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Title:
HEATING/AIR CONDITIONING UNIT INCLUDING AN EXTERNAL HEAT EXCHANGER AND AN EXTERNAL SUBCOOLER IN ORDER TO INCREASE THE HEATING AND COOLING CAPACITIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/101342
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heating/air conditioning unit (IC) comprising: (i) a compressor (CP) for heating and pressurising a cooling fluid; (ii) an internal condenser (CDI) which, in the heating mode, assists in heating the inside air by means of exchange with the cooling fluid originating from the compressor (CP) and which is dimensioned to substantially integrally condense the cooling fluid, originating from the compressor (CP), in the heating mode, such that it is substantially entirely in a liquid phase; (iii) an external pressure reducing valve (DTE) which, in the heating mode, depressurises the cooling fluid; (iv) an external evaporator (EE) which, in the heating mode, heats the cooling fluid originating from the external pressure reducing valve (DTE) by means of exchange with the outside air in order to supply the compressor (CP); (v) an internal evaporator (EI) which, in the cooling mode, cools the inside air by means of exchange with the cooling fluid; and (vi) a subcooler (SR) arranged so as to subcool either (i) the cooling fluid originating from the internal condenser (CDI) in the heating mode in order to supply the external pressure reducing valve (DTE) so that the external exchanger (EE) can be heated or (ii) the cooling fluid originating from the external exchanger (EE) in the cooling mode so that the cooling capacity of the internal evaporator (EI) can be increased.

Inventors:
BACH PATRICK (FR)
Application Number:
PCT/FR2011/053111
Publication Date:
August 02, 2012
Filing Date:
December 20, 2011
Export Citation:
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Assignee:
PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA (FR)
BACH PATRICK (FR)
International Classes:
F25B29/00; B60H1/00; F24F12/00; F25D21/04
Foreign References:
FR2338465A11977-08-12
EP0061349A21982-09-29
Attorney, Agent or Firm:
LEROUX, Jean-Philippe (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Installation de chauffage/climatisation (IC) comprenant un compresseur (CP) propre à chauffer et pressuriser un fluide frigorigène, un condenseur interne (CDI) propre, en mode chauffage, à contribuer au chauffage d'un air dit intérieur par échange avec ledit fluide frigorigène issu dudit compresseur (CP), un détendeur externe (DTE) propre, en mode chauffage, à dépressuriser ledit fluide frigorigène, un échangeur externe (EE) propre, en mode chauffage, à réchauffer ledit fluide frigorigène issu dudit détendeur externe (DTE) par échange avec un air dit extérieur pour alimenter ledit compresseur (CP), et un évaporateur interne (El) propre, en mode réfrigération, à refroidir ledit air intérieur par échange avec ledit fluide frigorigène, caractérisée en ce que ledit condenseur interne (CDI) est dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement ledit fluide frigorigène, issu dudit compresseur (CP), dans ledit mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide, et en ce qu'elle comprend en outre un sous-refroidisseur (SR) agencé pour sous refroidir ledit fluide frigorigène soit issu dudit condenseur interne (CDI) dans ledit mode chauffage, pour alimenter ledit détendeur externe (DTE) afin de permettre un chauffage dudit échangeur externe (EE), soit issu dudit échangeur externe (EE) dans ledit mode réfrigération, afin de permettre un accroissement de la capacité de refroidissement dudit évaporateur interne (El).

2. Installation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit sous-refroidisseur (SR) est contigu avec ledit échangeur externe (EE) afin de constituer pour ce dernier (EE) une source de chaleur propre à réduire la probabilité qu'il givre en présence d'un air extérieur présentant une température basse.

3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit échangeur externe (EE) est une pompe à chaleur propre à fonctionner en tant qu'évaporateur dans ledit mode chauffage et en tant que condenseur au moins dans ledit mode réfrigération.

4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir de déshydratation (RD) en amont d'une entrée qui alimente ledit sous-refroidisseur (SR) en fluide frigorigène.

5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend, en amont d'une entrée qui alimente ledit évaporateur

5 interne (El) en fluide frigorigène, un détendeur interne (DTI) propre à refroidir ledit fluide frigorigène au moins dans ledit mode réfrigération, avant qu'il ne parvienne dans ledit évaporateur interne (El).

6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit condenseur interne (CDI) est propre, dans ledit mode chauffage, à

) chauffer ledit air intérieur par échange avec ledit fluide frigorigène issu dudit compresseur (CP).

7. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit condenseur interne (CDI) est propre, en mode chauffage, à réchauffer, par échange avec ledit fluide frigorigène issu dudit compresseur

5 (CP), un fluide caloporteur destiné à alimenter un aérotherme (AR) propre à chauffer ledit air intérieur par échange thermique.

