct or indirect, between the interior air flow 2 and the refrigerant.
  • the heat exchanger of restitution is constituted by an indoor heat exchanger 12 housed inside the housing 4 of the heating, ventilation and / or air conditioning apparatus 3.
  • the heat exchanger Inner 12 is able to allow heat transfer between the interior air flow 2 and the refrigerant.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 also comprises an evaporator 13 housed inside the casing 4 of the heating, ventilation and / or air-conditioning apparatus 3.
  • the evaporator 13 is also capable of allowing a transfer of heat between the refrigerating fluid and the internal air flow 2. More specifically, the evaporator 13 allows cooling and dehumidification of the interior air flow 2 by the refrigerant during the passage of the evaporator 13 by the flow indoor air 2.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 also includes an external heat exchanger 15 capable of allowing a heat transfer between the refrigerant and a flow of ambient air 16, such as a flow of heat. outside air to the vehicle.
  • the external heat exchanger 15 is preferably disposed at the front of the vehicle, under a bonnet of the vehicle.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 also comprises a first expansion member 17 and a second expansion member 18 which are able to allow expansion of the refrigerant fluid from the high pressure to a low pressure.
  • the first expansion element 17 is placed in the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 directly downstream of the indoor heat exchanger 12, in the direction of circulation 1 1 of the refrigerant inside the heating loop. heating, ventilation and / or air conditioning 8.
  • the first expansion member 17 is preferably an electronically controlled expansion valve so that the first expansion member 17 is able to prohibit a passage of the refrigerant through it.
  • the first expansion member 17 is capable of being a calibrated orifice, such as an orifice-tube, or an electronically controlled expansion member, associated with a valve allowing or not the passage of the refrigerant through the calibrated orifice.
  • a second expansion element 18 is arranged in the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 directly upstream of the evaporator 13, in the direction of circulation 1 1 of the refrigerant inside the heating, ventilation loop. and / or air conditioning 8.
  • the second expansion member 18 may be indifferently a calibrated orifice, such as an orifice-tube, or an electronically controlled expansion member.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 comprises a bypass 19, for example made by a bypass valve 19, the second expansion member 18 and the evaporator 13. circulating the refrigerant fluid from the external heat exchanger 15, either to the second expansion element 18 and then the evaporator 13, or to the compressor 9, in particular via the accumulator 10.
  • the present invention proposes to equip the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 bypassing means 20 of the indoor heat exchanger 12 and the first expansion member 17.
  • the bypass means 20 are able to circulate the refrigerant from the compressor 9, either directly to the external heat exchanger 15 , directly to the indoor heat exchanger 12.
  • heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 has an extremely simple architecture that nevertheless makes it possible to operate, at least: In a "heating" mode in which the interior air flow 2 is heated in particular by the indoor heat exchanger 12,
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 may also be able to operate in a "dehumidification" mode in which the interior air flow 2 is first cooled by the evaporator 13 and then reheated by an additional heating device 21.
  • the additional heating device 21 comprises resistors with a positive temperature coefficient.
  • the additional heating device 21 is housed inside the housing 4, preferably downstream of the indoor heat exchanger 12, in the direction of flow 14 of the interior air flow 2 inside the housing 4.
  • the bypassing means 20 comprise a pipe 22 comprising an entry point 23 through which the refrigerant enters inside the pipe 22 and a point outlet 24 through which the coolant is discharged out of the line 22.
  • the entry point 23 is placed on the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 between the compressor 9 and the indoor heat exchanger 12, while the outlet point 24 is disposed on the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 between the second expansion member 17 and the external fluid heat exchanger 15.
  • the pipe 22 is provided with a passage valve 25 able to prohibit or allow a circulation of the refrigerant inside the pipe 22.
  • the entry point 23 is equipped with a three-way valve for circulating the refrigerant fluid from the compressor 9 to the external fluid heat exchanger 15, or through the indoor heat exchanger 12 and the second expansion member 17, either directly through the pipe 22, or through the inner heat exchanger 12, the second expansion member 17 and the pipe 22
  • Figure 3 shows a configuration of the heating loop, ventilation and / or air conditioning 8 according to the "cooling" mode.
  • the passage valve 25 is open to allow a passage of the refrigerant inside the pipe 22.
  • the bypass 19 allows a circulation of the refrigerant from the outdoor heat exchanger 15 to the second detent 18.
  • the refrigerant exchanges heat with the ambient air stream 16.
  • the outdoor heat exchanger 15 behaves like a condenser.
  • the coolant leaves the outdoor heat exchanger 15 flows through the pass 19, to flow to the second expansion member 18 within which the coolant undergoes expansion.
  • the refrigerant circulates towards the evaporator 13 inside which it exchanges heat with the interior air flow 2.
  • the interior air flow 2 is cooled during the passage of the evaporator 13 prior to its distribution out of the housing 4.
  • the indoor heat exchanger 12 and the additional heating device 21 are inoperative according to this mode of operation.
  • FIG. 4 shows a configuration of the heating loop, ventilation and / or air conditioning 8 according to the "heating" mode.
  • the passage valve 25 is closed to prevent a passage of the refrigerant inside the pipe 22.
  • the bypass 19 allows a circulation of the refrigerant from the external heat exchanger 15 to the compressor 9, in particular via the accumulator 10.
  • the additional heating device 21 is activated.
  • the indoor heat exchanger 12 operates as a condenser and thus allows a heating of the internal air flow 2 by the refrigerant during the passage of the indoor heat exchanger 12.
  • the refrigerant exchanges heat with the air flow 2. This results in a warming of the interior air flow 2.
  • the heating of the interior air stream 2 by the indoor heat exchanger 12 is completed by the heating of the interior air flow 2 procured by the additional heating device 21.
