FR3037639A1 - Dispositif de gestion thermique - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de gestion thermique (1) comportant une boucle de climatisation (A) dans laquelle circule un fluide réfrigérant, ladite boucle de climatisation (A) comportant, dans le sens de circulation du fluide, un compresseur (3), un premier échangeur de chaleur (11), un premier dispositif de détente (21), un deuxième échangeur de chaleur (12), ledit dispositif de gestion thermique (1) comportant en outre une boucle d'échange thermique (B) connectée avec ladite boucle de climatisation (A), au moins le compresseur (3) étant commun à la boucle de climatisation (A) et à la boucle d'échange thermique (B), ladite boucle d'échange thermique (B) comportant, disposés dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un troisième échangeur de chaleur (13) relié à une source froide, un deuxième dispositif de détente (22) et un quatrième échangeur de chaleur (14) relié à une source chaude.

Description

1 Dispositif de gestion thermique La présente invention concerne le domaine de la gestion thermique au sein d'un véhicule automobile et plus particulièrement de la gestion thermique entre une source 5 dite chaude à haute température, émettrice d'énergie calorifique, et une source dite froide réceptrice d'énergie calorifique. Afin de transférer de l'énergie calorifique entre une source chaude et une source froide, il est connu d'utiliser une boucle d'échange thermique comportant un échangeur 10 de chaleur au contact de chaque source et une pompe permettant la mise en mouvement d'un fluide caloporteur circulant entre les deux échangeurs de chaleur. Pour des sources chaudes à haute température telle qu'un moteur thermique il est d'usage d'utiliser un fluide caloporteur ayant une température critique élevée afin d'éviter les problèmes de cavitation et/ou de fonctionnement dégradé de la pompe de la 15 boucle de gestion thermique. De telles sources chaudes peuvent être utilisées pour aider au chauffage notamment de l'habitacle. Cependant, l'utilisation d'un fluide réfrigérant, utilisé notamment dans une boucle de climatisation, en tant que fluide caloporteur dans une boucle d'échange 20 thermique permettant les échanges calorifiques entre une source chaude et une source froide peut ne pas être adéquate, surtout lorsque les sources chaude et froide sont toutes les deux à haute température et présentent une différence de température faible. En effet, à haute température le fluide réfrigérant (par exemple du dioxyde de carbone) est dans un état supercritique, c'est-à-dire qu'il a une température supérieure à sa 25 température critique. La pompe servant à mettre en mouvement ledit fluide réfrigérant ne peut ainsi plus être alimentée en fluide à l'état liquide et des problèmes de cavitations et de fonctionnement dégradé peuvent apparaître. Il est donc nécessaire de choisir un fluide caloporteur dont la température critique est supérieure à la température d'au moins la source froide au sein d'une boucle d'échange thermique spécifique. Le fait de 30 devoir utiliser une boucle d'échange thermique spécifique induit une augmentation des 3037639 2 coûts de fabrication, mais également une diminution de l'espace disponible pour d'autres dispositifs de gestion thermique tels que la climatisation. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement 5 aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un dispositif de gestion thermique permettant les échanges thermiques entre une source chaude à haute température et une source froide, elle aussi à haute température. La présente invention concerne donc un dispositif de gestion thermique 10 comportant une boucle de climatisation dans laquelle circule un fluide réfrigérant, ladite boucle de climatisation comportant, dans le sens de circulation du fluide, un compresseur, un premier échangeur de chaleur, un premier dispositif de détente, un deuxième échangeur de chaleur, ledit dispositif de gestion thermique comportant en outre une boucle d'échange 15 thermique connectée avec ladite boucle de climatisation, au moins le compresseur étant commun à la boucle de climatisation et à la boucle d'échange thermique, ladite boucle d'échange thermique comportant, disposés dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un troisième échangeur de chaleur relié à une source froide, un deuxième dispositif de détente et un quatrième échangeur de chaleur relié à une source 20 chaude. Du fait de l'interconnexion entre la boucle de climatisation et de la boucle d'échange thermique au sein d'un même dispositif de gestion thermique où les deux boucles partagent au moins le compresseur, des échanges thermiques entre une source chaude au niveau du quatrième échangeur de chaleur et une source froide au niveau du 25 troisième échangeur de chaleur peuvent avoir lieu et ce en utilisant le fluide réfrigérant de la boucle de climatisation. Le fait que le fluide réfrigérant puisse subir une perte de pression comprise entre 0 et 5 bar au niveau du deuxième dispositif de détente permet au compresseur de mettre le fluide réfrigérant en mouvement dans la boucle d'échange thermique tout en dépensant le moins d'énergie possible. De plus le fluide réfrigérant 30 peut être utilisé comme transporteur d'énergie calorifique entre la source chaude et la 3037639 3 source froide même haute température, notamment lorsque la température de la source froide est à une température supérieure à la température critique du fluide réfrigérant. En effet, le compresseur n'est pas sujet à des soucis de cavitation ou de fonctionnement dégradé si le fluide réfrigérant est à l'état gazeux.
