EP2633242A1 - Système d'échange thermique entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace et de l'air situé à l'extérieur de l'espace - Google Patents

Système d'échange thermique entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace et de l'air situé à l'extérieur de l'espace

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Publication number
EP2633242A1
EP2633242A1 EP11785751.6A EP11785751A EP2633242A1 EP 2633242 A1 EP2633242 A1 EP 2633242A1 EP 11785751 A EP11785751 A EP 11785751A EP 2633242 A1 EP2633242 A1 EP 2633242A1
Authority
EP
European Patent Office
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heat exchanger
air
heat
space
flow
Prior art date
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Application number
EP11785751.6A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP2633242B1 (fr
Inventor
Cédric TEUILLIERES
Bernard Horber
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Electricite de France SA
Original Assignee
Electricite de France SA
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Publication date
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Publication of EP2633242A1 publication Critical patent/EP2633242A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2633242B1 publication Critical patent/EP2633242B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F24F13/222—Means for preventing condensation or evacuating condensate for evacuating condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • F24F1/0067—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers by the shape of the heat exchangers or of parts thereof, e.g. of their fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

Definitions

  • the invention relates to a heat exchange system between air located inside a space and air located outside the space.
  • the invention applies in particular to the conditioning of the air located inside the space and, in particular, to the heating and cooling of the space.
  • a reversible air / air heat pump constituting the heat exchange system allows, in a heat pump mode, to take heat from the air located outside the space for the transfer to the air inside the space, and thus heat the space, or, in an air conditioner mode, to take heat from the air inside the space to transfer it to the air located outside the space, and thus cool the space.
  • a heat exchange system uses two heat exchangers in which circulates a heat transfer fluid. The heat exchangers alternately form an evaporator, adapted to draw heat, and a condenser, adapted to transfer the heat.
  • At least one of the heat exchangers comprises a plurality of fins perpendicular to a horizontally arranged exchange line.
  • Condensates consisting of drops of condensation water form on the evaporator. Condensate production can reach 0.5 l / h at 0.8 l / h per cooling kW.
  • the production and condition of the condensates in the heat exchange system is a function of the temperature of the air passing through the evaporator and its hygrometry.
  • air conditioner mode and heat pump mode for an outside air temperature generally above 7 ° C, the condensates are maintained in the liquid state. Condensate production is continuous.
  • heat pump mode for an outside air temperature generally below 7 ° C, the condensates freeze on the evaporator. The evaporator is then defrosted by cycle inversion, so that the condensates are liquefied. The production of condensates on the evaporator becomes instantaneous.
  • EP 1 780 492 discloses an exchange system in which the heat exchanger has a plurality of fins, a lower edge of which has a flow slope towards a flow edge for discharging the condensates.
  • the invention aims to improve the evacuation of condensates in the heat exchange system.
  • the invention proposes a heat exchange system between air located inside a space and air located outside the space, said space having a floor, said heat exchange system comprising:
  • At least one enclosure delimiting a housing and comprising a base intended to be placed facing the floor of the space, said enclosure having a horizontal plane,
  • first and second heat exchangers forming one a condenser and the other an evaporator, at least one of said first and second heat exchangers forming a finned heat exchanger disposed in the housing of the enclosure, distance from the base in a vertical direction perpendicular to the horizontal plane, said finned heat exchanger having a central axis parallel to the horizontal plane and comprising an exchange line which extends substantially parallel to the horizontal plane, and a plurality of fins which extend transversely to the central axis from the exchange pipe, perpendicular to said exchange pipe, the exchange pipe comprising at least one row of pipes, said row of pipes comprising at least two pipes s extending in the same plane parallel to the horizontal plane, axially with respect to the central axis, each of the fins comprising at least two holes of passage through which said tubings extend, each of the fins of the finned heat exchanger having a bottom edge facing the base, said lower edge having at least one flow area placed near the base and at least one flow
  • a heat transfer fluid circuit connected to the first and second heat exchangers and adapted to circulate a heat transfer fluid in said first and second heat exchangers
  • a first air circuit associated with the first heat exchanger for performing a heat exchange between the heat transfer fluid and the air located inside the space via the first heat exchanger, and a second heat circuit; associated with the second heat exchanger to achieve a heat exchange between the coolant and the air outside the space through the second heat exchanger, wherein at least one of said first and second air circuits associated with the finned heat exchanger is adapted to circulate the air in the vertical direction in the vicinity of the finned heat exchanger.
  • the flow area and the flow slope allow the edge effect to be eliminated at the lower edges of the fins.
  • the invention makes it possible, in particular, to avoid the accumulation of condensates by improving the drainage control of the condensates by guiding them along the flow slope and their concentration at a point, the flow zone, where they flow then.
  • the performance of the heat exchange system is improved.
  • the heat exchange system according to the invention offers a specific arrangement allowing a dimensioning performed in a concern to reduce congestion and improve performance and modularity.
  • These provisions simplify the architectural integration of the heat exchange system in order to allow commercial development.
  • the flow slope may be provided on the lower edge of each of the fins, the flow slope deviating from the exchange line.
  • each of the vanes may further have an upper edge opposed to the lower edge and two lateral edges extending between the lower and upper edges. It can then be provided that the flow slope connects one of the side edges to the other side edge at which the flow area is arranged. Alternatively, it can be provided that the lower edge has at least two flow slopes respectively extending from the side edges and converging towards the flow area.
  • the finned heat exchanger can be inclined relative to the horizontal plane by an angle of less than 45 °, preferably less than 30 °. °, in particular less than 15 °.
  • the exchange conduit may comprise a plurality of rows of parallel pipes between them.
  • the exchange pipe may have two ends between which the plurality of fins is disposed, the air circuit associated with the finned heat exchanger comprising an air inlet and an air outlet placed on the enclosure, and a fan placed in the housing of the enclosure substantially opposite one of the ends of the exchange pipe, the fan being adapted to circulate the air between the air inlet and the air outlet through the finned heat exchanger.
  • the heat exchange system may further comprise a drain pan arranged to collect the condensation water.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a heat exchange system according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation in perspective of a heat exchanger of the heat exchange system of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a representation of a fan-exchanger unit of the heat exchange system of FIG. 1, the fan-exchanger unit comprising a fan and the heat exchanger,
  • FIGS. 4 and 5 are diagrammatic perspective representations of variants of the heat exchanger of the heat exchange system of FIG.
  • FIG. 1 represents a heat exchange system 1 in the form of an air / air heat pump for heating a space 2, such as a part of a dwelling, a technical room or other, delimited by a floor, generally horizontal, vertical walls and a roof.