8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour offrir un premier mode mixte dans lequel ledit condenseur interne (CDI) est alimenté en fluide frigorigène de manière à

) contribuer au chauffage dudit air intérieur, ledit échangeur externe (EE) n'est pas utilisé et ledit évaporateur interne (El) est alimenté en fluide frigorigène légèrement refroidi par ledit sous-refroidisseur (SR) de manière à abaisser légèrement la température dudit air intérieur chauffé par la contribution dudit condenseur interne (CDI).

5 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour offrir un deuxième mode mixte dans lequel ledit condenseur interne (CDI) est alimenté en fluide frigorigène de manière à contribuer au chauffage dudit air intérieur et à alimenter ledit détendeur externe (DTE), ledit échangeur externe (EE) alimente ledit sous-refroidisseur

) (SR) en fluide frigorigène refroidi, et ledit évaporateur interne (El) est alimenté en fluide frigorigène fortement refroidi par ledit sous-refroidisseur (SR) de manière à abaisser fortement la température dudit air intérieur chauffé par la contribution dudit condenseur interne (CDI).

10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour offrir un troisième mode mixte dans lequel ledit condenseur interne (CDI) est alimenté en fluide frigorigène de manière à contribuer au chauffage dudit air intérieur, ledit échangeur externe (EE) et

5 ledit évaporateur interne (El) sont alimentés en fluide frigorigène légèrement refroidi par ledit sous-refroidisseur (SR) de manière à abaisser respectivement la température dudit air extérieur et la température dudit air intérieur chauffé par la contribution dudit condenseur interne (CDI).

1 1 . Installation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce ) qu'elle comprend une première vanne (V1 ) de type trois voies et comprenant une entrée couplée à la sortie dudit compresseur (CP), une première sortie couplée à l'entrée dudit condenseur interne (CDI) et une seconde sortie couplée à une première entrée/sortie dudit échangeur externe (EE).

12. Installation selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce qu'elle 5 comprend une deuxième vanne (V2) de type trois voies et comprenant une entrée couplée à la sortie dudit condenseur interne (CDI), une première sortie couplée à l'entrée dudit sous-refroidisseur (SR), et une seconde sortie couplée à ladite première entrée/sortie dudit échangeur externe (EE).

13. Installation selon l'une des revendications 1 1 et 12, caractérisée en ) ce qu'elle comprend une troisième vanne (V3) de type trois voies et comprenant une entrée/sortie couplée à une seconde entrée/sortie dudit échangeur externe (EE), une sortie couplée à ladite entrée dudit sous- refroidisseur (SR), et une entrée couplée à une sortie dudit détendeur externe (DTE).

5 14. Installation selon l'une des revendications 1 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une quatrième vanne (V4) de type trois voies et comprenant une première entrée couplée à la sortie dudit évaporateur interne (El), une seconde entrée couplée à ladite première entrée/sortie dudit échangeur externe (EE), et une sortie couplée à l'entrée dudit compresseur

) (CP).

15. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une installation de chauffage/climatisation (IC) selon l'une des revendications précédentes.

Description:
INSTALLATION DE CHAUFFAGE/CLIMATISATION À ÉCHANGEUR DE CHALEUR ET SOUS-REFROIDISSEUR EXTERNES POUR AUGMENTER LES PUISSANCES DE CHAUFFAGE ET DE RÉFRIGÉRATION

L'invention concerne les installations de chauffage/climatisation qui équipent certains véhicules, éventuellement de type automobile, et certains bâtiments, et plus précisément celles qui constituent des pompes à chaleur réversibles capables de fonctionner en mode chauffage comme en mode réfrigération.

Certaines de ces installations de chauffage/climatisation comportent notamment:

- un compresseur qui est propre à chauffer et pressuriser un fluide frigorigène,

- un condenseur interne qui est propre, en mode chauffage, à contribuer au chauffage d'un air dit intérieur par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur,

- un détendeur externe qui est propre, en mode chauffage, à dépressuriser le fluide frigorigène,

- un échangeur externe qui est propre, en mode chauffage, à réchauffer le fluide frigorigène qui est issu du détendeur externe par échange avec un air dit extérieur pour alimenter le compresseur, et

- un évaporateur interne qui est propre, en mode réfrigération, à refroidir l'air intérieur par échange avec le fluide frigorigène.

On entend ici par "externe" un équipement intervenant dans le processus d'échange de calories avec l'air extérieur (comme par exemple un évaporateur externe ou un détendeur externe alimentant un échangeur externe), et par "interne" un équipement intervenant dans le processus d'échange de calories avec l'air intérieur (comme par exemple un condenseur interne ou un évaporateur interne ou encore un détendeur interne alimentant un évaporateur interne).

