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UNITE TERMINALE D'UN SYSTEME DE CONDITIONNEMENT D'AIR A DEBIT VARIABLE
La présente invention est relative a une unité terminale d'un système de conditionnement d'air a débit variable destiné a la climatisation de locaux, unité composée de divers éléments mécaniques, aerauli- ques, acoustiques et électroniques.
Elle vise à réaliser un chauffage avec ventilation contrôlée ou un conditionnement d'air integral.
Elle trouve ses principales applications dans les bâtiments du tertiaire : bureaux, hôtels, hôpitaux mais aussi dans les immeubles a appartements.
1. Introduction
Un système de conditionnement d'air A debit variable comporte essentiellement une unit6 centrale de traitement d'air, un groupe de chauffage, éventuellement un groupe de refroidissement, et un réseau de gaines desservant les unites terminales.
Dans un climat modéré, tel que celui de la plupart des pays europeens, l'exploitation du système de conditionnement d'air à débit variable est très économique car il permet d'utiliser l'air extérieur pour refroidir les locaux. Ce système restreint l'utilisation d'une machine frigorifique à quelques courtes periodes d'été, pendant lesquelles l'air extérieur est inutilisable pour refroidir des locaux, en raison d'une temperature trop levée.
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L'inconvenient majeur du Systeme a débit variable réside dans la complexité du montage d'une unite terminale. La realisation d'une unité terminale, demande l'assemblage entre eux de nombreux elements mécaniques, aérauliques, acoustiques, électriques et électroniques. Le montage de ces divers elements vendus séparément , réalisé sur place nécessite 1'intervention de nombreux sous-traitants spécialisés dans des branches différentes, électriciens, monteurs, plombiers. L'investissement est trés élevé car, outre la main-d'oeuvre importante, les différents composants de ce système sont conçus de maniere modulaire pour etre utilises universellement.
Les elements visés sont les suivants : - un clapet motorise, regulateur de débit d'admission de l'air, - eventuellement une boite de détente, - un atténuateur de bruit, - une batterie de réchauffe, - une holte de distribution d'air vers les bouches de diffusion, - plusieurs bouches de diffusion d'air avec leur grilles de pulsion, - éventuellement un stabilisateur mécanique de vitesse d'air, - les conduits de raccord ainsi que tous - les équipements électroniques de régulation qui com- mandent le fonctionnement du servo-moteur du clapet régulateur et de la batterie de réchauffe.
Le deuxieme inconvenient est l'encombrement important des unités terminales. Un montage sur place ne permet pas une disposition parfaitement rationnelle
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de tous les elements constitutifs dans un volume compact, tout en rendant ceux-ci accessibles. Il en résulte que les unités terminales sont généralement installées dans les faux-plafonds ou parfois en allege, mais il faut alors les munir de cacheconvecteurs.
Un troisième inconvenient reside dans le fait que les unités terminales d'un Systeme de conditionnement A debit variable non munies d'un système de régulation de vitesse de diffusion d'air ne permettent pas d'assurer, dans le local, une distribution de vitesse de l'air acceptable, notamment aux petits debits de soufflage.
Un quatrième inconvénient du système à débit variable est le fait que le déplacement d'une cloison d'un local exige la modification des raccords des
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bouches de ventilation ainsi que la réinstallation du Systeme de régulation.
2. Description des unités terminales existantes ou connues
La firme FLAKT (R) commercialise une unite terminale dénommée OPTIVENT, conçue pour être installée dans les faux-plafonds. Elle obéit A une conception modulaire comprenant quatre éléments modulaires reassembles entre eux : un clapet à papillon motorisé régulateur de débit d'admission d'air, un module atténuateur de bruit, un module de batterie de réchauffe et un module de distribution. Elle comprend également des gaines de raccord aux bouches de diffusion de l'air linéaires ou A des bouches de diffusion de l'air plafonnier avec jets porteurs.
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Cette unité présente l'inconvenient de ne pas intégrer tous les elements nécessaires a son fonctionnement. Le diffuseur de soufflage de l'air est séparé. Il doit être raccordé au moment de la pose aux quatre elements modulaires reassembles susdits. Cette unité ne comporte en outre aucun système intelligent de regulation. L'assemblage des quatre modules conduit A une unite de longueur supérieure à 1700 mm ce qui ne-- lui permet pas d'etre placée en allege. Ce système doit nécessairement être installé en faux-plafond. Il nécessite pour son installation l'intervention d'une main d'oeuvre spécialisée importante.
On connait aussi le système appelé MODULINE produit par la firme CARRIER R. Ce système de conditionnement d'air A débit variable n'est pas pourvu de batterie de réchauffe ni d'un système de régulation intelligent integere. 11 a été conçu pour fonctionner dans les faux-plafonds et pour fonctionner en régime de refroidissement. On ne parvient pas A le faire fonctionner en régime de chauffage sans lui adjoindre une seconde gaine d'air primaire. Il ne convient pas pour etre installé en allége, ni derrière une cloison.
Enfin est également connu un système désigné sous le nom de VARISTABLE produit par la firme ANEMOTHERM (R). Ce système n'est pas muni de batterie de rechauffe ni d'appareillage de regulation.
C'est un système concu pour permettre un soufflage mural, soit en chaud, soit en froid. Il ne fonctionne en chaud ou en froid que grâce à un inverseur insère dans un système pneumatique de régulation. Il ne convient pas pour etre installé en faux-
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plafond ni en allège.
