Brevet FR2680228A1 — publié le 19930212

Procédé et dispositif de climatisation à circuits à détente directe et hydraulique. L'invention concerne la climatisation des locaux, en particulier mais non exclusivement pour de grands locaux tels que halles de fabrication ou de stockage, magasins de vente, etc. Pour la climatisation, un procédé connu et largement développé consiste à mettre directement en contact avec l'air à refroidir une batterie échangeur chargée d' un fluide caloporteur tel que du "fréon" (marque déposée) Ce mode de climatisation, dit à détente directe, offre l'avantage d'un rendement élevé grâce au contact direct entre l'échangeur et l'air à refroidir En outre, les températures d'évaporation sont élevées, ce qui permet de fournir des puissances élevées. Les climatiseurs à détente directe présentent de plus l'avantage d'une construction simple comprenant une machine autonome monobloc de toiture comprenant un bloc échangeur ou éventuellement, une pompe à chaleur La mise en oeuvre est également rapide et économique, sans nécessité de gros oeuvre. Ce système de climatisation à détente directe présente cependant l'inconvénient d'une régulation peu souple de sorte que, la modulation de puissance n'étant pas linéaire, ce système est inutilisable dans des applications à débit variable et, généralement, pour toute climatisation nécessitant de la souplesse dans la régulation En outre, en pompe à chaleur, le dégivrage du système perturbe le flux d'air intérieur. On connaît également un procédé de climatisation, appelé hydraulique, dans lequel un groupe de production d'eau glacée ou une pompe à chaleur air/eau est en liaison avec une centrale de traitement d'air Ce système offre une grande souplesse de régulation, l'utilisation d'une vanne à trois voies sur la batterie échangeur permettant de moduler la puissance de O à 100 %, donc de moduler la température de l'air à la sortie de l'échangeur, et ceci quelque soit le débit d'air Dans le cas des pompes à chaleur, grâce à l'inertie du réservoir tampon, le dégivrage ne perturbe pas le flux d'air intérieur. Cependant, ces climatiseurs hydrauliques présentent l'inconvénient d'un rendement relativement faible dû à l'utilisation d'un fluide intermédiaire (eau) entre le fluide frigorigène et l'air à refroidir, ainsi qu'aux pertes en ligne dans les tuyauteries En outre, en cycle de climatisation, les températures d'évaporation sont plus basses par rapport à la détente directe, du fait des deux échangeurs, de sorte que la puissance fournie est plus faible L'eau est de plus souvent glycolée contre les risques de gel, ce qui ajoute une nouvelle perte de puissance Ces installations hydrauliques connues sont en outre difficiles et longues à mettre en oeuvre, du fait des différentes implantations à effectuer, qui nécessitent en outre un gros oeuvre important. La présente invention vise à fournir un nouveau procédé de climatisation réunissant les avantages des deux procédés connus, tout en éliminant pratiquement leurs inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de climatisation de locaux du type utilisant des batteries de production de froid, caractérisé en ce que lesdites batteries sont alimentées respectivement par au moins un circuit frigorifique à détente directe et par un circuit frigorifique hydraulique en contact avec l'air à climatiser, la puissance desdits circuits frigorifiques étant sensiblement égale, et on utilise le circuit frigorifique hydraulique pour compléter la puissance d'un ou plusieurs circuits frigorifiques à détente directe en service afin d'obtenir la puissance désirée Le procédé selon l'invention permet donc de moduler la puissance de O à 100 %, comme le procédé hydraulique, mais en bénéficiant de la plus grande partie des avantages de rendement du procédé à détente directe. Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, les circuits frigorifiques sont disposés dans un même carter monobloc, ce qui offre les avantages de simplicité et d'économie de fabrication des systèmes à détente directe, avec l'absence de gros oeuvre propre à ces systèmes Cette forme d'exécution élimine en outre pratiquement les pertes en ligne et permet d'utiliser un circuit hydraulique très court, contenant donc peu de glycol, et qui peut être bien protégé. En outre, l'invention prévoit également de moduler le débit d'air au moyen de volets d'air tout ou rien sur les batteries à détente directe Cette modulation de débit est impossible avec un système à détente directe. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé selon l'invention utilise donc un circuit frigorifique hydraulique pour compléter jusqu'à la valeur exacte souhaitée la puissance, et éventuellement le débit d'air fournis par un ou plusieurs circuits frigorifiques à échange direct qui peuvent être mis en service successivement lorsque la puissance nécessaire, ou le débit désiré, augmentent et dépassent la capacité d'un ou plusieurs circuits à échange direct. Si, par exemple, l'installation selon l'invention comprend deux circuits frigorifiques à échange direct et un circuit frigorifique hydraulique, pour une faible puissance, seul le circuit hydraulique sera en service et permettra de moduler la puissance, et éventuellement le débit d'air, de O à un tiers de la capacité totale de l'installation Dès que la puissance nécessaire atteindra un tiers de la capacité totale, un des circuits à échange direct sera mis en service et la puissance du circuit hydraulique sera réglée à la valeur voulue pour que la puissance totale disponible soit ainsi comprise entre un tiers et deux tiers de la capacité totale Pour le troisième tiers, on procédera de même en mettant en service le second circuit à échange direct. Dans le cas le plus défavorable o la puissance affichée est légèrement inférieure aux deux tiers de la capacité totale, le rendement global sera intermédiaire entre le rendement élevé d'un circuit à échange direct et le rendement plus faible d'un circuit hydraulique On obtiendra donc globalement une augmentation substantielle de rendement par rapport à un circuit frigorifique hydraulique seul. Le dispositif selon l'invention est avantageusement constitué par les circuits à détente directe et le circuit hydraulique groupés dans un carter, par exemple en aluminium, qui constitue un ensemble monobloc de toiture analogue aux appareils à détente directe Le circuit hydraulique est ainsi de faible longueur, ce qui augmente son rendement par la faible quantité de glycol qu'il contient et l'élimination des pertes de charge dans les tuyauteries Cet ensemble monobloc peut être monté facilement sans gros oeuvre particulier. REVENDICATIONS 1 Un procédé de climatisation de locaux du type utilisant des batteries de production de froid, caractérisé en ce que lesdites batteries sont alimentées respectivement par au moins un circuit frigorifique à détente directe et par un circuit frigorifique hydraulique en contact avec l'air à climatiser, la puissance desdits circuits frigorifiques étant sensiblement égale, et on utilise le circuit frigorifique hydraulique pour compléter la puissance d'un ou plusieurs circuits frigorifiques à détente directe en service afin d'obtenir la puissance désirée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits frigorifiques sont disposés dans un même carter monobloc. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on module le débit d'air au moyen de volets d'air tout ou rien sur les batteries à détente directe. 4 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une batterie de production de froid alimentant un circuit frigorifique hydraulique et au moins une batterie de production de froid alimentant un circuit frigorifique à échange direct en contact avec l'air à refroidir, et des moyens de mise en marche et d'arrêt sélectifs des batteries de circuit à échange direct et des moyens de réglage de la puissance de la batterie de circuit hydraulique. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est disposé dans un carter monobloc, par exemple en aluminium, pouvant être monté sur une toiture. 6 Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend des volets d'air tout ou rien sur les batteries à détente directe.