FR2924488A1 - Unite de refroidissement a froid positif et dispositifs mettant en oeuvre une telle unite - Google Patents

Unite de refroidissement a froid positif et dispositifs mettant en oeuvre une telle unite Download PDF

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Paul Rivier
Didier Serre
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Abstract

Unité, à cycle continu, de refroidissement d'un milieu ou d'un élément, unité comprenant :- un circuit fermé (2) de circulation d'un fluide frigorigène,- un groupe compresseur (3) qui est raccordé au circuit fermé (2) et assure une compression du fluide frigorigène,- un condenseur (4) qui est raccordé au circuit fermé (2) en aval du compresseur (3) et assure une condensation du fluide frigorigène comprimé,- un évaporateur (6) qui raccordé au circuit fermé (2) en aval du condenseur, possède une surface d'échange (9) avec le milieu ou l'élément à refroidir et assure une évaporation du fluide frigorigène,- des moyens (5) d'alimentation de l'évaporateur qui sont raccordés au circuit fermé (2), en étant disposés entre le condenseur (4) et l'évaporateur (6), et assurent une détente du fluide frigorigène,caractérisé en ce qu'elle est adaptée pour que, dans un mode de fonctionnement normal, la température de la surface d'échange (9) de l'évaporateur, dit à froid positif, soit strictement supérieure à 0 degres C.

Description

UNITE DE REFROIDISSEMENT A FROID POSITIF ET DISPOSITIFS METTANT EN OEUVRE UNE TELLE UNITE
La présente invention concerne le domaine technique du refroidissement de produits ou de milieux divers en vue notamment d'assurer leur conservation ou encore le refroidissement d'une pièce ou d'un habitacle.
Dans le domaine ci-dessus, il est connu de produire du froid au moyen d'une unité de refroidissement faisant intervenir un cycle continu de compression et de détente d'un fluide frigorigène. A cet effet, l'installation comprend généralement un compresseur qui comprime le fluide frigorigène dirigé ensuite vers un condenseur au niveau duquel le fluide frigorigène se refroidi. Le fluide frigorigène, à l'état liquide, est ensuite acheminé vers un détendeur qui alimente un évaporateur au niveau duquel le fluide frigorigène se réchauffe. En sortie de l'évaporateur, le fluide frigorigène à l'état gazeux est redirigé vers le compresseur. L'unité de refroidissement ainsi constituée fonctionne en circuit fermé. L'évaporateur d'une telle unité de refroidissement constitue alors la source de froid au contact de laquelle le milieu à refroidir est placé. Dans la mesure où la température au niveau de surface d'échange de l'évaporateur est très nettement inférieure à 0°C, l'unité de refroidissement comprend des moyens de régulation qui pilotent un fonctionnement intermittent du compresseur de manière à obtenir la température recherchée au niveau de l'enceinte réfrigérée ou encore de la pièce climatisée. Si de telles unités de refroidissement donnent pleinement satisfaction en ce qui concerne l'obtention des températures recherchées, elles présentent néanmoins l'inconvénient d'engendrer d'importants phénomènes de condensation au niveau de l'évaporateur. De plus, cette condensation est le plus souvent accompagnée d'un dépôt de givre sur la surface du condensateur. Ces phénomènes de condensation et de givrage présentent l'inconvénient d'altérer l'hygrométrie du milieu refroidit, ce qui peut être préjudiciable à la conservation de certains types de produits alimentaires ou encore au confort de l'utilisateur. De plus, le givrage de l'évaporateur impose de procéder à un dégivrage régulier dans la mesure où le givre nuit aux performances thermiques de l'évaporateur. Il est donc apparu le besoin d'un nouveau type d'unité de refroidissement qui réduit les phénomènes de condensation et supprime tout risque de givrage au niveau de l'évaporateur. Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne une unité, à cycle continu, de refroidissement d'un milieu ou d'un élément, unité comprenant : - un circuit fermé de circulation d'un fluide frigorigène, - un groupe compresseur qui est raccordé au circuit fermé et assure une compression du fluide frigorigène, - un condenseur qui est raccordé au circuit fermé en aval du compresseur et assure une condensation du fluide frigorigène comprimé, - un évaporateur qui raccordé au circuit fermé en aval du condenseur, possède une surface d'échange avec le milieu ou l'élément à refroidir et assure une évaporation du fluide frigorigène, - des moyens d'alimentation de l'évaporateur qui sont raccordés au circuit fermé, en étant disposés entre le condenseur et l'évaporateur, et assurent une détente du fluide frigorigène. Selon l'invention, l'unité de refroidissement est caractérisée en ce qu'elle est adaptée pour que, dans un mode de fonctionnement normal, la température de la surface d'échange de l'évaporateur, dit à froid positif, soit strictement supérieure à 0°C. La mise en oeuvre d'un tel évaporateur à froid positif présente l'avantage d'annuler tout risque d'apparition de givre ou de glace au niveau de la surface d'échange de l'évaporateur. De plus, la température positive de la surface d'échange de l'évaporateur réduit substantiellement les phénomènes de condensation au niveau de la surface d'échange de ce dernier, ce qui le rend particulièrement adapté à une