Des éléments electroniques destinés à la régulation d'unites terminales de système de conditionnement d'air a débit variable sont fabriques sous forme modulaire. Jamais, à ce jour, la totalité des éléments électroniques indispensables au fonctionnement économique et intelligent d'une unite terminale ze débit variable n'a été intégrée dans une unité terminale.
Pour réguler un débit d'admission, on utilise généralement un clapet papillon. L'inconvénient majeur d'un clapet papillon réside dans le bruit qu'il engendre au passage de l'air le long de son périmètre.
On connaît aussi une vanne dénommée VARITRANE @ , composée d'un carter en aluminium, obturable par un clapet auto-centre à mouvement lineaire. Cette vanne est munie d'une sonde de vitesse. L'inconvénient de cette vanne reside dans le fait que les fixations de l'axe de translation et de la sonde de vitesse constituent des obstacles qui engendrent une perturbation du flux d'air entrant car ils se trouvent dans une zone de passage d'air A grande vitesse juste avant le clapet.
On remédie au bruit des vannes de ce type en munissant celles-ci d'atténuateurs de bruit.
L'inconvénient des atténuateurs de bruit est leur coût et leurs grandes dimensions géométriques.
Par exemple, les atténuateurs de bruit du système OPTIVENT (D de la société FLAKT (D ont les dimensions largeur X hauteur X longueur variant de 300
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X 400 X 700 à 600 X 1000 X 1600 mm. Pour ces dernières raisons, ils ne sont généralement installes que dans les faux-plafonds.
Une batterie de réchauffe permet d'accroltre la température de l'air primaire, notamment pour un réchauffage accê1éré des locaux. Il est connu d'utiliser une batterie de réchauffe electrique ou A eau chaude. L'inconvénient des batteries a eau chaude reside dans le cout des tuyauteries pour amener l'eau dans le batiment et des risques de fuites d'eau.
Une boîte de distribution est destinde à repartir l'air pulse quand on veut, pour des raisons d'economie, alimenter plusieurs bouches de diffusion d'air par une seule unité terminale, comprenant un clapet régulateur de débit d'admission d'air, un atténuateur de bruit, une batterie de réchauffe et un système de regulation électronique. L'unité terminale comprend alors une bolte de distribution disposée entre l'atténuateur de bruit et les bouches de diffusion à laquelle elles sont raccordées par des gaines flexibles.
L'inconvénient de l'utilisation de boites de distribution réside dans l'obligation de travaux de transformation importants du gainage lors du déplacement des cloisons.
Dans le système à debit variable, il convient de s'assurer d'une parfaite distribution de la vitesse de l'air, en particulier pour les faibles débits.
11 existe deux types de bouches de distribution d'air : le diffuseur plafonnier ponctuel,
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rectangulaire, circulaire ou carré et le diffuseur lineaire à fente.
Quand ils pulsent de l'air froid a petit débit, les diffuseurs ponctuels ou lineaires a fente ont l'inconvénient de provoquer un décollement du jet d'air loin du plafond et de ne plus assurer une profondeur de penetration suffisante du flux d'air qui se traduit par une mauvaise distribution des
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temperatures et des vitcsses.
Pour remédier à ces inconvénients, les diffuseurs a fente sont equipes de soufflets pneumatiques qui contrôlent le débit de l'air, ou de dispositifs mécaniques qui pallient ces inconvénients par des jets d'air ponctuels ou lamellaires à induction, pulsés A vitesse plus ou moins constante.
Les systèmes mécaniques existants de regulation de vitesse séparent l'air primaire en deux flux. Un premier flux à débit constant est éjecte en permanence, en jets ou lame d'air porteurs, à grande vitesse. Un second flux est à débit variable, commandé par un clapet A contrepoids réglé en usine.
Le premier flux A débit constant représente jusqu'à environ 30 % du débit de l'air pulse. Le Systeme ne fonctionne efficacement qu'à partir du moment où le débit du premier flux à débit constant d'air est atteint et/ou dépassé. En dessous de ce debit, la vitesse de l'air soufflé décroît rapidement et conduit à un décollement du jet en régime de refroidissement.
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Cet inconvénient se manifeste dans tout système qui utilise des diffuseurs d'air à jets d'air porteurs A grande vitesse.
Dans certains diffuseurs, tel celui connu sous le nom de MODULINE de la société CARRIER @ comprenant une bouche de diffusion d'air A fente, le débit de soufflage est gouverné par un soufflet pneumatique.
L'inconvenient majeur de ce Systeme découle des variations importantes de la portee de la lame d'air en fonction du débit de l'air primaire.
Ce sont des éléments électroniques et pneumatiques qui assurent la regulation des systemes a débit variables. Ces équipements sont conçus pour satisfaire les besoins les plus varies qui peuvent se présenter pour les installations de conditionnement de l'air.
Pour le système A débit variable, il n'existe aucun ensemble intégré. Il en résulte l'obligation pour chaque installation de concevoir et de composer un tableau regroupant les différents éléments nécessaires au fonctionnement des unités terminales.
Les inconvénients sont non seulement le cout et le manque de fiabilité, mais aussi l'encombrement.
Comme le coût de ce système est enlevé, on cherche à l'amortir en regulant plusieurs unités terminales A la fois, d'où l'utilisation des boltes de distribution d'air mentionnées ci-dessus. Cela entraine comme autre inconvénient l'obligation de travaux de re-installation importants du Systeme de régulation lors du déplacement des cloisons.