  • the heat pump is expected to be reversible so that the space 2 can also be cooled.
  • the heat exchange system 1 allows either to heat the space 2 by taking heat from the outside air located outside the space 2 (cold source) and by transferring to the indoor air located inside space 2 (hot source) the heat taken, or to cool the space 2 by taking heat from the indoor air (cold source) and transferring to the outside air (hot source) the heat taken.
  • the heat exchange system 1 comprises an enclosure 3 delimiting a housing 4 in which all the components of the heat exchange system 1 is placed.
  • Such an exchange system thermal 1 is said monobloc.
  • the enclosure 3 is placed inside the space 2 to be conditioned, the heat exchange with the indoor air and the outside air being ensured through air inlets 5 and air outlets 6 formed. on the enclosure 3, and holes 7 formed in the walls or the roof of the space 2.
  • a heat exchange system 1 said split comprising a first chamber disposed within the space 2 to be conditioned and receiving components intended to perform the heat exchange with the indoor air, and a second chamber disposed outside the space 2 to condition and receiving the components for performing the heat exchange with the outside air.
  • the enclosure 3 comprises a base placed facing the floor of the space 2. It is also expected that the enclosure 3 has a horizontal plane P, shown in FIG. 2, serving as a reference for the positioning of the heat exchange system. 1 when installed in the space 2.
  • the horizontal plane P may be arranged in any appropriate manner in the enclosure 3. It may in particular be an outer surface of the enclosure 3 on a wall or on a fixing element of the enclosure 3, or on an edge of the enclosure 3, for example an edge of the base. It may also be an inner surface of the enclosure 3 intended to be covered by a removable wall.
  • the horizontal plane P is placed parallel to the ground of the space 2 when it is horizontal.
  • the components of the heat exchange system 1 mentioned above are:
  • a first heat exchanger having first and second ends
  • a second heat exchanger 20 having first 21 and second 22 ends
  • a coolant circuit connected to the first 10 and second 20 heat exchangers is adapted to circulate a coolant, such as a refrigerant, in the first 10 and second 20 heat exchangers.
  • the heat transfer fluid circuit comprises:
  • a compressor 30 connecting, via one or more pipes, the first end 1 1 of the first heat exchanger 10 to the second end 22 of the second heat exchanger 20,
  • an expander 31 connecting, via one or more conduits, the second end 12 of the first heat exchanger 10 to the first end 21 of the second heat exchanger 20, and a distribution circuit making it possible to circulate the heat-transfer fluid from the compressor to the first heat exchanger or from the compressor to the second heat exchanger in order to ensure the reversibility or invertibility of the heat transfer system; heat exchange 1.
  • the distribution circuit comprises a compression loop 32 in which the compressor 30 is placed, and a four-way valve 33 connecting the compression loop 32 to the first 10 and second 20 heat exchangers.
  • the four-way valve 33 is adapted to circulate the heat transfer fluid from one of the first 10 and second 20 heat exchangers and entering the compression loop 32 to an inlet 34 of the compressor 30, and to distribute the heat transfer fluid from an outlet 35 of the compressor 30 to the other heat exchanger.
  • the circulation of the coolant in the compression loop 32 is shown by arrows.
  • the heat exchange system 1 can operate in a heat pump mode or in an air conditioner mode.
  • the coolant circulates in a closed loop from the compressor 30 to the first heat exchanger 10, via the valve. four channels 33, then through the expander 31 to the second heat exchanger 20 before returning to the compressor 30, through the four-way valve 33.
  • the second heat exchanger 20 forms an evaporator collecting heat to the outside air and the first heat exchanger 10 forms a condenser transferring the heat to the indoor air, so as to heat the space 2.
  • the coolant circulates in a closed loop from the compressor 30 to the second heat exchanger 20, via the four-way valve. 33, then through the expander 31 to the first heat exchanger 10 before returning to the compressor 30, via the four-way valve 33.
  • the first heat exchanger 10 forms the evaporator collecting heat to the indoor air and the second heat exchanger 20 form the condenser transferring the heat to the outside air, so as to cool the space 2.
  • the heat exchange system 1 also comprises a first air circuit associated with the first heat exchanger 10 to achieve a heat exchange between the heat transfer fluid and the air located inside the space 2 through the first heat exchanger 10.
  • the first air circuit comprises ducts connected to the air inlet 5 and the air outlet 6 opening into the space 2, and a fan 15 placed in the housing 4 of the chamber 3 and adapted to circulate the air between the air inlet 5 and the air outlet 6 through the first heat exchanger 10.
  • the circulation of the indoor air through the first heat exchanger 10 is embodied by the arrows Al.
  • a second air circuit is associated with the second heat exchanger 20 to achieve a heat exchange between the coolant and the air located outside the space 2 via the second heat exchanger. heat 20.
  • the second air circuit comprises ducts connected to the air inlet 5 and the air outlet 6 opening out of the space 2, and a fan 25 placed in the housing 4 of the chamber 3 and adapted to circulate the air between the air inlet 5 and the air outlet 6 through the second heat exchanger 20.
  • the air flow outside through the second heat exchanger 20 is shown by the arrows AE.
  • At least one of the first 10 and second 20 heat exchangers is a finned heat exchanger.
  • FIG. 2 shows the second heat exchanger 20 made in the form of a finned heat exchanger, it being understood that the arrangements described in connection with such an embodiment can be transposed to the production of the first heat exchanger 10 under the form of finned heat exchanger.
  • the second heat exchanger 20 extends generally along a central axis A and comprises an exchange pipe 40 of material adapted to conduct heat, such as metal.
  • the exchange line 40 shown schematically by a mixed line in Figure 2, extends generally along the central axis A between two ends.
  • the exchange pipe 40 comprises several rows 41 of pipes parallel to each other. In Figure 2, it is expected that the exchange pipe 40 comprises four rows 41 of tubing, only one is shown.
  • Each row 41 of tubings comprises at least two tubings 42, for example six tubings in FIG. 2, extending in the same plane, axially with respect to the central axis A.
  • the tubes 42 adjacent to each row 41 of tubings may to be interconnected by curved sections 43, U-shaped, arranged alternately at the ends of the exchange pipe 40.
  • the exchange pipe 40 may have only one row 41 of tubings.
  • the second heat exchanger 20 further comprises fins 45 parallel to each other, succeeding one another along the central axis A between the ends of the exchange pipe 40.
  • the fins 45 comprise through holes 47 each adapted to allow the passage of one of the pipes 42 of the exchange pipe 40 through the fins 45.
