Brevet FR2769565A1 — publié le 19990416

La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique, notamment pour habitacle de véhicules ferroviaires. Dans l'état de la technique, les dispositifs de régulation thermique pour habitacle de véhicule diffusent de l'air climatisé produit par un climatiseur uniquement dans la zone occupée par les passagers. Il en résulte que, pour traiter les échanges thermiques avec l'extérieur, et particulièrement entre les parois et le milieu extérieur, il faut forcer le débit d'air ce qui incommode les passagers. Par ailleurs, dans les dispositifs de l'état de la technique, on sait difficilement réguler l'apport thermique des parois quand celles-ci sont exposées à des gradients de températures entre deux de leurs cotés. C'est notamment le cas quand un côté d'une voiture de chemin de fer est exposé au soleil et pas le côté opposé relativement à la position du soleil. I1 en résulte que les dispositifs de l'état de la technique doivent distribuer de l'air climatisé en fonction ou bien de l'apport thermique le plus important ou d'une moyenne pondérée entre les deux états thermiques des parois opposées, ou bien selon une norme comme les normes NFF (Normes Françaises Ferroviaires). Dans le premier cas, la régulation est trop importante et provoque des inconforts. Dans le second cas, elle est très peu satisfaisante dès que le gradient thermique entre les parois opposées est fort. Enfin, les dispositifs de l'état de la technique diffusant de l'air climatisé exclusivement dans la zone occupée par les passagers, il en résulte des débits d'air trop importants et donc une difficulté pour désenfumer les zones réservées aux passagers fumeurs. La présente invention apporte remède à ces inconvénients de l'état de la technique et à d'autres encore. En effet, elle concerne un dispositif de régulation thermique, pour l'habitacle d'un véhicule, particulièrement d'un véhicule ferroviaire, l'habitacle comportant au moins une zone occupée par les passagers et une paroi épaisse séparant la zone des passagers de l'extérieur. Le dispositif de l'invention comporte au moins deux circuits de distribution d'un fluide de régulation thermique, le premier circuit étant dimensionné pour réguler les échanges thermiques entre l'habitacle et l'extérieur, ledit premier circuit diffusant un fluide de régulation thermique dans l'épaisseur de ladite paroi épaisse, le second circuit étant dimensionné pour assurer le confort des occupants et diffusant un fluide de régulation thermique dans ladite zone occupée. Selon un objet de l'invention, le premier circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans l'épaisseur des parois comporte au moins une gaine de distribution dans au moins une zone de paroi, munie de diffuseurs (3a) du fluide de régulation thermique entre deux parois au moins des parois doubles de séparation de l'habitacle avec l'extérieur et/ou les vitres multiples pour des fenêtres à vitres multiples. Selon un objet de l'invention, le premier circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans l'épaisseur des parois est un circuit fermé comportant un moyen de recyclage du fluide de régulation thermique. Selon un objet de l'invention, ledit moyen de recyclage dudit premier circuit coopère avec au moins un climatiseur, le fluide de régulation thermique du premier circuit comportant de l'air. Selon un objet de l'invention, le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans les zones occupées par des occupants est équipé de gaines de distribution d'un fluide de régulation thermique dans au moins une partie haute dudit habitacle et d'un moyen de recyclage du fluide de régulation thermique. Selon un objet de l'invention, le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans les zones occupées par des occupants comporte de plus au moins une gaine disposée dans une zone basse de l'habitacle qui, en mode de chauffage, y diffuse du fluide de régulation thermique produit par un moyen de réchauffage coopérant avec le moyen de recyclage du fluide.Selon un objet de l'invention, le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans les zones occupées par des occupants comporte des diffuseurs produisant un échange thermique à basse vitesse du type par