Selon un aspect de l'invention, le deuxième dispositif de détente est au moins apte à laisser passer le fluide réfrigérant avec une perte de pression comprise entre 0 et 5 bar.
Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de gestion thermique comporte en outre un dispositif de redirection apte à permettre la circulation du fluide réfrigérant en provenance du compresseur dans la boucle de climatisation ou dans la boucle d'échange thermique.
Selon un autre aspect de l'invention, la boucle de climatisation comporte un échangeur de chaleur interne. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de gestion thermique comporte un accumulateur déshumidifiant disposé en amont du compresseur.
Selon un autre aspect de l'invention, la boucle de climatisation comporte, disposés entre un troisième point de dérivation placé en amont du premier dispositif de détente et un quatrième point de dérivation placé en aval du deuxième échangeur de chaleur, un cinquième échangeur de chaleur et un troisième dispositif de détente placé en amont dudit cinquième échangeur de chaleur. Selon un autre aspect de l'invention, la connexion entre la boucle de climatisation et la boucle d'échange thermique est réalisée par une première conduite de dérivation entre un premier point de dérivation disposé en aval du compresseur et un 30 deuxième point de dérivation disposé en amont dudit compresseur.
3037639 4 Selon un autre aspect de l'invention, le troisième échangeur de chaleur, le deuxième dispositif de détente et le quatrième échangeur de chaleur sont disposés sur la première conduite de dérivation, le premier point de dérivation étant alors disposé : 5 - entre le compresseur et le premier échangeur de chaleur, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant au sein de la boucle de climatisation, - entre le compresseur et le troisième échangeur de chaleur, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant au sein la boucle d'échange thermique.
10 Selon un autre aspect de l'invention, le troisième échangeur de chaleur, le deuxième dispositif de détente et le quatrième échangeur de chaleur sont également communs à la fois à la boucle de climatisation et à la boucle d'échange thermique, le premier point de dérivation étant alors disposé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le quatrième échangeur thermique et le premier échangeur thermique.
15 Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de gestion thermique comporte : - une deuxième conduite de dérivation entre, un cinquième point de dérivation placé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le 20 quatrième échangeur de chaleur et le premier échangeur de chaleur, et un sixième point de dérivation placé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur, ladite deuxième conduite de dérivation comportant un quatrième dispositif de détente, et 25 - un deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du quatrième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur ou vers la deuxième conduite de dérivation.
3037639 5 Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de gestion thermique est configuré selon un mode de fonctionnement dit de « recirculation d'énergie calorifique » dans lequel le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, le troisième échangeur de chaleur, le deuxième dispositif de détente, où le 5 fluide réfrigérant subit une détente limitée, inférieure ou égale à 5 bar, le quatrième échangeur de chaleur et retourne vers le compresseur via la première conduite de dérivation. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de gestion thermique est 10 configuré selon un mode de fonctionnement dit de « climatisation » dans lequel le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur, le premier échangeur de chaleur, le premier dispositif de détente, où ledit fluide réfrigérant subit une détente complète, et le second échangeur de chaleur.