  • the refrigerant flows to the first expansion member 17 within which the refrigerant is expanded. Then the coolant flows to the outdoor heat exchanger 15 which behaves as an evaporator allowing cooling of the ambient air flow 16 therethrough. Finally, the refrigerant leaves the external heat exchanger 15, flows through the bypass 19 to flow to the compressor 9, in particular via the accumulator 10.
  • FIG. 5 shows a configuration of the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 according to the "dehumidification” mode or according to the “defogging” mode.
  • the passage valve 25 is open to allow a passage of the refrigerant inside the conduit 22.
  • the bypass 19 allows a circulation of the refrigerant from the external heat exchanger 15 to the second expansion member 18.
  • the additional heating device 21 is activated.
  • the refrigerant carried at high pressure by the compressor 9 flows to the external heat exchanger 15.
  • the refrigerant exchanges heat with its counterpart. environment, in particular the ambient air flow 16.
  • This heat exchange advantageously allows a defrosting of an outer surface of the outdoor heat exchanger 15. Such icing is detrimental to the proper functioning of the heating, ventilation and heating loop. / or air conditioning 8, the frost forming an obstacle to the crossing of the external heat exchanger 15 by the ambient air flow 16.
  • the refrigerant flows from the outdoor heat exchanger 15 to the second detent member 18 within which it undergoes relaxation.
  • the coolant then circulates inside the evaporator 13 so that the internal air flow 2 is cooled as it passes through the evaporator 13.
  • the refrigerant fluid reaches the compressor 9, in particular through through the accumulator 10.
  • the evaporator 13 is located, preferably, upstream of the additional heating device 21. According to this embodiment, the additional heating device 21 is activated. Thus, the interior air flow 2 is cooled as it passes through the evaporator 13 and is then heated by the additional heating device 21 prior to its diffusion out of the housing 4.
  • the evaporator 13 In addition to the cooling of the interior air flow 2, the evaporator 13 also allows dehumidification of the interior air flow 2 from a condensation of the water vapor contained inside the interior air flow 2 on an outer face of the evaporator 13.
  • the indoor heat exchanger 12 is inoperative in "dehumidification” mode and in “demisting” mode allows maintenance at low temperature of the indoor heat exchanger 12, typically between 10 ° C and 20 ° vs.
  • the defrost provided by such an arrangement is fast and efficient because the energy produced by the compression of the refrigerant inside the compressor 9 is immediately and directly restored by the outdoor heat exchanger 15. Such a return allows a fast defrost.
  • such an architecture of the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 makes it possible, alternatively, to dispense with equipping the indoor heat exchanger 12 with maneuverable flaps between an open position which allows a passage of the flow indoor air 2 through the indoor heat exchanger 12, operating as a condenser 12, and a closed position that prohibits such passage.
  • the "defogging" mode is for example implemented from the pressure evolution of the refrigerant measured at the inlet of the compressor 9.
  • a mode “dehumidification in two stages of relaxation” which differs from the mode “dehumidification” as defined in relation to FIG. 5.
  • the heating, ventilation and / or air conditioning loop 8 can integrate a first expansion member 17 and a second expansion member 18 of the electronically controlled expansion type.
  • the passage valve 25 is closed to allow the passage of the refrigerant, successively, inside the indoor heat exchanger 12 and the expansion member 17.
  • the refrigerant is then sent to the external heat exchanger 15, then to the bypass 19. This will allow the passage of refrigerant to the expansion member 18 and to the evaporator 13.
  • These provisions are such that in the end, the flow Inner air 2 is successively cooled and dehumidified through the passage of the evaporator 13 and then reheated through the interior heat exchanger 12, advantageously, the mixing flap being in the "hot" position.
  • the additional heating device 21 may, if necessary, be activated.
  • Figures 1 to 5 show a heating system, ventilation and / or air conditioning 1 type 'direct'.
  • a heating system, ventilation and / or air conditioning type 'direct' is characterized by the fact that the indoor heat exchanger 12 is traversed by the refrigerant.
  • the present invention also covers an installation of heating, ventilation and / or air conditioning 1 of the 'indirect' type.
  • An "indirect" type heating, ventilation and / or air-conditioning installation is characterized by the fact that the indoor heat exchanger 12 is not traversed by the cooling fluid.
  • FIG. 6 An example of a heating, ventilation and / or air-conditioning installation 1 of the 'indirect' type is shown in FIG. 6.
  • the air-conditioning loop 8 comprises a heat exchanger consisting of an intermediate heat exchanger 32.
  • the intermediate heat exchanger 32 is disposed between the bypass means 20 and the heat exchanger 12. It provides a condenser function.
  • the intermediate heat exchanger 32 is traversed by the refrigerant flowing in a first portion of the air conditioning loop 8 in the direction of flow identified by the reference 1 1 in Figure 6.
  • the intermediate heat exchanger 32 allows a heat exchange between the refrigerant and the indoor heat exchanger 12.
  • the intermediate heat exchanger 32 allows a heat exchange between the refrigerant circulating in the first part of the air conditioning loop 8 and a coolant circulating in a second part of the air conditioning loop 8.
  • the second part of the air conditioning loop 8 comprises the intermediate heat exchanger 32 and the indoor heat exchanger 12.
  • the intermediate heat exchanger 32 comprises a first heat exchange surface 34 traversed by the refrigerant and a second heat exchange surface 36 traversed by the heat transfer fluid. Such an arrangement ensures a heat exchange between the refrigerant and the coolant.
  • the second part of the air conditioning loop 8 can also include means for circulating the coolant, such as in particular a pump.
