DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un procédé de refroidissement et/ou de chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile, ainsi qu’une installation adaptée à la mise en oeuvre de ce procédé. L’invention concerne aussi l’utilisation d’hydrochlorofluorooléfines et d’hydrofluorooléfines ayant une température d’ébullition de 0 à 40 ° C à cet effet.

ARRIERE-PLAN TECHNIQUE

Dans les véhicules automobiles, le moteur thermique comporte un circuit de circulation d’un fluide caloporteur qui est utilisé pour le refroidissement du moteur et également pour le chauffage de l’habitacle. A cet effet, le circuit comprend notamment une pompe et un aérotherme dans lequel circule un flux d’air qui récupère la chaleur emmagasinée par le fluide caloporteur afin de chauffer l’habitacle.

Par ailleurs, un système de climatisation destiné à refroidir l’habitacle d’un véhicule automobile comprend un évaporateur, un compresseur, un condenseur, un détendeur et un fluide susceptible de changer d’état (liquide/gaz) communément désigné fluide frigorigène ou fluide de transfert de chaleur. Le compresseur, directement entraîné par le moteur du véhicule à l’aide d’une courroie et d’une poulie, comprime le fluide frigorigène, le refoulant sous haute pression et à haute température vers le condenseur. Le condenseur, grâce à une ventilation forcée, provoque la condensation du gaz qui arrive à l’état gazeux à haute pression et haute température. Le condenseur liquéfie le gaz grâce à l’abaissement de température de l’air qui le traverse. L’évaporateur est un échangeur thermique qui prélève des calories à l’air qui sera soufflé dans l’habitacle. Le détendeur permet de réguler le débit d’entrée du gaz dans la boucle via une modification de section de passage dépendant de la température et de la pression au niveau de l’évaporateur. Ainsi, l’air chaud venant de l’extérieur se refroidit en traversant l’évaporateur. Le fluide frigorigène traditionnellement utilisé dans la climatisation automobile est le 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a).

Cependant, un grand nombre de fluides HFC, dont le FIFC-134a, peuvent contribuer de manière néfaste à l’effet de serre. Cette contribution est quantifiée par un paramètre numérique, le GWP (Global Warming Potential ou potentiel de réchauffement climatique).

Un autre fluide frigorigène désormais utilisé dans les applications de transfert de chaleur est le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (FIFO-1234yf). Cependant, même si le FIFO-1234yf est un fluide à bas GWP, il est considéré comme un fluide inflammable.

Le document WO 2013/035908 décrit un système de contrôle de la température d’un véhicule, installé à proximité d’un évaporateur. Ce document ne mentionne pas des produits spécifiques pour le refroidissement et/ou le chauffage du véhicule.

Le document US 2014/0202671 décrit un système de refroidissement et/ou de chauffage pour un véhicule électrique ou hybride, comprenant un dissipateur thermique contenant comme fluide de refroidissement du HFO-1234yf ou un mélange d’eau et de glycol.

Le document FR 3008929 décrit un dispositif de conditionnement thermique pour un véhicule automobile comprenant un circuit de fluide réfrigérant et deux circuits de fluide caloporteur, le fluide réfrigérant étant du HFC-134a ou du HFO-1234yf, et le fluide caloporteur étant un mélange d’eau et d’antigel.

Le document WO 2007/042621 décrit un dispositif d’échangeur de chaleur comprenant un matériau à changement de phase liquide/solide, utilisé pour contrôler la température d’un véhicule, d’un bâtiment, d’une salle ou même d’un ordinateur.

Le document EP 1598406 décrit un matériau de stockage de chaleur latente comprenant un matériau à changement de phase liquide/solide ainsi que du graphite pour le stockage de l’énergie sous forme de chaleur latente.

Le document WO 2016/138463 décrit un dispositif pour le stockage de l’énergie électrique, utilisé pour charger des véhicules ainsi que des dispositifs électroniques, en minimisant en même temps le risque d’incendie.

Le document WO 2008/001004 décrit un dispositif de contrôle de température capable de transférer de la chaleur d’une source chaude vers une source froide grâce à un fluide de refroidissement en circuit fermé, pour application dans l’espace. Le document EP 1621389 décrit un système pour fournir de l’énergie électrique à un véhicule lorsque le moteur du véhicule est arrêté. Le système décrit dans le document comprend un matériau de stockage d’énergie thermique tel que l’eau ou la saumure.

Le document EP 2416438 décrit un module de batterie présentant une sécurité améliorée, le module comprenant un dissipateur thermique monté sur une pluralité de cellules de batterie empilées, pour contrôler la température d’un véhicule électrique ou hybride. Ce module comprend un matériau à changement de phase tel qu’une paraffine, le polyéthylène glycol, ou un hydrate inorganique.

Le document WO 2012/146368 décrit un ensemble comprenant un circuit de fluide réfrigérant et un circuit de fluide caloporteur qui échangent thermiquement l’un avec l’autre au moyen d’un échangeur fluide réfrigérant/fluide caloporteur, ainsi qu’un dispositif de stockage thermique contenant un matériau à changement de phase. Cet ensemble est appliqué aux véhicules automobiles.

Le document WO 98/13222 décrit une unité de stockage et de distribution d'énergie thermique pour la climatisation et/ou le chauffage d’un véhicule, qui comprend une chambre contenant un matériau à changement de phase tel que par exemple une paraffine.