mise en oeuvre dans des enceintes de stockage de produits devant être conservés à des températures positives dans des atmosphères à haut degré d'hygrométrie. Cette absence d'altération de l'hygrométrie rend également l'unité de refroidissement selon l'invention particulièrement adaptée pour à des applications de climatisation de pièces d'habitation ou d'habitacle. Selon une caractéristique de l'invention, l'évaporateur à froid positif comprend au moins un canal de circulation du fluide frigorigène dont la paroi interne est reliée à la surface d'échange par un matériau ou un assemblage de matériaux thermiquement conducteur. De manière préférée, le matériau ou l'assemblage de matériaux reliant la paroi interne à la surface d'échange présentera une conductibilité thermique supérieure ou égale à 1 Wm-'K-1. De manière plus particulièrement préférée, le matériau ou l'assemblage de matériaux reliant la paroi interne à la surface d'échange présente une conductibilité thermique supérieure ou égale à 10 Wm-'K-1. Ainsi, selon cette caractéristique, la température positive de la surface d'échange de l'évaporateur ne résulte pas de la mise en oeuvre d'un matériau à faible conduction thermique entre le canal de circulation du fluide frigorigène et la surface d'échange de l'évaporateur mais plutôt du mode de construction de l'alimentation de l'évaporateur du fluide frigorigène, notamment au niveau de la pression atteinte en sortie des moyens d'alimentation et de détente associés à l'évaporateur ainsi qu'éventuellement de la pression de compression du fluide frigorigène. En effet, selon l'invention la conception et le réglage de l'unité de refroidissement seront réalisés de manière que la température de la surface d'échange de l'évaporateur soit toujours positive même pendant des phases de fonctionnement du compresseur relativement importantes et supérieures à une heure, voire deux heures par opposition à un fonctionnement du compresseur intermittent sur de très courtes périodes de l'ordre de quelques minutes, voire moins. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fluide frigorigène mis en oeuvre pour l'installation de refroidissement est choisi parmi le dioxyde de carbone (CO2), les chlorofluorocarbones (CFC), les hydrochlorofluorocarbones (HCFC), les hydrochlorofluorocarbones (HFC) , les hydrocarbures ( HC ) et des mélanges de ceux-ci. De manière préférée, le fluide frigorigène sera choisi parmi: - le trifluorométhane, - le difluoroéthane, - le pentafluoroéthane, - le tétrafluoroéthane - l'isobutane - le propane et des mélanges de ceux-ci. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'unité de refroidissement est adaptée pour que dans un mode de fonctionnement normal, la pression du fluide frigorigène soit : - en sortie du compresseur, comprise entre 7 bars et 17 bar, et de préférence entre 8 bars et 15,5 bars dans le cas de l'utilisation d'un fluide frigorigène de type R134a ou comprise entre 15 bars et 28 bars dans le cas de l'utilisation d'un fluide frigorigène de type R404a. - en sortie des moyens d'alimentation, comprise entre 2 bar et 4 bar et de préférence entre 2,5 bars et 3,5 bars dans le cas de l'utilisation d'un fluide frigorigène de type R134a ou comprise entre 5 bars et 7 bars dans le cas de l'utilisation d'un fluide frigorigène de type R404a. Les valeurs de pressions sont ici données en bars absolus. La mise en oeuvre de telles pressions permet, notamment, une réduction de la consommation électrique du compresseur dans la mesure où, selon l'invention, la pression du fluide frigorigène au niveau de l'évaporateur est supérieure à celle généralement mise en oeuvre par les installations ou unités de refroidissement selon l'art antérieur. En effet, selon l'art antérieur, la pression du fluide frigorifique au niveau de l'évaporateur se situe à des valeurs inférieures à 2 bar et le plus souvent de l'ordre de 1,2 bar dans le cas de l'utilisation d'un fluide frigorigène de type R134a. Cette augmentation de la pression au niveau de l'évaporateur selon l'invention permet de réduire la différence de pression entre l'entrée et la sortie du compresseur et donc la quantité d'énergie nécessaire pour atteindre la pression de sortie du compresseur. Selon l'invention, le refroidissement du fluide frigorigène en sortie de compresseur peut être effectué de toute manière appropriée et ainsi, selon une caractéristique de l'invention, l'unité de refroidissement comprend un condenseur à air. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de refroidissement comprend un condenseur à eau étant entendu que ladite unité de refroidissement peut mettre en oeuvre à la fois un condenseur à eau et un condenseur à air, ou tout autre type de condenseur adapté à l'usage de l'unité de refroidissement. Selon l'invention, une unité de refroidissement peut être conçue pour refroidir différents types de milieux ou de produits alimentaires ou non. Ainsi, selon une caractéristique de l'invention, l'évaporateur à froid positif comprend une surface d'échange adaptée pour refroidir de l'air. L'évaporateur à froid positif pourra alors présenter la forme d'une plaque au niveau de laquelle l'air à refroidir se déplacera par convection naturelle. Dans le cadre de la réalisation d'un échangeur compact, la surface d'échange pourra être constituée par une série d'ailettes.
