Brevet FR2765673A1 — publié le 19990108

La présente invention concerne un procédé de réglage, en fonction du point de rosée extérieur, de la température de l'évaporateur d'une installation de conditionnement d'air, dans lequel la température de l'air et la température de point de rosée de l'air amené aspiré à partir d'un espace extérieur par l'installation de conditionnement d'air pour le conditionnement d'air d'un espace intérieur sont définies et une température prescrite pour l'évaporateur en l'absence de réchauffement est déterminée à partir de données de valeur de consigne de la température de l'espace intérieur. Le terme de réglage doit être compris ici dans son sens le plus large et il comprend donc, en plus de réglages proprement dits sans rétroaction, des régulations dans lesquels on détecte par des capteurs et on envoie en rétroaction à une unité de régulation l'effet de la disposition, prise pour le réglage, sur la température de l'évaporateur elle-même ou sur des grandeurs mesurées influencées par celle-ci, comme la température de l'air amené en passant sur l'évaporateur et soufflé dans l'espace intérieur etc. La température prescrite pour l'évaporateur en l'absence de réchauffement, déterminée à partir de données de valeurs de consignes de la température de l'espace intérieur, est la valeur de température à laquelle la température de l'évaporateur devrait être réglée si l'air soufflé dans l'espace intérieur ne devait être tempéré que par l'effet de l'évaporateur, d'une manière telle que soit encore atteinte la plus basse de plusieurs données éventuelles de valeurs de consigne, déterminées par les utilisateurs pour la température intérieure à divers emplacements de l'espace intérieur dans le cas d'une installation de conditionnement d'air à plusieurs canaux, sans exiger par ailleurs un réchauffement au moyen d'un élément chauffant monté en aval de l'évaporateur comme c'est le cas pour des températures d'évaporateur inférieures à la température prescrite ainsi définie. Des procédés de ce type sont utilisés en particulier dans des installations de conditionnement d'air de véhicules automobiles. De façon habituelle, ce sont essentiellement deux modes de fonctionnement qui sont utilisés pour le fonctionnement de réfrigération. Dans un premier mode de fonctionnement, la température de l'évaporateur est réglée à la température prescrite pour l'évaporateur en l'absence de réchauffement, déterminée à partir des données de valeurs de consigne de la température de l'espace intérieur de façon telle qu'aucun réchauffement ne soit nécessaire et que la consommation d'énergie soit donc minimale. Mais il apparaît alors, dans de nombreuses situations de fonctionnement, une tendance indésirable à la formation de rosée sur les glaces. Afin d'éviter ceci, il est prévu comme deuxième mode de fonctionnement, un mode de fonctionnement désigné par Reheat selon le terme anglo-saxon, c'est-à-dire à réchauffement, dans lequel la température de l'évaporateur est réglée à une valeur de température suffisamment basse pour que l'humidité provenant de l'air aspiré soit condensée à l'évaporateur et que de l'air plus sec puisse être donc soufflé dans l'esoace intérieur. Comme la température de l'évaporateur est dans ce cas inférieure à la température prescrite pour l'évaporateur en l'absence de réchauffement, qui correspond aux données de valeurs de consigne de température de l'espace intérieur, l'installation de réchauffement est activée pour compenser cette différence de température. Ce mode de fonctionnement est donc associé à une consommation d'énergie plus élevée. Dans un procédé, connu par la publication DE 36 24 171 Al, de fonctionnement d'une installation de chauffage et/ou de conditionnement d'air d'un véhicule automobile, la température de l'air et l'humidité de l'air de l'espace intérieur et/ou de l'air aspiré à partir de l'espace extérieur sont déterminées au moyen de capteurs correspondants de température et d'humidité, et sont utilisées pour la régulation du conditionnement d'air de l'espace intérieur. Selon ce document, on perçoit aussi, au moyen d'une paire de capteurs de température et d'humidité agencés au voisinage des glaces, une menace de passage au- dessous du point de rosée sur le côté intérieur des glaces du véhicule et cette menace est évitée par des contre- mesures qui incluent une ventilation renforcée du côté intérieur des glaces à l'aide d'air aspiré de l'espace extérieur ou d'air prélevé dans l'espace intérieur par reprise d'air, l'air soufflé étant conditionné de façon appropriée par échauffement et/ou déshumidification. Dans la publication DE 37 24 430 Ai est décrite une installation de conditionnement d'air pour véhicule automobile qui peut fonctionner selon deux modes de fonctionnement: régulation glissante de réfrigération d'une part et fonctionnement à réchauffement d'autre part. Tant que la température de l'air amené est supérieure à la température de consigne