Lorsqu'une installation de ce type équipe un système qui ne dispose pas d'une énergie importante, comme c'est par exemple le cas dans un véhicule de type tout électrique ou hybride, sa puissance de chauffage et sa puissance de réfrigération sont généralement peu élevées. Il en résulte que l'installation n'est capable ni de réchauffer suffisamment l'air intérieur lorsque

5 la température extérieure est très basse, ni de refroidir suffisamment l'air intérieur lorsque la température extérieure est très élevée.

Par ailleurs, les installations qui équipent des systèmes qui ne disposent pas d'une énergie importante, sont généralement incapables d'offrir un mode de fonctionnement mixte, notamment adapté à un climat tempéré ou

) froid. Il en résulte que dans un climat tempéré l'air intérieur réfrigéré peut être trop froid alors que l'air intérieur réchauffé peut être trop chaud, et dans un climat froid l'air intérieur réchauffé peut être trop froid alors que l'air intérieur réfrigéré peut être trop chaud ce qui nuit au confort aérothermique.

L'invention a donc pour but de proposer une installation de

5 chauffage/climatisation qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients précités.

Elle propose plus précisément à cet effet une installation de chauffage/climatisation, du type de celle présentée dans l'introduction et dans laquelle :

) - le condenseur interne est dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement le fluide frigorigène, issu du compresseur, dans le mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide, et

- on prévoit également un sous-refroidisseur agencé pour sous refroidir le 5 fluide frigorigène soit issu du condenseur interne dans le mode chauffage, pour alimenter le détendeur externe afin de permettre un chauffage de l'échangeur externe, soit issu de l'échangeur externe dans le mode réfrigération, afin de permettre un accroissement de la capacité de refroidissement de l'évaporateur interne.

) On comprendra que grâce à cet agencement très particulier l'installation peut disposer en mode chauffage d'une puissance maximale de chauffage (bien adaptée aux grands froids) et en mode réfrigération d'une puissance maximale de refroidissement (bien adaptée aux fortes températures).

L'installation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :

- son sous-refroidisseur peut être contigu avec son échangeur externe afin 5 de constituer pour ce dernier une source de chaleur propre à réduire la probabilité qu'il givre en présence d'un air extérieur présentant une température basse;

- son échangeur externe peut être une pompe à chaleur qui est propre à fonctionner en tant qu'évaporateur dans le mode chauffage et en tant que

) condenseur au moins dans le mode réfrigération;

- elle peut comprendre un réservoir de déshydratation en amont de l'entrée qui alimente le sous-refroidisseur en fluide frigorigène;

- elle peut comprendre, en amont de l'entrée qui alimente l'évaporateur interne en fluide frigorigène, un détendeur interne qui est propre à refroidir

5 le fluide frigorigène au moins dans le mode réfrigération, avant qu'il ne parvienne dans l'évaporateur interne;

- son condenseur interne peut être propre, dans le mode chauffage, à chauffer l'air intérieur par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur. En variante, son condenseur interne peut être propre, dans

) le mode chauffage, à réchauffer, par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur, un fluide caloporteur qui est destiné à alimenter un aérotherme propre à chauffer l'air intérieur par échange thermique;

- elle peut être agencée pour offrir un premier mode mixte dans lequel, d'une première part, le condenseur interne est alimenté en fluide frigorigène de

5 manière à contribuer au chauffage de l'air intérieur, d'une deuxième part, l'échangeur externe n'est pas utilisé, et, d'une troisième part, l'évaporateur interne est alimenté en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous- refroidisseur externe de manière à abaisser légèrement la température de l'air intérieur qui est chauffé par la contribution du condenseur interne. On

) comprendra que ce premier mode mixte permet de faire fonctionner simultanément le condenseur interne en lui faisant réaliser toute la phase de condensation afin de récupérer un maximum de puissance pour réchauffer l'air intérieur, et l'évaporateur interne, pour refroidir légèrement l'air intérieur réchauffé par le condenseur interne;

- elle peut être agencée pour offrir un deuxième mode mixte dans lequel, d'une première part, le condenseur interne est alimenté en fluide frigorigène de manière à contribuer au chauffage de l'air intérieur et à

5 alimenter le détendeur externe, d'une deuxième part, l'échangeur externe alimente le sous-refroidisseur en fluide frigorigène refroidi, et, d'une troisième part, l'évaporateur interne est alimenté en fluide frigorigène fortement refroidi par le sous-refroidisseur de manière à abaisser fortement la température de l'air intérieur qui est chauffé par la contribution du

) condenseur interne. On comprendra que ce deuxième mode mixte permet de faire fonctionner simultanément l'évaporateur interne, pour refroidir fortement l'air intérieur, et le condenseur interne, pour réchauffer légèrement l'air intérieur réfrigéré par l'évaporateur interne. En effet, une partie seulement de la phase de condensation est réalisée dans le