Selon une caractéristique de l'invention, l'unité de refroidissement comprend également des moyens de ventilation forcée adaptés pour faire circuler de l'air à refroidir au niveau de la surface d'échange de l'évaporateur à froid positif. Selon l'invention, l'unité de refroidissement peut comprendre également un évaporateur destiné à assurer le refroidissement de fluide contenu dans un circuit. Ainsi, selon une caractéristique de l'invention, l'évaporateur à froid positif comprend au moins canal de circulation d'un fluide à refroidir dont une paroi interne forme la surface d'échange de l'évaporateur à froid positif. Dans la mesure où la température de la surface d'échange de l'échangeur à froid positif selon l'invention est supérieure à 0°C, un tel échangeur évaporateur refroidisseur de liquide est particulièrement adapté au refroidissement d'eau sans qu'il soit nécessaire d'y ajouter des produits antigel. Selon l'invention, l'évaporateur peut également être conçu pour assurer un refroidissement de produits ou éléments par conduction. A cet effet, et selon une autre caractéristique de l'invention, l'évaporateur à froid positif est adapté pour assurer le refroidissement d'éléments par contact et la surface d'échange est alors adaptée pour supporter les éléments à refroidir. Un tel évaporateur de contact est particulièrement adapté pour assurer le refroidissement d'aliments ou de produits ne devant pas être soumis au gel tout en devant être conservé à des températures positives relativement basses, comme cela est par exemple le cas pour le poisson.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de refroidissement comprend en outre un évaporateur à froid négatif qui est raccordé au circuit fermé en aval du condenseur et possède une surface d'échange avec un milieu ou un élément à refroidir. L'unité de refroidissement est alors adaptée pour que dans un mode de fonctionnement normal la température de la surface d'échange de l'évaporateur à froid négatif soit inférieure à 0°C. L'invention concerne également un dispositif de climatisation d'une pièce d'habitation ou d'un habitacle qui comprend au moins une unité de refroidissement selon l'invention. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de climatisation comprend des moyens de ventilation forcée adaptés pour faire circuler de l'air au niveau de la surface d'échange de l'échangeur à froid positif et pour le diriger à l'intérieur de la pièce ou de l'habitacle. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de climatisation comprend des moyens pour diriger un flux d'air refroidit par l'échangeur à froid positif vers un utilisateur. En effet, la mise en oeuvre d'un échangeur à froid positif évite une trop forte altération du taux d'humidité de l'air refroidi de sorte qu'il est possible de diriger celui-ci directement vers une personne ou un animal sans créer une sensation d'inconfort ni un risque de desséchement trop rapide des muqueuses, un tel dessèchement étant généralement lié à un caractère trop sec de l'air. Ainsi, il pourrait par exemple être envisagé d'intégré l'unité d'évaporation dans un luminaire. L'air refroidit ayant naturellement, au sein d'une masse d'air chaud, un mouvement descendant, il alors possible de refroidir les utilisateurs situés généralement sous le luminaire. Ce refroidissement peut alors être assisté ou non par un ventilateur. Une telle combinaison est particulièrement attractive, efficace et esthétique, et, aussi, économique en énergie dans la mesure où on oriente le froid uniquement en direction des utilisateurs sans chercher à refroidir tout leur environnement. L'invention concerne aussi un dispositif de refroidissement d'un sujet comprenant une surface de réception du sujet, caractérisé en ce que la surface de réception est refroidie au moyen d'une unité de refroidissement selon l'invention. En effet, la mise en oeuvre d'un évaporateur à froid positif évite tout risque de brûlure ou d'inconfort en cas de contact direct du sujet avec la surface d'échange de l'évaporateur à froid positif formant une partie au moins de la surface de réception du sujet. La mise en oeuvre d'un évaporateur à froid positif permet également un refroidissement de la surface de réception du sujet par circulation en circuit fermé d'un fluide caloporteur qui pourra être avantageusement de l'eau. En effet, l'évaporateur à froid positif selon l'invention, élimine tout risque de givre et donc d'obturation du circuit d'eau au niveau de l'évaporateur. Ceci présente un grand avantage dans la mesure où la surface de réception du sujet peut être constituée par un matelas d'eau qui pourra être rempli sur le lieu d'utilisation et qui ne présentera aucun risque de toxicité en cas de perforation et pourra être vidé sans précaution particulière en fin d'utilisation. L'invention concerne également un dispositif de stockage à température régulée comprenant au moins une enceinte fermée de stockage à température positive délimitée par une paroi périphérique et au moins une porte d'accès. Selon l'invention, le dispositif de stockage comprend une unité de refroidissement selon l'invention dont l'évaporateur à froid positif est situé en relation avec l'enceinte de stockage à température positive pour la refroidir.
