Brevet FR2918608A1 — publié le 20090116

Système de climatisation de l'habitacle d'un véhicule ferroviaire, véhicule ferroviaire correspondant, et procédé de climatisation La présente invention concerne un système de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, du type comprenant : - des moyens de traitement d'air pour chauffer et/ou refroidir de l'air, - un premier réseau de distribution d'air en partie basse de l'habitacle, et - un deuxième réseau de distribution d'air en partie haute de l'habitacle. EP 1 442 954 Al décrit un système de climatisation pour véhicule ferroviaire du type précité, comprenant des moyens de répartition de l'air traité vers le premier réseau ou le deuxième réseau pour apporter plus d'air en partie haute de l'habitacle ou plus d'air en partie basse de l'habitacle. Cependant, un tel système ne permet pas de maintenir une température avec un gradient de température maîtrisé entre la partie haute et la partie basse de l'habitacle du véhicule ferroviaire, assurant un confort satisfaisant pour les passagers. Un but de l'invention est de proposer un système de climatisation pour véhicule ferroviaire permettant de maintenir un gradient de température de manière satisfaisante. A cet effet, l'invention propose un système de climatisation de l'habitacle d'un véhicule ferroviaire, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont agencés pour distribuer, par le premier réseau et le deuxième réseau, un premier flux d'air et un deuxième flux d'air à des températures différentes. Selon d'autres modes de réalisation, le système de climatisation comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les moyens de traitement possèdent une unité principale de traitement d'air commune disposée de façon à alimenter en air le premier réseau et le deuxième ré-seau, et au moins une unité auxiliaire de traitement d'air pour le traitement séparé du flux d'air de l'un parmi les premier et deuxième réseaux ; - l'unité de traitement d'air auxiliaire est un dispositif de chauffage du flux d'air du premier réseau ; - le système comprend une unité de commande apte à commander la puissance de chauffage du dispositif de chauffage indépendamment de l'unité principale de traite-ment d'air, en fonction d'une mesure de la température à l'extérieur de l'habitacle et/ou d'une mesure de la température à l'intérieur de l'habitacle ; - le système comprend une l'unité de commande est apte à commander la puissance de chauffage du dispositif de chauffage indépendamment de l'unité principale de traitement d'air, en fonction d'une mesure de la température de l'air en sortie du premier réseau et d'une mesure de la température de I 'air en sortie du deuxième réseau ; - le système comprend des moyens de répartition de l'air traité par l'unité de trai- tement principale entre le premier réseau et le deuxième réseau ; - le système comprend une unité de commande apte à commander les moyens de répartition pour maintenir un débit d'air constant dans le premier réseau, indépendamment du débit d'air traité par l'unité de traitement principale ; - les moyens de répartition sont aptes à fermer le premier réseau pour diriger la totalité de l'air traité par les moyens de traitement vers le deuxième réseau ; - le système comprend un groupe de climatisation prévu pour être fixé sur le véhicule, le groupe de climatisation intégrant les moyens de traitement d'air, un premier circuit d'alimentation en air du premier réseau, et un deuxième circuit d'alimentation en air du deuxième réseau, les moyens de traitement d'air étant disposés de façon à alimenter le premier réseau et le deuxième réseau avec un premier flux d'air et un deuxième flux d'air à des températures différentes ; - il est prévu pour que le débit du flux d'air sortant du premier réseau soit inférieur à celui du flux d'air sortant du deuxième réseau ; - les conduits du premier réseau et du deuxième réseau sont dimensionnés pour que le flux d'air sortant par le premier réseau soit inférieur à celui sortant par le deuxième réseau ; et - le premier réseau est formé par des conduits de section inférieure à celle de conduits formant le deuxième réseau. L'invention concerne également un véhicule ferroviaire de transport de voyageurs, comprenant un habitacle et un système de climatisation de l'habitacle tel que défini ci-dessus. Dans un mode de réalisation, le véhicule tel que décrit ci-dessus est caractérisé en ce que le groupe de climatisation est fixé au-dessus d'un pavillon du véhicule. L'invention concerne encore un procédé de climatisation de l'habitacle d'un véhicule ferroviaire de transport de voyageurs, dans lequel on distribue un premier flux d'air vers une partie basse de l'habitacle et un deuxième flux d'air vers une partie haute de l'habitacle, caractérisé en ce que, dans un mode de chauffage de l'habitacle, on distribue le premier flux d'air et le deuxième flux d'air à des températures différentes. 