5 condenseur interne et l'autre partie complémentaire de cette phase de condensation est réalisée dans l'échangeur externe, et donc on ne récupère pas le maximum de puissance pour chauffer;

- elle peut être agencée pour offrir un troisième mode mixte dans lequel, d'une part, le condenseur interne est alimenté en fluide frigorigène de

) manière à contribuer au chauffage de l'air intérieur, et, d'autre part, l'échangeur externe et l'évaporateur interne sont alimentés en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous-refroidisseur de manière à abaisser respectivement la température de l'air extérieur et la température de l'air intérieur (chauffé par la contribution dudit condenseur interne). De

5 nouveau, une partie seulement de la phase de condensation est réalisée dans le condenseur interne et l'autre partie complémentaire de cette phase de condensation est réalisée dans l'échangeur externe, et donc on ne récupère pas le maximum de puissance pour chauffer;

- elle peut comprendre une première vanne de type trois voies et ) comprenant une entrée couplée à la sortie du compresseur, une première sortie couplée à l'entrée du condenseur interne et une seconde sortie couplée à une première entrée/sortie de l'échangeur externe;

elle peut comprendre une deuxième vanne de type trois voies et comprenant une entrée couplée à la sortie du condenseur interne, une première sortie couplée à l'entrée du sous-refroidisseur, et une seconde sortie couplée à la première entrée/sortie de l'échangeur externe; elle peut comprendre une troisième vanne de type trois voies et 5 comprenant une entrée/sortie couplée à une seconde entrée/sortie de l'échangeur externe, une sortie couplée à l'entrée du sous-refroidisseur, et une entrée couplée à une sortie du détendeur externe;

elle peut comprendre une quatrième vanne de type trois voies et comprenant une première entrée couplée à la sortie de l'évaporateur

) interne, une seconde entrée couplée à la première entrée/sortie de l'échangeur externe, et une sortie couplée à l'entrée du compresseur.

L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, comprenant une installation de chauffage/climatisation du type de celle présentée ci-avant.

5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels:

- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un premier exemple de réalisation d'une installation de chauffage/climatisation selon

) l'invention, dans le mode chauffage,

- la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 1 dans le mode réfrigération,

- la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 1 dans le premier mode mixte (plutôt

5 adapté au climat froid),

- la figure 4 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 1 dans le deuxième mode mixte (plutôt adapté au climat tempéré),

- la figure 5 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de ) chauffage/climatisation de la figure 1 dans le troisième mode mixte (adapté au climat froid ou tempéré),

- la figure 6 illustre schématiquement et fonctionnellement un second exemple de réalisation d'une installation de chauffage/climatisation selon l'invention, en mode chauffage,

- la figure 7 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le mode réfrigération,

5 - la figure 8 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le premier mode mixte (adapté au climat froid),

- la figure 9 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le deuxième mode mixte

) (adapté au climat tempéré), et

- la figure 10 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de chauffage/climatisation de la figure 6 dans le troisième mode mixte (adapté au climat froid ou tempéré).

Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter 5 l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

L'invention a pour but de proposer une installation de chauffage/ climatisation (IC), de type pompe à chaleur réversible.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation de chauffage/climatisation (IC) fait partie d'un véhicule ) automobile, comme par exemple une voiture de type "tout électrique" ou "hybride". Mais, l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet toute installation de chauffage/climatisation de type pompe à chaleur réversible, qu'elle soit destinée à être installée dans un véhicule ou dans un bâtiment.

5 On a schématiquement représenté sur les figures 1 à 5 et 6 à 10 respectivement des premier et second exemples de réalisation d'installation de chauffage/climatisation IC, selon l'invention. Le premier exemple de réalisation, illustré sur les figures 1 à 5, est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile hybride. Le second exemple de

) réalisation, illustré sur les figures 6 à 10, est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile électrique ou un bâtiment.

Une installation de chauffage/climatisation IC, selon l'invention, est destinée à fonctionner selon au moins un mode chauffage et un mode réfrigération selon les besoins, ainsi qu'éventuellement selon au moins un premier et/ou un deuxième et/ou un troisième mode(s) mixte(s), comme on le verra plus loin. Elle comprend notamment à cet effet un compresseur CP, un

5 condenseur interne CDI, un détendeur externe DTE, un échangeur externe EE, et un sous-refroidisseur SR qui interviennent tous au moins dans le mode chauffage, ainsi qu'un évaporateur interne El qui intervient au moins dans le mode réfrigération.

Le compresseur CP est chargé de chauffer et de pressuriser un fluide

) frigorigène qui est issu de l'échangeur externe EE dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 6), et de l'évaporateur interne El dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7).