de l'espace intérieur, le conditionnement d'air de l'espace intérieur est effectué par la régulation glissante de réfrigération, dans laquelle l'air soufflé dans l'espace intérieur est régulé en réglant de façon approprié, par commutation en service et hors service d'un compresseur situé dans le circuit de réfrigération de l'évaporateur, la température de l'évaporateur à la valeur de température à laquelle l'air soufflé dans l'espace intérieur peut être maintenu précisément à la température correspondant aux données de valeurs de consigne de température de l'espace intérieur, sans qu'un réchauffement ne soit nécessaire. Si la température de l'air amené est comprise entre OoC et la température de consigne de l'espace intérieur, le conditionnement d'air s'effectue selon un fonctionnement à réchauffement modéré dans lequel la température de l'évaporateur est réglée à une valeur de consigne variable qui est fixée en fonction de la température de l'air amené et des données des valeurs de consigne de la température de l'espace intérieur. Le réchauffement s'effectue alors en fonction de l'écart de régulation de la température de l'espace intérieur, et la température de l'évaporateur est réglée de manière à être, de façon stable, inférieure d'une valeur prédéfinie constante, par exemple de 60C, à la température de l'air amené. Les températures de point de rosée de l'air amené et de l'air de l'espace intérieur ne sont pas prises ici en compte. Il est connu, par exemple par la publication DE 195 17 336 Ai, de limiter à une valeur maximale qui peut être prédéfinie la valeur de consigne de la température de l'évaporateur dans une installation de conditionnement d'air de véhicule automobile, afin d'éviter des odeurs. Le problème technique qui est à la base de la présente invention est de fournir un procédé du type mentionné dans l'introduction qui permette d'atteindre dans l'espace intérieur un conditionnement d'air relativement économique en énergie, et qui évite simultanément l'apparition d'effets gênants de condensation, en particulier la formation de condensation sur les glaces dans le cas d'une installation de conditionnement d'air de véhicule automobile. L'invention résout ce problème en fournissant un procédé caractérisé en ce que la température de l'évaporateur est réglée à une valeur de consigne qui est choisie, à l'intérieur de limites de température qui peuvent être prédéfinies, comme la plus petite des deux valeurs suivantes: d'une part la température prescrite pour l'évaporateur en l'absence de réchauffement, déterminée à partir des données de valeur de consigne de la température de l'espace intérieur, et d'autre part la différence entre la température de l'air et la température de point de rosée de l'air amené aspiré dans l'espace extérieur et soufflé dans l'espace intérieur. Pour une humidité élevée de l'air de l'espace extérieur, la température de l'air et la température du point de rosée de l'air amené sont à peu près égales, de sorte que la différence est voisine de OoC et est donc inférieure à la température prescrite de l'évaporateur. Dans cette situation, la température de l'évaporateur est donc réglée elle aussi à une valeur de consigne proche de OoC, la valeur de consigne étant de façon appropriée limitée vers le bas par une température minimale de protection contre le givrage qui peut être prédéfinie, afin d'éviter des apparitions indésirables de givre sur l'évaporateur. Dans le cas d'une humidité élevée de l'air extérieur, l'évaporateur est ainsi réglé à une déshumidification maximale, ce qui permet d'éviter de façon fiable une condensation sur les glaces par exemple lors d'une utilisation dans une installation de conditionnement d'air de véhicule automobile. Dans la mesure o ceci s'accompagne d'un réfrigération de l'air amené aspiré, qui est trop forte pour la température souhaitée de l'espace intérieur, ceci est compensé par un réchauffement. Lorsque l'humidité de l'air extérieur est faible, la différence entre la température de l'air et la température du point de rosée de l'air amené augmente, et la valeur de consigne de la température de l'évaporateur est accrue de façon correspondante, de sorte que la puissance de réchauffement nécessaire est moindre et que l'énergie est économisée. Dès que cette différence de température atteint la valeur de la température prescrite de l'évaporateur qui correspond à la plus basse de plusieurs valeurs de consigne éventuelles prédéfinies de température de l'espace intérieur, la valeur de consigne de la température de l'évaporateur est fixée à cette valeur de température prescrite, et aucun réchauffement n'est plus nécessaire. Dans un mode de mise en ouvre du procédé, la valeur de consigne de la température de l'évaporateur est limitée vers le haut par une température maximale, destinée à éviter les odeurs, qui peut être prédéfinie, est en général inférieure à la température maximale possible en soi pour l'installation de