déplacement d'air. Selon un objet de l'invention, ledit moyen de recyclage du fluide de régulation thermique coopère avec au moins un climatiseur, le fluide de régulation thermique comportant de l'air. Selon un objet de l'invention, le moyen de recyclage du fluide de régulation thermique coopère avec un échangeur air/air entre de l'air extérieur prélevé par une buse et l'air rejeté par des extrêmités ouvertes des gaines de distribution dans la zone occupée de l'habitacle. Selon un objet de l'invention, ledit moyen de recyclage du fluide de régulation thermique coopère avec un compresseur qui reçoit l'air extérieur, ou l'air issu de l'échangeur air / air dudit moyen de recyclage et qui est connecté sur un corps de l'échangeur de chaleur du climatiseur du moyen de recyclage du premier circuit, avant que le fluide de régulation thermique ne soit distribué par la gaine principale. Selon un objet de l'invention, le premier et/ou le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique comportent un dispositif de commande des caractéristiques de régulation thermique en fonction de lois prédéterminées de régulation de caractéristiques thermiques qui coopère avec des capteurs de caractéristiques thermiques comme la température. Selon un objet de l'invention, le dispositif de commande des caractéristiques de régulation thermique de la zone occupée par des occupants est adapté à produire en fonction de lois prédéterminées de régulation de caractéristiques thermiques un signal de commande d'un répartiteur du fluide de régulation thermique entre les gaines d'une zone basse en mode de chauffage et les gaines en zone haute en tous modes actifs. Selon un objet de l'invention, au moins l'un des dits premier et second circuits de distribution comporte une pluralité de gaines de distribution et qui servent chacune à réguler les caractéristiques thermiques ttempérature, débit de fluide de régulation, ...) d'une zone déterminée de l'habitacle, et ledit premier et/ou second circuit de distribution est associé à des capteurs de l'état thermique extérieur et/ou intérieur qui sont reliés aux dispositifs de commande des dits premier et second circuits de distribution de sorte que les caractéristiques de régulation (température, débit de fluide, ...) sont déterminées en fonction du signal de sortie des dits capteurs, pour chacune des dites zones à caractéristiques thermiques différenciées de l'habitacle. Selon un objet de l'invention, chaque gaine de distribution est connectée à son circuit de distribution par une vanne de répartition, notamment par réglage de débit du fluide distribué, ladite vanne étant connectée par son entrée de commande à la sortie correspondante d'un dispositif de commande. Selon un objet de l'invention, les gaines des circuits de distribution sont réalisées en un matériau bactéricide et/ou lavable comme un textile technique. Selon un objet de l'invention, l'habitacle étant celui d'un véhicule, le fluide de régulation thermique est constitué notamment par de l'air frais prélevé sur l'extérieur, le moyen de recyclage comporte une prise d'air et/ ou un clapet pour limiter les effets de choc et/ou les surpressions dues aux vitesses élevées et/ou un climatiseur débitant de l'air climatisé sur une gaine principale, et ledit second circuit est un circuit ouvert. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures annexées qui sont - la figure 1 : une vue en coupe partielle en deux plans différents d'un véhicule dont l'habitacle est climatisé à l'aide d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 : un schéma de principe d'un mode de réalisation d'un premier circuit de distribution du dispositif de régulation selon un mode de réalisation de l'invention - la figure 3 : un schéma de principe d'un mode de réalisation d'un second circuit de distribution du dispositif de régulation selon un mode de réalisation de l'invention. A la figure 1, la demie vue de gauche représente une demie coupe transversale de l'habitacle d'une voiture de chemin de fer pour transport de passagers équipé d'un dispositif de régulation selon l'invention. L'habitacle est séparé de l'extérieur (à gauche au dessin) par une paroi complexe 1, constituée de trois parois la intérieure, lb centrale et lc extérieure. Le