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3. Objet de l'invention
La présente invention vise ä pallier les inconvénients susdits. Lc but de l'invention est de realiser, dans un caisson, une unité terminale intelligente d'un système de conditionnement d'air basée sur le principe de volume d'air a débit variable, intégrant tous les elements necessaires a son fonctionnement, et destinée a la climatisation de locaux, convenant aux installations de conditionnement d'air integral, ou dans une version simplifiée aux installations de chauffage avec ventilation contrôlée, ou toute autre solution intermédiaire.
L'invention est relative à une unité terminale d'un système de conditionnement d'air A débit variable destiné A la climatisation de locaux, unité composée de divers éléments mécaniques, aérauliques, acoustiques et électroniques, essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend un caisson isolé thermiquement et acoustiquement et dans lequel sont intégrées des elements mécaniques, aérauliques, acoustiques et électroniques, préassemblés en usine,
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prêts A être posés et A être raccordés à des gaines d'air primaire, à un réseau de courant électrique, et A une ligne de communication par une main d'oeuvre non qualifiée.
L'unité terminale A débit variable selon l'invention se distingue des unités terminales connues par le fait que le caisson integere tous les elements mécaniques, aérauliques, électriques, électroniques et d'isolation acoustique et thermique nécessaires à la diffusion de l'air, dans le local, avec une vitesse
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suffisante pour éviter le décollement de la lame d'air du plafond.
Un système intelligent de regulation aux multiples possibilités, intégré dans une carte électronique commande, régule, surveille, coordonne, les différentes fonctions de l'unité pour en optimiser la consommation, et la faire fonctionner en regime autonome ou centralisé.
L'unité terminale objet de l'invention offre tous les avantages relatifs a l'exploitation du Systeme à debit variable, tout en réduisant considérablement les frais d'investissement.
Unité terminale.
L'unité terminale comprend, dans un caisson compact de volume très réduit, une chambre de détente et un labyrinthe de normalisation de flux d'air, isoles thermiquement et acoustiquement constituant l'atténuateur de bruit, ainsi que tous les éléments necessaires A son fonctionnement.
Ce caisson, à encombrement très réduit, entièrement fabriqué et fini en usine, eventuellement décoré est prêt à etre installé très facilement, en allège en faux-plafond ou derrière une paroi et A etre raccordé en tr6s peu de temps à la galne d'air primaire, au réseau électrique et à la boucle de communication. La facilité de pose et de raccordement de ce caisson permet l'utilisation d'une main d'oeuvre non spécialisée.
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Ce caisson permet d'assurer le conditionnement de l'air ä debit variable, de chaque local, avec un fonctionnement autonome ou centralisé. 11 est muni des éléments suivants : - une chambre de détente et un labyrinthe de normali- sation de flux d'air, isoles thermiquement et acous- tiquement formant l'atténuateur de bruit, - un clapet régulateur motorisé d'admission de debit d'air, - une batterie de réchauffe de l'air primaire eventu- elle, - un clapet stabilisateur motorisé de vitesse de souf- flage de l'air ä geometrie variable, réglé pour maintenir la vitesse de l'air soufflé ä la vitesse constante de consigne, - une carte électronique de régulation intégrée qui donne l'intelligence au Systeme, par la regulation de tous ses organes, en permettant de commander et de gérer l'unité terminale,
en fonction des tempéra- tures de consigne d'attente, de confort ou de ver- rouillage de chaque local, en mode autonome ou centralisé, ce dernier se faisant par l'intermediai- re d'un poste de controle de processus.
Cette unité terminale offre l'avantage d'être universelle. Elle convient pour tous les cas d'utilisation. Elle peut etre installée en allège, en faux-plafond ou derriere une paroi verticale. Elle presente une finition parfaite.
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Clapet regulateur de debit d'admission de l'air.
L'unité terminale comprend un clapet motorise, regulateur de debit d'admission d'air primaire, à mouvement linéaire ou rotatif, régule par une sonde de vitesse, et présentant un profil aérodynamique, apte a réduire le bruit provoqué par la turbulence de l'air primaire circulant à haute vitesse.
Batterie de réchauffe.
L'unité terminale comprend une batterie de réchauffe à puissance modulable. Cette batterie de rechauffe est, par exemple, une resistance électrique intégrée dans le clapet d'admission d'air primaire ou le clapet de stabilisation de soufflage. Elle peut servir au réchauffage de l'air primaire en intersaison dans les locaux ou un appoint momentane de chaleur est nécessaire. La batterie de réchauffe est également nécessaire lorsqu'en régime de chauffage, on veut atteindre plus vite la température de consigne par le réchauffage accéléré de l'air primaire.
La disposition particuliere de la résistance électrique dans un des deux clapets permet de réduire le bruit et la perte de charge que provoquerait une résistance électrique séparée placée dans un labyrinthe de normalisation du flux d'air ou dans la boîte de detente.
Clapet stabilisateur de vitesse de soufflage de l'air.
L'unité terminale comprend une bouche de diffusion d'air linéaire à fente, à géométrie variable. Cette bouche comprend un clapet motorisé, de
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stabilisation de vitesse de soufflage de l'air, permettant de lui conserver. a tout moment, une vitesse constante indépendamment du debit d'admission de l'air primaire. Ce clapet, actionna par un servomoteur, est lui-même commandé par une sonde de vitesse de l'air.
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Regulation électronique.
L'unité terminale est caractérisée notamment en ce qu'elle comprend une carte de régulation électronique intelligente qui peut fonctionner de manière individuelle ou etre contrôlée par un poste central de processus.