conditionnement d'air et est prédéfinie d'une manière telle que des odeurs de l'évaporateur qui résultent de passages de la surface de l'évaporateur entre l'état sec et l'état humide, n'apparaissent pas de façon exagérée. Les buts, particularités et avantages de la présente invention ressortiront davantage à l'homme de l'art à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré en conjonction avec le dessin annexé dans lequel la figure unique représente un schéma logique d'un procédé de réglage de la température de l'évaporateur d'une installation de conditionnement d'air en fonction du point de rosée extérieur. Le procédé, dont les étapes essentielles sont illustrées à la figure, est particulièrement adapté à des installations de conditionnement d'air de véhicules automobiles d'une structure classique, comprenant un circuit de réfrigération incluant un compresseur qui, soit peut être mis en service ou hors service, soit est d'une puissance réglable par paliers ou en continu, et un évaporateur. Dans une structure habituelle, l'évaporateur est associé à un filtre à poussières et/ou/ à pollen, à un filtre à charbon actif, à un élément chauffant utilisé entre autres pour le réchauffement et configuré par exemple sous forme de échangeur de chaleur ou d'élément chauffant électrique et à des éléments de commande de volets pour régler le débit d'air et la direction d'écoulement de l'air et cet ensemble est agencé dans un caisson de conditionnement d'air, qui est agencé dans la zone de la paroi frontale d'une automobile. Un dispositif de contrôle de conditionnement d'air sert d'unité de réglage ou de régulation, en réglant en particulier le compresseur et l'élément chauffant en fonction de commandes réalisés sur l'unité de contrôle d'une manière telle que l'effet souhaité de conditionnement d'air pour l'espace intérieur du véhicule est atteint. Les divers signaux de sortie d'un ensemble associé de capteurs de l'installation de conditionnement d'air sont en outre amenés, comme autres grandeurs d'entrée appropriées. Il faut en particulier pour le présent procédé un capteur de mesure de la température de l'air TA de l'air amené aspiré, c'est-à-dire de la température extérieure, un capteur de mesure de la température Tv de l'évaporateur, un capteur de mesure de la température de l'élément chauffant monté en aval de l'évaporateur et un ensemble capteur de la température de point de rosée extérieur. Ce dernier ensemble peut de la façon habituelle se composer d'un capteur de point de rosée d'un seul tenant ou d'une combinaison d'un capteur de température de l'air et d'un capteur d'humidité, et il sert à déterminer la température du point de rosée Tp de l'air extérieur, c'est-à-dire de l'air amené aspiré, cette détermination pouvant résulter de l'ensemble de capteurs lui-même ou de l'appareil de contrôle de conditionnement d'air en évaluant de façon appropriée les informations de température de l'air et de l'humidité de l'air. Des positions habituelles se trouvent par exemple, pour un capteur de température extérieure, sur la partie frontale du véhicule automobile et, pour un capteur de température de point de rosée extérieur, sur le canal d'aspiration d'air d'amenée, qui conduit typiquement du caisson de conditionnement d'air vers la zone extérieure devant le pare-brise. Le compresseur de réfrigération est habituellement accouplé mécaniquement au moteur d'entraînement du véhicule automobile et peut être réglé quant à sa puissance de compression par l'appareil de contrôle de conditionnement d'air, par exemple par une simple commutation cyclique en service et hors service ou par des variations de puissance, par paliers ou en continu. Comme la puissance du compresseur détermine elle-même l'effet de réfrigération de l'évaporateur, le dispositif de contrôle de conditionnement d'air envoie au compresseur un signal de commande de puissance qui représente une valeur respectivement associée TK de température prédéfinie d'évaporateur. Selon le procédé de l'invention, expliqué de façon plus détaillée dans ce qui suit à l'aide de la figure, le dispositif de contrôle de conditionnement d'air détermine en même temps une valeur de consigne Tvu, respectivement adaptée à la situation momentanée, de température de l'évaporateur à laquelle le dispositif essaie de réguler par un réglage correspondant du compresseur la valeur réelle Tv de température de l'évaporateur qui lui est amenée par le signal de sortie dt. capteur de température de l'évaporateur. Dans l'état régulé, la valeur de température prédéfinie TKv de l'évaporateur est donc égale, pour le compresseur, à la température Tv de l'évaporateur et celle-ci est, ellemême, égale à sa valeur de consigne Tjs, c'est-à-dire que Tvs = Tv = T.v- Le procédé représenté à la figure est mis en oeuvre de façon caractéristique dans le dispositif de contrôle de conditionnement d'air pour le choix de la valeur de consigne respective Tvs de la température de l'évaporateur. La