plafond 7 de l'habitacle est occupé par des gaines de distribution 3, connectées au premier circuit de de distribution (non représenté entièrement à la figure 1) et qui sont munies de diffuseurs 3a de sorte que le fluide de régulation thermique, en général de l'air prélevé sur l'atmosphère et traité et régulé thermiquement à l'aide d'un climatiseur (non représenté à la figure 1, mais partie du dispositif de régulation de l'invention), est injecté avec un certain débit déterminé ainsi que d'autres caractéristiques thermiques (pression, température, humidité, vitesse, etc.) par des paramètres de commande produits sur un dispositif de commande intégré au dispositif de régulation thermique de l'invention. L'air diffusé entre les parois la et lb permet d'échanger de l'énergie thermique entre la paroi et le climatiseur de sorte que la paroi complexe est maintenue, quelque soit l'état thermique de l'extérieur, à des caractéristiques thermiques déterminées, de température notamment. En particulier, on conçoit que l'indépendance de ce premier circuit de distribution d'autres moyens de régulation de l'atmosphère intérieure à l'habitacle permet d'éviter que, si les caractéristiques thermiques subies par les parois sont extrêmes, les passagers subissent des actions extrêmes, comme des débits d'air élevés, comme c'est le cas dans les dispositifs de l'état de la technique. Par ailleurs, le second circuit de distribution est aussi disposé par des gaines 4 dans le plafond 7 qui sont équipées de diffuseurs 4a qui éjectent de l'air climatisé provenant d'un climatiseur (non représenté) faisant partie du dispositif de régulation de l'invention. Les diffuseurs 4a sont déterminés de sorte qu'ils produisent un échange thermique à basse vitesse par déplacement d'air. Le second circuit de distribution est complété par des gaines de distribution 5, installées sur le plancher de l'habitacle et qui sont dotées de diffuseurs 5a pour éjecter un air chaud qui a tendance à monter, seulement quand on a placé le dispositif de régulation de l'invention dans son mode de chauffage. L'air chaud est produit par un moyen de réchauffage coopérant avec le moyen de recyclage du fluide de régulation thermique intégré au second circuit de distribution. Les gaines 4 continuent cependant à diffuser de l'air, autant que de besoin, en fonction de des paramètres de commande produits sur un dispositif de commande intégré au dispositif de régulation thermique de 1 'invention. L'habitacle est par ailleurs divisé en zones présentant des caractéristiques thermiques provoquées par l'extérieur qui sont différentes. C'est particuliuèrement le cas des voitures de chemin de fer qui, la plus grande partie de la journée, présentent un coté ensoleillé et un coté à l'ombre. Le dispositif de régulation de l'invention permet d'appliquer des traitements thermiques différenciés en fonction de ces diverses zones. A cette fin, l'habitacle est divisé en zones (non représentées au dessin), entre le côté droit et le côté gauche de l'habitacle notamment, et qui sont équipées chacune de capteurs de caractéristiques thermiques extérieures et/ ou intérieures, comme un capteur de température 6a dans le côté gauche. Les capteurs sont connectés au dispositif de commande (non représenté à la figure 1) intégré au dispositif de régulation de l'invention et ce dernier, en fonction de lois de régulation prédéterminées et enregistrées sous toute forme convenable, produit des commandes à destination des premier et/ou second circuits de distribution, de sorte que le débit d'air diffusé et/ou distribué soit adapté, et/ou à destination des divers climatiseurs utilisés sur ces circuits de distribution. Dans la demie vue à droite de la figure 1, on a représenté une coupe tranversale d'une autre zone de l'habitacle, côté opposé à la zone représentée à gauche de la figure 1. Dans cette zone, la paroi complexe 1 est coupée par une fenêtre double 8 équipée d'au moins deux vitres 8a et 8b, étanches, et entre lesquelles le diffuseur 3a distribue le fluide de régulation thermique distribué par la gaine 3. Un capteur de température 6b complète les moyens permettant de différencier thermiquement les zones de l'habitacle, ainsi qu'il a été décrit pour le capteur 6a. La zone