15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif de gestion thermique selon un premier mode de réalisation, 20 - les figures 2, 3a et 3b montre le dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon différents modes de fonctionnement, - la figure 4 montre une représentation schématique d'un dispositif de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation, - les figures 5 à 7c montrent le dispositif de gestion thermique de la figure 25 4 selon différents modes de fonctionnement. Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
3037639 6 Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de 5 différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. Dans la présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre 10 et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description.
15 Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tels critères. Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu'un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation du fluide réfrigérant. A contrario, 20 on entend par « placé en aval » qu'un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide réfrigérant. Comme le montrent les différentes figures, le dispositif de gestion thermique 1 selon l'invention comporte une boucle de climatisation A et une boucle d'échange 25 thermique B dans lesquelles circule un fluide réfrigérant. La boucle de climatisation A comporte en particulier dans le sens de circulation du fluide, un compresseur 3, un premier échangeur de chaleur 11, un premier dispositif de détente 21, un deuxième échangeur de chaleur 12. Le premier échangeur de chaleur 11 peut être un échangeur de chaleur placé au contact de l'air extérieur par exemple en face avant d'un véhicule automobile. Le deuxième échangeur de chaleur 12 peut quant à 3037639 7 lui être un échangeur de chaleur placé dans un dispositif de chauffage, ventilation et climatisation (ou HVAC pour l'acronyme anglais Heating, Ventilation and AirConditioning) de sorte qu'il soit au contact d'un flux d'air destiné à l'habitacle du véhicule automobile.
5 La boucle de climatisation A peut également comporter un échangeur de chaleur interne 19 disposé de sorte à permettre les échanges thermiques entre le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur thermique 11 et le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur thermique 12. La boucle de climatisation A peut en outre comporter un accumulateur 10 déshumidifiant 30 disposé en amont du compresseur 3. Plus particulièrement l'accumulateur déshumidifiant 30 peut-être placé entre l'échangeur de chaleur interne 19 et le deuxième échangeur de chaleur 12. La boucle d'échange thermique B comporte quant à elle, disposés dans le sens 15 de circulation du fluide réfrigérant, un troisième échangeur de chaleur 13 relié à une source froide, un deuxième dispositif de détente 22, au moins apte à laisser passer le fluide réfrigérant avec une perte de pression comprise entre 0 et 5 bar, préférentiellement 2 bar, et un quatrième échangeur de chaleur 14 relié à une source chaude.
20 Par source froide, on entend un élément du véhicule automobile qui peut avoir besoin d'un apport en énergie calorifique afin d'être réchauffée. Une telle source froide peut par exemple être un flux d'air en direction de l'habitacle, des batteries ou moteur qu'il faut réchauffer afin qu'ils atteignent une température de fonctionnement optimale. Par source chaude, on entend un élément du véhicule automobile qui est apte à 25 céder de l'énergie calorifique afin d'être refroidi, cette énergie calorifique pouvant être réutilisée pour réchauffer la source froide. Une telle source chaude peut par exemple être une batterie chaude, un moteur thermique, les gaz d'échappement, une batterie thermique. Le quatrième échangeur de chaleur 14 n'est pas obligatoirement au contact direct de la source chaude, il peut notamment être relié à un circuit de refroidissement 3037639 8 de ladite source chaude, par exemple au circuit de refroidissement d'un moteur thermique et/ou de composants électriques. La boucle d'échange thermique B est connectée avec la boucle de climatisation 5 A de sorte qu'au moins le compresseur 3 est commun à la fois à ladite boucle de climatisation A et à la boucle d'échange thermique B. La connexion entre la boucle de climatisation A et la boucle d'échange thermique B est réalisée par une première conduite de dérivation 51 entre un premier point de dérivation 101, 110 disposé en aval du compresseur 3 et un deuxième point de 10 dérivation 102 disposé en amont dudit compresseur 3, plus précisément en amont de l'accumulateur déshumidifiant 30. Le dispositif de gestion thermique 1 comporte en outre un dispositif de redirection apte à permettre la circulation du fluide réfrigérant en provenance du 15 compresseur 3 dans la boucle de climatisation A ou dans la boucle d'échange thermique B. Ce dispositif de redirection apte à permettre la circulation du fluide réfrigérant en provenance du compresseur 3 dans la boucle de climatisation A