  • the direction of circulation 30 of the coolant circulating in the second part of the air conditioning loop 8 allows the transfer of heat between the intermediate heat exchanger 32 and the indoor heat exchanger 12. At the crossing of the heat exchanger intermediate 32, the refrigerant exchanging heat with the coolant. The latter crosses, thereafter, the indoor heat exchanger 12.
  • the indoor heat exchanger 12 is adapted to allow heat transfer between the inner air stream 2 and the heat transfer fluid.
  • heating, ventilation and / or air conditioning system 1 does not modify the various modes of operation of the air conditioning loop 8 ("heating", "cooling” modes » « Defrosting » « dehumidification » « dehumidification in two stages of relaxation »).

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Abstract

L'invention a pour objet une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant, comprenant un compresseur (9), un échangeur de chaleur extérieur (15), un échangeur de chaleur de restitution (12, 32) et un premier organe de détente (17) placé en aval de l'échangeur de chaleur de restitution (12, 32) selon un sens de circulation (11) du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8). La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) comprend des moyens de contournement (20) de l'échangeur de chaleur intérieur (12) et du premier organe de détente (17). La présente invention concerne également une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1) comprenant une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8).

Description

Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation et installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation. L'invention est du domaine des installations de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, elle a pour objet une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Elle a aussi pour objet une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
Un véhicule automobile, notamment un véhicule électrique ou hybride, est couramment équipé d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques d'un flux d'air distribué à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. A cet effet, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend un appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation apte à canaliser la circulation du flux d'air préalablement à sa distribution à l'intérieur de l'habitacle. L'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation est principalement constitué d'un boîtier réalisé en matière plastique logé sous une planche de bord du véhicule.
Pour modifier la température du flux d'air préalablement à sa diffusion dans l'habitacle, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant.
Une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend, notamment, un compresseur, un échangeur de chaleur intérieur, un premier organe de détente associé à une première vanne de contournement, un échangeur de chaleur extérieur, un deuxième organe de détente et un évaporateur, qui sont conjointement associés à une deuxième vanne de contournement, et un accumulateur. Le compresseur est apte à porter le fluide réfrigérant à une haute pression. L'échangeur de chaleur intérieur est logé dans le boîtier pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d'air circulant dans le boîtier préalablement à sa distribution dans l'habitacle. Le premier organe de détente et le deuxième organe de détente sont prévus pour permettre une détente du fluide réfrigérant depuis la haute pression vers la basse pression. L'échangeur de chaleur extérieur permet un transfert thermique entre le fluide réfrigérant et l'air ambiant, tel qu'un flux d'air extérieur au véhicule. Une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation est, en particulier, décrite dans le document US6314750.
Le boîtier est équipé de volets manœuvrables entre une position de fermeture dans laquelle les volets interdisent un passage du flux d'air à travers l'échangeur de chaleur intérieur, et une position d'ouverture dans laquelle les volets autorisent le passage du flux d'air à travers l'échangeur de chaleur intérieur.
De plus, la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation est apte à fonctionner en mode « refroidissement » selon lequel le flux d'air est refroidi par l'évaporateur, et en mode « chauffage » selon lequel le flux d'air est réchauffé par l'échangeur de chaleur intérieur. En mode « refroidissement », les volets sont disposés en position de fermeture de manière à ce que le flux d'air ne soit pas réchauffé par l'échangeur de chaleur intérieur. En mode « chauffage », les volets sont placés en position d'ouverture pour permettre un réchauffement du flux d'air lors de sa traversée de l'échangeur de chaleur intérieur. Toutefois, une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation n'est pas agencée pour empêcher un dépôt de givre sur une surface extérieur de l'échangeur de chaleur extérieur. Un tel givrage tend à réduire le débit du flux d'air extérieur traversant l'échangeur de chaleur extérieur ce qui diminue l'échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d'air extérieur. Une telle diminution est préjudiciable au fonctionnement global de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation et altère les performances thermiques de cette
De plus, dans le cas où l'échangeur de chaleur extérieur est fortement, voire entièrement, givré, une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation est inapte à procurer un confort thermique satisfaisant à l'intérieur de l'habitacle.
Enfin, en mode « refroidissement », une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation génère des pertes de charge conséquentes affectant la circulation du fluide réfrigérant lors de la traversée de l'échangeur de chaleur intérieur, ce qui tend à diminuer les performances thermiques de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
Le but de la présente invention est de proposer une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation dont l'architecture minimise les pertes de charges subies par un fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Un autre but de la présente invention est de proposer une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation et permettant un fonctionnement en divers modes, dits mode « chauffage », mode « refroidissement », mode « désembuage et/ou déshumidification » notamment, de manière efficace et rapide, notamment dans des conditions climatiques extrêmes dans lesquelles l'échangeur de chaleur extérieur est susceptible d'être fortement, voire entièrement, recouvert de givre.
La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation de la présente invention permet la circulation d'un fluide réfrigérant. Selon la présente invention, elle comprend un compresseur, un échangeur de chaleur extérieur, un échangeur de chaleur de restitution et un premier organe de détente placé directement en aval de l'échangeur de chaleur de restitution selon un sens de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation. La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend des moyens de contournement de l'échangeur de chaleur de restitution et du premier organe de détente. Les moyens de contournement sont avantageusement constitués d'une conduite comprenant un point d'entrée du fluide réfrigérant disposé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation entre le compresseur et l'échangeur de chaleur de restitution et un point de sortie du fluide réfrigérant disposé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation entre le premier organe de détente et l'échangeur de chaleur extérieur.
Selon une variante préférée, la conduite est pourvue d'une vanne de passage apte à autoriser ou interdire une circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la conduite.
Selon une alternative, le point d'entrée est pourvu d'une vanne trois-voies pour envoyer le fluide réfrigérant depuis le compresseur vers l'échangeur de chaleur de restitution et/ou l'échangeur de chaleur extérieur par l'intermédiaire de la conduite.