La mise en oeuvre d'un évaporateur à froid positif rend le dispositif de stockage selon l'invention particulièrement adapté à la conservation de produits ou de denrées alimentaires nécessitant un degré d'hygrométrie élevé sans qu'il soit nécessairement utile de prévoir des moyens d'humidification complémentaires.
Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de stockage à température régulée comprend une enceinte de stockage à température positive et une enceinte de stockage à température négative. L'unité de refroidissement comprend alors un évaporateur à froid négatif qui est placé en relation avec l'enceinte de stockage à température négative. Bien entendu, dans le cas d'une telle utilisation, l'air à température négative est confiné dans le compartiment de stockage à température négative.
Selon une forme de réalisation de l'invention, le dispositif de stockage comprend : - une enceinte de refroidissement qui est séparée de l'enceinte de stockage à température positive par une cloison et communique avec l'enceinte de stockage par au moins une ouverture d'aspiration d'air et une ouverture de refoulement d'air, l'évaporateur à froid positif étant placé dans l'enceinte de refroidissement, et - des moyens de ventilation forcée adaptés pour assurer la circulation de l'air entre l'enceinte de stockage à température positive et l'enceinte de refroidissement.
Selon une variante de cette forme de réalisation, certaines parties au moins de la paroi périphérique comprennent une double paroi formant des canaux périphériques de circulation de l'air refroidi qui sont raccordés à l'ouverture de refoulement et débouchent dans l'enceinte de stockage à température positive.
L'interposition des canaux de circulation de l'air refroidi, intégrés dans l'épaisseur de la paroi, entre le milieu extérieur et l'intérieur de l'enceinte de stockage à température positive permet de réduire voire d'annuler les gradients de température dans certaines directions. De plus, la circulation de l'air dans ces canaux en permet un réchauffement de l'air refroidi, par un transfert thermique entre l'air refroidi et l'air de l'enceinte ainsi qu'entre l'environnement extérieur et l'air refroidi, de manière à amener l'air refroidi à la température recherchée avant sa mise en contact avec les produits ou les aliments à refroidir ou à maintenir à une température de conservation donnée. De manière préférée mais non nécessaire, l'enceinte de refroidissement sera située sous l'enceinte de stockage à température positive et une partie au moins des canaux déboucheront en partie haute de l'enceinte de stockage à température positive.
Selon une variante de la forme de réalisation ci-dessus, une partie des canaux de circulation débouche à une hauteur intermédiaire dans l'enceinte de stockage à température positive, ce qui permet d'y définir des zones ayant des températures différentes.
Selon une autre variante de la forme de réalisation ci-dessus, certaines parties au moins de la paroi périphérique comprennent une double paroi formant des canaux périphériques d'aspiration de l'air qui sont raccordés à l'ouverture d'aspiration et comprennent une entrée d'air ouverte au niveau de l'enceinte de stockage à température positive. Selon l'invention, l'entrée d'air d'une partie au moins des canaux d'aspiration pourra être située en partie haute de l'enceinte de stockage. L'entrée d'air d'une partie des canaux d'aspiration pourra également être située à une hauteur intermédiaire de l'enceinte de stockage à froid positif. Selon encore une autre variante de la forme de réalisation ci-dessus, la porte d'accès est à ouverture frontale et comprend une double paroi formant au moins un canal de circulation de l'air refroidi qui est raccordé à l'ouverture de refoulement et débouche en partie haute de l'enceinte de stockage à température positive. Selon une caractéristique de l'invention, des moyens de ventilation sont adaptés pour assurer une circulation forcée ascendante de l'air dans l'enceinte de stockage. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de ventilation sont adaptés pour assurer une circulation forcée descendante de l'air dans l'enceinte de stockage.
Selon une caractéristique du dispositif de stockage conforme à l'invention, l'échangeur à froid positif est situé à distance de la paroi périphérique. En effet, dans la mesure où la surface d'échange de l'évaporateur à froid positif selon l'invention possède une température toujours positive, il n'est plus nécessaire d'inclure l'évaporateur à froid positif dans les parois isolantes afin d'en faciliter le dégivrage. Ainsi, le montage et le démontage de l'installation se trouvent grandement facilités puisque l'unité de refroidissement, et plus particulièrement son évaporateur à froid positif, peut être séparée de la paroi définissant l'enceinte de stockage sans risque de rupture du circuit contenant le fluide frigorigène. Bien entendu, les différentes caractéristiques, formes de réalisation et variantes des objets de l'invention, peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description ci-dessous effectuée en référence aux dessins annexés qui illustrent les formes non limitatives de réalisation de différents objets de l'invention. - La figure 1 est une vue schématique d'une unité de refroidissement selon l'invention, mise en oeuvre dans le cadre d'un dispositif de climatisation à destination d'une pièce d'habitation ou d'un habitacle de véhicule. - La figure 2 est une vue schématique d'un luminaire intégrant une évaporation à froid positif d'une installation de refroidissement selon l'invention. - La figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de refroidissement d'un sujet par contact. - La figure 4 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de 20 stockage selon l'invention comprenant une enceinte de stockage à température positive. - La figure 5 est une coupe schématique selon la ligne IV-IV de la figure 3. - la figure 6 est une coupe analogue à la figure 4 montrant un 25 autre mode de fonctionnement du dispositif de stockage illustré aux figures 4 et 5. - Les figures 7 et 8 sont des coupes analogues aux figures 4 et 5 et illustrant une variante de réalisation du dispositif de stockage représentés par ces dernières. 30 - La figure 9 est une coupe verticale schématique d'un dispositif de stockage selon l'invention, comprenant une enceinte de stockage à température positive et une enceinte de stockage à température négative.