La carte electronique de regulation est destinée ä assurer le fonctionnement intelligent de l'unité terminale en régime autonome ou centralisé par la régulation de tous ses organes. Elle module notamment en fonction de la température ambiante et des points de consigne : l'ouverture du clapet d'admission et de diffusion de l'air, le débit d'admission de l'air primaire et la vitesse de l'air de soufflage, ainsi que la puissance de la batterie electrique de réchauffe.
Cette regulation vise notamment ä atteindre les consignes de temperature fixees : température de confort, d'attente ou de verrouillage, suivant que le local est occupé ou libre et que la fenetre est ouverte ou fermée. Le régulateur électronique module notamment l'ouverture des clapets regulateurs de debit d'admission de l'air primaire et de vitesse de soufflage de l'air en fonction de capteurs de temperature de l'air ambiant et de la vitesse de l'air
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puls6 pour atteindre les consignes de temperature fixees suivant que le local est occupE ou libre.
Les consignes de temperature, de vitesse de l'air et de la batterie électrique peuvent etre modifies par télécommande. Le comptage de l'énergie consommée pour chaque unité terminale peut etre relevé sur celle-ci individuellement.
Poste de controle central de processus-
Une boucle de communication relie toutes les unités terminales A une unité de controle de processus et dont la fonction est d'assurer une gestion centralisée de l'ensemble. Elle permet d'afficher le comptage de l'énergie électrique et du volume d'air chaud et froid consommé par chaque unité terminale.
Elle peut faire travailler en mode esclave telle unité terminale qui recevra d'une autre unité-maître les points de consigne.
Le système de controle de processus permet de modifier par télécommande les consignes mémorisées dans le programme du micro-processeur et de gérer toutes les données relatives à l'installation de climatisation.
11 peut en plus etre adapté à d'autres besoins particuliers de l'immeuble : sécurité, détection de fumees, de qualité d'air et eclairage et controle d'acces.
Le systeme de controle de processus peut aussi être utilise pour la fonction de surveillance des locaux du point de vue de la sécurité relative à
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l'intrusion et A la detection incendie.
4. Description détaillée
Ces particularités et détails de l'invention ainsi que d'autres apparaîtront au cours de la description détaillée suivante faisant référence aux dessins ci-annexes. Ils illustrent une forme de réalisation spécifique de l'invention.
Dans ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'une unité ter- minale selon l'invention ; - la figure 2 est une coupe transversale selon la
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ligne 11-11 de l'unité terminale illustree à la figure l ; - la figure 3 est une coupe schématisant le montage en allege de l'unite terminale illustrée si la figure 1 ; - la figure 4 est une coupe schématisant le montage derriere une cloison de l'unité terminale illustree A la figure 1 ; - la figure 5 est une coupe schématisant le montage dans un faux-plafond de l'unité terminale munie d'une bouche appropriée ; - la figure 6 schématise un ensemble d'unités termina- les raccordées à un poste de contrôle de processus central ; - la figure 7 est un schema-bloc d'une carte électro- nique ;
- la figure 8 illustre un diagramme de réchauffage et de refroidissement d'un local en fonction du débit de l'air primaire.
Dans ces dessins, les mêmes signes de
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référence désignent des éléments identiques ou analogues.
UNITE TERMINALE
Comme illustré à la figure 1, une unité terminale désignée dans son ensemble par le signe de reference 1, comprend un caisson 2 présentant un conduit d'entrée d'air primaire 3, un clapet regulateur 4 de débit d'admission d'air, une chambre de détente 5 et un labyrinthe de normalisation 6 du flux d'air, un isolant acoustique 7, une batterie de réchauffe 8, un clapet stabilisateur de vitesse de soufflage 9, une carte de regulation electronique 10, une sonde de vitesse 11, une sonde de temperature 12, un potentiomètre 13, des moteurs électriques 14.
L'unite terminale est connectée aux capteurs suivants : sonde de présence infra-rouge 15, thermostat 16, detecteur de fumee ou de chaleur 17, contact de fenetre 18.
L'unit terminale est raccordee par une ligne de communication 19 à un poste de contrôle central 20 et a un réseau électrique 21.
Chaque unité terminale 1 comprend au moins l'un des elements suivants : . le caisson 2 à dimensions reduites forme une chambre
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de detente 5 et un labyrinthe 6 de normalisation de flux d'air, isoles thermiquement et acoustiquement formant attenuateur de bruit. Il peut être installe en allège, dans un faux-plafond de faible hauteur ou
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derrière une paroi. Lorsque le caisson est uniquement muni d'un régulateur de debit, il peut également servir uniquement A la reprise de l'air,
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notamment quand il est install dans un fauxplafond. Dans chaque cas, il est équipé avec la bouche de pulsion ou de reprise appropriée.
. le clapet de regulation d'admission d'air A debit variable est un clapet auto-centre, motorisé, A mouvement lineaire, a ouverture progressive, profilé au point de vue acoustique et aérodynamique, qui permet une fermeture etanche et coupe-feu-fumee. Le clapet de debit d'admission d'air ne doit pas se trouver nécessairement comme indiqué à la figure 1, ni etre de type auto-centré, mais peut etre localisé à la sortie de la chambre de détente 5 et dans ce cas etre de type lineaire A volet rotatif.