La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend, préférentiellement, un accumulateur disposé en amont du compresseur selon le sens de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend, avantageusement, un évaporateur et un deuxième organe de détente. De plus, la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend également un by- pass disposé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation en parallèle de l'évaporateur et du deuxième organe de détente. Selon une première variante de réalisation de la présente invention, l'échangeur de chaleur de restitution est un échangeur de chaleur intermédiaire parcouru par le fluide réfrigérant et par un fluide caloporteur. Selon cette alternative, l'échangeur de chaleur intermédiaire est intégré à un circuit de circulation du fluide caloporteur comportant un échangeur de chaleur intérieur apte à être traversé par un flux d'air.
Selon une deuxième variante de réalisation de la présente invention, l'échangeur de chaleur de restitution est un échangeur de chaleur intérieur apte à être traversé par un flux d'air.
La présente invention concerne également une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant une telle boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
L'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend un appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation logeant avantageusement l'échangeur de chaleur intérieur et/ou un dispositif de chauffage additionnel. Avantageusement, l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation loge également l'évaporateur, placé en amont de l'échangeur de chaleur intérieur et du dispositif de chauffage additionnel selon un sens d'écoulement d'un flux d'air intérieur dans l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Selon une forme de réalisation, l'évaporateur, l'échangeur de chaleur intérieur et un dispositif de chauffage additionnel, tel que des moyens de chauffage électrique, sont disposés successivement les uns après les autres à l'intérieur du appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation, l'évaporateur étant placé en amont de l'échangeur de chaleur intérieur et du dispositif de chauffage additionnel selon le sens d'écoulement du flux d'air intérieur à l'intérieur de l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation, l'échangeur de chaleur intérieur étant placé en amont du dispositif de chauffage additionnel selon le sens d'écoulement du flux d'air intérieur à l'intérieur de l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Plus particulièrement, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comporte la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation telle que définie précédemment pouvant prendre diverses configurations.
Selon une configuration dite « chauffage », la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation est configurée de telle sorte que le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, l'échangeur de chaleur de restitution, le premier organe de détente, l'échangeur de chaleur extérieur, le by-pass et retourne au compresseur, préférentiellement en traversant un accumulateur. De plus, selon ce mode, le dispositif de chauffage additionnel est actif.
Selon une configuration dite « refroidissement », la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation est configurée de telle sorte que le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, les moyens de contournement, l'échangeur de chaleur extérieur, le deuxième organe de détente, l'évaporateur et retourne au compresseur, préférentiellement en traversant un accumulateur. De plus, selon ce mode, le dispositif de chauffage additionnel est inactif.
Selon une configuration dite « désembuage et/ou déshumidification », la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation est configurée de telle sorte que le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, les moyens de contournement, l'échangeur de chaleur extérieur, le deuxième organe de détente, l'évaporateur et retourne au compresseur. De plus, selon ce mode, le dispositif de chauffage additionnel est actif.
Selon une configuration dite « déshumidification à deux étages de détente », la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation est configurée de telle sorte que le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, l'échangeur de chaleur intérieur, l'organe de détente, l'échangeur de chaleur extérieur, le deuxième organe de détente, l'évaporateur et retourne au compresseur. La présente invention sera mieux comprise, d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l'exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquels :
• la figure 1 est une vue schématique d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon la présente invention,
• la figure 2 est une vue schématique d'une variante de réalisation de l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation illustrée sur la figure 1 , et
• les figures 3 à 5 sont des représentations schématiques de l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation illustré sur la figure précédente selon divers modes de fonctionnement. Les figures 1 à 5 présentent une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 apte à modifier les paramètres aérothermiques d'un flux d'air distribué à l'intérieur d'un habitacle d'un véhicule automobile, en particulier un véhicule électrique ou hybride. Une telle modification est obtenue à partir de la distribution d'un flux d'air intérieur 2 dans l'habitacle. L'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 comprend un appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation 3 apte à canaliser la circulation du flux d'air intérieur 2 préalablement à sa distribution dans l'habitacle.
L'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation 3 est principalement constitué par un boîtier 4, notamment réalisé en matière plastique, et installé sous une planche de bord du véhicule. Le boîtier 4 loge un pulseur 5, apte à générer le flux d'air intérieur 2 depuis au moins une bouche d'admission d'air 6 vers au moins une bouche de distribution d'air 7 agencées dans le boîtier 4.
Pour modifier une température du flux d'air intérieur 2 préalablement à la diffusion de ce dernier dans l'habitacle, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 comprend une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant, tel qu'un fluide réfrigérant sous-critique, en particulier ceux connus sous les dénominations R134a ou R1234yf ou analogue.
La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 comprend, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur 9, apte à porter le fluide réfrigérant à une haute pression. Le compresseur 9 est avantageusement associé à un accumulateur 10 pour éviter une admission du fluide réfrigérant à l'état liquide à l'intérieur du compresseur 9. A cet effet, l'accumulateur 10 est placé en amont du compresseur 9 selon un sens de circulation 1 1 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8.
La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 comprend un échangeur de chaleur de restitution apte à permettre un échange de chaleur, direct ou indirect, entre le flux d'air intérieur 2 et le fluide réfrigérant.
Selon une première variante de réalisation, l'échangeur de chaleur de restitution est constitué par un échangeur de chaleur intérieur 12 logé à l'intérieur du boîtier 4 de l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation 3. L'échangeur de chaleur intérieur 12 est apte à permettre un transfert thermique entre le flux d'air intérieur 2 et le fluide réfrigérant.