Sur ces figures, les références communes désignent des éléments communs aux différentes formes de réalisations. Comme cela ressort de la figure 1, une unité de refroidissement, selon l'invention, désignée dans son ensemble par la référence 1 comprend un circuit fermé 2 à l'intérieur duquel circule en boucle un fluide frigorigène pour y subir un cycle continu de compression et de détente. Ainsi, l'unité de refroidissement comprend un compresseur 3 qui va comprimer le fluide frigorigène à une pression comprise entre 7 bars et 17 bars, et de préférence comprise entre 8 bars et 15,5 bars dans le cas de l'utilisation d'un fluide frigorigène de type R134a. En sortie du compresseur 3, le fluide frigorigène à haute pression est dirigé, par le circuit 2, vers un condenseur 4 au niveau duquel il va se refroidir et se liquéfier. A partir du condenseur 4, le fluide frigorigène est acheminé, par le circuit 2, vers des moyens d'alimentation 5 d'un évaporateur 6. Les moyens d'alimentation 5 sont adaptés pour détendre le fluide frigorigène de manière à l'amener à une pression comprise entre 2 bar et 4 bar et de préférence entre 2,5 bar et 3,5 bar. Les moyens d'alimentation 5 peuvent être alors réalisés de toute manière appropriée comme par exemple sous la forme d'un détendeur ou encore d'un tube capillaire dont les caractéristiques structurelles auront été choisies pour atteindre les valeurs de détente recherchées. L'unité de refroidissement 1 comprend en outre une unité de commande 7 assurant le pilotage du fonctionnement du compresseur 3 à partir des informations fournies par un capteur de température 8. Selon l'invention, l'évaporateur 6 peut être de toute nature appropriée et, selon l'exemple illustrée, il est formé par un évaporateur refroidisseur à ailettes (non représentées). Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'unité de refroidissement 1 et plus particulièrement les points de fonctionnement du compresseur 3 et du détendeur 5, sont déterminés pour qu'en mode de fonctionnement normal la température de la surface d'échange 9 de l'échangeur 6 soit strictement supérieure à 0°C, de manière à éviter toute apparition de givre au niveau de ladite surface d'échange 9. Ainsi, l'évaporateur 6 est qualifié d'évaporateur à froid positif. Cette température positive de la surface d'échange 9 permet de réduire la déshydratation de l'air au contact de l'évaporateur 6 de sorte qu'il est possible de souffler cet air directement sur un utilisateur U. A cet effet, selon l'exemple illustré, l'unité du refroidissement 1 comprend en outre un ventilateur 15 assurant une circulation forcée de l'air au travers de l'échange de l'évaporateur à froid positif 6 ainsi que les déflecteurs 16 dirigeant l'air sur l'utilisateur. L'ensemble formé de l'unité de refroidissement 1, du ventilateur 15 et du déflecteur 16 constitue alors une unité de climatisation susceptible d'être mis en oeuvre soit dans une pièce soit dans le cadre de la climatisation d'un habitacle de véhicule. Selon l'invention, et comme cela est illustré à la figure 2, l'évaporateur à froid positif peut être associé à un luminaire 17, de sorte qu'un utilisateur U situé sous un luminaire est refroidi par convection naturelle. L'utilisation d'un évaporateur à froid positif présente en outre l'avantage de supprimer tout risque de brûlure par le froid en cas de contact direct avec la surface d'échange 9 de l'évaporateur.