Le condenseur interne CDI intervient ici au moins dans le mode chauffage. Il est chargé de contribuer au chauffage d'un air dit intérieur (qui

5 provient ici de l'intérieur de l'habitacle du véhicule) par échange avec le fluide frigorigène transformé en gaz chaud et pressurisé par le compresseur CP. Il est dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement le fluide frigorigène issu du compresseur CP, dans le mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide et partiellement

) refroidi lors de l'échange direct ou indirect avec l'air intérieur.

On comprendra que grâce à ce dimensionnement, le condenseur interne CDI peut transférer de façon optimale les calories du fluide frigorigène (chaud et pressurisé) qu'il reçoit sur son entrée. Par conséquent, l'installation IC dispose dans le mode chauffage d'une puissance maximale de chauffage

5 qui est particulièrement bien adaptée aux climats froids.

Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 5, le condenseur interne CDI est de type gaz/liquide. Il est donc chargé de réchauffer un fluide caloporteur, qui circule dans certains de ses conduits ou entre certaines parties de ses plaques empilées et qui est issu d'un circuit de refroidissement,

) par échange avec le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui circule dans certains autres de ses conduits ou entre certaines autres parties de ses plaques empilées. Ce fluide caloporteur réchauffé regagne alors le circuit de refroidissement pour alimenter un aérotherme AR qui est chargé, dans le mode chauffage, de chauffer l'air intérieur qui le traverse par échange avec le fluide caloporteur réchauffé. Classiquement, le fluide caloporteur qui sort de l'aérotherme AR alimente la portion du circuit de refroidissement qui traverse le moteur MR et qui alimente le condenseur interne CDI via une pompe PE. 5 On entend ici par « aérotherme » un échangeur de chaleur de type air/liquide.

On notera que l'aérotherme AR peut éventuellement faire partie de l'installation IC.

Dans l'exemple illustré sur les figures 6 à 10, le condenseur interne ) CDI est de type gaz/air. Il est donc chargé de chauffer l'air intérieur qui le traverse par échange avec le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui circule dans ses conduits ou entre ses plaques empilées.

Le détendeur externe DTE n'intervient que dans le mode chauffage. Il est chargé de dépressuriser le fluide frigorigène qui est issu du sous- 5 refroidisseur SR, avant qu'il n'alimente l'échangeur externe EE. Il délivre un liquide refroidi et dépressurisé.

L'échangeur externe EE intervient au moins dans le mode chauffage et dans le mode réfrigération. Il s'agit par exemple d'une pompe à chaleur réversible.

) Dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 6), il (EE) agit en tant qu'évaporateur et est chargé de réchauffer le fluide frigorigène (liquide refroidi et dépressurisé) qui est issu du détendeur externe DTE par échange avec l'air extérieur (froid), c'est-à-dire absorption de calories contenues dans l'air extérieur. Il délivre alors en sortie un fluide frigorigène, en phase gazeuse

5 et légèrement réchauffé, qui est destiné à alimenter le compresseur CP.

Dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7), il (EE) agit en tant que condenseur et est chargé de refroidir le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui est issu du compresseur CP par échange avec l'air extérieur (chaud), c'est-à-dire transfert de calories dans l'air extérieur. Il délivre

) alors en sortie un fluide frigorigène, en phase liquide partiellement refroidi, qui est destiné à alimenter le sous-refroidisseur SR.

Le sous-refroidisseur SR intervient dans tous les modes de fonctionnement de l'installation IC. Il est de préférence externe, comme l'échangeur externe EE, afin de pouvoir être plus efficacement refroidi par échange thermique avec l'air extérieur. Par exemple, il s'agit d'un autre échangeur de chaleur de type liquide/air. Il peut, par exemple, comporter des conduits ou des plaques empilées dans ou entre lesquel(le)s circule le fluide 5 frigorigène (en phase liquide) à sous-refroidir par échange avec l'air extérieur qui le traverse.

Dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 6), il (SR) est agencé pour sous refroidir le fluide frigorigène qui est issu du condenseur interne CDI, afin d'alimenter le détendeur externe DTE pour permettre un

) accroissement de la capacité de réchauffage de l'échangeur externe EE (qui fonctionne alors en tant qu'évaporateur).

Dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7), il (SR) est agencé pour sous refroidir le fluide frigorigène qui est issu de l'échangeur externe EE, afin d'alimenter l'évaporateur interne El en fluide frigorigène en

5 phase liquide sous-refroidi et ainsi permettre un accroissement de sa capacité de refroidissement.

On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 10, que le sous-refroidisseur SR peut être avantageusement contigu avec l'échangeur externe EE.

) On entend ici par "contigu" le fait d'être au contact de l'échangeur externe EE, ou bien dans le voisinage immédiat de ce dernier (EE), typiquement à quelques centimètres, ou encore imbriqué dans l'échangeur externe EE.