  • each fin 45 comprises several rows 46 of passage openings, four in Figure 2, each comprising at least two holes passage 47, six orifices of passage in Figure 2, aligned.
  • the fins 45 are arranged transversely with respect to the central axis A and extend from the exchange pipe 40, perpendicularly thereto.
  • the fins 45 are formed by plates of material adapted to conduct heat, such as metal, each having a lower edge 50, an upper edge 51 opposite the lower edge 50 and two lateral edges 52 extending between the lower edges. 50 and above 51.
  • the fins 45 are rectangular, the lower 50 and upper 51 edges of each fin 45 being parallel to each other and the lateral edges 52 being perpendicular to the lower 50 and upper 51 edges.
  • the second heat exchanger 20 is disposed in the housing 4 of the enclosure 3, at a distance from the base in a vertical direction Z perpendicular to the horizontal plane P, with the central axis A extending parallel to a longitudinal direction of the horizontal plane P. Furthermore, the second heat exchanger 20 is disposed in the housing 4 of the enclosure 3 in such a way that the planes of the rows 41 of pipes of the exchange pipe 40 extend substantially parallel to the horizontal plane P, and that the lower edges of the fins 45 are placed facing the base of the enclosure 3.
  • the exchange pipe 40 is said to be substantially parallel to the horizontal plane P in that it may be parallel to the horizontal plane P or inclined at an angle less than 45 ° with respect to the plane P.
  • the second heat exchanger 20 is inclined with respect to the horizontal plane P by an angle a less than 45 °, preferably less than 30 °, in particular less than 15 °, for example of the order of 10 °.
  • the second air circuit associated with the second heat exchanger 20 is then adapted to circulate the outside air in the vertical direction Z through the second heat exchanger 20.
  • the second heat exchanger and the fan 25 of the second air circuit for example a fan of centrifugal technology, can be placed in a housing 61, itself placed in the enclosure 3.
  • the second heat exchanger 20 and the fan 25 thus form a fan block exchanger 60.
  • the fan 25 is placed substantially opposite one of the ends of the exchange pipe 40 of the second heat exchanger 20.
  • the second heat exchanger 20 and the second air circuit make it possible to effectively drain the condensates consisting of drops of condensation water which form on the second heat exchanger 20 acting as an evaporator. Indeed, the air circulates between the fins 45 parallel to the gravitational flow of the condensates. This results in an algebraic addition of the two forces that apply to drops of condensation water for their removal at the lower edge 50.
  • the lower edges 50 of the fins 45 each have a flow zone 53, formed by a lower corner of the plate, placed in the vicinity of the base of the enclosure 3, and a flow slope 54 extending towards the base to the flow zone 53.
  • the condensates reaching the lower edges 50 of the fins 45 are then guided along the slope 54 and discharged at a single point constituted by the flow zone 53.
  • a drain pan 70 placed under the second heat exchanger 20 to collect the condensation water and allow the evacuation by any suitable device.
  • a high frequency vibration device such as an ultrasound device being placed in a the drain pan 70.
  • the drainage tank 70 is integral with a bottom wall 62 of the casing 61, which lower wall 62 is inclined towards an inlet opening placed in correspondence with the drainage tank 70 to allow the flow of the condensation water dripping from the flow zones 53 of the fins 45 in the drain pan 70.
  • the invention is not limited to the arrangement of the second heat exchanger 20 and to the shape of the vanes 45 previously described for producing the flow zone 53 and the flow slope 54.
  • the flow zone 53a, 53b and the flow slope 54a, 54b are formed on the lower edge 50a, 50b of each of the fins 45a, 45b, the slope 54a deviating from the exchange line 40.
  • the flow zone 53a, 53b and the flow slope 54a, 54b then result from the only particular conformation of the lower edge 50a, 50b.
  • the exchange line 40 is parallel to the horizontal plane P, the upper edges 51a, 51b are parallel to the horizontal plane P and the lateral edges 52a, 52b are perpendicular to the horizontal plane P.
  • the lower edge 50a is inclined, the flow slope 54a connecting one of the lateral edges 52a to the other lateral edge 52a at which the flow zone 53a formed by a wedge is arranged.
  • the lower edge 50b has at least two flow slopes 53b respectively extending from the lateral edges 52b and converging towards the centrally arranged flow zone 53b.
  • the conformation of the lower edge 51 to form the flow zone 53 and the flow slope 54 makes it possible to reduce the space requirement in a transverse direction, perpendicular to the vertical Z and longitudinal directions, of the second heat exchanger 20.
  • the invention is however not limited to the forms described above and illustrated in FIGS. 4 and 5 of the lower edge 50.
  • the flow slopes 54 represented as being rectilinear can be curved, likewise the flow zones 53 represented as being angular may be rounded or flat with a reduced dimension.
  • the flow zones 53 are not necessarily placed at the ends or at the center of the lower edges 50. More than one flow zone 53 and more than two flow slopes 54 may also be provided.
  • the fins 45 may have any polygonal contour other than rectangular. One can also provide a circular or elliptical contour.
  • the increase in the number of rows 41 of tubings allows the second heat exchanger 20 to approach a real heat exchanger against the current.
  • the heat exchange is only more favorable and increases the performance of the heat exchange system 1.
  • the use of the fan-exchanger unit 60 with a slip-type heat transfer fluid would, because of the existence of a sliding, reduce the nip, that is to say the minimum distance between the two fluids exchanging.

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Abstract

Système d'échange thermique (1) comprenant : une enceinte présentant un plan horizontal (P), un condenseur et un évaporateur dont au moins l'un forme un échangeur de chaleur à ailettes (10, 20) comprenant une conduite d'échange (40) sensiblement parallèle au plan horizontal (P), et une pluralité d'ailettes (45) perpendiculaires à ladite conduite d'échange (40), un circuit de fluide caloporteur connecté au condenseur et à l'évaporateur, des circuits d'air associés respectivement au condenseur et à l'évaporateur et dont au moins l'un, associé à l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20), est adapté pour faire circuler l'air selon une direction verticale (Z) au voisinage de l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20), dans lequel chacune des ailettes (45) de l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20) a un bord inférieur (50a) présentant au moins une zone d'écoulement (53a) et au moins une pente d'écoulement (54a) s'étendant jusqu'à ladite zone d'écoulement (53a), de sorte à guider le long du bord inférieur (50a) l'écoulement d'eau de condensation qui se forme sur l'évaporateur.

Description

Système d'échange thermique entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace et de l'air situé à l'extérieur de l'espace
L'invention se rapporte à un système d'échange thermique entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace et de l'air situé à l'extérieur de l'espace.