Le document WO 2007/1 14615 décrit une batterie clôturée dans une structure dans laquelle circule un milieu de transfert de chaleur, la batterie étant couverte d’une couche comprenant un matériau de changement de phase.

Le document FR 2847973 décrit un échangeur de chaleur pour un circuit de fluide caloporteur, appliqué aux évaporateurs de climatisation de véhicules automobiles. L’évaporateur comprend un fluide de stockage thermique formé d’un matériau à changement de phase choisi parmi des paraffines, des sels hydratés et des composés eutectiques.

Le document WO 201 1 /072988 décrit un dispositif ainsi qu’une méthode pour contrôler la température d’un véhicule, comprenant au moins un matériau à changement de phase pouvant être amené en contact thermique avec l'habitacle et avec la batterie du véhicule.

Le document US 2006/0168991 décrit une installation de climatisation de véhicule, comprenant un circuit réfrigérant à compression et un accumulateur thermique qui comprend un milieu de stockage de chaleur. Le milieu de stockage de chaleur peut être par exemple une paraffine. Il existe un besoin de fournir des procédés de refroidissement et/ou de chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile efficaces et sécurisés, tout en limitant ou en réduisant la quantité de produits inflammables dans le véhicule ou la proximité de ceux-ci avec les parties les plus chaudes du véhicule.

RESUME DE L’INVENTION

L’invention concerne en premier lieu un procédé de refroidissement d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile, au moyen d’un système comprenant un circuit de compression de vapeur dans lequel circule une première composition de transfert de chaleur et un circuit secondaire dans lequel circule une deuxième composition de transfert de chaleur, le procédé comprenant :

- le transfert de chaleur du corps ou fluide vers la deuxième

composition de transfert de chaleur, entraînant l’évaporation de cette deuxième composition de transfert de chaleur ;

- le transfert de chaleur de la deuxième composition de

transfert de chaleur vers la première composition de transfert de chaleur, entraînant la condensation de la deuxième composition de transfert de chaleur et l’évaporation de la première composition de transfert de chaleur.

L’invention concerne également, un procédé de chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile, au moyen d’un système comprenant un circuit de compression de vapeur dans lequel circule une première composition de transfert de chaleur et un circuit secondaire dans lequel circule une deuxième composition de transfert de chaleur, le procédé comprenant :

- le transfert de chaleur de la deuxième composition de

transfert de chaleur vers le corps ou fluide, entraînant la condensation de cette deuxième composition de transfert de chaleur ;

- le transfert de chaleur de la première composition de

transfert de chaleur vers la deuxième composition de transfert de chaleur, entraînant l’évaporation de la deuxième composition de transfert de chaleur et la condensation de la première composition de transfert de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, le fluide est de l’air, et de préférence le procédé est un procédé de climatisation de l’habitacle du véhicule ou de chauffage de l’habitacle du véhicule ; et/ou le corps est une batterie ; et/ou le corps est un ou plusieurs composés électroniques.

Dans certains modes de réalisation, la première composition de transfert de chaleur comprend du 2,3,3,3-tétrafluoropropène.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur comprend un ou plusieurs composés de transfert de chaleur ayant une température d’ébullition de 0 à 40° C, de préférence choisis parmi les hydrochlorofluorooléfines, les hydrofluorooléfines, et les combinaisons de celles-ci ; de préférence encore choisis parmi le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène de préférence sous forme E ; le 1 -chloro- 2,3,3,3-tétrafluoropropène de préférence sous forme Z, et le 1 ,1 ,1 ,4,4,4-hexafluorobut-2-ène sous forme E et/ou Z.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur est à une pression essentiellement uniforme dans le circuit secondaire, ladite pression étant de préférence égale à la pression de saturation de la deuxième composition.

Dans certains modes de réalisation, le véhicule automobile est un véhicule électrique ou hybride.

L’invention concerne également une installation pour le refroidissement et/ou le chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile comprenant :

- un circuit de compression de vapeur dans lequel circule une

première composition de transfert de chaleur ; et

- un circuit secondaire dans lequel circule une deuxième

composition de transfert de chaleur ;

le circuit de compression de vapeur étant couplé avec le circuit secondaire par un échangeur de chaleur intermédiaire, de sorte à évaporer la première composition de transfert de chaleur et à condenser la deuxième composition de transfert de chaleur, et/ou à condenser la première composition de transfert de chaleur et à évaporer la deuxième composition de transfert de chaleur ; et l’installation comprenant un échangeur de chaleur additionnel configuré pour transférer de la chaleur du corps ou fluide vers la deuxième composition de transfert de chaleur en évaporant la deuxième composition de transfert de chaleur, et/ou configuré pour transférer de la chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur vers le corps ou fluide en condensant la deuxième composition de transfert de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, le circuit secondaire ne comprend pas de compresseur. Dans certains modes de réalisation, le circuit de compression de vapeur est réversible et comprend en outre des moyens d’inversion de son fonctionnement.

Dans certains modes de réalisation, la circulation de la deuxième composition de transfert de chaleur dans le circuit secondaire après condensation de celle-ci est effectuée au moyen d’une pompe, ou par pesanteur, ou par capillarité.