Dans ce cas, le sous-refroidisseur SR constitue en complément une 5 source de chaleur pour l'échangeur externe EE contigu. On comprendra alors que cette source de chaleur (que constitue le sous-refroidisseur SR) est de nature à réduire la probabilité que l'échangeur externe EE givre en présence d'un air extérieur dont la température est basse, et à lui permettre de conserver une performance suffisante, ou bien à protéger la zone qui est ) potentiellement la plus froide en mode chauffage.

On entend ici par "réduire la probabilité de givrer" le fait de limiter autant que possible la création de givre au niveau de l'échangeur externe EE ou en arrière de ce dernier (EE). Typiquement, du givre ne pourra apparaître qu'en présence d'une température extérieure basse, d'une hygrométrie importante et d'une faible vitesse d'air extérieur.

Il est important de noter que le réchauffement de l'échangeur externe EE peut se faire par conduction thermique, en cas d'imbrication ou de contact

5 mécanique avec le sous-refroidisseur SR, et/ou par le biais de l'air extérieur qui a été réchauffé lors de son passage au travers du sous-refroidisseur SR (ce qui nécessite que ce dernier (SR) soit placé en amont de l'échangeur externe EE vis-à-vis du flux d'air extérieur, comme illustré).

On notera que lorsque le sous-refroidisseur SR et l'échangeur externe

) EE sont contigus, ils peuvent constituer deux sous-parties contiguës (éventuellement imbriquées) d'un même échangeur de chaleur ou bien deux échangeurs de chaleur indépendants et contigus.

On notera également, comme illustré sur les figures 1 à 10, qu'il est préférable de prévoir en amont de l'entrée du sous-refroidisseur SR un

5 réservoir de déshydratation RD. Ce réservoir de déshydratation RD est destiné à garantir que le fluide frigorigène qui parvient dans le sous- refroidisseur SR est exclusivement en phase liquide. En outre, il peut également assurer une fonction de filtration et/ou une fonction de réservoir et/ou une fonction de séparation des phases gazeuse et liquide.

) L'évaporateur interne El intervient au moins dans le mode réfrigération, mais pas dans le mode chauffage. Comme illustré sur les figures 1 à 10, il est préférable de prévoir en amont de l'entrée de cet évaporateur interne El un détendeur interne DTI. Ce dernier est alors chargé de refroidir encore plus et dépressuriser le fluide frigorigène (en phase liquide et sous-

5 refroidi), qui est issu du sous-refroidisseur SR.

Dans le mode réfrigération (illustré sur les figures 2 et 7) l'évaporateur interne El est chargé de refroidir l'air intérieur qui le traverse par échange thermique avec le fluide frigorigène refroidi et dépressurisé (en phase liquide) qui est (ici) issu du détendeur interne DTI.

) On comprendra que grâce au fonctionnement permanent du sous- refroidisseur SR, le détendeur interne DTI peut agir encore plus efficacement et donc refroidir encore plus efficacement le fluide frigorigène (en phase liquide) qu'il reçoit. Par conséquent, l'évaporateur interne El peut absorber de façon optimale les calories qui sont présentes dans l'air intérieur chaud qui le traverse, et ainsi refroidir ce dernier de façon optimale. En d'autres termes, dans le mode réfrigération, l'installation IC dispose d'une puissance maximale de refroidissement qui est particulièrement bien adaptée aux fortes 5 températures.

On notera que le détendeur interne DTI peut disposer d'un réglage thermostatique propre qui permet de régler la sur-chauffe du fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur interne El, afin qu'il sorte systématiquement dans une phase gazeuse.

) On notera également que le détendeur externe DTE peut disposer d'un réglage thermostatique propre qui permet de régler la sur-chauffe du fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur externe EE, afin qu'il sorte systématiquement dans une phase gazeuse.

Afin de faciliter le contrôle du fonctionnement de l'installation IC, mais

5 également de permettre à cette dernière d'offrir au moins un mode de fonctionnement mixte, l'installation IC peut comprendre l'une au moins des vannes Vj, de type trois voies, présentées ci-après, et de préférence toutes:

- une première vanne V1 (j = 1 ) comprenant une entrée couplée à la sortie du compresseur CP, une première sortie couplée à l'entrée du condenseur

) interne CDI et une seconde sortie couplée à une première entrée/sortie de l'échangeur externe EE,

- une deuxième vanne V2 (j = 2) comprenant une entrée couplée à la sortie du condenseur interne CDI, une première sortie couplée à l'entrée du sous- refroidisseur SR, et une seconde sortie couplée à la première entrée/sortie

5 de l'échangeur externe EE,

- une troisième vanne V3 (j = 3) comprenant une entrée/sortie couplée à une seconde entrée/sortie de l'échangeur externe EE, une sortie couplée à l'entrée du sous-refroidisseur SR, et une entrée couplée à la sortie du détendeur externe DTE,

) - une quatrième vanne V4 (j = 4) comprenant une première entrée couplée à la sortie de l'évaporateur interne El, une seconde entrée couplée à la première entrée/sortie dudit échangeur externe EE, et une sortie couplée à l'entrée du compresseur CP. Il est important de noter que chaque vanne de type trois voies peut être remplacée par deux vannes de type deux voies.