Ainsi, il est possible d'envisager une utilisation de l'unité de refroidissement 1 selon l'invention dans le cadre d'un dispositif 19 de refroidissement d'un sujet par contact tel qu'illustré à la figure 3. Un tel dispositif comprend alors une surface de réception 20 d'un sujet S qui est refroidi au moyen de l'unité de refroidissement 1. Selon l'exemple illustré, une partie de la surface 20 est constituée par la surface d'échange 9 de l'évaporateur à froid positif 6. Par ailleurs, de par la présence de son évaporateur à froid positif 6, l'unité de refroidissement selon l'invention 1, est particulièrement adapté pour assurer le stockage et la conservation de produits nécessitant un taux d'humidité élevé comme par exemple le vin. Ainsi, les figures 4 et 5 illustrent un dispositif de stockage plus particulièrement adapté à la conservation de bouteilles de vin à une température de garde idoine. Selon l'exemple illustré, le dispositif de stockage désigné dans son ensemble par la référence 25 comprend une paroi périphérique isolante 26 qui délimite une enceinte de stockage à température positive 27. L'enceinte 27 est ouverte en façade et le dispositif 25 comprend alors une porte 28 à ouverture frontale. Bien entendu, le dispositif de stockage 25 comprend une unité de refroidissement 1 selon l'invention dont l'évaporateur à froid positif 6 est placé en relation avec l'enceinte de stockage à température positive 27. Selon l'exemple illustré, l'évaporateur à froid positif 6 est placé à l'intérieur d'une enceinte de refroidissement 29 qui est séparée de l'enceinte de stockage par une cloison 30 présentant en son centre des ouvertures d'aspiration l'air 31 et, au niveau de son pourtour, une ouverture périphérique 32 de refoulement l'air. L'échangeur à froid positif 6 est alors associé à des moyens de ventilation forcée 34 tels que par exemple un ventilateur 34 disposé dans l'enceinte de refroidissement. Le ventilateur 34 est conçu de manière à assurer une aspiration de l'air de l'enceinte de stockage à température positive 27 pour l'amener au contact de la surface d'échange 9 de l'évaporateur à froid positif 6. Selon l'exemple illustré, l'ouverture de refoulement périphérique 33 débouche dans des canaux verticaux 35 délimités par une cloison de doublage 36 associée à la paroi périphérique 26 ainsi qu'à la porte. Les canaux 35 débouchent en partie supérieure de l'enceinte de stockage 27 de manière à y amener l'air refroidi qui descend à l'intérieur de l'enceinte de stockage à froid positif 27 pour ensuite être repris dans l'enceinte de refroidissement. Une telle circulation de l'air permet son réchauffement à l'intérieur des canaux 35 avant son entrée dans l'enceinte de stockage 27, ce qui permet de l'amener exactement à la température recherchée, tout en réduisant voire en annulant des gradients de température horizontaux au sein de l'enceinte 27. Il est à noter que dans un tel mode de fonctionnement, la température au sein de l'enceinte de refroidissement sera inférieure à celle régnant à l'intérieur de l'enceinte de stockage à température positive 27. Ainsi, il peut par exemple être prévu d'adapter un tiroir 50 dans l'enceinte de refroidissement 29, de manière à y stocker des bouteilles de vin à une température de service, tandis que la température au sein de l'enceinte de stockage à température positive 27 aura une valeur optimale pour une garde dans de bonnes conditions de vin.
Un tel mode de fonctionnement permet d'obtenir, au sein de l'enceinte de stockage 27, un gradien de température vertical réduit et un gradien de température horizontal quasi nul.
Toutefois, selon la nature du contenu de l'enceinte de stockage 17, il peut être recherché un gradien de température vertical plus important et par exemple de l'ordre de 12° C entre le haut et le bas de l'enceinte 27 avec un gradien de température horizontal quasi nul. A cet effet, le mode de fonctionnement du dispositif de stockage 25 peut être modifié en inversant le sens de la ventilation assurée par les moyens de ventilation 34. Ainsi, comme le montre la figure 6, l'air présente, à l'intérieur de l'enceinte 27, un mouvement forcé ascendant et se trouve aspiré en partie haute de l'enceinte de stockage 27 pour être canalisé par les canaux périphériques 35 vers l'enceinte de refroidissement 29. Les moyens de ventilation 34 travailleront alors à faible vitesse de manière à induire une vitesse réduite de déplacement vertical ascendant de l'air dans l'enceinte 27. Selon l'invention, le sens et/ou la vitesse de travail des moyens de ventilation forcée 34 pourra être déterminé en usine ou, au contraire, réglé par l'utilisateur du dispositif de stockage 25. Les figures 7 et 8 illustrent une variante de réalisation du dispositif de stockage présenté aux figures 4 et 5. Selon cette variante de réalisation, les canaux de circulation de l'air refroidi 35 débouchent par des ouvertures intermédiaires 37 à une hauteur intermédiaire dans l'enceinte de stockage à température positive 27. De plus, selon cet exemple, la paroi arrière du dispositif de stockage 25 comprend une double paroi 38 qui forme au moins un, voire plusieurs canaux périphériques d'aspiration de l'air 39. Ces canaux périphériques d'aspiration 39 sont alors raccordés à l'ouverture d'aspiration 33 et comprennent une entrée d'air ouverte au niveau de la partie supérieure de la salle de stockage 27 ainsi qu'une entrée d'air ouverte au niveau d'une hauteur intermédiaire de l'enceinte de stockage 27. L'association des canaux d'aspiration 39 et des sorties d'air intermédiaires 37 et autres permet alors de définir dans l'enceinte de stockage à température positive 27 deux zones A et B présentant des températures de stockage différentes.