Dans certains modes de réalisation, le circuit secondaire comprend une pluralité d’échangeurs de chaleur additionnels configurés pour refroidir et/ou chauffer une pluralité de corps ou fluides de préférence parmi l’air, l’habitacle, la batterie, et les composés électroniques du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, l’installation est adaptée pour la climatisation de l’habitacle du véhicule, et/ou le chauffage de l’habitacle du véhicule, et/ou pour le refroidissement de la batterie du véhicule, et/ou le chauffage de la batterie du véhicule, et/ou le refroidissement des composés électroniques du véhicule, et/ou le chauffage des composés électroniques du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, la première composition de transfert de chaleur comprend du 2,3,3,3-tétrafluoropropène.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur comprend un ou plusieurs composés de transfert de chaleur ayant une température d’ébullition de 0 à 40° C, de préférence choisis parmi les hydrochlorofluorooléfines, les hydrofluorooléfines, et les combinaisons de celles-ci ; et de préférence encore parmi le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène de préférence sous forme E, le 1 -chloro- 2,3,3,3-tétrafluoropropène de préférence sous forme Z, et le 1 ,1 ,1 ,4,4,4-hexafluorobut-2-ène sous forme E et/ou Z.

L’invention concerne également une utilisation pour le refroidissement et/ou le chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile, d’une composition de transfert de chaleur comprenant un ou plusieurs composés de transfert de chaleur ayant une température d’ébullition de 0 à 40° C, choisis parmi les hydrochlorofluorooléfines, les hydrofluorooléfines et les combinaisons de celles-ci.

Dans certains modes de réalisation, l’hydrochlorofluorooléfine est choisie parmi le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 -chloro-2, 3, 3, 3- tétrafluoropropène, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène étant de préférence sous forme E, et le 1 -chloro-2, 3, 3, 3-tétrafluoropropène étant de préférence sous forme Z ; et l’hydrofluorooléfine est le 1 ,1 ,1 ,4,4,4-hexafluorobut-2-ène sous forme E et/ou Z.

Dans certains modes de réalisation, la composition de transfert de chaleur ne subit pas de compression, ni de détente ; et dans laquelle la composition de transfert de chaleur échange de préférence de la chaleur avec une autre composition de transfert de chaleur qui circule dans un circuit de compression de vapeur.

Dans certains modes de réalisation, l’utilisation est pour la climatisation de l’habitacle du véhicule, et/ou le chauffage de l’habitacle du véhicule, et/ou pour le refroidissement de la batterie du véhicule, et/ou le chauffage de la batterie du véhicule, et/ou le refroidissement des composés électroniques du véhicule, et/ou le chauffage des composés électroniques du véhicule.

La présente invention permet de répondre au besoin exprimé ci-dessus. Elle fournit plus particulièrement un procédé de refroidissement et/ou de chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile efficace et sécurisé. Elle permet le cas échéant de limiter ou de réduire la quantité de produits inflammables dans le véhicule ou la proximité de ceux-ci avec les parties les plus chaudes du véhicule.

Selon certains aspects de l’invention, cela est accompli grâce à l’utilisation de deux compositions de transfert de chaleur, l’une circulant dans un circuit de compression de vapeur et l’autre circulant dans un circuit secondaire, la composition de transfert de chaleur dans le circuit secondaire s’évaporant et se condensant pour effectuer les transferts de chaleur requis avec le corps ou fluide souhaité. De préférence, la composition de transfert de chaleur dans le circuit secondaire ne contient pas de composé de transfert de chaleur inflammable ; ou cette composition est non-inflammable. Plus particulièrement, lorsque le HFO-1234yf est utilisé comme fluide de transfert de chaleur dans le circuit de compression de vapeur, l’utilisation du circuit secondaire permet de limiter l’étendue du circuit de compression de vapeur et de diminuer la quantité de HFO-1234yf utilisée et/ou d’éviter une proximité du FIFO-1234yf avec les éléments du véhicule les plus chauds ou soumis à une tension électrique élevée, en diminuant ainsi les risques de fuite et d’incendie. De plus, l’utilisation d’un circuit secondaire facilite la gestion thermique du véhicule. Plus particulièrement, et si on prend comme exemple les voitures électriques, de nombreuses sources de chaleur (batterie, circuit électrique et électronique, moteur) ainsi que de nombreux besoins de chauffage et/ou de refroidissement (batterie, habitacle) existent sur différents niveaux de températures. L’utilisation d’un circuit secondaire comprenant un fluide de transfert de chaleur facilite la gestion thermique de ces équipements par rapport à d’autres technologies.

Dans certains modes de réalisation, l’utilisation du circuit secondaire permet également une diminution de la consommation énergétique grâce à une faible puissance de pompage, par rapport à l’utilisation d’un fluide caloporteur monophasique.

Dans certains modes de réalisation, l’utilisation du circuit secondaire comprenant la deuxième composition de transfert de chaleur permet un allégement du véhicule, en évitant l’utilisation de matériaux à changement de phase solides pour effectuer les échanges de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur ne contenant pas des composés de transfert de chaleur inflammables, ou étant à tout le moins non-inflammable, peut également servir comme agent d’extinction en cas de surchauffe de la batterie du véhicule.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

La figure 1 représente de manière schématique un mode de réalisation d’une installation selon l’invention.

DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION

L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.

L’invention concerne un procédé de transfert de chaleur pour le refroidissement et/ou le chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile, mis en oeuvre au moyen d’une installation de transfert de chaleur. L’installation contient une première et une deuxième composition de transfert de chaleur, chaque composition de transfert de chaleur comprenant un fluide de transfert de chaleur qui comprend un ou plusieurs composés de transfert de chaleur.

Par « composé de transfert de chaleur », on entend un composé susceptible d’absorber de la chaleur en s'évaporant et de rejeter de la chaleur en se condensant, dans l’application considérée.