L'invention s'applique notamment au conditionnement de l'air situé à l'intérieur de l'espace et, en particulier, au chauffage et au refroidissement de l'espace. Dans une telle application, une pompe à chaleur réversible air/air constituant le système d'échange thermique permet soit, dans un mode pompe à chaleur, de prélever de la chaleur à l'air situé à l'extérieur de l'espace pour la transférer à l'air situé à l'intérieur de l'espace, et ainsi chauffer l'espace, soit, dans un mode climatiseur, de prélever de la chaleur à l'air situé à l'intérieur de l'espace pour la transférer à l'air situé à l'extérieur de l'espace, et ainsi refroidir l'espace. Un tel système d'échange thermique met en œuvre deux échangeurs de chaleur dans lesquels circule un fluide caloporteur. Les échangeurs de chaleur forment tour à tour un évaporateur, adapté pour prélever de la chaleur, et un condenseur, adapté pour transférer la chaleur.
Dans un système d'échange thermique connu, afin de favoriser les échanges thermiques, au moins l'un des échangeurs de chaleur comporte une pluralité d'ailettes perpendiculaires à une conduite d'échange agencée horizontalement.
Au cours du fonctionnement, du fait des différences de température entre le fluide caloporteur dans l'évaporateur et l'air entourant l'évaporateur, des condensais constitués de gouttes d'eau de condensation se forment sur l'évaporateur. La production des condensais peut atteindre 0,5 l/h à 0,8 l/h par kW frigorifique.
La production et l'état des condensais dans le système d'échange thermique est fonction de la température de l'air traversant l'évaporateur et de son hygrométrie. En mode climatiseur et en mode pompe à chaleur, pour une température d'air extérieure généralement supérieure à 7°C, les condensais sont maintenus à l'état liquide. La production de condensais est continue. En mode pompe à chaleur, pour une température d'air extérieure généralement inférieure à 7°C, les condensais givrent sur l'évaporateur. L'évaporateur est alors dégivré, par inversion de cycle, de sorte de liquéfier les condensais. La production des condensais sur l'évaporateur devient instantanée.
Quel que soit le mode de fonctionnement, une quantité de condensais reste accumulée sur les ailettes. En mode pompe à chaleur, au moment du givrage, cette accumulation de gouttelettes sur l'évaporateur accélère la prise en glace des condensais. L'accumulation des condensais et les phénomènes de givrage / dégivrage nuisent aux performances du système d'échange thermique. Le document EP 1 780 492 décrit un système d'échange dans lequel l'échangeur de chaleur comporte une pluralité d'ailettes dont un bord inférieur présente une pente d'écoulement vers un bord d'écoulement pour évacuer les condensais.
L'invention vise à améliorer l'évacuation des condensais dans le système d'échange thermique.
A cet effet, l'invention propose un système d'échange thermique entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace et de l'air situé à l'extérieur de l'espace, ledit espace présentant un sol, ledit système d'échange thermique comprenant :
- au moins une enceinte délimitant un logement et comportant une base destinée à être placée en regard du sol de l'espace, ladite enceinte présentant un plan horizontal,
- des premier et deuxième échangeurs de chaleur formant l'un un condenseur et l'autre un évaporateur, au moins l'un desdits premier et deuxième échangeurs de chaleur formant un échangeur de chaleur à ailettes disposé dans le logement de l'enceinte, à distance de la base selon une direction verticale perpendiculaire au plan horizontal, ledit échangeur de chaleur à ailettes présentant un axe central parallèle au plan horizontal et comprenant une conduite d'échange qui s'étend sensiblement parallèlement au plan horizontal, et une pluralité d'ailettes qui s'étendent transversalement par rapport à l'axe central depuis la conduite d'échange, perpendiculairement à ladite conduite d'échange, la conduite d'échange comprenant au moins un rang de tubulures, ledit rang de tubulures comprenant au moins deux tubulures s'étendant dans un même plan parallèle au plan horizontal, axialement par rapport à l'axe central, chacune des ailettes comprenant au moins deux orifices de passage au travers desquels s'étendent lesdites tubulures, chacune des ailettes de l'échangeur de chaleur à ailettes ayant un bord inférieur placé en regard de la base, ledit bord inférieur présentant au moins une zone d'écoulement placée à proximité de la base et au moins une pente d'écoulement s'étendant vers la base jusqu'à ladite zone d'écoulement, de sorte à guider le long du bord inférieur l'écoulement d'eau de condensation qui se forme sur l'évaporateur,
- un circuit de fluide caloporteur connecté aux premier et deuxième échangeurs de chaleur et adapté pour faire circuler un fluide caloporteur dans lesdits premier et deuxième échangeurs de chaleur,
- un premier circuit d'air associé au premier échangeur de chaleur pour réaliser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air situé à l'intérieur de l'espace par l'intermédiaire du premier échangeur de chaleur, et un deuxième circuit d'air associé au deuxième échangeur de chaleur pour réaliser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air situé à l'extérieur de l'espace par l'intermédiaire du deuxième échangeur de chaleur, dans lequel au moins l'un desdits premier et deuxième circuits d'air associé à l'échangeur de chaleur à ailettes est adapté pour faire circuler l'air selon la direction verticale au voisinage de l'échangeur de chaleur à ailettes.
Ainsi, la zone d'écoulement et la pente d'écoulement permettent de supprimer l'effet de bord au niveau des bords inférieurs des ailettes. L'invention permet, en particulier, d'éviter l'accumulation des condensais en améliorant la maîtrise du drainage des condensais par leur guidage le long de la pente d'écoulement et leur concentration en un point, la zone d'écoulement, d'où ils s'écoulent ensuite. Les performances du système d'échange thermique s'en trouvent améliorées.
Ces dispositions combinées à la disposition horizontale de l'échangeur de chaleur à ailettes par rapport au flux d'air vertical permettent de favoriser encore la concentration et l'écoulement des condensais, améliorant ainsi le drainage des condensais. En effet, l'air circulant entre les ailettes parallèlement à l'écoulement gravitationnel de l'eau de condensation conduit à une addition algébrique des deux forces qui s'appliquent aux condensais pour leur élimination.
Selon des dispositions particulières, le système d'échange thermique selon l'invention offre un agencement spécifique permettant un dimensionnement réalisé dans un souci de réduction d'encombrement et d'amélioration des performances et de la modularité. Ces dispositions simplifient l'intégration architecturale du système d'échange thermique afin d'en permettre le développement commercial.