La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 comprend aussi un évaporateur 13 logé à l'intérieur du boîtier 4 de l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation 3. L'évaporateur 13 est aussi apte à permettre un transfert de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d'air intérieur 2. Plus précisément, l'évaporateur 13 permet un refroidissement et une déshumidification du flux d'air intérieur 2 par le fluide réfrigérant lors de la traversée de l'évaporateur 13 par le flux d'air intérieur 2.
A l'intérieur du boîtier 4, l'évaporateur 13 est placé en amont de l'échangeur de chaleur intérieur 12 selon un sens d'écoulement 14 du flux d'air intérieur 2 à l'intérieur de l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation 3. La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 comprend encore un échangeur de chaleur extérieur 15 apte à permettre un transfert thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air ambiant 16, tel qu'un flux d'air extérieur au véhicule. Pour faciliter un tel transfert de chaleur, l'échangeur de chaleur extérieur 15 est préférentiellement disposé à l'avant du véhicule, sous un capot moteur du véhicule.
La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 comprend aussi un premier organe de détente 17 et un deuxième organe de détente 18 qui sont aptes à permettre une détente du fluide réfrigérant depuis la haute pression vers une basse pression.
Le premier organe de détente 17 est placé dans la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 directement en aval de l'échangeur de chaleur intérieur 12, selon le sens de circulation 1 1 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8. Le premier organe de détente 17 est, préférentiellement, un détendeur à commande électronique de telle sorte que le premier organe de détente 17 est apte à interdire un passage du fluide réfrigérant à son travers. En variante, le premier organe de détente 17 est susceptible d'être un orifice calibré, tel qu'un orifice-tube, ou un organe de détente à commande électronique, associé à une valve autorisant ou non le passage du fluide réfrigérant à travers l'orifice calibré.
Un deuxième organe de détente 18 est disposé dans la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 directement en amont de l'évaporateur 13, selon le sens de circulation 1 1 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8.
Le deuxième organe de détente 18 peut être indifféremment un orifice calibré, tel qu'un orifice-tube, ou un organe de détente à commande électronique.
Enfin, la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 comprend un by- pass 19, par exemple réalisé par une vanne de contournement 19, du deuxième organe de détente 18 et de l'évaporateur 13. Le by-pass 19 permet de faire circuler le fluide réfrigérant en provenance de l'échangeur de chaleur extérieur 15, soit vers le deuxième organe de détente 18 puis l'évaporateur 13, soit vers le compresseur 9, en particulier via l'accumulateur 10.
Afin de diminuer le plus possible des pertes de charges subies par le fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8, la présente invention propose d'équiper la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 de moyens de contournement 20 de l'échangeur de chaleur intérieur 12 et du premier organe de détente 17. Les moyens de contournement 20 sont aptes à faire circuler le fluide réfrigérant en provenance du compresseur 9, soit directement vers l'échangeur de chaleur extérieur 15, soit directement vers l'échangeur de chaleur intérieur 12.
Ces dispositions sont telles que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 présente une architecture extrêmement simple permettant néanmoins de fonctionner, au moins : • en un mode « chauffage » dans lequel le flux d'air intérieur 2 est réchauffé notamment par l'échangeur de chaleur intérieur 12,
• en un mode « refroidissement » dans lequel le flux d'air intérieur 2 est refroidi par l'évaporateur 13, et
· en un mode « dégivrage » permettant un dégivrage de l'échangeur de chaleur extérieur 15.
De plus, la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 peut également être apte à fonctionner en un mode « déshumidification » dans lequel le flux d'air intérieur 2 est dans un premier temps refroidi par l'évaporateur 13, puis réchauffé par un dispositif de chauffage additionnel 21 . Par exemple, le dispositif de chauffage additionnel 21 comprend des résistances à coefficient de température positif. Le dispositif de chauffage additionnel 21 est logé à l'intérieur du boîtier 4, préférentiellement en aval de l'échangeur de chaleur intérieur 12, selon le sens d'écoulement 14 du flux d'air intérieur 2 à l'intérieur du boîtier 4.
Par ailleurs, il est envisageable de définir un mode « déshumidification à deux étages de détente » permettant de refroidir puis de réchauffer le flux d'air intérieur 2. Un tel mode est particulièrement avantageux dans le sens où la chaleur nécessaire à réchauffer le flux d'air intérieur 2 est obtenue sans nécessiter une consommation de puissance du compresseur 9 supplémentaire. Un tel mode de « déshumidification à deux détentes » présente donc un coefficient de performance avantageux. Grâce au dispositif de chauffage additionnel 21 , il est alors possible d'assurer également la fonction « dégivrage » tout en maintenant le confort dans l'habitacle.
Selon le mode de réalisation présenté sur les figure 2 à figure 5, les moyens de contournement 20 comprennent une conduite 22 comprenant un point d'entrée 23 par l'intermédiaire duquel le fluide réfrigérant pénètre à l'intérieur de la conduite 22 et un point de sortie 24 par l'intermédiaire duquel le fluide réfrigérant est évacué hors de la canalisation 22. Le point d'entrée 23 est placé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 entre le compresseur 9 et l'échangeur de chaleur intérieur 12, tandis que le point de sortie 24 est disposé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 entre le deuxième organe de détente 17 et l'échangeur de chaleur fluide extérieur 15.