La batterie de réchauffe 8 réchauffe localement la température de l'air primaire lorsque sa temperature est insuffisante pour atteindre la température de consigne d'une pièce. Ce cas se présente, lorsqu'une ou plusieurs pieces d'une façade doivent etre réchauffées alors que toutes les autres pièces de la meme facade doivent etre refroidies. Elle peut ainsi servir au réchauffage accéléré de certains locaux A certaines périodes de la journée.
Dans ce cas, on peut fixer la température à laquelle la batterie 8 doit entrer en action avec la puissance maximum.
On peut aussi fixer, dans le cas où la température ambiante diminuerait, le decalage de temperature à partir duquel la batterie 6 va entrer
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en fonctionnement afin de permettre le réchauffage en priorité par l'augmentation du débit de l'air primaire. Ces consignes peuvent être modifiées par télécommande.
. Le clapet stabilisateur de vitesse de l'air de soufflage est constitué par une bouche 23 A geometric variable motorisee par servo-moteur 1 et destinée a garantir une vitesse minimum, surtout aux petits débits d'air avec une portee de lame d'air réglable de façon a donner une distribution des vi- tesses adaptable aux conditions de confort desire dans chaque local.
La lame d'air est modulée par un clapet 9 à mouvement rotatif ou A mouvement linéaire, actionné par un servo-moteur non montré, commande par une sonde de vitesse 11, qui modifie en permanence l'ouverture de la bouche de soufflage pour que l'air soit pulsé à la vitesse de consigne suffisante pour éviter le décollement de la lame d'air aux petits debits, demandés par le clapet d'admission 4.
Le clapet réagit instantanement, aux moindres variations de debit A l'alimentation, pour maintenir à la lame d'air une vitesse constante. Il peut etre réglé pour conserver à la lame d'air une portée appropriée au local.
La consigne de vitesse de l'air est fixée pour éviter dans le local, meme à debit d'air réduit : - le décollement prématuré de la lame d'air du faux- plafond ;
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- les courants d'air et les zones de stagnation thermique-
On peut éventuellement renoncer A maintenir une vitesse de soufflage constante. On admet dans ce cas que la vitesse de soufflage puisse varier entre des limites de consigne fixees de façon compatible avec le niveau de bruit acceptable et le clapet d'admission 4 peut être supprimé.
La bouche 23 de diffusion de l'air prend différentes formes suivant que le caisson 2 est installé en allege, en faux-plafond ou derrière une cloison.
Les figures 3 A 5 en illustrent, de manière
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exemplative et non limitative, quelgues applications.
Quand le caisson 2 est en position verticale, le long d'une allège ou en position horizontale contre une cloison 25, le servo-moteur communique, au clapet 9 stabilisateur de vitesse, un mouvement rotatif qui module l'ouverture de la fente pour maintenir au jet d'air, pulsé dans le plan du caisson 2, la vitesse constante de consigne.
Quand le caisson 2 est en position horizontale, couch6 dans un faux-plafond, le servomoteur communique, au clapet 9 stabilisateur de vitesse, un mouvement lineaire qui module l'ouverture de la fente pour maintenir au jet d'air pulsé parallelement au faux-plafond, dans un sens ou dans les deux sens, la vitesse de diffusion de consigne.
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Exemple 1 : Installation en allege.
En allège, on peut faire l'economie du cacheconvecteur lorsqu'une forme esthétique est donnée au caisson 2 et qu'il est livre au chantier avec son revetement definitief.
La figure 3 schématise le montage en allège. Elle montre le caisson universel 2, le conduit d'entree d'air primaire 3, le clapet 4 régulateur de debit d'admission d'air, la chambre de detente 5 et le labyrinthe de normalisation du flux d'air 6, l'isolant acoustique 7, la batterie de réchauffe 8, le clapet stabilisateur de vitesse de soufflage 9 avec la fente orientée vers le local, la sonde de vitesse 11.
Lorsque le caisson 2 est plac6 en allège ou derrière une paroi, l'air est puls6 dans une seule direction parallèlement au plan du caisson 2.
Exemple 2 : Installation derrière une cloison 25.
Le montage de l'unit terminale 1 derrière une cloison 25 est illustrée A la figure 4. Ce montage ne differe du précédent que par la disposition horizontale de l'ensemble du caisson 2.
Exemple 3 : Installation en faux-plafond 26.
En faux-plafond 26, la meme unit6 est utilisee mais munie du clapet 9 stabilisateur de vitesse approprié. L'air est pulsé dans une ou deux directions perpendiculairement au plan du caisson 2.
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La figure 5 illustre le montage de l'unité terminale 1 en faux-plafond 26. Ce montage ne differe
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du precedent que par le type de clapet 9 stabilisateur de vitesse de l'air. 11 est constitue par un obturateur, à mouvement lineaire vertical 7. 11 peut etre à simple ou à double sortie. Seul le clapet 9 a double sortie a été schématisé.
Une carte de régulation électronique intégrée 10 est comprise dans chaque unité terminale.
La carte de regulation électronique 10 permet d'assurer le fonctionnement intelligent de l'unité terminale par la regulation de tous les organes de celle-ci en mode autonome ou centralise..
La figure 7 est un schéma bloc d'une forme de réalisation possible de la carte électronique 10.
Cette carte 10 est connectee A une sonde de presence 41 et à une sonde de vitesse 11 et a différents capteurs interrupteurs ou sondes non représentEs.
Les signaux envoyés par les sondes 41 et 11 sont captes par un microprocesseur 31 alimenté par une batterie 32. Le microprocesseur 31 commande des servomoteurs 33 et 34 du clapet 4 regulateur du débit d'admission de l'air primaire et du clapet 9 stabilisateur de vitesse de soufflage, par l'intermediaire de variateurs de puissance 35 et 36.