ou dans la boucle d'échange thermique B, peut par exemple être composé d'une première vanne d'arrêt 301 disposée sur la boucle d'échange thermique B et d'une deuxième vanne d'arrêt 302 20 disposée sur la boucle de climatisation A. L'ouverture ou la fermeture d'une desdites première 301 ou deuxième 302 vannes d'arrêt détermine si le fluide réfrigérant peut circuler où non dans la boucle correspondante. Le dispositif de redirection peut également être assuré par le fait qu'un ou plusieurs des dispositifs de détente peuvent être apte à bloquer le flux de fluide réfrigérant. Une autre possibilité peut également être 25 que ce dispositif de redirection puisse être une vanne trois-voies disposée au niveau du premier point de dérivation 101, 110. Selon un mode de réalisation particulier, la boucle de climatisation A peut également comporter, disposés entre un troisième point de dérivation 103 placé en 30 amont du premier dispositif de détente 21 et un quatrième point de dérivation 104 placé 3037639 9 en aval du deuxième échangeur de chaleur 12, un cinquième échangeur de chaleur 15 et un troisième dispositif de détente 23 placé en amont dudit cinquième échangeur de chaleur 15. Le cinquième échangeur de chaleur 15 peut être au contact d'un élément du 5 véhicule automobile, en plus du flux d'air traversant un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (également désigné par l'acronyme HVAC qui correspond au terme « Heating, Ventilation, Air-Conditionning device » en langue anglaise), dont un refroidissement par l'intermédiaire de la boucle de climatisation peut être nécessaire. Cet élément est par exemple une batterie d'un véhicule électrique ou 10 hybride. Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3b, le troisième échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 22 et le quatrième échangeur de chaleur 14 sont disposés sur la première conduite de dérivation 51, le point de 15 dérivation 101 étant alors disposé : - entre le compresseur 3 et le premier échangeur de chaleur 11, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant au sein de la boucle de climatisation A, - entre le compresseur 3 et le troisième échangeur de chaleur 13, dans le 20 sens de circulation du fluide réfrigérant au sein la boucle d'échange thermique B. Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 4 à 7c, le troisième échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 22 et le quatrième échangeur 25 de chaleur 14 sont également communs à la fois à la boucle de climatisation A et à la boucle d'échange thermique B. Dans ce deuxième mode de réalisation, le point de dérivation 110 est alors disposé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le quatrième échangeur thermique 14 et le premier échangeur thermique 11.
3037639 10 Selon son deuxième mode de réalisation illustré aux figures 4 à 7c, le dispositif de gestion thermique 1 peut également comporter : - une deuxième conduite de dérivation 52 entre, un cinquième point de dérivation 105 placé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, 5 entre le quatrième échangeur de chaleur 14 et le premier échangeur de chaleur 11, et un sixième point de dérivation 106 placé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le premier échangeur de chaleur 11 et le deuxième échangeur de chaleur 12, ladite deuxième conduite de dérivation 52 comportant un quatrième dispositif de détente 24, et 10 - un dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du quatrième échangeur de chaleur 14 vers le premier échangeur de chaleur 11 ou vers la deuxième conduite de dérivation 52. Ce dispositif de redirection u fluide réfrigérant en provenance du quatrième 15 échangeur de chaleur 14 vers le premier échangeur de chaleur 11 ou vers la deuxième conduite de dérivation 52, peut par exemple être composé d'une troisième vanne d'arrêt 303 disposée entre le cinquième point de dérivation 105 et le premier échangeur de chaleur 11 et du quatrième dispositif de détente 24 qui serait apte à bloquer le flux de fluide réfrigérant, ou d'une vanne d'arrêt disposée sur la deuxième conduite de 20 dérivation 52. Une autre possibilité peut également être que ce dispositif de redirection soit une vanne trois-voies disposée au niveau du cinquième point de dérivation 105. Le fluide réfrigérant circulant dans le dispositif de gestion thermique 1 peut par exemple être du R744 (ou dioxyde de carbone) ou alors tout autre fluide réfrigérant 25 connu de l'homme du métier et utilisé dans le domaine. La présente invention concerne également une installation de gestion thermique comprenant un dispositif de gestion thermique 1 comme décrit précédemment. Les figures 2, 3a et 3b, ainsi que les figures 5 à 7c montrent différents modes de 30 fonctionnement du dispositif de gestion thermique 1 où sont représentés en trait plein 3037639 11 les éléments et conduites dans lesquels circule le fluide réfrigérant. En traits pointillés sont représentés les éléments et conduites dans lesquels le fluide réfrigérant n'est pas redirigé ou en mouvement.