Selon la variante de réalisation présentée sur les figure 2 à figure 5, la conduite 22 est pourvue d'une vanne de passage 25 apte à interdire ou à autoriser une circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la conduite 22. Selon une autre variante de réalisation, non représentée, le point d'entrée 23 est équipé d'une vanne trois-voies permettant une circulation du fluide réfrigérant depuis le compresseur 9 vers l'échangeur de chaleur fluide extérieur 15, soit à travers l'échangeur de chaleur intérieur 12 et le deuxième organe de détente 17, soit par directement à travers la conduite 22, ou soit à travers l'échangeur de chaleur intérieur 12, le deuxième organe de détente 17 et la conduite 22
La figure 3 présente une configuration de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 selon le mode « refroidissement ». Dans cette configuration, la vanne de passage 25 est ouverte pour permettre un passage du fluide réfrigérant à l'intérieur de la conduite 22. D'autre part, le by-pass 19 permet une circulation du fluide réfrigérant depuis l'échangeur de chaleur extérieur 15 vers le deuxième organe de détente 18.
Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant porté à haute pression par le compresseur 9 emprunte la conduite 22 et s'écoule à travers la vanne de passage 25, pour rejoindre l'échangeur de chaleur extérieur 15.
A l'intérieur de l'échangeur de chaleur extérieur 15, le fluide réfrigérant échange de la chaleur au flux d'air ambiant 16. Dans cette configuration, l'échangeur de chaleur extérieur 15 se comporte comme un condenseur. Par suite, le fluide réfrigérant quitte l'échangeur de chaleur extérieur 15, s'écoule à travers le by- pass 19, pour circuler vers le deuxième organe de détente 18 à l'intérieur duquel le fluide réfrigérant subit une détente.
Puis, le fluide réfrigérant circule vers l'évaporateur 13 à l'intérieur duquel il échange de la chaleur avec le flux d'air intérieur 2. Spécifiquement, le flux d'air intérieur 2 est refroidi lors de la traversée de l'évaporateur 13 préalablement à sa distribution hors du boîtier 4. Avantageusement, l'échangeur de chaleur intérieur 12 et le dispositif de chauffage additionnel 21 sont inopérants selon ce mode de fonctionnement.
Enfin, le fluide réfrigérant rejoint le compresseur 9 par l'intermédiaire de l'accumulateur 10.
Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant contourne l'échangeur de chaleur intérieur 12 et le premier organe de détente 17 ce qui tend à diminuer les pertes de charges que subit le fluide réfrigérant. Il en découle une amélioration des performances thermiques globales de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8, et notamment une augmentation d'un coefficient de performance COP de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8.
Il a été observé que les pertes de charge étaient de l'ordre de 0,6 bar à 1 ,7 bar moindre lors de la mise en œuvre des moyens de contournement 20 que dans les architectures ne comprenant pas de moyens de contournement 20. En mode « refroidissement », la circulation du fluide réfrigérant est nulle ou faible dans l'échangeur de chaleur intérieur 12. En conséquence, l'échangeur de chaleur intérieur 12 est généralement faiblement échauffé. Ainsi, selon la présente configuration, le réchauffement du flux d'air intérieur 2 est réduit par rapport à une architecture classique pour laquelle l'échangeur de chaleur intérieur 12 est parcouru en permanence par le fluide réfrigérant. La figure 4 présente une configuration de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 selon le mode « chauffage ». Dans cette configuration, la vanne de passage 25 est fermée pour interdire un passage du fluide réfrigérant à l'intérieur de la conduite 22. D'autre part, le by-pass 19 permet une circulation du fluide réfrigérant depuis l'échangeur de chaleur extérieur 15 vers le compresseur 9, en particulier via l'accumulateur 10. Avantageusement, le dispositif de chauffage additionnel 21 est activé.
Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant porté à haute pression par le compresseur 9 s'écoule vers l'échangeur de chaleur intérieur 12. En mode « chauffage », l'échangeur de chaleur intérieur 12 fonctionne en tant que condenseur et permet ainsi un réchauffement du flux d'air intérieur 2 par le fluide réfrigérant lors de la traversée de l'échangeur de chaleur intérieur 12. A l'intérieur de l'échangeur de chaleur intérieur 12, le fluide réfrigérant échange de la chaleur au flux d'air intérieur 2. Il en découle un réchauffement du flux d'air intérieur 2.
Préférentiellement, mais optionnellement, le réchauffement du flux d'air intérieur 2 par l'échangeur de chaleur intérieur 12 est complété par le réchauffement du flux d'air intérieur 2 procuré par le dispositif de chauffage additionnel 21 .
Par suite, le fluide réfrigérant s'écoule vers le premier organe de détente 17 à l'intérieur duquel le fluide réfrigérant subit une détente. Puis le fluide réfrigérant s'écoule vers l'échangeur de chaleur extérieur 15 qui se comporte comme un évaporateur en permettant un refroidissement du flux d'air ambiant 16 le traversant. Enfin, le fluide réfrigérant quitte l'échangeur de chaleur extérieur 15, s'écoule à travers le by-pass 19 pour circuler vers le compresseur 9, en particulier via l'accumulateur 10.
La figure 5 présente une configuration de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 selon le mode « déshumidification » ou selon le mode « désembuage ». Dans cette configuration, la vanne de passage 25 est ouverte pour autoriser un passage du fluide réfrigérant à l'intérieur de la conduite 22. De plus, le by-pass 19 permet une circulation du fluide réfrigérant depuis l'échangeur de chaleur extérieur 15 vers le deuxième organe de détente 18. Dans cette configuration, le dispositif de chauffage additionnel 21 est activé.
Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant porté à haute pression par le compresseur 9 s'écoule vers l'échangeur de chaleur extérieur 15. A l'intérieur de l'échangeur de chaleur extérieur 15, le fluide réfrigérant échange de la chaleur à son environnement, en particulier le flux d'air ambiant 16. Cet échange de chaleur permet avantageusement un dégivrage d'une surface extérieur de l'échangeur de chaleur extérieur 15. Un tel givrage est préjudiciable au bon fonctionnement de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8, le givre formant un obstacle à la traversée de l'échangeur de chaleur extérieur 15 par le flux d'air ambiant 16. Par suite, le fluide réfrigérant s'écoule depuis l'échangeur de chaleur extérieur 15 vers le deuxième organe de détente 18 à l'intérieur duquel il subit une détente. Le fluide réfrigérant circule alors à l'intérieur de l'évaporateur 13 de telle sorte que le flux d'air intérieur 2 est refroidi lors de sa traversée de l'évaporateur 13. Enfin, le fluide réfrigérant rejoint le compresseur 9, en particulier par l'intermédiaire de l'accumulateur 10.