Le microprocesseur 31 est accouplé A un convertisseur analogique 37, mont en boucle fermée avec un multiplex 38, destinE a recevoir les signaux emis par un pont thermique 39 et amplifiés par un amplificateur 40, ce multiplex 38 comprenant une
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entrée analogique 42.
La carte de regulation électronique 10 module la puissance de la batterie électrique 8, l'ouverture du clapet 4 regulateur du débit d'admission de l'air primaire et le clapet 9 stabilisateur de vitesse de soufflage de l'air. Ceux-ci sont regules, notamment, en fonction de capteurs de temperature de l'air ambiant et de la vitesse de l'air pulsé pour atteindre les consignes de temperature et de vitesse fixees.
La bande de proportion en regime de chauffage est de 1 K, et en régime de refroidissement de 2 K.
Elle permet a chaque utilisateur de choisir librement la temperature de confort T et la temperature d'attente TA et de passer automatiquement de la température de confort A la temperature d'attente et vice-versa suivant que le local est occupé ou libre (fig 8).
POSTE CENTRAL DE CONTROLE DE PROCESSUS.
Une boucle de communication relie toutes les unités terminales à un poste central de contrôle de processus, dont la fonction est d'assurer une gestion centralisee de l'ensemble du bâtiment qui peut être subdivisé, au maximum, en six zones.
La fonction de ce poste est de centraliser, contrôler, gérer et surveiller toutes les informations provenant au maximum de 1000 unités terminales et de permettre le dialogue entre les demandes de la distribution et l'offre de la production d'energie.
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11 comporte : - des memoires permanentes pour toutes les données, - 6 sorties analogiques pour 6 zones de demandes d'energie, - 2 sorties pour raccordement de terminaux d'ordinateur.
Ce poste optimise les températures les plus économiques des fluides dans les batteries d'échange du groupe de production d'énergie, en fonction de l'intégration de toutes les demandes individuelles des unites terminales. Un excès de demande d'energie local sera satisfait par le fonctionnement de la batterie de réchauffe.
FIXATION ET MODIFICATION DES POINTS DE CONSIGNE.
On peut fixer et modifier les points de consigne suivants : - température de confort, d'attente, de verrouillage et les - vitesses maximum et minimum d'admission d'air.
- température d'enclenchement de la batterie électrique.
Consignes de température de 1'air ambiant
L'ouverture du clapet 4 d'admission de l'air primaire est commandée par les consignes de température et de vitesse de l'air et les consignes d'intensité des batteries électriques.
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En Periode de jour, quatre consignes de temperature de base sont mémorisées dans un microprocesseur du regulateur. En régime de chauffage, deux consignes concernent la temperature de confort et la température d'attente et de meme en régime de refroidissement.
En période de nuit ou d'inoccupation de l'immeuble, une temperature de verrouillage permet de mettre l'installation en sécurité ä une température minimum.
En période de jour, on peut passer, de trois façons différentes, de la consigne de temperature de confort ä la consigne de température d'attente suivant que le local est occupé ou libre : par le système automatique de détection de presence, par télécommande ou par un commutateur ä commande manuelle. Lorsque la fenêtre est ouverte, les consignes de temperature passent automatiquement ä la temperature de verrouillage.
Les consignes de base de temperature peuvent etre modifiées par télécommande ou influencées par le thermostat de l'unite terminale.
La figure 6 schématise un schéma de montage de plusieurs unites terminales raccordées ä un poste de contrôle central. L'installation de conditionnement d'air ä debit variable comporte essentiellement une unité centrale de traitement d'air 27, un groupe de chauffage 28, éventuellement un groupe de refroidissement 29, et un réseau de gaines desservant les unites terminales.
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La commande de compensation hiver-et6 permet, en hiver, de réduire un trop grand écart entre la température ambiante et la température des cloisons, et en été un trop grand écart entre la température de l'air exterieur et de l'air ambiant.
Consignes de débit d'air primaire
Quatre consignes de debit de l'air sont mémorisées dans le micro-processeur du régulateur et sont modifiables par télécommande. Le débit maximum est fixe en fonction des besoins du chauffage et du refroidissement, le dEbit minimum par les besoins de la ventilation des locaux.
Consignes de fonctionnement de la batterie électrique
La figure 8 est un diagramme de réchauffage et de refroidissement d'un local en fonction du débit de l'air primaire.
On peut fixer 10 points de consigne de température et de vitesse : T : Température de confort en régime de chauffage.
TAc : Température d'attente en régime de chauffage.
TcF : Température de confort en régime de refroidissement.
TAF : Temperature d'attente en régime de refroisssement.
VMC : Débit maximum en régime de chauffage.
VmC : Debit minimum en régime de chauffage.
VMF : Débit maximum en regime de refroidissement.
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VmF : Débit minimum en regime de refroidissement. mr RM : Temperature a laquelle la batterie entre en action à pleine puissance.
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R : Température à laquelle la batterie s'enclenche à petite puissance.
D'autres points de consignes peuvent être prévus par exemple pour la temperature de compensation en été ou en hiver.