Dans le cadre de l’invention, le « HFO-1234yf » se réfère au 2,3,3,3-tétrafluoropropène, le « HCFO-1233zd » se réfère au

1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène, le « HCFO-1224yd » se réfère au 1 -chloro- 2,3,3,3-tétrafluoropropène, et I e « HFO-1336mzz » se réfère au

1 ,1 ,1 ,4,4,4-hexafluorobut-2-ène. Le véhicule automobile peut être un véhicule thermique, électrique, ou hybride, de préférence un véhicule électrique ou hybride. Il comporte au moins un moteur, qui peut être un moteur électrique ou thermique. Lorsque le véhicule est électrique ou hybride, il comporte un circuit électronique et une batterie de traction, désignée plus simplement batterie dans la suite.

Installation pour le refroidissement et/ou le chauffage dans un véhicule

L’invention concerne un procédé de transfert de chaleur, comprenant le refroidissement et/ou le chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule automobile, dans une installation de transfert de chaleur.

Le procédé selon l’invention peut ainsi être un procédé de refroidissement du corps ou du fluide dans le véhicule.

Alternativement, le procédé selon l’invention peut être un procédé de chauffage du corps ou du fluide dans le véhicule.

Alternativement, le procédé selon l’invention peut être un procédé dans lequel une ou plusieurs phases de refroidissement du corps ou du fluide alternent avec une ou plusieurs phases de chauffage du corps ou du fluide.

Le procédé selon l’invention est mis en oeuvre au moyen de l’installation présentée ci-dessous.

L’installation de transfert de chaleur comporte un circuit de compression de vapeur qui contient une première composition de transfert de chaleur (ou circuit de réfrigération) et un circuit secondaire contenant une deuxième composition de transfert de chaleur (ou circuit caloporteur).

Selon un mode de réalisation de l’invention, représenté schématiquement par la Figure 1 , le circuit de compression de vapeur 1 est couplé avec le circuit secondaire 2. Le circuit de compression de vapeur 1 comprend au moins un premier échangeur de chaleur 3, un détendeur 4, un échangeur de chaleur intermédiaire 5 et un compresseur 6. Le premier échangeur de chaleur 3 est de préférence du type air/fluide frigorigène, et il permet un échange de chaleur avec une source d’énergie comme l’air de l’environnement. Le circuit secondaire 2 comprend au moins un échangeur de chaleur additionnel 7.

Par « source d’énergie » on entend un corps solide et/ou liquide et/ou gazeux qui peut absorber ou céder des calories suivant les besoins. L’air extérieur, l’air de l’habitacle, la batterie et le circuit électronique du véhicule représentent des exemples de sources d’énergie.

En mode frigorifique (refroidissement d’un corps ou fluide dans le véhicule), de la chaleur est transférée du corps ou du fluide dans le véhicule vers l’échangeur de chaleur additionnel 7 entraînant l’évaporation de la deuxième composition de transfert de chaleur qui circule dans le circuit secondaire 2. La deuxième composition de transfert de chaleur se dirige par la suite dans l’échangeur de chaleur intermédiaire 5, qui joue le rôle du condenseur pour le circuit secondaire 2. Dans le circuit de compression de vapeur 1 , la première composition de transfert de chaleur est comprimée par le compresseur 6, elle traverse le premier échangeur de chaleur 3 jouant le rôle de condenseur (c’est-à-dire transfère des calories vers une source comme l’air extérieur), ensuite le détendeur 4 où elle est détendue, puis l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 jouant le rôle d’évaporateur pour le circuit de compression de vapeur 1 . Ainsi, dans l’échangeur de chaleur intermédiaire 5, de la chaleur est transférée de la deuxième composition de transfert de chaleur vers la première composition de transfert de chaleur, entraînant la condensation de la deuxième composition de transfert de chaleur et l’évaporation de la première composition de transfert de chaleur. La première composition de transfert de chaleur se dirige par la suite à nouveau vers le compresseur 6, tandis que la deuxième composition de transfert de chaleur se dirige vers l’échangeur de chaleur additionnel 7, et permet le refroidissement du corps ou du fluide dans le véhicule.

En mode pompe à chaleur (chauffage d’un corps ou fluide dans le véhicule), non illustré sur la figure 1 , de la chaleur est transférée vers le corps ou fluide dans le véhicule depuis l’échangeur de chaleur additionnel 7 entraînant la condensation de la deuxième composition de transfert de chaleur qui circule dans le circuit secondaire 2. La deuxième composition de transfert de chaleur se dirige par la suite dans l’échangeur de chaleur intermédiaire 5, qui joue le rôle d’évaporateur pour le circuit secondaire 2. Dans le circuit de compression de vapeur 1 , la première composition de transfert de chaleur est détendue dans le détendeur 4, elle traverse le premier échangeur de chaleur 3 jouant le rôle d’évaporateur (c’est-à-dire absorbe des calories depuis une source comme l’air extérieur), ensuite le compresseur 6 où elle est comprimée, puis l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 jouant le rôle de condenseur pour le circuit de compression de vapeur 1 . Ainsi, dans l’échangeur de chaleur intermédiaire 5, de la chaleur est transférée de la première composition de transfert de chaleur vers la deuxième composition de transfert de chaleur, entraînant la condensation de la première composition de transfert de chaleur et l’évaporation de la deuxième composition de transfert de chaleur. La première composition de transfert de chaleur se dirige par la suite à nouveau vers le détendeur 4, tandis que la deuxième composition de transfert de chaleur se dirige vers l’échangeur de chaleur additionnel 7, et permet le chauffage du corps ou du fluide dans le véhicule.