3 2918608 Selon d'autres modes de mise en oeuvre, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - dans un mode de chauffage de l'habitacle, on distribue le premier flux d'air à 5 une température supérieure à celle du deuxième flux d'air ; - dans un mode de chauffage de l'habitacle, on traite de l'air par chauffage, on répartit cet air entre le premier flux et le deuxième flux, et on chauffe séparément le premier flux d'air de façon à distribuer le premier flux d'air à une température supérieure à celle du deuxième flux d'air ; 10 -on commande la puissance de chauffage du premier flux d'air en fonction d'une mesure de la température à l'extérieur de l'habitacle et/ou d'une mesure de la température à l'intérieur de l'habitacle ; - on commande la puissance de chauffage du premier flux d'air en fonction d'une mesure de la température de l'air en sortie du premier réseau et d'une mesure de la 15 température de 1 'air en sortie du deuxième réseau ; - en mode de refroidissement, on distribue un flux d'air refroidi uniquement vers la partie haute de l'habitacle ; et - en mode de chauffage etlou en mode de refroidissement de l'habitacle, le premier flux d'air possède un débit inférieur à celui du deuxième flux d'air. 20 L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant à la figure 1 annexée qui est une vue schématique d'un véhicule ferroviaire de transport de voyageurs équipé d'un système de climatisation conforme à l'invention. Tel que représenté sur la figure 1, un véhicule 2 ferroviaire de transport de voya- 25 geurs possède un habitacle 4 pour les voyageurs, délimité par deux faces latérales 6, un plancher 8 et un pavillon 10. Dans la suite de la description, on entend par partie haute de l'habitacle le volume de l'habitacle situé à proximité du pavillon 10, et par partie basse , le volume de l'habitacle situé à proximité du plancher 8. 30 Le véhicule 2 possède un système 12 de climatisation de l'habitacle 4, comprenant un groupe de climatisation 14 pour produire de l'air refroidi ou réchauffé, un premier réseau 16 de distribution d'air produit par le groupe de climatisation 14 vers la partie basse de l'habitacle 4, et un deuxième réseau 18 de distribution d'air produit par le groupe de climatisation 14 vers la partie haute de l'habitacle 4. Le groupe de climatisation 14 possède une unité principale de traitement d'air 20 pour chauffer ou refroidir de l'air, un groupe moto-ventilateur (GMV) 22 pour forcer un flux d'air à travers l'unité de traitement 20, un premier circuit 24 d'alimentation en air du premier réseau 16, et un deuxième circuit 26 d'alimentation en air du deuxième réseau 18. Le groupe de climatisation 14 possède une unité auxiliaire de traitement d'air 28 disposée le long du premier circuit 24. L'unité de traitement d'air auxiliaire 28 est un dispositif de chauffage d'air, qui, lorsqu'il est activé, réchauffe l'air circulant dans le premier circuit de sortie 24. Le groupe de climatisation 14 possède des moyens 30 de répartition de l'air traité dans l'unité de traitement 20 entre le premier circuit 24 et le deuxième circuit 26. Les moyens de répartition 30 comprennent par exemple un ou plusieurs volets 32 mobiles de contrôle du débit d'air dans le premier circuit 24. Le groupe de climatisation 14 possède une unité de commande 33 pour corn-mander l'unité de climatisation 20, le GMV 22, le dispositif de chauffage 28, et les moyens de répartition 30. L'unité de commande 33 est reliée à des capteurs fournissant des signaux de mesure représentatifs de grandeurs pouvant influer sur la température à l'intérieur de l'habitacle 4, et utilise ces mesures pour commander les moyens de répartition 30, le dispositif de chauffage 28, l'unité de traitement 20 et le GMV 22. L'unité de commande 33 est reliée à au moins un capteur Cl de la température à l'intérieur de l'habitacle 4 et/ou au moins un capteur C2 de température extérieure En variante ou en option, l'unité de commande 33 est reliée à moins un capteur C3 de la température de l'air en sortie du premier réseau 16, et au moins un capteur C4 de la température de l'air en sortie du deuxième réseau 18. Le groupe de climatisation 14 possède un châssis 34 pour supporter l'unité de climatisation 20, le GMV 22, le premier circuit 24, le deuxième circuit 26, le dispositif de chauffage 28, les moyens de répartition 30 et l'unité de commande 33. Le châssis 34 est destiné à être fixé de façon amovible sur le pavillon 10. Le premier réseau 16 possède une ou des entrée(s) 36 de raccordement à la ou aux sortie(s) du premier circuit 24, situées sur le pavillon 10, et des conduits 38 s'étendant le long des faces latérales 6, et débouchant dans l'habitacle 4 à proximité du plancher 8, par exemple sous des sièges. 