On réalise le réchauffage accéléré d'un local à partir d'une temperature de consigne Tc A laquelle la batterie 8 doit entrer en action avec la puissance
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maximum compatible avec la valeur de consigne Tc ou TA :
La batterie s'enclenche : - A pleine puissance, à la température RM, pour obtenir un réchauffage accéléré du local, - A faible puissance, à la temperature Rm pour obtenir un préchauffage progressif, pour ramener la température ambiante A la température de consigne, en relai du fonctionnement prioritaire du clapet.
Ces consignes peuvent etre télécommandées et mo- difiées par télécommande
Pour la consigne de decalage de la température ambiante, on peut fixer le décalage de temperature a partir duquel la batterie va entrer en action avec une puissance progressive, afin de permettre le réchauffage de l'air en secondant l'augmentation du débit de l'air primaire.
GESTION DU SYTEME DE CONDITIONNEMENT D'AIR
Le système de controle de processus est destiné à controler toutes les unites terminales et A commander en permanence la production de l'energie
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strictement en fonction de la demande instantanée. 11 peut en outre etre utilisé pour assurer d'autres fonctions.
Il est evident que l'invention n'est pas limitee ä la forme de réalisation précitée et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans Ja soustraire de la portee des revendications suivantes.
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TERMINAL UNIT OF A VARIABLE FLOW AIR CONDITIONING SYSTEM
The present invention relates to a terminal unit of a variable rate air conditioning system intended for air conditioning of premises, unit composed of various mechanical, aeraulic, acoustic and electronic elements.
It aims to achieve heating with controlled ventilation or full air conditioning.
It finds its main applications in tertiary buildings: offices, hotels, hospitals but also in apartment buildings.
1. Introduction
A variable flow air conditioning system essentially comprises a central air treatment unit, a heating group, possibly a cooling group, and a network of ducts serving the terminal units.
In a moderate climate, such as that of most European countries, the operation of the air conditioning system with variable flow is very economical because it allows the use of outside air to cool the premises. This system restricts the use of a refrigeration machine to a few short summer periods, during which the outside air is unusable for cooling premises, due to too high a temperature.
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The major drawback of the Variable Flow System lies in the complexity of mounting a terminal unit. The realization of a terminal unit requires the assembly between them of many mechanical, aeraulic, acoustic, electric and electronic elements. The assembly of these various elements sold separately, carried out on site requires the intervention of many subcontractors specialized in different branches, electricians, fitters, plumbers. The investment is very high because, in addition to the significant manpower, the various components of this system are designed in a modular way to be used universally.
The elements targeted are as follows: - a motorized valve, air intake flow regulator, - possibly an expansion box, - a noise attenuator, - a reheating battery, - an air distribution box to the air outlets, - several air outlets with their supply grilles, - possibly a mechanical air speed stabilizer, - the connection ducts as well as all - the electronic regulation equipment which controls the servomotor operation of the regulator valve and the heating battery.
The second drawback is the large size of the terminal units. Installation on site does not allow a perfectly rational arrangement
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of all the constituent elements in a compact volume, while making them accessible. As a result, the terminal units are generally installed in false ceilings or sometimes in allegées, but they must then be fitted with convector caps.
A third drawback resides in the fact that the terminal units of a variable-flow conditioning system not provided with an air diffusion speed regulation system do not make it possible to ensure, in the room, a speed distribution acceptable air, especially at small blowing rates.
A fourth drawback of the variable flow system is the fact that moving a partition in a room requires modifying the fittings of the
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ventilation outlets as well as the reinstallation of the regulation system.
2. Description of existing or known terminal units
The FLAKT (R) firm markets a terminal unit called OPTIVENT, designed to be installed in false ceilings. It follows a modular design comprising four modular elements reassembled together: a motorized butterfly valve regulating the air intake rate, a noise attenuator module, a heater battery module and a distribution module. It also includes ducts for connection to linear air diffusion outlets or to ceiling air diffusion outlets with carrier jets.
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This unit has the disadvantage of not integrating all the elements necessary for its operation. The air supply diffuser is separate. It must be connected at the time of installation to the four modular elements reassembled above. This unit also has no intelligent regulation system. The assembly of the four modules leads to a unit of length greater than 1700 mm which does not allow it to be placed in allegée. This system must necessarily be installed in false ceilings. For its installation, it requires the intervention of a large specialized workforce.
We also know the system called MODULINE produced by the company CARRIER R. This air conditioning system with variable flow rate is not provided with a heating coil or an integrated intelligent regulation system. It has been designed to operate in false ceilings and to operate in cooling mode. It is not possible to operate it in heating mode without adding a second primary air duct. It is not suitable to be installed in an alley or behind a partition.
Finally, there is also known a system designated under the name of VARISTABLE produced by the firm ANEMOTHERM (R). This system is not fitted with a heating battery or with regulation equipment.
It is a system designed to allow a wall blowing, either hot or cold. It works in hot or cold only thanks to an inverter inserted in a pneumatic regulation system. It is not suitable for installation in false-
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ceiling or light.
Electronic elements intended for the regulation of terminal units of a variable-flow air conditioning system are manufactured in modular form. To date, all of the electronic elements essential for the economical and intelligent operation of a terminal unit with variable flow rate have never been integrated into a terminal unit.
To regulate an intake flow, a butterfly valve is generally used. The major drawback of a butterfly valve lies in the noise it generates when air passes along its perimeter.
There is also known a valve called VARITRANE @ , composed of an aluminum casing, closable by a self-centering valve with linear movement. This valve is fitted with a speed sensor. The drawback of this valve lies in the fact that the fasteners of the translation axis and of the speed sensor constitute obstacles which cause a disturbance of the incoming air flow because they are in an air passage zone. At high speed just before the valve.