Dans certains modes de réalisation, un même échangeur de chaleur peut assurer la fonction de l’échangeur intermédiaire 5 ou du premier échangeur de chaleur 3 décrits ci-dessus, suivant le mode de fonctionnement. Des échangeurs supplémentaires peuvent aussi être ajoutés pour assurer les mêmes fonctions. Un ensemble de canalisations et de vannes peuvent être utilisés pour assurer le changement de fonction pour chaque échangeur.

Dans certains modes de réalisation, le circuit de compression de vapeur 1 est réversible et peut comprendre en outre des moyens d’inversion de son fonctionnement.

Les moyens d’inversion du fonctionnement du circuit de compression de vapeur 1 réversible sont des moyens d’inversion du fonctionnement du circuit de compression de vapeur 1 entre une configuration en mode frigorifique et une configuration en mode pompe à chaleur.

Les moyens d’inversion susmentionnés peuvent être des moyens de modification du parcours de la première composition de transfert de chaleur dans le circuit de compression de vapeur 1 réversible, ou des moyens d’inversion du sens de circulation de la première composition de transfert de chaleur dans ledit circuit 1 .

Les moyens d’inversion susmentionnés peuvent être une vanne à quatre voies, une vanne d’inversion, une vanne d’arrêt (de fermeture), un détendeur, ou leurs combinaisons.

Par exemple, lors de l’inversion du mode de fonctionnement du circuit de compression de vapeur 1 , le rôle d’un échangeur de chaleur peut être changé : par exemple, un échangeur de chaleur peut jouer le rôle d’un condenseur dans un mode frigorifique ou le rôle d’un évaporateur dans un mode de pompe à chaleur ou vice versa.

Alternativement, lors de l’inversion du mode de fonctionnement du circuit de compression de vapeur 1 , le rôle d’un échangeur de chaleur peut rester le même. L’échangeur de chaleur étant tout simplement raccordé à d’autres sources d’énergie, à travers des vannes, peut absorber ou céder des calories suivant sa fonction dans le circuit de compression de vapeur 1 .

Dans certains modes de réalisation, la première composition de transfert de chaleur peut circuler dans le circuit de compression de vapeur 1 dans un sens unique. Dans certains modes de réalisation, la première composition de transfert de chaleur peut circuler dans le circuit de compression de vapeur 1 dans les deux sens, c’est-à-dire un premier sens et un sens opposé.

Le circuit de compression de vapeur 1 réversible peut typiquement contenir des canalisations, tuyaux, flexibles, réservoir ou autres, dans lesquels circule la première composition de transfert de chaleur, entre les différents échangeurs, détendeurs, vannes...

Suivant le mode de fonctionnement du circuit de compression de vapeur 1 , frigorifique ou pompe à chaleur, le premier échangeur de chaleur 3 peut jouer le rôle d’évaporateur ou de récupérateur d'énergie (condenseur). Il en est de même pour l’échangeur de chaleur intermédiaire 5.

Il est possible d’utiliser tout type d’échangeur de chaleur dans le circuit de compression de vapeur 1 , et notamment des échangeurs de chaleur à co courant ou, de préférence, des échangeurs de chaleur à contre-courant.

Selon un mode de réalisation préféré, l’invention prévoit que les procédés de refroidissement et de chauffage, et les installations correspondantes, comprennent un échangeur de chaleur à contre-courant, soit au premier échangeur de chaleur 3, soit à l’échangeur de chaleur intermédiaire 5. En effet, les compositions de transfert de chaleur décrites dans la présente demande sont particulièrement efficaces avec des échangeurs de chaleur à contre-courant. De préférence, à la fois le premier échangeur de chaleur 3 et l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 sont des échangeurs de chaleur à contre-courant.

Selon l’invention, par « échangeur de chaleur à contre-courant », on entend un échangeur de chaleur dans lequel de la chaleur est échangée entre un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide à l’entrée de l’échangeur échangeant de la chaleur avec le deuxième fluide à la sortie de l’échangeur, et le premier fluide à la sortie de l’échangeur échangeant de la chaleur avec le deuxième fluide à l’entrée de l’échangeur.

Par exemple, les échangeurs de chaleur à contre-courant comprennent les dispositifs dans lesquels le flux du premier fluide et le flux du deuxième fluide sont dans des directions opposées, ou quasiment opposées. Les échangeurs fonctionnant en mode courant croisé à tendance contre-courant sont également compris parmi les échangeurs de chaleur à contre-courant au sens de la présente demande.

Le compresseur 6 peut être hermétique, semi-hermétique ou ouvert. Les compresseurs hermétiques comprennent une partie moteur et une partie compression qui sont confinées dans une enceinte hermétique non démontable. Les compresseurs semi-hermétiques comprennent une partie moteur et une partie compression qui sont directement assemblées l'une contre l'autre. L'accouplement entre la partie moteur et la partie compression est accessible en dissociant les deux parties par démontage. Les compresseurs ouverts comprennent une partie moteur et une partie compression qui sont séparées. Ils peuvent fonctionner par entraînement par courroie ou par accouplement direct.

A titre de compresseur, on peut utiliser notamment un compresseur dynamique, ou un compresseur à déplacement positif.