On notera qu'avec les vannes Vj présentées ci-avant (ou bien avec des paires équivalentes de vannes de type deux voies), l'installation IC peut 5 offrir au moins un mode de fonctionnement mixte.

Un premier mode mixte est illustré sur les figures 3 et 8. Il est bien adapté (bien que de façon non limitative) aux climats froids dans la mesure où il permet d'obtenir une puissance de chauffe maximale avec le condenseur interne CDI.

) Dans ce premier mode mixte, le condenseur interne CDI est alimenté en fluide frigorigène (par le compresseur CP) afin de contribuer au chauffage de l'air intérieur, l'échangeur externe EE n'est pas utilisé, et l'évaporateur interne El est alimenté en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous- refroidisseur SR afin d'abaisser légèrement la température de l'air intérieur qui

5 est chauffé par la contribution du condenseur interne CDI. En d'autres termes, le condenseur interne CDI réalise toute la phase de condensation afin de récupérer un maximum de puissance pour réchauffer (ou contribuer à réchauffer) l'air intérieur, alors que dans le même temps l'évaporateur interne El refroidit légèrement l'air intérieur réchauffé par le condenseur interne CDI.

) Un deuxième mode mixte est illustré sur les figures 4 et 9. Il est bien adapté (bien que de façon non limitative) aux climats tempérés dans la mesure où on ne dispose pas du maximum de puissance de chauffage du fait qu'une partie seulement de la condensation sert au chauffage.

Dans ce deuxième mode mixte, le condenseur interne CDI est

5 alimenté en fluide frigorigène (par le compresseur CP) afin de contribuer au chauffage de l'air intérieur et d'alimenter le détendeur externe DTE (et donc l'échangeur externe EE), l'échangeur externe EE alimente le sous- refroidisseur SR en fluide frigorigène refroidi, et l'évaporateur interne El est alimenté en fluide frigorigène fortement refroidi par le sous-refroidisseur SR

) afin d'abaisser fortement la température de l'air intérieur qui est chauffé par la contribution du condenseur interne CDI. En d'autres termes, l'évaporateur interne El refroidit fortement l'air intérieur, le condenseur interne CDI effectue une partie de la phase de condensation pour réchauffer l'air intérieur, et l'échangeur externe EE effectue une autre partie complémentaire de la phase de condensation pour refroidir le fluide frigorigène et réchauffer l'air extérieur.

Un troisième mode mixte est illustré sur les figures 5 et 10. Il est bien adapté (bien que de façon non limitative) aux climats froids ou tempérés dans

5 la mesure où il permet d'obtenir une puissance de chauffe importante avec le condenseur interne CDI combinée à une puissance de réfrigération offerte par l'évaporateur interne El et l'échangeur externe EE.

Dans ce troisième mode mixte, le condenseur interne CDI est alimenté en fluide frigorigène (par le compresseur CP) afin de contribuer au

) chauffage de l'air intérieur, et l'échangeur externe EE et l'évaporateur interne El sont tous les deux alimentés en fluide frigorigène légèrement refroidi par le sous-refroidisseur SR afin d'évaporer et réchauffer ce fluide frigorigène par absorption de calories contenues respectivement dans l'air extérieur et l'air intérieur qu'ils refroidissent et assèchent. En d'autres termes, le condenseur

5 interne CDI réalise la phase de condensation afin de récupérer une importante puissance pour réchauffer (ou contribuer à réchauffer) l'air intérieur, alors que dans le même temps l'évaporateur interne El et l'échangeur externe EE refroidissent respectivement l'air intérieur réchauffé par le condenseur interne CDI et l'air extérieur.

) Dans le mode chauffage illustré sur les figures 1 et 6, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il contribue seulement (figure 1 ) ou sert (figure 6) à réchauffer l'air intérieur par échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide

5 frigorigène va du condenseur interne CDI vers le sous-refroidisseur SR, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet, et via le réservoir de déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur externe DTE, où il est dépressurisé. Ensuite, le fluide frigorigène va du détendeur externe DTE vers l'évaporateur externe EE, via la troisième

) vanne V3 qui est configurée à cet effet. Il est alors encore plus dépressurisé par échange thermique avec l'air extérieur. Enfin, le fluide frigorigène va de l'évaporateur externe EE vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. La partie de réfrigération (évaporateur interne El) est ainsi bien isolée de la partie de chauffage (condenseur interne CDI et/ou aérotherme AR).