5 Le dispositif de gestion thermique 1 peut notamment être configuré selon un mode de fonctionnement dit de « recirculation d'énergie calorifique » illustré aux figures 2 et 5. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circule principalement dans la boucle d'échange thermique B. Le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur 3, le troisième échangeur de chaleur 13, le 10 deuxième dispositif de détente 22, où le fluide réfrigérant subit une détente limitée, inférieure ou égale à 5 bar, préférentiellement 2 bar, le quatrième échangeur de chaleur 14 et retourne vers le compresseur 3 via la première conduite de dérivation 51. Avant de retourner vers le compresseur 3, le fluide réfrigérant peut également traverser l'accumulateur déshumidifiant 30 et l'échangeur de chaleur interne 19.
15 Ce mode de fonctionnement particulier permet des échanges calorifiques entre la source chaude, située au niveau du quatrième échangeur de chaleur 14, et la source froide, située au niveau du troisième échangeur de chaleur 13. Le fait que le fluide réfrigérant subisse une détente limitée, inférieure ou égale à 5 bar, préférentiellement 2 bar, permet au compresseur 3 de le mettre en mouvement tout en dépensant le moins 20 d'énergie possible. De plus, le fluide réfrigérant peut être utilisé comme transporteur d'énergie calorifique entre la source chaude et la source froide même haute température, notamment lorsque la température de la source froide est à une température supérieure à la température critique du fluide réfrigérant. En effet, le compresseur 3 n'est pas sujet à des soucis de cavitation ou de fonctionnement dégradé si le fluide réfrigérant est à l'état 25 gazeux. Si le dispositif de gestion thermique est selon le premier mode de réalisation comme cela est illustré à la figure 2, le fluide réfrigérant circule successivement, plus particulièrement, dans le compresseur 3, passe par le premier point de dérivation 101 30 pour circuler dans la première branche de dérivation 51, et circule dans le troisième 3037639 12 échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 22, où le fluide réfrigérant subit une détente limitée, inférieure ou égale à 5 bar, préférentiellement 2 bar. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans le quatrième échangeur de chaleur 14, passe par deuxième point de dérivation 102 et retourne vers le compresseur 3.