première étape de début 1 du procédé est suivie par une étape 2, de lecture des valeurs nécessaires de capteurs et de régulateurs, c'est-à-dire des divers signaux de sortie de l'ensemble de capteurs de l'installation de conditionnement d'air ainsi que des diverses commandes entrées par l'utilisateur sur l'unité de contrôle. Au cours d'une étape 3 qui suit, une valeur préliminaire de consigne Tvs de température de l'évaporateur est définie par le dispositif de contrôle du conditionnement d'air. A cet effet, la température de point de rosée Tv de l'air amené est d'abord déterminée directement par lecture du signal de sortie d'un capteur de point de rosée extérieur ou à partir des signaux de sortie d'un capteur de température d'air d'amenée et d'un capteur d'humidité d'air d'amenée. En parallèle à ceci est lue une valeur de température prescrite TVA de l'évaporateur, déterminée par une partie de régulateur de conditionnement d'air de l'appareil de contrôle de conditionnement d'air. En ce qui concerne cette température prescrite TVA d'évaporateur, il s'agit de la valeur de température qui devrait être celle de l'évaporateur pour refroidir exactement, en l'absence de contre-mesures de réchauffement, l'air aspiré de l'espace extérieur et soufflé dans l'espace intérieur directement à la plus basse de plusieurs valeurs éventuelles de consigne prédéfinies par l'utilisateur pour la température de l'espace intérieur. Puis, la différence TA - TP entre la température mesurée de l'air TA et la température du point de rosée T. de l'air amené est calculée et comparée à la température prescrite déterminée TVA pour l'évaporateur. On choisit ensuite comme valeur préliminaire de consigne TWs de la température de l'évaporateur, la plus petite des deux valeurs suivantes, c'est-à-dire que la valeur préliminaire de consigne Tvs de température de l'évaporateur est déterminée par l'équation Tvps = min (TVA, TA - TP). Si la valeur préliminaire de consigne de la température de l'évaporateur déterminée de cette manière est inférieure à une température minimale prédéfinie de protection contre le givrage, c'est à cette dernière valeur qu'elle est fixée. De cette manière, la valeur préliminaire de consigne TvvWs de la température de l'évaporateur est limitée vers le bas à une température minimale qui est définie d'une manière telle que des apparitions indésirables de givre sur l'évaporateur sont évitées. Il est ensuite vérifié dans une étape 4 d'interrogation si la valeur préliminaire de consigne ainsi déterminée de température de l'évaporateur est supérieure à une température maximale prédéfinie TVG destinée à éviter les odeurs. Si tel est le cas, la valeur préliminaire de consigne Tvss de température de l'évaporateur est fixée à l'étape 5 à cette température maximale prédéfinie TVG qui évite les odeurs, qui intervient comme limite haute. Cette température maximale est fixée ici d'une manière telle que des odeurs d'évaporateur, qui peuvent en particulier apparaître lors de passages entre un état humide et un état sec de la surface de l'évaporateur, et particulièrement à des températures supérieures de l'évaporateur, ne dépassent pas une certaine mesure tolérable. Puis, la valeur de consigne Tvs de température de l'évaporateur qui sert finalement pour la commande de la température de l'évaporateur est fixée, à l'étape 6, soit à la valeur préliminaire de consigne Tws de température de l'évaporateur si elle est inférieure à la température maximale TVG qui évite les odeurs, soit éventuellement à cette valeur maximale qui intervient comme limite supérieure. Le dispositif de contrôle de conditionnement d'air envoie alors au compresseur le signal de commande de puissance qui correspond à cette valeur de consigne TVs de température de l'évaporateur dans sa valeur prescrite de température T.Kv d'évaporateur. Ce processus est répété de façon cyclique en revenant avant l'étape 2 du déroulement représenté du procédé. Grâce à ce procédé de réglage de température de l'évaporateur en fonction du point de rosée extérieur, une condensation sur les glaces du véhicule automobile, en particulier également sur le côté extérieur de celles-ci, est évitée par le conditionnement d'air du volume intérieur, et le conditionnement d'air est effectué simultanément pour des coûts d'énergie relativement faibles. Pour une humidité extérieure élevée, la température Tp de point de rosée de l'air amené correspond à peu près à la température de l'air TA de l'air amené de sorte que la différence est d'environ OoC. Comme la température prescrite TVA de l'évaporateur est habituellement sensiblement plus élevée, c'est une valeur de consigne de température de l'évaporateur proche de OoC, éventuellement limitée vers le bas à la température minimale de protection contre le givrage, qui est choisie dans cette situation, selon le procédé, pour le fonctionnement de l'évaporateur. Ceci signifie que l'évaporateur est réglé à une puissance maximale