basse de l'habitacle de ce coté de l'habitacle peut aussi comporter la gaine de chauffage 5 piquée sur le second circuit de distribution. A la figure 2, on a représenté un mode de réalisation du premier circuit de distribution du dispositif de régulation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le premier circuit de distribution est fermé. Il utilise de l'air comme fluide de régulation thermique, qui traverse, par une gaine principale 20, un climatiseur 21 qui lui est entièrement attribué. La sortie du climatiseur 21 est connectée à l'entrée 27-0 d'une vanne de distribution proportionnelle 27, dont les deux sorties sont connectées à des gaines 27-1 et 27-2 de distribution d'air climatisé, chaque gaine 27-1 et 27-2 étant attribuée à une zone de l'habitacle soumise à des caractéristiques prédéterminées, comme le coté droit et le coté gauche d'une voiture de chemin de fer exposée au soleil. Les gaines 27-1 et 27-2 diffusent l'air climatisé dans les parois de l'habitacle ainsi qu'il a été exposé à l'aide de la figure 1, et sont connectées ensemble à la gaine principale 20 pour refermer le premier circuit sur l'entrée du climatiseur 20. Par ailleurs, chaque coté de l'habitacle exposé à des caractéristiques thermiques prédéterminées, comme le coté droit et le coté gache d'une voiture de chemin de fer, est équipé d'au moins un capteur 24a et d'au moins un capteur 24b, dont les signaux de mesure sont présentés aux entrées respectives d'un dispositif de commande 23 qui élabore des signaux de commande 22 à destination du climatiseur, et/ou à la vanne de répartition des flux d'air climatisé entre la gaine 27-1 et la gaine 27-2. Il en résulte que le dispositif de l'invention permet de réguler les caractéristiques thermiques différentes entre plusieurs zones de l'habitacle sans produire de gêne ou d'inconfort pour le passager. A la figure 3, on a représenté un mode de réalisation du second circuit de distribution du dispositif de régulation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le second circuit de distribution est ouvert. Il utilise de l'air comme fluide de régulation thermique, qui est aspiré par une buse 30a sur l'atmosphère extérieur. La buse d'aspiration 30a est protégée des surpressions et de la vitesse du véhicule par un clapet 30b et l'air est fourni en entrée 30c du climatiseur 31 attribué au second circuit de distribution d'air climatisé. La gaine principale 32 connectée en sortie du climatiseur 31 est connectée à une entrée d'une vanne de répartition commandée 33 dont une sortie 33b est connectée à l'entrée correspondante d'une autre vanne de répartition 35, et dont une sortie 38 est connectée à deux gaines de chauffage 38a et 38b, chacune de ces deux gaines étant installée sur la plancher de l'habitacle, la vanne de répartition 33 n'étant placée sur une répartition partielle que si l'utilisateur a programmé un mode de chauffage sur le dispositif de commande 34 associé au second circuit de distribution. Si le dispositif de commande 34 par sa sortie 33a ne détermine pas un mode de chauffage, la vanne de répartition 33 est entièrement connectée sur sa seule sortie 33b vers les gaines 37a, 37b en zone haute en tous modes actifs. La vanne de répartition 35 comporte par ailleurs deux sorties d'air climatisé qui débitent sur des gaines 37a et 37b disposées comme on l'a indiqué à la figure 1 pour la gaine 4, dans le plafond de l'habitacle, de sorte que les diffuseurs qu'elles portent produisent un flux d'air à basse vitesse dans la zone supérieure dudit habitacle. Comme pour la vanne 27 du premier circuit de la figure 2, la vanne 35 comporte aussi une entrée de commande 35a qui reçoit un signal de commande de répartition des débits entre les deux gaines 37a et 37b. De la même façon que pour le premier circuit de la figure 2, le dispositif de commande 34 du second circuit de la figure 3 produit un signal de commande pour une entrée 31a du climatiseur 31 et un signal de commande de répartition pour l'entrée 35a de comande du répartiteur 35 en fonction des signaux de mesure de capteurs de température 34a et 34b pour chaque zone de caractéristiques thermiques différenciées. Les capteurs 34a et 34b peuvent être identiques ou confondus avec les capteurs 24a et 24b du