Dans un mode de réalisation, la pente d'écoulement peut être ménagée sur le bord inférieur de chacune des ailettes, la pente d'écoulement s'écartant de la conduite d'échange.
En particulier, chacune des ailettes peut avoir en outre un bord supérieur opposé au bord inférieur et deux bords latéraux s'étendant entre les bords inférieur et supérieur. On peut alors prévoir que la pente d'écoulement relie l'un des bords latéraux à l'autre bord latéral au niveau duquel la zone d'écoulement est agencée. En variante, on peut prévoir que le bord inférieur présente au moins deux pentes d'écoulement s'étendant respectivement depuis les bords latéraux et convergeant vers la zone d'écoulement.
De façon complémentaire ou alternative à la formation d'une pente sur le bord inférieur de chacune des ailettes, l'échangeur de chaleur à ailettes peut être incliné par rapport au plan horizontal d'un angle inférieur à 45°, de préférence inférieur à 30°, notamment inférieur à 15°.
La conduite d'échange peut comprendre une pluralité de rangs de tubulures parallèles entre eux. En outre, la conduite d'échange peut présenter deux extrémités entre lesquelles la pluralité d'ailettes est disposée, le circuit d'air associé à l'échangeur de chaleur à ailettes comprenant une entrée d'air et une sortie d'air placées sur l'enceinte, et un ventilateur placé dans le logement de l'enceinte sensiblement en regard de l'une des extrémités de la conduite d'échange, le ventilateur étant adapté pour faire circuler l'air entre l'entrée d'air et la sortie d'air au travers de l'échangeur de chaleur à ailettes.
Le système d'échange thermique peut comprendre en outre un bac de drainage agencé pour collecter l'eau de condensation.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif, la description étant faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un système d'échange thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'un échangeur de chaleur du système d'échange thermique de la figure 1 ,
- la figure 3 est une représentation d'un bloc ventilo-échangeur du système d'échange thermique de la figure 1 , le bloc ventilo-échangeur comprenant un ventilateur et l'échangeur de chaleur,
- les figures 4 et 5 sont des représentations schématiques en perspective de variantes de l'échangeur de chaleur du système d'échange thermique de la figure 1 .
Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou analogues.
La figure 1 représente un système d'échange thermique 1 sous la forme d'une pompe à chaleur air/air pour le chauffage d'un espace 2, tel qu'une pièce d'une habitation, un local technique ou autre, délimité par un sol, généralement horizontal, des parois verticales et une toiture. On prévoit que la pompe à chaleur soit réversible afin de permettre également le refroidissement de l'espace 2.
Ainsi, le système d'échange thermique 1 permet soit de chauffer l'espace 2 en prélevant de la chaleur à l'air extérieur situé à l'extérieur de l'espace 2 (source froide) et en transférant à l'air intérieur situé à l'intérieur de l'espace 2 (source chaude) la chaleur prélevée, soit de refroidir l'espace 2 en prélevant de la chaleur à l'air intérieur (source froide) et en transférant à l'air extérieur (source chaude) la chaleur prélevée.
Dans le mode de réalisation représenté, le système d'échange thermique 1 comprend une enceinte 3 délimitant un logement 4 dans lequel l'ensemble des composants du système d'échange thermique 1 est placé. Un tel système d'échange thermique 1 est dit monobloc. L'enceinte 3 est placée à l'intérieur de l'espace 2 à conditionner, les échanges thermiques avec l'air intérieur et l'air extérieur étant assurés au travers d'entrées d'air 5 et de sorties d'air 6 formées sur l'enceinte 3, et de percements 7 formés dans les parois ou la toiture de l'espace 2.
Bien que décrite en relation avec un système d'échange thermique 1 monobloc, l'invention s'applique également à un système d'échange thermique 1 dit split comprenant une première enceinte disposée à l'intérieur de l'espace 2 à conditionner et recevant les composants destinés à réaliser les échanges thermiques avec l'air intérieur, et une deuxième enceinte disposée à l'extérieur de l'espace 2 à conditionner et recevant les composants destinés à réaliser les échanges thermiques avec l'air extérieur.
L'enceinte 3 comporte une base placée en regard du sol de l'espace 2. On prévoit également que l'enceinte 3 présente un plan horizontal P, représenté sur la figure 2, servant de référence pour le positionnement du système d'échange thermique 1 lors de son installation dans l'espace 2. Le plan horizontal P peut être agencé de toute manière approprié dans l'enceinte 3. Il peut notamment s'agir d'une surface extérieure de l'enceinte 3 sur une paroi ou sur un élément de fixation de l'enceinte 3, ou sur un bord de l'enceinte 3, par exemple un bord de la base. Il peut également s'agir d'une surface intérieure de l'enceinte 3 destinée à être recouverte par une paroi amovible. Le plan horizontal P est placé parallèlement au sol de l'espace 2 lorsque celui-ci est horizontal.
Les composants du système d'échange thermique 1 évoqués précédemment sont :
- un premier échangeur de chaleur 10 présentant des première 1 1 et deuxième 12 extrémités,
- un deuxième échangeur de chaleur 20 présentant des première 21 et deuxième 22 extrémités,
- un circuit de fluide caloporteur connecté aux premier 10 et deuxième 20 échangeurs de chaleur est adapté pour faire circuler un fluide caloporteur, tel qu'un fluide frigorigène, dans les premier 10 et deuxième 20 échangeurs de chaleur.
Le circuit de fluide caloporteur comporte :
- un compresseur 30 reliant, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs conduites, la première extrémité 1 1 du premier échangeur de chaleur 10 à la deuxième extrémité 22 du deuxième échangeur de chaleur 20,
- un détendeur 31 reliant, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs conduites, la deuxième extrémité 12 du premier échangeur de chaleur 10 à la première extrémité 21 du deuxième échangeur de chaleur 20, et - un circuit de distribution permettant de faire circuler le fluide caloporteur depuis le compresseur 30 vers le premier échangeur de chaleur 10 ou depuis le compresseur 30 vers le deuxième échangeur de chaleur 20 afin d'assurer la réversibilité, ou l'inversibilité, du système d'échange thermique 1 .
En particulier, le circuit de distribution comporte une boucle de compression 32 dans laquelle le compresseur 30 est placé, et une vanne quatre voies 33 reliant la boucle de compression 32 aux premier 10 et deuxième 20 échangeurs de chaleur. La vanne quatre voies 33 est adaptée pour faire circuler le fluide caloporteur provenant de l'un des premier 10 et deuxième 20 échangeurs de chaleur et entrant dans la boucle de compression 32 vers une entrée 34 du compresseur 30, et pour distribuer le fluide caloporteur provenant d'une sortie 35 du compresseur 30 vers l'autre échangeur de chaleur. Sur la figure 1 , la circulation du fluide caloporteur dans la boucle de compression 32 est matérialisée par des flèches.