Les compresseurs dynamiques comprennent les compresseurs axiaux et les compresseurs centrifuges, qui peuvent être à un ou plusieurs étages. Les mini-compresseurs centrifuges peuvent également être employés.

Les compresseurs à déplacement positif comprennent les compresseurs rotatifs et les compresseurs alternatifs.

Les compresseurs alternatifs comprennent les compresseurs à diaphragme et les compresseurs à piston.

Les compresseurs rotatifs comprennent les compresseurs à vis, les compresseurs à lobes, les compresseurs scroll (ou à spirale), les compresseurs à anneau liquide, et les compresseurs à palette. Les compresseurs à vis peuvent être de préférence bi-vis ou mono-vis.

Dans l’installation qui est utilisée, le compresseur 6 peut être entraîné par un moteur électrique ou par une turbine à gaz (par exemple alimentée par les gaz d’échappement du véhicule) ou par engrenage.

Dans l’installation qui est utilisée, le compresseur 6 peut comprendre un dispositif d’injection de vapeur ou de liquide. L’injection consiste à faire introduire dans le compresseur du réfrigérant à l’état liquide ou vapeur à un niveau intermédiaire entre le début et la fin de compression.

Le circuit secondaire 2 comprend au moins un échangeur de chaleur additionnel 7.

Chaque échangeur de chaleur additionnel 7 peut être un échangeur du type fluide/solide, ou du type fluide/fluide, ou du type fluide/air (pour réchauffer ou refroidir de l’air, par exemple l’air de l’habitacle). Dans ces deux derniers cas, à nouveau le ou les échangeurs de chaleur additionnels 7 peuvent être des échangeurs de chaleur à co-courant ou, de préférence, des échangeurs de chaleur à contre-courant.

Les échangeurs de chaleur additionnels 7 peuvent être configurés pour refroidir et/ou chauffer une pluralité de corps ou fluides, de préférence parmi l’air, notamment l’air de l’habitacle, la batterie, et des composés électroniques du véhicule. Pour refroidir ou chauffer la batterie ou les composés électroniques, il est possible de refroidir ou chauffer de l’air qui est soufflé vers la batterie ou les composés électroniques ; ou bien de mettre l’échangeur additionnel 7 concerné directement en contact avec la batterie ou les composés électroniques, ou de l’intégrer à la batterie ou aux composés électroniques.

Dans certains modes de réalisation, le circuit secondaire 2 ne comprend pas de compresseur.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur est à une pression essentiellement uniforme dans le circuit secondaire, ladite pression étant égale à la pression de saturation de la deuxième composition de transfert de chaleur à la température de la deuxième composition de transfert de chaleur. Une faible déviation est possible en cas de perte de charge. La température de la deuxième composition de transfert de chaleur est de préférence uniforme dans le circuit secondaire.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur reste à une température constante au cours du procédé.

Par « pression de saturation » on entend la pression à laquelle une phase gazeuse d'une composition est en équilibre avec une phase liquide à une température donnée dans un système fermé.

Dans certains modes de réalisation, le circuit secondaire 2 peut comprendre une ou plusieurs vannes, notamment lorsqu’il comprend plusieurs échangeurs de chaleur additionnels 7, afin d’orienter la deuxième composition de transfert de chaleur vers un ou des échangeurs de chaleur additionnels 7 spécifiques ; et/ou afin de permettre le changement du sens de circulation de la deuxième composition de transfert de chaleur dans tout ou partie du circuit secondaire 2.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur peut circuler dans tout ou partie du circuit secondaire 2 dans un sens unique.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur peut circuler dans tout ou partie du circuit secondaire 2 dans les deux sens, c’est-à-dire un premier sens et un sens opposé.

Dans certains modes de réalisation, la circulation de la deuxième composition de transfert de chaleur dans le circuit secondaire 2 de l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 vers le ou les échangeurs de chaleur additionnels 7, et/ou du ou des échangeurs de chaleur additionnels 7 vers l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 peut être effectuée au moyen d’une pompe, ou par pesanteur, ou par capillarité.

Dans cette installation selon l’invention, le circuit de compression de vapeur 1 peut être couplé avec le circuit secondaire 2 par l’échangeur de chaleur intermédiaire 5. Ainsi, l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 peut être traversé à la fois par la première composition de transfert de chaleur et par la deuxième composition de transfert de chaleur.

Lorsque l’installation est utilisée pour le refroidissement d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule, l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 peut évaporer la première composition de transfert de chaleur et condenser la deuxième composition de transfert de chaleur, et l’échangeur de chaleur additionnel 7 est configuré pour transférer de la chaleur du corps ou du fluide vers la deuxième composition de transfert de chaleur.

Lorsque l’installation est utilisée pour le chauffage d’un corps ou d’un fluide dans un véhicule, l’échangeur de chaleur intermédiaire 5 peut condenser la première composition de transfert de chaleur et évaporer la deuxième composition de transfert de chaleur, et l’échangeur de chaleur additionnel 7 est configuré pour transférer de la chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur vers le corps ou le fluide en condensant la deuxième composition de transfert de chaleur.

Dans le cadre de la présente demande, chaque évaporation et chaque condensation peut être totale ou partielle.

Une évaporation peut ainsi consister à partir de l’état liquide pour aller à l’état vapeur ; ou de l’état diphasique liquide/vapeur à l’état vapeur ; ou de l’état liquide à l’état diphasique liquide/vapeur ; ou d’un état diphasique liquide/vapeur à un autre état diphasique liquide/vapeur.