5 Si le dispositif de gestion thermique est selon le deuxième mode de réalisation illustré à la figure 5, le fluide réfrigérant circule successivement, plus particulièrement, dans le compresseur 3, le troisième échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 22, où le fluide réfrigérant subit une détente limitée, inférieure ou égale à 5 bar, 10 préférentiellement 2 bar. Le fluide réfrigérant passe ensuite seulement par le premier point de dérivation 110, circule dans la première branche de dérivation 51, passe par deuxième point de dérivation 102 et retourne vers le compresseur 3. Lorsque le dispositif de gestion thermique 1 est selon le premier mode de 15 réalisation décrit ci-dessus, ce dernier peut être configure selon un premier mode de fonctionnement dit de « climatisation » dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la boucle de climatisation A, comme illustré à la figure 3a. Le fluide réfrigérant circule alors successivement dans le compresseur 3, le premier échangeur de chaleur 11, le premier dispositif de détente 21, où ledit fluide réfrigérant subit une détente complète, et 20 le second échangeur de chaleur 12. Par détente complète, on entend une diminution de la pression suffisamment importante afin de réaliser un cycle enthalpique suffisant pour une climatisation classique et connue. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant circule dans le compresseur 3, passe 25 par le premier point de dérivation 101 et circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 11. Le fluide réfrigérant peut ensuite traverser une première fois l'échangeur de chaleur interne 19 avant de traverser le premier dispositif de détente 21, où ledit fluide réfrigérant subit une détente complète. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans le second échangeur de chaleur 12, passe dans le deuxième point de dérivation 102, peut 3037639 13 traverser l'accumulateur déshumidifiant 30, traverser une seconde fois l'échangeur de chaleur interne 19 et enfin rejoindre le compresseur 3. Lorsque le dispositif de gestion thermique 1 est selon le deuxième mode de 5 réalisation décrit ci-dessus, ce dernier peut être configure selon un deuxième mode de fonctionnement dit de « climatisation » dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la boucle de climatisation A, comme illustré à la figure 6a. Le fluide réfrigérant circule alors successivement dans le compresseur 3, le troisième échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 22, où ledit fluide réfrigérant conserve sa pression, le 10 quatrième échangeur de chaleur 14, le premier échangeur de chaleur 11, le premier dispositif de détente 21, où ledit fluide réfrigérant subit une détente complète, et le second échangeur de chaleur 12. Dans ce mode de réalisation, le deuxième dispositif de détente 22 est ainsi apte à laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression. Pour cela, le deuxième 15 dispositif de détente 22 peut être un détendeur ayant une ouverture suffisante pour laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression ou alors un détendeur classique disposant d'une conduite de contournement. De même que précédemment, on entend par détente complète une diminution de la pression suffisamment importante afin de réaliser un cycle enthalpique suffisant pour 20 une climatisation classique et connue. Plus particulièrement, dans ce deuxième mode de fonctionnement dit de « climatisation », le fluide réfrigérant circule dans le compresseur 3 et ensuite dans le troisième échangeur de chaleur 13. Au niveau du troisième échangeur de chaleur 13, le fluide réfrigérant n'échange pas d'énergie calorifique. Par exemple, si le troisième 25 échangeur de chaleur est placé dans un HVAC, aucun flux d'air en direction de l'habitacle ne le traverse. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième dispositif de détente 22, où ledit fluide réfrigérant conserve sa pression, et le quatrième échangeur de chaleur 14. Au niveau du quatrième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant peut par exemple échanger de l'énergie calorifique avec la source chaude afin de subir un pré- 30 refroidissement. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le premier point de dérivation 3037639 14 110 et circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 11 où il est refroidi et libère de l'énergie calorifique. Le fluide réfrigérant peut ensuite traverser une première fois l'échangeur de chaleur interne 19 avant de traverser le premier dispositif de détente 21, où ledit fluide réfrigérant subit une détente complète. Le fluide réfrigérant circule 5 ensuite dans le second échangeur de chaleur 12, où il capte de l'énergie calorifique, passe dans le deuxième point de dérivation 102, peut traverser l'accumulateur déshumidifiant 30, et traverser une seconde fois l'échangeur de chaleur interne 19 pour enfin rejoindre le compresseur 3.
10 Que ce soit selon le premier où le second mode de fonctionnement dit de « climatisation », le fluide réfrigérant peut également, après être passé dans le premier échangeur de chaleur 11, circuler dans le troisième dispositif de détente 23, où ledit fluide réfrigérant subit une détente, et ensuite dans le cinquième échangeur de chaleur 15 comme cela est illustré aux figures 3b et 6b. Afin de décider si le fluide réfrigérant 15 circule ou non au sein du troisième dispositif de détente 23 et du cinquième échangeur de chaleur 15, ledit troisième dispositif de détente 23 peut être apte à bloquer le flux du fluide réfrigérant. Il est également possible d'imaginer la présence d'une vanne d'arrêt entre le troisième point de dérivation 103 et le troisième dispositif de détente 23.