de déshumidification, de sorte que toute condensation sur les glaces du véhicule automobile est évitée de façon fiable en dépit de l'humidité élevée de l'air extérieur. La différence entre la valeur de consigne de l'air à souffler dans l'espace intérieur, exigée pour atteindre la température souhaitée de l'espace intérieur, et la température de l'air amené sur le côté de sortie de l'évaporateur, qui est plus faible que la précédente en raison de la puissance maximale de l'évaporateur, est compensée par une activation correspondante du dispositif réchauffeur. Dans des phases de fonctionnement à moindre humidité de l'air extérieur, la différence TA - Tp entre la température de l'air TA et la température de point de rosée Tp de l'air amené croit au contraire de sorte que la valeur préliminaire de consigne Tvs de température de l'évaporateur et avec elle aussi la valeur de consigne réelle Tvs de température de l'évaporateur, peuvent s'élever de façon correspondante, de sorte qu'une moindre énergie est nécessaire pour le réchauffement, toute condensation sur les glaces étant encore évitée en toute sécurité. Dans tous les cas, la température de consigne Tvs de température de l'évaporateur reste limitée vers le haut à la température maximale qui évite les odeurs, pour éviter des odeurs gênantes d'évaporateur dans l'espace intérieur. Lorsque la différence TA - T? entre la température de l'air TA et la température de point de rosée TE de l'air amené dépasse la valeur prescrite de température TVA de l'évaporateur, cette dernière est utilisée comme valeur de consigne Tvs de température de l'évaporateur, à la suite de quoi aucune activité de réchauffement n'est par définition nécessaire pour atteindre la température souhaitée de l'espace intérieur, de sorte que le conditionnement d'air de l'espace intérieur est réalisé dans ces situations pour une consommation minimale d'énergie. La description qui précède d'un exemple de réalisation avantageux montre qu'il est possible de commander au moyen du procédé de l'invention la température de l'évaporateur d'une installation de conditionnement d'air en fonction du point de rosée extérieur d'une manière telle que le conditionnement d'air de l'espace intérieur puisse être réalisé pour une consommation minimale d'énergie et en même temps sans apparition d'effets gênants de condensation. On comprend que d'autres procédés de fonctionnement mieux adaptés pour des situations différentes peuvent, en plus du l1 procédé selon l'invention, être prévus pour une installation respective de conditionnement d'air, et qu'il est possible de choisir entre ces procédés par une commutation correspondante de fonctionnement. Il est en outre clair que le procédé selon l'invention n'est pas limité à une utilisation dans des installations de conditionnement d'air de véhicules automobiles mais est également adapté à toutes les installations de conditionnement d'air à circuit de réfrigération à compresseur et évaporateur dans lesquelles de l'air amené est aspiré dans un espace extérieur et est soufflé, après un conditionnement approprié, dans un espace intérieur à conditionner, les modifications qu'il faut apporter par rapport à l'exemple précédent étant directement visibles à l'homme de l'art pour chaque cas d'utilisation respectif. La température maximale destinée à éviter les odeurs peut au besoin être choisie de façon variable en fonction de la situation et elle peut évidemment être fixée aussi en fonction d'un système respectif d'installations de conditionnement d'air. Un choix typique pour la température maximale TVA qui évite les odeurs est d'environ 12oC. REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage, en fonction du point de rosée extérieur, de la température de l'évaporateur d'une installation de conditionnement d'air, en particulier d'une installation de conditionnement d'air de véhicule automobile, dans lequel la température de l'air (TA) et la température de point de rosée (Tp) de l'air aspiré à partir d'un espace extérieur par l'installation de conditionnement d'air pour le conditionnement d'air d'un espace intérieur sont définies et une température (TVA), prescrite pour l'évaporateur en l'absence de réchauffement, est déterminée à partir de données de valeur de consigne de la température de l'espace intérieur, caractérisé en ce que la température (Tv) de l'évaporateur est réglée à une valeur de consigne (Tv,) qui est choisie, à l'intérieur de limites de température qui peuvent être prédéfinies, comme la plus petite des deux valeurs suivantes: d'une part la température prescrite (TVA) de l'évaporateur et d'autre part la différence entre la température de l'air (TA) et la température de point de rosée (Tp) de l'air amené. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la valeur de consigne (Tv,) de la température de l'évaporateur est limitée vers le haut par une température maximale, qui peut être prédéfinie, destinée à éviter les odeurs.