5 2918608 Le deuxième réseau 18 possède une ou des entrée(s) 40 de raccordement à la ou aux sortie(s) du deuxième circuit 26, situées sur le pavillon 10, et des conduits 42 débouchant dans l'habitacle 4 à proximité ou sur le pavillon 10 En fonctionnement, le GMV 22 force un flux d'air à travers l'unité de traitement 5 20, et l'air traité dans l'unité de traitement 20 se répartit en un premier flux d'air F1 circulant dans le premier circuit 24 et le premier réseau 16, et un deuxième flux d'air F2 circulant dans le deuxième circuit 26 et le deuxième réseau 18. Dans un mode de chauffage de l'habitacle 4, l'unité de traitement 20 est commandée pour chauffer l'air qui la traverse, et le dispositif de chauffage 28 est activé 10 pour qu'il réchauffe le flux d'air F1. Les flux d'air FI et F2 sont traités séparément. Le flux d'air F1 subit deux chauffages successifs : dans l'unité de traitement 20 puis dans le dispositif de chauffage 28. Le flux d'air F2 est chauffé uniquement dans l'unité de traitement 20 et ne subit pas de chauffage complémentaire. Le flux d'air FI est donc plus chaud que le flux d'air F2. 15 Ainsi, on distribue des flux d'air FI et F2 à des températures différentes, et on réalise un apport de chaleur plus important en partie basse qu'en partie haute de l'habitacle 4. Par convection, l'air plus chaud apporté en partie basse se diffuse vers la partie haute, ce qui crée un gradient de température entre la partie haute et la partie basse 20 assurant un confort satisfaisant pour les passagers. L'apport de chaleur plus important en partie basse par apport d'air à une température plus élevée permet un contrôle amélioré de la chaleur apportée, et donc du gradient de température. Le chauffage complémentaire par le dispositif de chauffage 28 permet en outre 25 de compenser une déperdition de chaleur dans le flux d'air F1, par conduction thermi- que vers l'extérieur dans les conduits 38 s'étendant le long des faces latérales 6. Par ailleurs, il est possible de maintenir un débit de flux d'air FI inférieur à celui du flux d'air F2, tout en apportant plus de chaleur en partie basse de l'habitacle 4, grâce à la température du flux d'air FI plus élevée que celle du flux d'air F2. 30 La différence de débit est maintenue par exemple à l'aide des moyens de répartition 30. En variante ou en option, les débits différents sont obtenus en formant le premier réseau 16 avec des conduits de section plus petite que celles des conduits formant le deuxième réseau 18. Ainsi, même en position complètement ouverte du ou de chaque volet 32, le débit du flux d'air FI sera inférieur à celui du flux d'air F2. Cette variante 6 2918608 offre l'avantage de limiter l'encombrement du premier réseau 16, dont les conduits 38 circulent du pavillon vers le châssis le long des faces latérales 6. Pour une largeur don-née du véhicule, cela permet d'augmenter la largeur intérieure de l'habitacle 4. En outre, les courants d'air au niveau des pieds des passagers sont limités, ce qui augmente 5 le confort. Dans un mode de mise en oeuvre permettant de limiter le débit d'air en partie basse, le ou chaque volet 32 est commandé pour maintenir un débit du flux d'air F1 constant, quelque soit le débit d'air traité d'air soufflé par le GMV 22 et traité par l'unité de traitement 20. 10 Avantageusement, en mode de chauffage, le débit du flux d'air F1 (variable ou constant) est inférieur à la moitié du débit total d'air soufflé dans l'habitacle 4. L'unité de commande 33 commande le GMV 22, l'unité de traitement 20, le ou chaque volet 32 et le dispositif de chauffage 28 en fonction des signaux fournis par les capteurs Cl, C2 et/ou C4. 