L'évaporateur 13 est situé, préférentiellement, en amont du dispositif de chauffage additionnel 21 . Selon ce mode de réalisation, le dispositif de chauffage additionnel 21 est activé. Ainsi, le flux d'air intérieur 2 est refroidi lors de sa traversée de l'évaporateur 13 puis est réchauffé par le dispositif de chauffage additionnel 21 préalablement à sa diffusion hors du boîtier 4.
En complément du refroidissement du flux d'air intérieur 2, l'évaporateur 13 permet également une déshumidification du flux d'air intérieur 2 à partir d'une condensation de la vapeur d'eau contenue à l'intérieur du flux d'air intérieur 2 sur une face extérieure de l'évaporateur 13.
Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant contourne l'échangeur de chaleur intérieur 12 et le premier organe de détente 17. Un tel agencement tend à diminuer les pertes de charges que subit le fluide réfrigérant.
Par ailleurs, le fait que l'échangeur de chaleur intérieur 12 soit inopérant en mode « déshumidification » et en mode « désembuage » permet un maintien à faible température de l'échangeur de chaleur intérieur 12, typiquement comprise entre 10°C et 20 °C.
De plus, le dégivrage procuré par une telle disposition s'avère rapide et efficace en raison du fait que l'énergie produite par la compression du fluide réfrigérant à l'intérieur du compresseur 9 est immédiatement et directement restituée par l'échangeur de chaleur extérieur 15. Une telle restitution permet un dégivrage rapide.
Enfin, une telle architecture de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 permet, alternativement, de s'affranchir d'équiper l'échangeur de chaleur intérieur 12 de volets manœuvrables entre une position d'ouverture qui autorise un passage du flux d'air intérieur 2 à travers l'échangeur de chaleur intérieur 12, fonctionnant en tant que condenseur 12, et une position de fermeture qui interdit un tel passage.
Il en découle finalement une simplification de l'appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation 3.
Le mode « désembuage » est par exemple mis en œuvre à partir de l'évolution de pression du fluide réfrigérant mesurée en entrée du compresseur 9. Alternativement, il est envisageable de définir un mode « déshumidification en deux étages de détente » qui diffère du mode « déshumidification » tel que défini en relation avec la figure 5. Comme détaillé précédemment, la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 8 peut intégrer un premier organe de détente 17 et un deuxième organe de détente 18 de type détendeur à commande électronique.
Dans cette configuration, non représentée, la vanne de passage 25 est fermée pour autoriser le passage du fluide réfrigérant, successivement, à l'intérieur de l'échangeur de chaleur intérieur 12 et de l'organe de détente 17. Le fluide réfrigérant est ensuite envoyé vers l'échangeur de chaleur extérieur 15, puis vers le bypass 19. Celui-ci permettra le passage du fluide réfrigérant vers l'organe de détente 18 puis vers l'évaporateur 13. Ces dispositions sont telles qu'au final, le flux d'air intérieur 2 est successivement refroidi et déshumidifié à la traversée de l'évaporateur 13 puis réchauffé à la traversé de l'échangeur de chaleur intérieur 12, avantageusement, le volet de mixage étant en position « tout chaud ». Le dispositif de chauffage additionnel 21 pourra au besoin être activé.
Les figures 1 à 5 présentent une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 de type 'direct'. Une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation de type 'direct' se caractérise par le fait que l'échangeur de chaleur intérieur 12 est traversé par le fluide réfrigérant.
Alternativement, la présente invention couvre également une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 de type 'indirect'. Une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation de type 'indirect' se caractérise par le fait que l'échangeur de chaleur intérieur 12 n'est pas traversé par le fluide réfrigérant.
Un exemple d'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 de type 'indirect' est présenté sur la figure 6. Une telle installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 se distingue de l'agencement décrit en relation avec les figures 1 à 5 par le fait que la boucle de climatisation 8 comporte un échangeur de chaleur de restitution constitué par un échangeur de chaleur intermédiaire 32. L'échangeur de chaleur intermédiaire 32 est disposé entre les moyens de contournement 20 et l'échangeur de chaleur intérieur 12. Il assure une fonction de condenseur. Ainsi, l'échangeur de chaleur intermédiaire 32 est parcouru par le fluide réfrigérant circulant dans une première partie de la boucle de climatisation 8 selon le sens de circulation identifié par la référence 1 1 sur la figure 6.
Par ailleurs, l'échangeur de chaleur intermédiaire 32 permet un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et l'échangeur de chaleur intérieur 12. En effet, l'échangeur de chaleur intermédiaire 32 permet un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans la première partie de la boucle de climatisation 8 et un fluide caloporteur circulant dans une seconde partie de la boucle de climatisation 8. La seconde partie de la boucle de climatisation 8 comporte l'échangeur de chaleur intermédiaire 32 et l'échangeur de chaleur intérieur 12.
L'échangeur de chaleur intermédiaire 32 comporte une première surface d'échange thermique 34 parcourue par le réfrigérant et une deuxième surface d'échange thermique 36 parcourue par le fluide caloporteur. Un tel agencement assure un échange thermique entre le réfrigérant et le fluide caloporteur.
La seconde partie de la boucle de climatisation 8 peut également comporter des moyens de mise en circulation du fluide caloporteur, telle que notamment une pompe.