20 Lorsque le dispositif de gestion thermique 1 est selon le deuxième mode de réalisation et qu'il comporte une deuxième conduite de dérivation 52 comme décrit précédemment, ledit dispositif de gestion thermique 1 peut également être configure selon un premier mode de fonctionnement dit de « pompe à chaleur », comme illustré à la figure 7a. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circule 25 successivement dans le compresseur 3, le troisième échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 22, où ledit fluide réfrigérant conserve sa pression, le quatrième échangeur de chaleur 14, le quatrième dispositif de détente 24, où le fluide réfrigérant subit une détente complète, le premier échangeur de chaleur 11 et retourne vers le compresseur 3 via la première conduite de dérivation 51. Dans ce mode de 3037639 15 fonctionnement, le fluide réfrigérant capte de l'énergie calorifique au niveau du premier échangeur de chaleur 11 et la libère au niveau du troisième échangeur de chaleur 13. Toujours lorsque le dispositif de gestion thermique 1 est selon le deuxième mode 5 de réalisation et qu'il comporte une deuxième conduite de dérivation 52, ledit dispositif de gestion thermique 1 peut également être configure selon un deuxième mode de fonctionnement dit de « pompe à chaleur », comme illustré aux figures 7b et 7c. Dans ce deuxième mode de fonctionnement dit de « pompe à chaleur » le fluide réfrigérant circule successivement dans le compresseur 3, le troisième échangeur de chaleur 13, le 10 deuxième dispositif de détente 22 où ledit fluide réfrigérant subit une détente complète. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans le quatrième échangeur de chaleur 14, le quatrième dispositif de détente 24 où le fluide réfrigérant conserve une pression constante, et le second échangeur de chaleur 12. Dans ce mode de fonctionnement, le premier dispositif de détente 21 est ainsi 15 apte à laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression. Pour cela, le premier dispositif de détente 21 peut être un détendeur ayant une ouverture suffisante pour laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression ou alors un détendeur classique disposant d'une conduite de contournement. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant capte de l'énergie 20 calorifique au niveau du troisième échangeur de chaleur 13 et la libère au niveau du deuxième échangeur de chaleur 12. Dans ce deuxième mode de fonctionnement dit de « pompe à chaleur », et comme illustré à la figure 7c, le fluide réfrigérant peut également circuler, après être passé au travers le quatrième dispositif de détente 24, dans le troisième dispositif de 25 détente 23, où ledit fluide réfrigérant conserve sa pression, et le cinquième échangeur de chaleur 15. À l'instar du premier dispositif de détente 21, le troisième dispositif de détente 23 est ainsi apte à laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression. Pour cela, le troisième dispositif de détente 23 peut être un détendeur ayant une ouverture suffisante pour laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression ou alors un 30 détendeur classique disposant d'une conduite de contournement.
3037639 16 Dans ce mode de fonctionnement particulier, le fluide réfrigérant capte de l'énergie calorifique au niveau du troisième échangeur de chaleur 13 et la libère au niveau du deuxième échangeur de chaleur 12 et du cinquième échangeur de chaleur 15.