15 En mode de refroidissement de l'habitacle 4, pour obtenir un gradient de température propre à assurer le confort des voyageurs, le système 12 est commandé pour apporter plus de froid en partie haute qu'en partie basse de l'habitacle 4. Plus particulièrement, le système 12 est commandé pour souffler des flux d'air FI et F2 sensiblement à la même température, mais avec un débit de flux d'air F1 su- 20 périeure à celui du flux d'air F2. Pour ce faire, le dispositif de chauffage 28 est désactivé, et l'unité de traitement 20 est commandée pour refroidir le flux d'air qui la traverse. Le volet 32 est déplacé en position de fermeture complète ou partielle du premier circuit 24 pour que le débit du flux d'air F2 soit supérieur à celui du flux d'air F1. 25 De préférence, l'apport de froid est réalisé en partie haute uniquement, et le volet 32 est complètement fermé, de sorte que le flux d'air F1 est sensiblement nul. Le groupe de climatisation 14 permet un contrôle satisfaisant du gradient de température, en mode de chauffage ou de refroidissement, de façon compacte et économique. En effet, le groupe de climatisation 14 utilise une seule unité de traitement 30 principale 20 pour le premier réseau 16 et le deuxième réseau 18. Le dispositif de chauffage 28 possède un ou plusieurs éléments chauffants, disposés sur le premier circuit 24, qui sont compacts, simples, de faible coût, et facile à commander. Les moyens de commande 30 permettent de contrôler les débits d'air pour assurer un gradient de température confortable en mode de refroidissement. Les moyens de commande 30 sont également compacts, simples, de faible coût, et facile à commander. Le groupe de climatisation 14 intègre l'unité de traitement 20, le GMV 22, le dis-positif de chauffage 28 et les moyens de contrôle 30, supportés par un châssis 34 commun fixé de manière amovible sur le pavillon 10. Le groupe de climatisation 14 est donc facilement remplaçable dans son ensemble, en vue d'un remplacement définitif ou d'une maintenance. La maintenance est ainsi facilitée. En outre, il permet de regrouper ces différents éléments sur le toit du véhicule 2 ce qui permet de prévoir un premier circuit 16 et un deuxième circuit 18 compacts, ce qui libère de la place pour l'habitacle 4. Ainsi, de manière générale, l'invention concerne également un groupe de climatisation de l'habitacle d'un véhicule ferroviaire, du type comprenant des moyens de traitement d'air pour chauffer et/ou refroidir de l'air, un premier circuit d'alimentation en air d'un premier réseau de distribution d'air traité en partie basse de l'habitacle, et un deuxième circuit d'alimentation en air d'un deuxième réseau de distribution d'air traité en partie haute de l'habitacle, dans lequel les moyens de traitement sont adaptés pour alimenter le premier réseau et le deuxième réseau avec un premier flux d'air et un deuxième flux d'air à des températures différentes. L'invention s'applique à tous types de véhicules ferroviaires de transport de voyageur, et en particulier aux véhicules des trains dits de grandes lignes. REVENDICATIONS 1.- Système de climatisation de l'habitacle d'un véhicule ferroviaire, du type comprenant - des moyens de traitement d'air (20, 28) pour chauffer et/ou refroidir de l'air, - un premier réseau (16) de distribution d'air en partie basse de l'habitacle, et - un deuxième réseau (18) de distribution d'air en partie haute de l'habitacle, caractérisé en ce que les moyens de traitement (20, 28) sont agencés pour dis- tribuer, par le premier réseau (16) et le deuxième réseau (18), un premier flux d'air (FI) et un deuxième flux d'air (F2) à des températures différentes. 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement possèdent une unité principale de traitement d'air (20) commune disposée de façon à alimenter en air le premier réseau (16) et le deuxième réseau (18), et au moins une unité auxiliaire de traitement d'air (28) pour le traitement séparé du flux d'air (FI, F2) de l'un parmi les premier et deuxième réseaux (16, 18). 3.- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de traitement d'air auxiliaire est un dispositif de chauffage (28) du flux d'air (FI) du premier réseau (16) 4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de commande (33) apte à commander la puissance de chauffage du dispositif de chaut- fage (28) indépendamment de l'unité principale de traitement d'air (20), en fonction d'une mesure de la température à l'extérieur de l'habitacle et/ou d'une mesure de la température à l'intérieur de l'habitacle. 