Une condensation peut ainsi consister à partir de l’état vapeur pour aller à l’état liquide ; ou de l’état vapeur à l’état diphasique liquide/vapeur ; ou de l’état diphasique liquide/vapeur à l’état liquide ; ou d’un état diphasique liquide/vapeur à un autre état diphasique liquide/vapeur.

L’évaporation et la condensation peuvent s’effectuer à température constante, ou à température variable dans le cas de mélanges non- azéotropiques de composés de transfert de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, dans l’échangeur de chaleur intermédiaire 5, une composition (la première composition de transfert de chaleur ou la deuxième composition de transfert de chaleur) est à une température inférieure à l’autre ; de préférence, le différentiel de température est moins que 12° C, de préférence moins que 8° C, etencore de préférence moins que 5° C. Dans l’hypothèse où la température dune composition n’est pas constante dans l’échangeur de chaleur intermédiaire 5, pour l’estimation du différentiel de température ci-dessus on prend pour référence la température médiane entre l’entrée et la sortie de l’échangeur de chaleur intermédiaire.

Dans certains modes de réalisation, l’installation et le procédé de l’invention sont adaptés pour la climatisation de l’habitacle du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, l’installation et le procédé de l’invention sont adaptés pour le chauffage de l’habitacle du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, l’installation et le procédé de l’invention sont adaptés pour le refroidissement de la batterie du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, l’installation et le procédé de l’invention sont adaptés pour le chauffage de la batterie du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, l’installation et le procédé de l’invention sont adaptés pour le refroidissement des composés électroniques du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, l’installation et le procédé de l’invention sont adaptés pour le chauffage des composés électroniques du véhicule.

Dans certains modes de réalisation, l’installation et le procédé de l’invention sont adaptés pour la climatisation de l’habitacle du véhicule, et/ou le chauffage de l’habitacle du véhicule, et/ou le refroidissement de la batterie du véhicule, et/ou le chauffage de la batterie du véhicule, et/ou le refroidissement des composés électroniques du véhicule, et/ou le chauffage des composés électroniques du véhicule.

Composition de transfert de chaleur

L’invention utilise une première composition de transfert de chaleur et une deuxième composition de transfert de chaleur, chaque composition de transfert de chaleur comprenant un fluide de transfert de chaleur éventuellement associé avec des lubrifiants et/ou des additifs. Le fluide de transfert de chaleur peut comprendre un ou plusieurs composés de transfert de chaleur.

La première composition de transfert de chaleur est présente et circule dans le circuit de compression de vapeur.

Dans certains modes de réalisation, le fluide de transfert de chaleur de la première composition de transfert de chaleur consiste essentiellement, voire consiste, en du HFO-1234yf. Dans d’autres modes de réalisation, ce fluide de transfert de chaleur comprend du HFO-1234yf en mélange avec un ou plusieurs autres composés de transfert de chaleur, tels que des hydrofluorocarbures et/ou hydrofluorooléfines et/ou hydrocarbures et/ou hydrochlorofluorooléfines et/ou du CO2.

Parmi les hydrofluorocarbures, on peut citer notamment le difluorométhane (HFC-32), le pentafluoroéthane (HFC-125), le 1 ,1 ,2,2-tétrafluoroéthane (HFC-134), le 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane (FIFC-134a), le 1 ,1 -difluoroéthane (FIFC-152a), le fluoroéthane (HFC-161 ), le 1 ,1 ,1 ,2,3,3,3-heptafluoropropane (FIFC-227ea), le 1 , 1 ,1 -trifluoropropane (FIFC-263fb) et leurs mélanges.

Parmi les hydrofluorooléfines on peut citer notamment le 1 , 3,3,3- tétrafluoropropène (HFO-1234ze), sous forme ois et/ou trans, et de préférence sous forme trans ; et le trifluoroéthylène (HFO-1 123).

Parmi les hydrochlorofluorooléfines, on peut citer notamment le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233zd), sous forme Z et/ou E, et de préférence sous forme E.

Dans certains modes de réalisation, ce fluide de transfert de chaleur comprend au moins 50 % de HFO-1234yf, ou au moins 60 % de HFO-1234yf, ou au moins 70 % de HFO-1234yf, ou au moins 80 % de HFO-1234yf, ou au moins 90 % de HFO-1234yf, ou au moins 95 % de HFO-1234yf, en poids.

Les additifs qui peuvent être présents dans la première composition de transfert de chaleur de l’invention peuvent notamment être choisis parmi les nanoparticules, les stabilisants, les tensioactifs, les agents traceurs, les agents fluorescents, les agents odorants et les agents de solubilisation.

La quantité totale en additifs, n’excède pas 5 % en poids, en particulier 4 %, en plus particulier 3 % et tout particulièrement 2 % en poids voire 1 % en poids de la première composition de transfert de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, le HFO-1234yf contient des impuretés. Lorsqu’elles sont présentes, elles peuvent représenter moins de 1 %, de préférence moins de 0,5 %, de préférence moins de 0,1 %, de préférence moins de 0,05 % et de préférence moins de 0,01 % (en poids) par rapport au HFO-1234yf.

Un ou plusieurs lubrifiants peuvent être présents dans la première composition de transfert de chaleur. Ces lubrifiants peuvent être choisis parmi des esters de polyols (POE), des polyalkylène glycols (PAG), ou des polyvinyle éthers (PVE). Les lubrifiants peuvent représenter de 1 à 50%, de préférence de 2 à 40 % et de préférence encore de 5 à 30 % (en poids) de la première composition de transfert de chaleur.