Le sens de circulation 30 du fluide caloporteur circulant dans la seconde partie de la boucle de climatisation 8 permet le transfert de chaleur entre l'échangeur de chaleur intermédiaire 32 et l'échangeur de chaleur intérieur 12. A la traversée de l'échangeur de chaleur intermédiaire 32, le fluide réfrigérant échange de chaleur avec le fluide caloporteur. Ce dernier traverse, par la suite, l'échangeur de chaleur intérieur 12. L'échangeur de chaleur intérieur 12 est apte à permettre un transfert thermique entre le flux d'air intérieur 2 et le fluide caloporteur.
L'agencement de l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 selon une configuration de type Indirect' présentée sur la figure 6 ne modifie pas les divers modes de fonctionnement de la boucle de climatisation 8 (modes « chauffage », « refroidissement », « dégivrage », « déshumidification », « déshumidification en deux étages de détente » ...).
Ainsi, les diverses configurations décrites en relation avec les figures 1 à 5, pour une architecture de type 'direct', sont également applicables à une architecture de type Indirect' telle que décrite à la figure 6. L'ensemble de ces dispositions est tel que le temps nécessaire pour dégivrer l'échangeur de chaleur fluide extérieur 15 est plus court, notamment deux fois plus court, en mettant en œuvre les moyens de contournement 20 comparativement à une architecture ne comportant de tels moyens de contournement 20. Cette diminution du temps de dégivrage est essentiellement due au fait que le fluide réfrigérant pénétrant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur extérieur 15 est beaucoup plus chaud lorsque les moyens de contournement 20 sont mis en œuvre. La différence est typiquement de l'ordre de 30°C, lorsque le fluide réfrigérant court-circuite l'échangeur de chaleur intérieur 12 en circulant dans les moyens de contournement 20. On remarque, enfin, que diverses mises en œuvre peuvent être réalisées selon les principes de l'invention. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples de fonctionnement sont donnés à titre d'illustration de l'objet de l'invention. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de réalisation décrits précédemment.
De plus, les différents modes de fonctionnement décrits précédemment peuvent être pris séparément ou en combinaison afin de réaliser des alternatives de réalisations et diverses configuration d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation telle que définie selon la présente invention.

Claims

20 Revendications
1 . - Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant, comprenant un compresseur (9), un échangeur de chaleur extérieur (15), un échangeur de chaleur de restitution intérieur (12, 32) et un premier organe de détente (17) placé en aval de l'échangeur de chaleur de restitution intérieur (12, 32) selon un sens de circulation (1 1 ) du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8),
caractérisée en ce que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation
(8) comprend des moyens de contournement (20) de l'échangeur de chaleur de restitution intérieur (12, 32) et du premier organe de détente (17).
2. - Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les moyens de contournement (20) sont constitués par une conduite (22) comprenant un point d'entrée (23) du fluide réfrigérant disposé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) entre le compresseur (9) et l'échangeur de chaleur de restitution intérieur (12, 32) et un point de sortie (24) du fluide réfrigérant disposé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) entre le premier organe de détente (17) et l'échangeur de chaleur extérieur (15).
3. - Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la conduite (22) est pourvue d'une vanne de passage (25) apte à autoriser ou interdire une circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la canalisation (22).
4. - Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le point d'entrée (23) est pourvu d'une vanne trois-voies apte à permettre une circulation du fluide réfrigérant depuis du compresseur (9) vers l'échangeur de chaleur de 21 restitution intérieur (12, 32) et/ou vers l'échangeur de chaleur extérieur (15) par l'intermédiaire de la conduite (22).
Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) comprend un accumulateur (10) disposé en amont du compresseur (9) selon le sens de circulation (1 1 ) du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8).
Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) comprend un évaporateur (13) et un deuxième organe de détente (18), disposés en amont du compresseur (9) selon le sens de circulation (1 1 ) du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8).
Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) comprend un by-pass (19) disposé sur la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) en parallèle de l'évaporateur (13) et du deuxième organe de détente (18).
Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur de restitution est un échangeur de chaleur intermédiaire (32) parcouru par le fluide réfrigérant et par un fluide caloporteur.
Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon l'une des revendications 8, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur intermédiaire (32) est intégré à un circuit de circulation du fluide caloporteur 22 comportant un échangeur de chaleur intérieur (12) apte à être traversé par un flux d'air.
10. - Boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur de restitution est un échangeur de chaleur intérieur (12) apte à être traversé par un flux d'air.
1 1 . - Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1 ) comprenant une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
12. - Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1 ) selon la revendication 89 ou 10, caractérisé en ce que l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1 ) comprend un appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation (3) logeant l'échangeur de chaleur intérieur (12) et/ou un dispositif de chauffage additionnel (21 ).
13. - Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1 ) selon la revendications 9 12 comprenant une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) est configurée selon un mode dit « chauffage » dans lequel le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur (9), l'échangeur de chaleur de restitution intérieur (12, 32), le premier organe de détente (17), l'échangeur de chaleur extérieur (15) et retourne au compresseur (9).
14. - Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1 ) selon la revendications 9 12 comprenant une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) est configurée selon 23 un mode dit « refroidissement » dans lequel le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur (9), les moyens de contournement (20), l'échangeur de chaleur extérieur (15), le deuxième organe de détente (18), l'évaporateur (13) et retourne au compresseur (9). Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1 ) selon la revendications 9 12 comprenant une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation (8) est configurée selon un mode dit « désembuage et/ou déshumidification » dans lequel le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur (9), les moyens de contournement (20), l'échangeur de chaleur extérieur (15), le deuxième organe de détente (18), l'évaporateur (13) et retourne au compresseur (9).
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