En fonction du sens de circulation du fluide caloporteur, le système d'échange thermique 1 peut fonctionner selon un mode pompe à chaleur ou selon un mode climatiseur.
Dans le mode pompe à chaleur représenté sur la figure 1 avec une circulation du fluide caloporteur matérialisée par des flèches référencées C, le fluide caloporteur circule en boucle fermée depuis le compresseur 30 vers le premier échangeur de chaleur 10, par l'intermédiaire de la vanne quatre voies 33, puis au travers du détendeur 31 jusqu'au deuxième échangeur de chaleur 20 avant de retourner vers le compresseur 30, par l'intermédiaire de la vanne quatre voies 33. Le deuxième échangeur de chaleur 20 forme un évaporateur prélevant de la chaleur à l'air extérieur et le premier échangeur de chaleur 10 forme un condenseur transférant la chaleur à l'air intérieur, de sorte à chauffer l'espace 2.
Dans le mode climatiseur représenté sur la figure 1 avec une circulation du fluide caloporteur matérialisée par des flèches référencées F, le fluide caloporteur circule en boucle fermée depuis le compresseur 30 vers le deuxième échangeur de chaleur 20, par l'intermédiaire de la vanne quatre voies 33, puis au travers du détendeur 31 jusqu'au premier échangeur de chaleur 10 avant de retourner vers le compresseur 30, par l'intermédiaire de la vanne quatre voies 33. Le premier échangeur de chaleur 10 forme l'évaporateur prélevant de la chaleur à l'air intérieur et le deuxième échangeur de chaleur 20 forme le condenseur transférant la chaleur à l'air extérieur, de sorte à refroidir l'espace 2.
Le système d'échange thermique 1 comprend également un premier circuit d'air associé au premier échangeur de chaleur 10 pour réaliser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air situé à l'intérieur de l'espace 2 par l'intermédiaire du premier échangeur de chaleur 10. En particulier, le premier circuit d'air comprend des conduites reliées à l'entrée d'air 5 et à la sortie d'air 6 débouchant dans l'espace 2, et un ventilateur 15 placé dans le logement 4 de l'enceinte 3 et adapté pour faire circuler l'air entre l'entrée d'air 5 et la sortie d'air 6 au travers du premier échangeur de chaleur 10. Sur la figure 1 , la circulation de l'air intérieur au travers du premier échangeur de chaleur 10 est matérialisée par les flèches Al.
De la même manière, un deuxième circuit d'air est associé au deuxième échangeur de chaleur 20 pour réaliser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air situé à l'extérieur de l'espace 2 par l'intermédiaire du deuxième échangeur de chaleur 20. En particulier, le deuxième circuit d'air comprend des conduites reliées à l'entrée d'air 5 et à la sortie d'air 6 débouchant à l'extérieur de l'espace 2, et un ventilateur 25 placé dans le logement 4 de l'enceinte 3 et adapté pour faire circuler l'air entre l'entrée d'air 5 et la sortie d'air 6 au travers du deuxième échangeur de chaleur 20. Sur la figure 1 , la circulation de l'air extérieur au travers du deuxième échangeur de chaleur 20 est matérialisée par les flèches AE.
Pour favoriser les échanges thermiques, au moins l'un des premier 10 et deuxième 20 échangeurs de chaleur est un échangeur de chaleur à ailettes.
Sur la figure 2, on représente le deuxième échangeur de chaleur 20 réalisé sous la forme d'échangeur de chaleur à ailettes, étant entendu que les dispositions décrites en relation avec une telle réalisation sont transposables à la réalisation du premier échangeur de chaleur 10 sous la forme d'échangeur de chaleur à ailettes.
Le deuxième échangeur de chaleur 20 s'étend généralement selon un axe central A et comprend une conduite d'échange 40 en matériau adapté pour conduire de la chaleur, tel que du métal. La conduite d'échange 40, représentée schématiquement par un trait mixte sur la figure 2, s'étend généralement selon l'axe central A entre deux extrémités. La conduite d'échange 40 comprend plusieurs rangs 41 de tubulures parallèles entre eux. Sur la figure 2, il est prévu que la conduite d'échange 40 comprenne quatre rangs 41 de tubulures dont un seul est représenté. Chaque rang 41 de tubulures comprend au moins deux tubulures 42, par exemple six tubulures sur la figure 2, s'étendant dans un même plan, axialement par rapport à l'axe central A. Les tubulures 42 adjacentes de chaque rang 41 de tubulures peuvent être reliées entre elles par des sections courbées 43, en forme de U, agencées en alternance aux extrémités de la conduite d'échange 40. En variante, la conduite d'échange 40 pourrait ne présenter qu'un seul rang 41 de tubulures. Le deuxième échangeur de chaleur 20 comprend, par ailleurs, des ailettes 45 parallèles entre elles, se succédant selon l'axe central A entre les extrémités de la conduite d'échange 40. Les ailettes 45 comprennent des orifices de passage 47 adaptés chacun pour permettre le passage de l'une des tubulures 42 de la conduite d'échange 40 au travers des ailettes 45. En particulier, chaque ailette 45 comprend plusieurs rangs 46 d'orifices de passage, quatre sur la figure 2, comprenant chacun au moins deux orifices de passage 47, six orifices de passage sur la figure 2, alignés. Les ailettes 45 sont disposées transversalement par rapport à l'axe central A et s'étendent depuis la conduite d'échange 40, perpendiculairement à celle-ci.
Les ailettes 45 sont formées par des plaques en matériau adapté pour conduire de la chaleur, tel que du métal, comportant chacune un bord inférieur 50, un bord supérieur 51 opposé au bord inférieur 50 et deux bords latéraux 52 s'étendant entre les bords inférieur 50 et supérieur 51 .
Sur la figure 2, les ailettes 45 sont rectangulaires, les bords inférieur 50 et supérieur 51 de chaque ailette 45 étant parallèles entre eux et les bords latéraux 52 étant perpendiculaires aux bords inférieur 50 et supérieur 51 .