5 Ainsi, on voit bien que du fait de l'interconnexion entre la boucle de climatisation A et de la boucle d'échange thermique B au sein d'un même dispositif de gestion thermique 1 et où les deux boucles partagent au moins le compresseur 3, des échanges thermiques entre une source chaude au niveau du quatrième échangeur de chaleur 14 et une source froide au niveau du troisième échangeur de chaleur 13 peuvent 10 avoir lieu et ce en utilisant le fluide réfrigérant de la boucle de climatisation A malgré le fait que la source froide puisse être à une température supérieure à la température critique dudit fluide réfrigérant. De plus, l'architecture particulière du dispositif de gestion thermique 1 peut également permettre des modes de fonctionnement particuliers, notamment en mode 15 pompe à chaleur, où l'énergie calorifique réutilisée au niveau des deuxième 12 et cinquième 15 échangeurs de chaleurs est issue directement de la source chaude.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de gestion thermique (1) comportant une boucle de climatisation (A) dans laquelle circule un fluide réfrigérant, ladite boucle de climatisation (A) comportant, dans le sens de circulation du fluide, un compresseur (3), un premier échangeur de chaleur (11), un premier dispositif de détente (21), un deuxième échangeur de chaleur (12), caractérisé en ce que ledit dispositif de gestion thermique (1) comporte en outre une boucle d'échange thermique (B) connectée avec ladite boucle de climatisation (A), 10 au moins le compresseur (3) étant commun à la boucle de climatisation (A) et à la boucle d'échange thermique (B), ladite boucle d'échange thermique (B) comportant, disposés dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un troisième échangeur de chaleur (13) relié à une source froide, un deuxième dispositif de détente (22) et un quatrième échangeur de chaleur (14) relié à 15 une source chaude.
  2. 2. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième dispositif de détente (22) est au moins apte à laisser passer le fluide réfrigérant avec une perte de pression comprise entre 0 et 5 bar.
  3. 3. Dispositif de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de redirection apte à permettre la circulation du fluide réfrigérant en provenance du compresseur (3) dans la boucle de climatisation (A) ou dans la boucle d'échange thermique (B).
  4. 4. Dispositif de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle de climatisation (A) comporte un échangeur de chaleur interne (19). 20 25 3037639 18
  5. 5. Dispositif de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un accumulateur déshumidifiant (30) disposé en amont du compresseur (3). 5
  6. 6. Dispositif de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle de climatisation (A) comporte, disposés entre un troisième point de dérivation (103) placé en amont du premier dispositif de détente (21) et un quatrième point de dérivation (104) placé en aval du deuxième échangeur de chaleur (12), un cinquième échangeur de chaleur (15) et un troisième dispositif de détente (23) placé en amont dudit cinquième échangeur de chaleur (15).
  7. 7. Dispositif de gestion thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la connexion entre la boucle de climatisation (A) et la boucle d'échange thermique (B) est réalisée par une première conduite de dérivation (51) entre un premier point de dérivation (101) disposé en aval du compresseur (3) et un deuxième point de dérivation (102) disposé en amont dudit compresseur (3).
  8. 8. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédentes, caractérisé en ce que le troisième échangeur de chaleur (13), le deuxième dispositif de détente (22) et le quatrième échangeur de chaleur (14) sont disposés sur la première conduite de dérivation (51), le premier point de dérivation (101) étant alors disposé : - entre le compresseur (3) et le premier échangeur de chaleur (11), dans le sens de circulation du fluide réfrigérant au sein de la boucle de climatisation (A), - entre le compresseur (3) et le troisième échangeur de chaleur (13), dans le sens de circulation du fluide réfrigérant au sein la boucle d'échange thermique (B).
  9. 9. Dispositif de gestion thermique (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le troisième échangeur de chaleur (13), le deuxième 3037639 19 dispositif de détente (22) et le quatrième échangeur de chaleur (14) sont également communs à la fois à la boucle de climatisation (A) et à la boucle d'échange thermique (B), le premier point de dérivation (101) étant alors disposé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le quatrième 5 échangeur thermique (14) et le premier échangeur thermique (11).
  10. 10. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'il comporte : - une deuxième conduite de dérivation (52) entre, un cinquième point de 10 dérivation (105) placé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le quatrième échangeur de chaleur (14) et le premier échangeur de chaleur (11), et un sixième point de dérivation (106) placé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, entre le premier échangeur de chaleur (11) et le deuxième échangeur de chaleur (12), ladite deuxième conduite 15 de dérivation (52) comportant un quatrième dispositif de détente (24), et - un deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du quatrième échangeur de chaleur (14) vers le premier échangeur de chaleur (11) ou vers la deuxième conduite de dérivation (52).
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