premier circuit de la figure 3 ou en être distincts. Le dispositif de commande 34 du second circuit peut - ou bien être connecté avec le dispositif de commande 24 du premier circuit de distribution et/ou avec un dispositif de commande central du dispositif de régulation ; - ou bien être partie intégrante d'un dispositif de commande central du dispositif de régulation. On remarque que dans le mode de réalisation dans lequel le second circuit de distribution est ouvert, les gaines présentent chacune une extrêmité libre remise à l'air. Pour des raisons d'économie d'énergie, il est recommandé d'ajouter un échangeur air/air entre l'arrivée d'air neuf (buse 30a) et l'air à évacuer de la zonee occupée (extrêmités libres des gaines 37a et 37b). Son effet est d'autant plus bénéfique que les conditions d'utilisation sont éloignées du régime nominal ce qui peut correspondre aux quelques 5 à 6 jours les plus chauds de l'année. Dans d'autres modes de réalisation, les deux circuits utilisent le même climatiseur et peuvent ainsi partager certains composants communs comme un compresseur ou un échangeur, ou un dispositif de commande. De ce fait, chaque circuit de distribution comporte son propre moyen de recyclage du fluide de régulation thermique. Le moyen de recyclage peut coopérer avec un climatiseur notamment quand le fluide est de l'air ou comporte de l'air. Le climatiseur peut être distinct pour chaque circuit, ainsi qu'il a été décrit à l'aide des figures 2 et 3, ou être commun aux deux circuits. En particulier, dans un mode de réalisation non représenté, le moyen de recyclage du second circuit comporte déjà l'échangeur air / air précité et le clapet 30b à titre de moyen de protection contre les effets de choc et/ou les surpressions, quand le véhicule se déplace à haute vitesse, ou que sa vitesse relative est élevée. Il comporte aussi un compresseur dont l'entrée basse pression est connectée à la sortie de l'échangeur air / air et du clapet 30b et dont la sortie haute pression est en relation avec l'échangeur de chaleur du climatiseur 21 du premier circuit. La gaine principale 32 du second circuit colecte ainsi un flux d'air climatisé issu de cette partie de l'échangeur du climatiseur 21 du premier circuit. D'autres modes de réalisation sont exécutées à l'aide de la description qui précède et des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation thermique, pour l'habitacle d'un véhicule, particulièrement d'un véhicule ferroviaire, l'habitacle comportant au moins une zone occupée par les passagers et une paroi épaisse séparant la zone des passagers de l'extérieur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux circuits de distribution d'un fluide de régulation thermique, le premier circuit (4) étant dimensionné pour réguler les échanges thermiques entre l'habitacle et l'extérieur, ledit premier circuit diffusant un fluide de régulation thermique dans l'épaisseur de ladite paroi épaisse, le second circuit (5) étant dimensionné pour assurer le confort des occupants et diffusant un fluide de régulation thermique dans ladite zone occupee. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans l'épaisseur des parois comporte au moins une gaine de distribution (3 ; 27-1, 27-2) dans au moins une zone de paroi, munie de diffuseurs (3a) du fluide de régulation thermique entre deux parois au moins des parois doubles (la, lb) de séparation de l'habitacle avec l'extérieur et/ou les vitres (8) multiples pour des fenêtres à vitres multiples. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans l'épaisseur des parois est un circuit fermé comportant un moyen de recyclage du fluide de régulation thermique. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de recyclage dudit premier circuit coopère avec au moins un climatiseur (21), le fluide de régulation thermique du premier circuit comportant de l'air. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans les zones occupées par des occupants est équipé de gaines (4 ; 37a, 37b) de distribution d'un fluide de régulation thermique dans au moins une partie haute dudit habitacle et d'un moyen de recyclage du fluide de régulation thermique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans les zones occupées par des occupants comporte de plus au moins une gaine (5 ; 38a, 38b) disposée dans une zone basse de l'habitacle qui, en mode de chauffage, y diffuse du fluide de régulation thermique produit par un moyen de réchauffage coopérant avec le moyen de recyclage du fluide. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique dans les zones occupées par des occupants comporte des diffuseurs (4a) produisant un échange thermique à basse vitesse du type par déplacement d'air. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de recyclage du fluide de régulation thermique coopère avec au moins un climatiseur (31), le fluide de régulation thermique comportant de l'air. 9. Dispositif selon la revendication 5 ou 8, caractérisé en ce que le moyen de recyclage du fluide de régulation thermique coopère avec un échangeur air/air entre de l'air extérieur prélevé par une buse (30a) et l'air rejeté par des extrêmités ouvertes des gaines (37-1, 37-2) de distribution dans la zone occupée de l'habitacle. 10. Dispositif selon la revendication 5 ou selon la revendication 9, combinées avec la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de recyclage du fluide de régulation thermique coopère avec un compresseur qui reçoit l'air extérieur, ou l'air issu de l'échangeur air / air dudit moyen de recyclage et qui est connecté sur un corps de l'échangeur de chaleur du climatiseur (21) du moyen de recyclage du premier circuit, avant que le fluide de régulation thermique ne soit distribué par la gaine principale (32). 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et/ou le second circuit de distribution d'un fluide de régulation thermique comportent un dispositif de commande (23 ; 34) des caractéristiques de régulation thermique en fonction de lois prédéterminées de régulation de caractéristiques thermiques qui coopère avec des capteurs de caractéristiques thermiques comme la température. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de commande (34) des caractéristiques de régulation thermique de la zone occupée par des occupants est adapté à produire en fonction de lois prédéterminées de régulation de caractéristiques thermiques un signal de commande (33a) d'un répartiteur (33) du fluide de régulation thermique entre les gaines (38a, 38b) d'une zone basse en mode de chauffage et les gaines (37a, 37b) en zone haute en tous modes actifs. 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que au moins l'un des dits premier et second circuits de distribution comporte une pluralité de gaines de distribution et qui servent chacune à réguler les caractéristiques thermiques (température, débit de fluide de régulation, ...) d'une zone déterminée de l'habitacle, et en ce que ledit premier et/ou second circuit de distribution est associé à des capteurs de l'état thermique extérieur et/ou intérieur qui sont reliés aux dispositifs de commande des dits premier et second circuits de distribution de sorte que les caractéristiques de régulation (température, débit de fluide, ...) sont déterminées en fonction du signal de sortie des dits capteurs, pour chacune des dites zones à caractéristiques thermiques différenciées de l'habitacle. 14. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 5, caractérisé en ce que chaque gaine de distribution (3, 4 37-1, 27-2 ; 37a , 37b) est connectée à son circuit de distribution par une vanne (27 ; 35) de répartition, notamment par réglage de débit du fluide distribué, ladite vanne étant connectée par son entrée de commande (25, 35a) à la sortie correspondante d'un dispositif de commande (23, 34). 15. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 5, caractérisé en ce que les gaines des circuits de distribution sont réalisées en un matériau bactéricide et/ou lavable comme un textile technique. 16. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, l'habitacle étant celui d'un véhicule, le fluide de régulation thermique est constitué notamment par de l'air frais prélevé sur l'extérieur, le moyen de recyclage comportant une prise d'air (30a) et/ ou un clapet (30b) pour limiter les effets de choc et/ou les surpressions dues aux vitesses élevées et/ou un climatiseur (31) débitant de l'air climatisé sur une gaine principale (32), et en ce que ledit second circuit est un circuit ouvert.