Le deuxième échangeur de chaleur 20 est disposé dans le logement 4 de l'enceinte 3, à distance de la base selon une direction verticale Z perpendiculaire au plan horizontal P, avec l'axe central A qui s'étend parallèlement à une direction longitudinale du plan horizontal P. Par ailleurs, le deuxième échangeur de chaleur 20 est disposé dans le logement 4 de l'enceinte 3 de telle manière que les plans des rangs 41 de tubulures de la conduite d'échange 40 s'étendent sensiblement parallèlement au plan horizontal P, et que les bords inférieurs des ailettes 45 soient placés en regard de la base de l'enceinte 3. La conduite d'échange 40 est dite sensiblement parallèle au plan horizontal P en ce sens qu'elle peut être parallèle au plan horizontal P ou inclinée d'un angle inférieur à 45° par rapport au plan P.
Sur la figure 2, le deuxième échangeur de chaleur 20 est incliné par rapport au plan horizontal P d'un angle a inférieur à 45°, de préférence inférieur à 30 °, notamment inférieur à 15°, par exemple de l'ordre de 10 °.
Le deuxième circuit d'air associé au deuxième échangeur de chaleur 20 est alors adapté pour faire circuler l'air extérieur selon la direction verticale Z au travers du deuxième échangeur de chaleur 20.
En particulier, comme visible sur la figure 3, le deuxième échangeur de chaleur et le ventilateur 25 du deuxième circuit d'air, par exemple un ventilateur de technologie centrifuge, peuvent être placés dans un carter 61 , lui-même placé dans l'enceinte 3. Le deuxième échangeur de chaleur 20 et le ventilateur 25 forment ainsi un bloc ventilo- échangeur 60. A l'intérieur du carter 61 , le ventilateur 25 est placé sensiblement en regard de l'une des extrémités de la conduite d'échange 40 du deuxième échangeur de chaleur 20. Comme indiqué précédemment, de telles dispositions concernant le deuxième échangeur de chaleur 20 et le deuxième circuit d'air associé sont transposables au premier échangeur de chaleur 10 et au premier circuit d'air associé.
Le deuxième échangeur de chaleur 20 et le deuxième circuit d'air permettent de réaliser un drainage efficace des condensais constitués de gouttes d'eau de condensation qui se forment sur le deuxième échangeur de chaleur 20 agissant comme évaporateur. En effet, l'air circule entre les ailettes 45 parallèlement à l'écoulement gravitationnel des condensais. Il en résulte une addition algébrique des deux forces qui s'appliquent aux gouttes d'eau de condensation pour leur élimination au niveau du bord inférieur 50.
De plus, du fait de l'inclinaison du deuxième échangeur de chaleur 20 par rapport au plan horizontal P, les bords inférieurs 50 des ailettes 45 présentent chacun une zone d'écoulement 53, formée par un coin inférieur de la plaque, placée à proximité de la base de l'enceinte 3, et une pente d'écoulement 54 s'étendant vers la base jusqu'à la zone d'écoulement 53. Les condensais atteignant les bords inférieurs 50 des ailettes 45 sont alors guidés le long de la pente d'écoulement 54 et évacués en un point unique constitué par la zone d'écoulement 53.
On peut alors prévoir d'utiliser un bac de drainage 70 placé sous le deuxième échangeur de chaleur 20 pour collecter l'eau de condensation et en permettre l'évacuation par tout dispositif approprié. On peut, en particulier, prévoir une évacuation de l'eau de condensation à l'état liquide par une conduite, ou autre, ou une évacuation par brumisation, un dispositif de vibration haute fréquence, tel qu'un dispositif à ultrason étant placé dans le bac de drainage 70.
Sur la figure 3, le bac de drainage 70 est solidaire d'une paroi inférieure 62 du carter 61 , laquelle paroi inférieure 62 est inclinée vers une ouverture d'admission placée en correspondance avec le bac de drainage 70 pour permettre l'écoulement de l'eau de condensation gouttant des zones d'écoulement 53 des ailettes 45 dans le bac de drainage 70.
L'invention n'est pas limitée à l'agencement du deuxième échangeur de chaleur 20 et à la forme des ailettes 45 décrits précédemment pour réaliser la zone d'écoulement 53 et la pente d'écoulement 54.
En particulier, dans des variantes illustrées sur les figures 4 et 5, la zone d'écoulement 53a, 53b et la pente d'écoulement 54a, 54b sont ménagées sur le bord inférieur 50a, 50b de chacune des ailettes 45a, 45b, la pente d'écoulement 54a s'écartant de la conduite d'échange 40. La zone d'écoulement 53a, 53b et la pente d'écoulement 54a, 54b résultent alors de la seule conformation particulière du bord inférieur 50a, 50b. La conduite d'échange 40 est parallèle au plan horizontal P, les bords supérieurs 51 a, 51 b sont parallèles au plan horizontal P et les bords latéraux 52a, 52b sont perpendiculaires au plan horizontal P.
Dans la variante de la figure 4, le bord inférieur 50a est incliné, la pente d'écoulement 54a reliant l'un des bords latéraux 52a à l'autre bord latéral 52a au niveau duquel la zone d'écoulement 53a formée par un coin est agencée.
Dans la variante de la figure 5, le bord inférieur 50b présente au moins deux pentes d'écoulement 53b s'étendant respectivement depuis les bords latéraux 52b et convergeant vers la zone d'écoulement 53b agencée de manière centrale.
La conformation du bord inférieur 51 pour former la zone d'écoulement 53 et la pente d'écoulement 54 permet de réduire l'encombrement selon une direction transversale, perpendiculaire aux directions verticale Z et longitudinale, du deuxième échangeur de chaleur 20.
L'invention n'est toutefois pas limitée aux formes décrites précédemment et illustrées sur les figures 4 et 5 du bord inférieur 50. En particulier, les pentes d'écoulement 54 représentées comme étant rectilignes peuvent être courbes, de même les zones d'écoulement 53 représentées comme étant angulaires peuvent être arrondies ou plates avec une dimension réduite. En outre, les zones d'écoulement 53 ne sont pas nécessairement placées aux extrémités ou au centre des bords inférieurs 50. On peut également prévoir plus d'une zone d'écoulement 53 et plus de deux pentes d'écoulement 54. On pourrait ainsi prévoir de réaliser un bord inférieur 50 pourvu d'une denture ou d'une ondulation. Par ailleurs, les ailettes 45 peuvent présenter tout contour polygonal autre que rectangulaire. On peut également prévoir un contour circulaire ou elliptique.
D'autre part, bien qu'illustré comme une alternative à l'inclinaison du deuxième échangeur de chaleur 20 par rapport au plan horizontal P, on peut prévoir de combiner la conformation du bord inférieur 50 pour que la pente d'écoulement 54 s'écarte de la conduite d'échange 40 à l'inclinaison du deuxième échangeur de chaleur 20.