Selon l'invention, le dispositif de stockage peut également être conçu pour assurer la conservation de denrées alimentaires diverses. Ainsi la figure 9 illustre un dispositif de stockage comprenant une enceinte de stockage à température négative 40 en plus de l'enceinte de stockage à température positive 27. L'unité de refroidissement comprend alors un évaporateur à froid négatif 41 qui est alimenté de manière que la température de sa surface d'échange 42 soit strictement inférieure à 0 et que la température à l'intérieur de l'enceinte de stockage à température négative 40 soit adaptée à la conservation d'aliments congelés ou surgelés par exemple. Il est à noter que selon cette forme de réalisation, l'évaporateur à froid positif 6 est conçu de manière que sa surface d'échange 9 puisse recevoir des aliments fragiles pouvant être maintenus à une basse température constante supérieure à 0° comme du poisson P. Ainsi, selon l'exemple illustré, l'évaporateur 6 constitue un évaporateur refroidisseur de contact. Bien entendu, il pourrait être envisagé de compléter l'évaporateur à froid positif de contact 6 par un évaporateur à froid positif refroidisseur d'air disposé à l'intérieur de l'enceinte de stockage à température positif.
Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l'unité de refroidissement et au dispositif de refroidissement ou de climatisation selon l'invention dans le cadre des revendications.

Claims (34)

REVENDICATIONS
1. Unité, à cycle continu, de refroidissement d'un milieu ou d'un élément, unité comprenant : - un circuit fermé (2) de circulation d'un fluide frigorigène, - un groupe compresseur (3) qui est raccordé au circuit fermé (2) et assure une compression du fluide frigorigène, - un condenseur (4) qui est raccordé au circuit fermé (2) en aval du compresseur (3) et assure une condensation du fluide frigorigène comprimé, - un évaporateur (6) qui raccordé au circuit fermé (2) en aval du condenseur, possède une surface d'échange (9) avec le milieu ou l'élément à refroidir et assure une évaporation du fluide frigorigène, - des moyens (5) d'alimentation de l'évaporateur qui sont raccordés au circuit fermé (2), en étant disposés entre le condenseur (4) et l'évaporateur (6), et assurent une détente du fluide frigorigène, caractérisé en ce qu'elle est adaptée pour que, dans un mode de fonctionnement normal, la température de la surface d'échange (9) de l'évaporateur, dit à froid positif, soit strictement supérieure à 0°C.
2. Unité de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'évaporateur à froid positif (6) comprend au moins un canal de circulation du fluide frigorigène dont la paroi interne est reliée à la surface d'échange par un matériau ou un assemblage de matériaux thermiquement conducteur.
3. Unité de refroidissement selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau ou l'assemblage de matériaux reliant la paroi interne à la surface d'échange présente une conductibilité thermique supérieure ou égale à 1 W m-' K-'
4. Unité de refroidissement selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau ou l'assemblage de matériaux reliant la paroi interne à la surface d'échange présente une conductibilité thermique supérieure ou égale à 10 Wm-'K-1.
5. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le fluide frigorigène est choisi parmi le dioxyde decarbone (CO2), les hydrocarbures (HG), les chlorofluorocarbones (CFC), les hydrochlorofluorocarbones (HCFC), les hydrochlorofluorocarbones (HFC) et des mélanges de ceux-ci.
6. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le fluide frigorigène est choisi parmi : - le trifluorométhane, - le difluoroéthane, - le pentafluoroéthane, - le tétrafluoroéthane, - l'isobutane - le propane et des mélanges de ceux-ci
7. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est du type R134a et en ce que l'unité 15 est adaptée pour que dans un mode de fonctionnement normal, la pression du fluide frigorigène soit : - en sortie du groupe compresseur (3), comprise entre 7 bars et 17 bar, et de préférence entre 8 bars et 15,5 bars et - en sortie des moyens d'alimentation (5), comprise entre 2 bar et 20 4 bar et de préférence entre 2,5 bars et 3,5 bars.
8. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est du type R404a et en ce que l'unité est adaptée pour que dans un mode de fonctionnement normal, la pression du fluide frigorigène soit : 25 - en sortie du compresseur, comprise entre 15 bars et 28 bars, - en sortie des moyens d'alimentation, comprise entre 5 bars et 7 bars.
9. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'elle comprend un condenseur (4) à air. 30
10. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'elle comprend un condenseur (4) à eau.
11. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'évaporateur à froid positif (6) comprend une surface d'échange (9) adaptée pour refroidir de l'air.
12. Unité de refroidissement selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface d'échange (9) est définie par une série d'ailettes.
13. Unité de refroidissement selon la revendication 11 ou 12 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (34) de ventilation forcée adaptés pour faire circuler de l'air à refroidir au niveau de la surface d'échange (9).
14. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'évaporateur à froid positif (6) comprend au moins canal de circulation d'un fluide à refroidir dont une paroi interne forme la surface d'échange (9) de l'évaporateur à froid positif.
15. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'évaporateur à froid positif (6) est adapté pour assurer le refroidissement d'éléments par contact et en ce que la surface d'échange (9) est adaptée pour supporter les éléments à refroidir.
16. Unité de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre un évaporateur à froid négatif qui est raccordé au circuit fermé (2) en aval du condenseur (4) et possède une surface d'échange avec un milieu ou un élément à refroidir, et en ce qu'elle est adaptée pour que dans un mode de fonctionnement normal la température de la surface d'échange de l'évaporateur à froid négatif soit strictement inférieure à 0°C.
