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Vanne d'inversion de pompe à chaleur

1930
  • William R. Hainsworth
Vanne d'inversion pour pompe à chaleur dans les applications mécaniques pour les systèmes CVC.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Une vanne d'inversion est un type de vanne à quatre voies qui constitue un composant essentiel d'un système de chauffage réversible. pompeIl inverse le sens de circulation du fluide frigorigène dans le système. Cela permet à la pompe à chaleur de passer du mode refroidissement en été au mode chauffage en hiver, en transformant le serpentin intérieur en condenseur (pour le chauffage) ou en évaporateur (pour le refroidissement).

La vanne d'inversion est l'élément clé qui permet à un système à compression de vapeur de fonctionner à la fois comme climatiseur et comme chauffage. Il s'agit essentiellement d'une vanne à quatre voies complexe commandée par un solénoïde. Cette vanne possède quatre raccords pour le fluide frigorigène : un au refoulement du compresseur, un à l'aspiration du compresseur, un à l'évaporateur intérieur et un à l'évaporateur extérieur.

En mode refroidissement, la vanne dirige le gaz chaud à haute pression provenant du compresseur vers le serpentin extérieur, qui fait office de condenseur pour évacuer la chaleur vers l'extérieur. Le fluide frigorigène liquide refroidi circule ensuite vers le serpentin intérieur, qui joue le rôle d'évaporateur pour absorber la chaleur de l'air intérieur. En mode chauffage, un signal basse tension active l'électrovanne. Celle-ci actionne une petite vanne pilote, qui exploite les différences de pression au sein du système pour déplacer un coulisseau principal à l'intérieur du corps de la vanne. Ce coulisseau modifie le circuit du fluide frigorigène. Le gaz chaud provenant du compresseur est alors envoyé vers le serpentin intérieur, qui devient le condenseur et libère de la chaleur dans le bâtiment. Le fluide frigorigène froid circule ensuite vers le serpentin extérieur, qui devient l'évaporateur et absorbe la chaleur ambiante de l'air extérieur. Ce système ingénieux de redirection du flux permet une régulation climatique optimale tout au long de l'année grâce à un seul appareil.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Ingénierie mécanique

Taper

Composant mécanique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • invention de la vanne à quatre voies de base pour le contrôle du sens des fluides dans les machines à vapeur et les systèmes hydrauliques
  • développement de la cycle frigorifique à compression de vapeur, créant ainsi le système que la vanne contrôlerait
  • le besoin d'un appareil unique et économique capable d'assurer à la fois le chauffage et la climatisation
  • progrès dans le domaine des solénoïdes et électro-aimant technologie pour l'actionnement des vannes

Applications

  • climatiseurs réversibles résidentiels et commerciaux (pompes à chaleur)
  • systèmes de climatisation multisplit et à débit de réfrigérant variable (VRF)
  • pompe à chaleur géothermique systèmes
  • Systèmes de climatisation automobile assurant à la fois le chauffage et la climatisation
  • cycles de déshumidification dans les climatiseurs avancés

Brevets:

  • US Patent 1845115 (William R. Hainsworth, 1932)

Idées d'innovations potentielles

  • vannes d'inversion à commande électronique et à positionnement variable pour des performances optimisées lors des cycles de transition et de dégivrage
  • vannes fabriquées à partir de composites polymères avancés pour réduire le poids et les coûts de fabrication
  • Des capteurs intégrés au sein du corps de la vanne permettent de surveiller la pression et la température pour un diagnostic système plus précis.
  • Régulateurs de flux de réfrigérant à semi-conducteurs et sans pièces mobiles, basés sur les principes de la mécanique des fluides
  • vannes d'inversion miniaturisées pour dispositifs de climatisation compacts et portables
  • valves with acoustique dampening features to reduce the characteristic ‘whoosh’ sound during cycle reversal
  • autonettoyant valve mechanisms to prevent sticking or failure due to contaminants in the refrigerant
  • vannes d'inversion conçues pour être utilisées avec des fluides frigorigènes naturels à haute pression comme le CO2
  • Des vannes d'inversion intelligentes qui communiquent avec le thermostat pour préparer la commutation, minimisant ainsi les variations de température perçues par l'utilisateur.
  • vannes avec dérivations intégrées pour faciliter la gestion du retour d'huile vers le compresseur
Related to: reversing valve, four-way valve, heat pompe, HVAC, refrigerant flow, cooling mode, heating mode, slide valve, solenoid, pilot valve.

Contexte historique

Vanne d'inversion de pompe à chaleur

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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