Les dispositions relatives au deuxième échangeur de chaleur 20 et au deuxième circuit d'air, qui ont été décrites précédemment et qui peuvent s'appliquer au premier échangeur de chaleur 10 et au premier circuit d'air, permet d'obtenir une meilleure répartition de l'air sur toute la surface d'échange du deuxième échangeur de chaleur 20 de sorte que toute la surface d'échange est exploitée (absence de zone morte). Ceci permet d'optimiser le dimensionnement du bloc ventilo-échangeur 60 et ainsi réduire l'encombrement du système d'échange thermique 1 . L'augmentation du nombre de rangs 41 de tubulures permet au deuxième échangeur de chaleur 20 de se rapprocher d'un véritable échangeur de chaleur à contre- courant. L'échange thermique n'en est que plus favorable et permet d'augmenter les performances du système d'échange thermique 1 . L'utilisation du bloc ventilo-échangeur 60 avec un fluide caloporteur de type frigorigène à glissement permettrait, du fait de l'existence d'un glissement, de réduire le pincement, c'est-à-dire l'écart minimum entre les deux fluides échangeant.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système d'échange thermique (1 ) entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace (2) et de l'air situé à l'extérieur de l'espace (2), ledit espace (2) présentant un sol, ledit système d'échange thermique (1 ) comprenant :
- au moins une enceinte (3) délimitant un logement (4) et comportant une base destinée à être placée en regard du sol de l'espace (2), ladite enceinte (3) présentant un plan horizontal (P),
- des premier (10) et deuxième (20) échangeurs de chaleur formant l'un un condenseur et l'autre un évaporateur, au moins l'un desdits premier (10) et deuxième (20) échangeurs de chaleur formant un échangeur de chaleur à ailettes disposé dans le logement (4) de l'enceinte (3), à distance de la base selon une direction verticale (Z) perpendiculaire au plan horizontal (P), ledit échangeur de chaleur à ailettes (10, 20) présentant un axe central (A) parallèle au plan horizontal (P) et comprenant une conduite d'échange (40) qui s'étend sensiblement parallèlement au plan horizontal (P), et une pluralité d'ailettes (45) qui s'étendent transversalement par rapport à l'axe central (A), depuis la conduite d'échange (40), perpendiculairement à ladite conduite d'échange (40), la conduite d'échange (40) comprenant au moins un rang (41 ) de tubulures, ledit rang (41 ) de tubulures comprenant au moins deux tubulures (42) s'étendant dans un même plan parallèle au plan horizontal (P), axialement par rapport à l'axe central (A), chacune des ailettes (45) comprenant au moins deux orifices de passage (47) au travers desquels s'étendent lesdites tubulures (42), chacune des ailettes (45) de l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20) ayant un bord inférieur (50 ; 50a ; 50b) placé en regard de la base, ledit bord inférieur (50 ; 50a ; 50b) présentant au moins une zone d'écoulement (53 ; 53a ; 53b) placée à proximité de la base et au moins une pente d'écoulement (54 ; 54a ; 54b) s'étendant vers la base jusqu'à ladite zone d'écoulement (53 ; 53a ; 53b), de sorte à guider le long du bord inférieur (50 ; 50a ; 50b) l'écoulement d'eau de condensation qui se forme sur l'évaporateur,
- un circuit de fluide caloporteur connecté aux premier (10) et deuxième (20) échangeurs de chaleur et adapté pour faire circuler un fluide caloporteur dans lesdits premier (10) et deuxième (20) échangeurs de chaleur,
- un premier circuit d'air associé au premier échangeur de chaleur (10) pour réaliser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air situé à l'intérieur de l'espace (2) par l'intermédiaire du premier échangeur de chaleur (10), et un deuxième circuit d'air associé au deuxième échangeur de chaleur (20) pour réaliser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air situé à l'extérieur de l'espace (2) par l'intermédiaire du deuxième échangeur de chaleur (20),
ledit système d'échange thermique (1 ) étant caractérisé en ce que au moins l'un desdits premier et deuxième circuits d'air associé à l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20) est adapté pour faire circuler l'air selon la direction verticale (Z) au voisinage de l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20).
2. Système d'échange thermique (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel la pente d'écoulement (54a ; 54b) est ménagée sur le bord inférieur (50a ; 50b) de chacune des ailettes (45a ; 45b), la pente d'écoulement (54a ; 54b) s'écartant de la conduite d'échange (40).
3. Système d'échange thermique (1 ) selon la revendication 2, dans lequel chacune des ailettes (45a) a en outre un bord supérieur (51 a) opposé au bord inférieur (50a) et deux bords latéraux (52a) s'étendant entre les bords inférieur (50a) et supérieur (51 a), la pente d'écoulement (54a) reliant l'un des bords latéraux (52a) à l'autre bord latéral (52a) au niveau duquel la zone d'écoulement (53a) est agencée.
4. Système d'échange thermique (1 ) selon la revendication 2, dans lequel chacune des ailettes (45b) a en outre un bord supérieur (51 b) opposé au bord inférieur (50b) et deux bords latéraux (52b) s'étendant entre les bords inférieur (50b) et supérieur (51 b), le bord inférieur (50b) présentant au moins deux pentes d'écoulement (54b) s'étendant respectivement depuis les bords latéraux (52b) et convergeant vers la zone d'écoulement (53b).
5. Système d'échange thermique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20) est incliné par rapport au plan horizontal (P) d'un angle inférieur à 45°, de préférence inférieur à 30 °, notamment inférieur à 15°.
6. Système d'échange thermique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la conduite d'échange (40) comprend une pluralité de rangs (41 ) de tubulures parallèles entre eux.
7. Système d'échange thermique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la conduite d'échange (40) présente deux extrémités entre lesquelles la pluralité d'ailettes (45) est disposée, le circuit d'air associé à l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20) comprenant une entrée d'air (5) et une sortie d'air (6) placées sur l'enceinte (3), et un ventilateur (15, 25) placé dans le logement (4) de l'enceinte (3) sensiblement en regard de l'une des extrémités de la conduite d'échange (40), le ventilateur (15, 25) étant adapté pour faire circuler l'air entre l'entrée d'air (5) et la sortie d'air (6) au travers de l'échangeur de chaleur à ailettes (10, 20).
8. Système d'échange thermique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un bac de drainage (70) agencé pour collecter l'eau de condensation.
EP11785751.6A 2010-10-29 2011-10-26 Système d'échange thermique entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace et de l'air situé à l'extérieur de l'espace Not-in-force EP2633242B1 (fr)

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