17. Dispositif de climatisation d'une pièce d'habitation ou d'un habitacle caractérisé en ce qu'il comprend au moins une unité de refroidissement (1) selon l'une des revendications 11 à 13.
18. Dispositif de climatisation selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (15) de ventilation forcée adaptés pour faire circuler de l'air au niveau de la surface d'échange (9) de l'échangeur à froid positif (6) et pour le diriger à l'intérieur de la pièce ou de l'habitacle.
19. Dispositif de climatisation selon la revendication 17 ou 18 caratérisé en ce qu'il est combiné avec un dispositif d'éclairage.
20. Dispositif de climatisation selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (16) pour diriger un flux d'air refroidit par l'échangeur à froid positif vers un utilisateur (U).
21. Dispositif de refroidissement d'un sujet (S) comprenant une surface (20) de réception du sujet, caractérisé en ce que la surface de réception (20) est refroidie au moyen d'une unité de refroidissement (1) selon l'une des revendications 1 à 15.
22. Dispositif de stockage à température régulée comprenant au moins une enceinte fermée de stockage à température positive (27) délimitée par une paroi périphérique (26) et au moins une porte d'accès, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de refroidissement (1) selon l'une des revendications 1 à 14 dont l'évaporateur à froid positif (6) est situé en relation avec l'enceinte de stockage à température positive (27) pour la refroidir.
23. Dispositif de stockage à température régulée comprenant une enceinte de stockage à température positive (21) et une enceinte de stockage à température négative (40) caractérisé en ce qu'il comprend une unité de refroidissement (1) selon la revendication 16 dont l'évaporateur à froid positif (6) est placé en relation avec l'enceinte de stockage à température positive et dont l'évaporateur à froid négatif est placé en relation avec l'enceinte de stockage à température négative.
24. Dispositif de stockage selon la revendication 22 ou 23 caractérisé en ce qu'il comprend : - une enceinte de refroidissement qui est séparée de l'enceinte de stockage à température positive (27) par une cloison (30) et communique avec l'enceinte de stockage par au moins une ouverture d'aspiration d'air (31) et une ouverture de refoulement d'air (33), l'évaporateur à froid positif (6) étant placé dans l'enceinte de refroidissement, et - des moyens (34) de ventilation forcée adaptés pour assurer la circulation de l'air entre l'enceinte de stockage à température positive et l'enceinte de refroidissement.
25. Dispositif de stockage selon la revendication 24, caractérisé en ce que certaines parties au moins de la paroi périphérique comprennent une double paroi formant des canaux périphériques (35) de circulation de l'air refroidi qui sont raccordés à l'ouverture de refoulement (33) et débouchent dans l'enceinte de stockage à température positive (27).
26. Dispositif de stockage selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'enceinte de refroidissement est située sous l'enceinte de stockage à température positive (27) et en ce qu'une partie au moins des canaux de circulation (35) débouchent en partie haute de l'enceinte de stockage à température positive (27).
27. Dispositif de stockage selon la revendication 25 ou 26, caractérisé en ce qu'une partie des canaux de circulation (35) débouchent à une hauteur intermédiaire dans l'enceinte de stockage à température positive.
28. Dispositif de stockage selon l'une des revendications 24 à 27, caractérisé en ce que certaines parties au moins de la paroi périphérique comprennent une double paroi formant des canaux périphériques (35) d'aspiration de l'air qui sont raccordés à l'ouverture d'aspiration (33) et comprennent une entrée d'air ouverte au niveau de l'enceinte de stockage à température positive (27).
29. Dispositif de stockage selon la revendication 28, caractérisé en ce que l'entrée d'air d'une partie au moins des canaux d'aspiration est située en partie haute de l'enceinte de stockage à froid positif.
30. Dispositif de stockage selon la revendication 28 ou 29, caractérisé en ce que l'entrée d'air d'une partie des canaux d'aspiration est située à une hauteur intermédiaire de l'enceinte de stockage à froid positif.
31. Dispositif de stockage selon l'une des revendications 25 à 30, caractérisé en ce que la porte d'accès est à ouverture frontale et comprend une double paroi formant au moins un canal de circulation de l'air refroidi qui est raccordé à l'ouverture de refoulement et débouche en partie haute de l'enceinte de stockage à température positive.
32. Dispositif de stockage selon l'une des revendications 24 à 31, caractérisé en ce que des moyens de ventilation sont adaptés pour assurer une circulation forcée ascendante de l'air dans l'enceinte de stockage.
33. Dispositif de stockage selon l'une des revendications 24 à 31, caractérisé en ce que les moyens de ventilation sont adaptés pour assurer une circulation de l'air descendante forcée dans l'enceinte de stockage.
34. Dispositif de stockage selon l'une des revendications 22 à 27 caractérisé en ce que l'échangeur à froid positif (6) est situé à distance de la paroi périphérique.10
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