Le fluide de transfert de chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur peut comprendre un ou plusieurs composés de transfert de chaleur ayant une température d’ébullition de 0 à 40° C, de préférence de 5 à 35° C et encore de préférence de 8 à 34° C.

Par « température d’ébullition d’un composé » on entend la température à laquelle le composé bout sous une pression de 1 bar.

Dans certains modes de réalisation, le fluide de transfert de chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur a une température d’ébullition de 0 à 40° C, de préférence de 5 à 35° C et encore depréférence de 8 à 34° C.

En cas de mélange de plusieurs composés, la température d’ébullition du mélange correspond à la moyenne entre la température de début d’ébullition et la température de fin d’ébullition à une pression de 1 bar.

Dans certains modes de réalisation, le ou les composés de transfert de chaleur ayant une température d’ébullition de 0 à 40° C, peuvent être choisis parmi les hydrochlorofluorooléfines, les hydrofluorooléfines, et les combinaisons de celles-ci.

Dans certains modes de réalisation, les hydrochlorofluorooléfines peuvent être choisies parmi le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233zd) et le 1 -chloro-2,3,3,3-tétrafluoropropène (HCFO-1224yd) et les combinaisons de ceux-ci.

Le HCFO-1233zd peut être sous forme E et/ou Z.

De préférence le HCFO-1233zd comprend plus de 50 mol.% de la forme E, de préférence plus de 60 mol.% de la forme E, de préférence plus de 70 mol.% de la forme E, de préférence plus de 80 mol.% de la forme E, de préférence plus de 85 mol.% de la forme E, de préférence plus de 90 mol.% de la forme E, de préférence plus de 95 mol.% de la forme E, de préférence plus de 98 mol% de la forme E et encore de préférence plus de 99 mol.% de la forme E. De préférence, il est entièrement sous forme E.

Le HCFO-1224yd peut être sous forme E et/ou Z.

De préférence le HCFO-1224yd comprend plus de 50 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 60 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 70 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 80 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 85 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 90 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 95 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 98 mol% de la forme Z et encore de préférence plus de 99 mol.% de la forme Z. De préférence, il est entièrement sous forme Z.

Dans certains modes de réalisation, l’hydrofluorooléfine peut être le 1 ,1 ,1 ,4,4,4-hexafluorobut-2-ène (HFO-1336mzz) sous forme E et/ou Z.

Le HFO-1336mzz peut ainsi comprendre plus de 50 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 60 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 70 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 80 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 85 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 90 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 95 mol.% de la forme Z, de préférence plus de 98 mol% de la forme Z et encore de préférence plus de 99 mol.% de la forme Z. Il peut être entièrement sous forme Z.

Alternativement, le HFO-1336mzz peut comprendre plus de 50 mol.% de la forme E, de préférence plus de 60 mol.% de la forme E, de préférence plus de 70 mol.% de la forme E, de préférence plus de 80 mol.% de la forme E, de préférence plus de 85 mol.% de la forme E, de préférence plus de 90 mol.% de la forme E, de préférence plus de 95 mol.% de la forme E, de préférence plus de 98 mol% de la forme E et encore de préférence plus de 99 mol.% de la forme E. Il peut être entièrement sous forme E.

Dans certains modes de réalisation, les composés de transfert de chaleur utilisés dans la deuxième composition de transfert de chaleur ont une chaleur latente d’évaporation à 20 °C supérieure à 100 kJ/kg, de préférence supérieure à 1 10 kJ/kg, encore de préférence supérieure à 120 kJ/kg, encore de préférence supérieure à 130 kJ/kg, encore de préférence supérieure à 140 kJ/kg, encore de préférence supérieure à 150 kJ/kg, et encore de préférence supérieure à 160 kJ/kg.

Les valeurs de chaleur latente des composés de transfert de chaleur préférentiellement utilisés dans la deuxième composition en tant que fluide de transfert de chaleur sont présentées dans le tableau ci-dessous pour une température de 20 ° C. La chaleur latente la plus éle/ée est observée pour le HCFO-1233zd(E).

Dans certains modes de réalisation, le fluide de transfert de chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur comprend un seul composé de transfert de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, le fluide de transfert de chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur peut être un mélange binaire de composés de transfert de chaleur.

Dans certains modes de réalisation, le fluide de transfert de chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur peut être un mélange ternaire de composés de transfert de chaleur.

La deuxième composition de transfert de chaleur est présente et circule dans le circuit secondaire.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur ne subit pas de compression, ni de détente.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième composition de transfert de chaleur comprend au moins 50 % de fluide de transfert de chaleur, ou au moins 60 % de fluide de transfert de chaleur, ou au moins 70 % de fluide de transfert de chaleur, ou au moins 80 % de fluide de transfert de chaleur, ou au moins 90 % de fluide de transfert de chaleur, ou au moins 95 % de fluide de transfert de chaleur, en poids.

Dans certains modes de réalisation, le fluide de transfert de chaleur de la deuxième composition de transfert de chaleur consiste essentiellement, voire consiste en composés de transfert de chaleur.

Les additifs qui peuvent être présents dans la deuxième composition de transfert de chaleur de l’invention sont les mêmes que ceux décrits ci-dessus en lien avec la première composition de transfert de chaleur, les mêmes plages de concentration s’appliquant.