5. Système selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend une l'unité de commande (33) est apte à commander la puissance de chauffage du dispositif de chauffage (28) indépendamment de l'unité principale de traitement d'air (20), en fonction d'une mesure de la température de l'air en sortie du premier réseau (16) et d'une mesure de la température de I 'air en sortie du deuxième réseau (18). 6.- Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (30) de répartition de l'air traité par l'unité de traitement principale (20) entre le premier réseau (16) et le deuxième réseau (18). 7.- Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de commande (33) apte à commander les moyens de répartition (30) pour maintenir un débit d'air constant dans le premier réseau (16), indépendamment du débit d'air traité par l'unité de traitement principale (20). 8.- Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de répartition (30) sont aptes à fermer le premier réseau (16) pour diriger la totalité de l'air traité par les moyens de traitement vers le deuxième réseau (18). 9.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un groupe de climatisation (14) prévu pour être fixé sur le véhicule (2), le groupe de climatisation (14) intégrant les moyens de traitement d'air (20, 28), un premier circuit (24) d'alimentation en air du premier réseau (16), et un deuxième circuit (26) d'alimentation en air du deuxième réseau (18), les moyens de traitement d'air (20, 28) étant disposés de façon à alimenter le premier réseau (16) et le deuxième réseau (18) avec un premier flux d'air (F1) et un deuxième flux d'air (F2) à des températures différentes. 10.- Système selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu pour que le débit du flux d'air sortant du premier réseau (16) soit inférieur à celui du flux d'air sortant du deuxième réseau (18). 11.- Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que les conduits du premier réseau (16) et du deuxième réseau (18) sont dimensionnés pour que le flux d'air sortant par le premier réseau (16) soit inférieur à celui sortant par le deuxième ré-seau (18). 12.- Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier réseau 20 (16) est formé par des conduits (38) de section inférieure à celle de conduits formant le deuxième réseau (18). 13.- Véhicule ferroviaire de transport de voyageurs, comprenant un habitacle (4) et un système (12) de climatisation de l'habitacle (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25 14.- Véhicule selon la revendication 13, caractérisé en ce que le groupe de cli- matisation (14) est fixé au-dessus d'un pavillon du véhicule. 15.- Procédé de climatisation de l'habitacle d'un véhicule ferroviaire de transport de voyageurs, dans lequel on distribue un premier flux d'air (F1) vers une partie basse de l'habitacle et un deuxième flux d'air (F1) vers une partie haute de l'habitacle, 30 caractérisé en ce que, dans un mode de chauffage de l'habitacle (4), on distribue le premier flux d'air (F1) et le deuxième flux d'air (F2) à des températures différentes. 16.- Procédé selon la revendication 15, dans lequel, dans un mode de chauffage de l'habitacle (4), on distribue le premier flux d'air (F1) à une température supérieure à celle du deuxième flux d'air (F2). 17.- Procédé selon la revendication 15 ou 16, dans lequel, dans un mode de chauffage de l'habitacle (4), on traite de l'air par chauffage, on répartit cet air entre le premier flux (F1) et le deuxième flux (F2), et on chauffe séparément le premier flux d'air (F1) de façon à distribuer le premier flux d'air (FI) à une température supérieure à celle du deuxième flux d'air (F2). 18.- Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'on commande la puissance de chauffage du premier flux d'air (F1) en fonction d'une mesure de la température à l'extérieur de l'habitacle et/ou d'une mesure de la température à l'intérieur de l'habitacle. 19.- Procédé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que l'on commande la puissance de chauffage du premier flux d'air (FI) en fonction d'une mesure de la température de l'air en sortie du premier réseau (16) et d'une mesure de la température de I 'air en sortie du deuxième réseau (18). 20.- Procédé selon l'une quelconque de revendications 15 à 19, caractérisé en 15 ce qu'en mode de refroidissement, on distribue un flux d'air refroidi (F2) uniquement vers la partie haute de l'habitacle (4). 21.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 20, caractérisé en ce qu'en mode de chauffage et/ou en mode de refroidissement de l'habitacle (4), le premier flux d'air (FI) possède un débit inférieur à celui du deuxième flux d'air (F2).