Dans le mode réfrigération illustré sur les figures 2 et 7, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers l'échangeur externe EE où il est

5 partiellement refroidi par échange thermique avec l'air extérieur. La première vanne V1 est configurée à cet effet. La partie de chauffage (condenseur interne CDI et éventuel aérotherme AR) est ainsi bien isolée de la partie de réfrigération (évaporateur interne El). Puis, le fluide frigorigène va de l'échangeur externe EE vers le sous-refroidisseur SR via la troisième vanne

) V3 configurée à cet effet) et le réservoir de déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI où il est encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, le fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où il encore plus refroidi par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El). Puis, le

5 fluide frigorigène va de l'évaporateur interne El vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet.

Dans le premier mode mixte illustré sur les figures 3 et 8, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il

) contribue seulement (figure 3) ou sert (figure 8) à réchauffer l'air intérieur par échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide frigorigène va du condenseur interne CDI vers le sous-refroidisseur SR, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet, et via le réservoir de

5 déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI où il est encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, le fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où il est encore plus refroidi par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El). Puis, le fluide frigorigène va de l'évaporateur interne

) El vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. Ce mode apparaît donc comme un mélange des modes de chauffage et de réfrigération, mais avec une prédominance de la partie chauffage (qui fonctionne avec un maximum de puissance) par rapport à la partie réfrigération.

Dans le deuxième mode mixte illustré sur les figures 4 et 9, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il contribue seulement (figure 4) ou sert (figure 9) à réchauffer l'air intérieur par

5 échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide frigorigène va du condenseur interne CDI vers l'échangeur externe EE, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet. Le fluide frigorigène est alors partiellement refroidi par échange thermique avec l'air extérieur. Puis, le

) fluide frigorigène va de l'échangeur externe EE vers le sous-refroidisseur SR via la troisième vanne V3 (configurée à cet effet) et le réservoir de déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI où il est encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, le fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où

5 il encore plus refroidi par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El). Puis, le fluide frigorigène va de l'évaporateur interne El vers le compresseur CP où il est transformé en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. Ce mode apparaît donc comme un mélange des modes de chauffage et de réfrigération, mais avec

) une prédominance de la partie réfrigération par rapport à la partie chauffage qui ne dispose que d'une puissance réduite (en raison de la condensation effectuée en deux endroits différents).

Dans le troisième mode mixte illustré sur les figures 5 et 10, le fluide frigorigène circule du compresseur CP vers le condenseur interne CDI où il

5 contribue seulement (figure 3) ou sert (figure 8) à réchauffer l'air intérieur par échange thermique. La première vanne V1 est alors configurée de manière à aiguiller le fluide frigorigène vers le condenseur interne CDI. Puis, le fluide frigorigène va du condenseur interne CDI vers le sous-refroidisseur SR, via la deuxième vanne V2 qui est configurée à cet effet, et via le réservoir de

) déshydratation RD. Le fluide frigorigène est alors sous-refroidi, puis dirigé vers le détendeur interne DTI et le détendeur externe DTE où il est de part et d'autre encore plus refroidi et dépressurisé. Puis, une partie du fluide frigorigène va du détendeur interne DTI vers l'évaporateur interne El où il est réchauffé par échange thermique avec l'air intérieur qui traverse ce dernier (El), et une autre partie du fluide frigorigène va du détendeur externe DTE vers l'échangeur externe EE où il est également réchauffé par échange thermique avec l'air extérieur qui traverse ce dernier (EE). Puis, les deux 5 parties du fluide frigorigène vont de l'évaporateur interne El et de l'échangeur externe EE vers le compresseur CP où elles sont transformées en gaz chauffé et pressurisé, via la quatrième vanne V4 qui est configurée à cet effet. Ce mode apparaît donc également comme un mélange des modes de chauffage et de réfrigération.

) L'invention offre un certain nombre d'avantages, parmi lesquels:

- elle permet d'augmenter les puissances de chauffage et de réfrigération sans que cela ne consomme plus d'énergie,

- elle permet d'avoir au moins un mode mixte,

- elle ne nécessite pas de dispositif de chauffage additionnel, ce qui est 5 particulièrement avantageux en cas d'implantation dans un système de type tout électrique ou hybride,

- elle nécessite un nombre relativement réduit de vannes trois voies,

- elle permet de réutiliser une partie de réfrigération classique,

- elle permet de limiter le nombre de composants volumineux, et notamment ) le nombre de réservoirs de déshydratation.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation d'installation de chauffage/climatisation et de véhicule décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.