The noise of valves of this type is remedied by providing them with noise attenuators.
The disadvantage of noise attenuators is their cost and their large geometric dimensions.
For example, the noise attenuators of the OPTIVENT system (D from the company FLAKT (D have the dimensions width X height X length varying from 300
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X 400 X 700 to 600 X 1000 X 1600 mm. For the latter reasons, they are generally only installed in false ceilings.
A heating coil increases the temperature of the primary air, in particular for accelerated space heating. It is known to use an electric or hot water heater. The disadvantage of hot water batteries lies in the cost of the pipes to bring water into the building and the risk of water leaks.
A distribution box is intended to distribute the pulsed air when it is desired, for reasons of economy, to supply several air diffusion vents through a single terminal unit, comprising a valve regulating the air intake rate, a noise attenuator, a heating battery and an electronic regulation system. The terminal unit then comprises a distribution box disposed between the noise attenuator and the diffusion vents to which they are connected by flexible sheaths.
The disadvantage of using distribution boxes lies in the obligation of major sheathing transformation work when moving the partitions.
In the variable flow system, it is necessary to ensure a perfect distribution of the air speed, in particular for low flow rates.
There are two types of air distribution vents: the point ceiling diffuser,
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rectangular, circular or square and the linear slot diffuser.
When they blow cold air at low flow, the point or linear diffusers with slit have the disadvantage of causing a detachment of the air jet far from the ceiling and no longer ensuring a sufficient penetration depth of the air flow which results in poor distribution of
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temperatures and vitcsses.
To overcome these drawbacks, the slot diffusers are equipped with pneumatic bellows which control the air flow, or mechanical devices which overcome these drawbacks by punctual or lamellar induction air jets, pulsed at more or less speed. constant.
Existing mechanical speed control systems separate the primary air into two streams. A first flow at constant flow is constantly ejected, in jets or air carrier, at high speed. A second flow has a variable flow rate, controlled by a factory-set counterweight valve.
The first flow At constant flow represents up to approximately 30% of the flow of the pulse air. The System only works effectively from the moment the flow of the first flow with constant air flow is reached and / or exceeded. Below this flow rate, the speed of the blown air decreases rapidly and leads to separation of the jet in cooling mode.
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This drawback is manifested in any system which uses air diffusers with high speed carrier air jets.
In some broadcasters, such as the one known as MODULINE from the company CARRIER @ comprising an air diffusion mouth With a slot, the blowing flow is governed by a pneumatic bellows.
The major drawback of this System stems from significant variations in the range of the air gap depending on the flow of primary air.
These are electronic and pneumatic elements which regulate variable flow systems. This equipment is designed to meet the most varied needs that may arise for air conditioning installations.
There is no integrated package for the Variable Flow system. This results in the obligation for each installation to design and compose a table grouping together the different elements necessary for the operation of the terminal units.
The disadvantages are not only the cost and the lack of reliability, but also the size.
As the cost of this system is removed, we seek to amortize it by regulating several terminal units at the same time, hence the use of the air distribution bolts mentioned above. This leads to another drawback, the obligation of major re-installation work of the control system when moving the partitions.
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3. Subject of the invention
The present invention aims to overcome the above drawbacks. The object of the invention is to produce, in a box, an intelligent terminal unit of an air conditioning system based on the principle of air volume with variable flow rate, integrating all the elements necessary for its operation, and intended for the air conditioning of premises, suitable for integral air conditioning installations, or in a simplified version for heating installations with controlled ventilation, or any other intermediate solution.
The invention relates to a terminal unit of a variable rate air conditioning system intended for air conditioning of premises, unit composed of various mechanical, aeraulic, acoustic and electronic elements, essentially characterized in that it comprises a thermally and acoustically insulated box in which mechanical, aeraulic, acoustic and electronic elements are integrated, pre-assembled in the factory,
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ready to be installed and to be connected to primary air ducts, to an electrical current network, and to a communication line by unskilled labor.
The variable flow terminal unit according to the invention differs from known terminal units by the fact that the box integrates all the mechanical, aeraulic, electrical, electronic and acoustic and thermal insulation elements necessary for the diffusion of air, in the room, with speed
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sufficient to avoid detachment of the air space from the ceiling.
An intelligent regulation system with multiple possibilities, integrated into an electronic card controls, regulates, monitors, coordinates, the various functions of the unit to optimize consumption, and operate it in autonomous or centralized mode.
The terminal unit which is the subject of the invention offers all the advantages relating to the operation of the variable-rate system, while considerably reducing investment costs.
Terminal unit.
The terminal unit comprises, in a compact box of very reduced volume, an expansion chamber and a labyrinth of normalization of air flow, thermally and acoustically isolated constituting the noise attenuator, as well as all the elements necessary for its operation .
This box, with a very small footprint, entirely manufactured and finished in the factory, possibly decorated is ready to be installed very easily, in light in false ceiling or behind a wall and to be connected in very little time to the air duct primary, to the electrical network and to the communication loop. The ease of installation and connection of this box allows the use of unskilled labor.
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This box ensures air conditioning with variable flow rate, of each room, with autonomous or centralized operation. 11 is provided with the following elements: - an expansion chamber and a labyrinth for normalizing air flow, thermally and acoustically isolated forming the noise attenuator, - a motorized flow-rate regulating valve air, - a primary air heating coil, if any, - a motorized stabilizing valve of variable air blowing speed, adjusted to maintain the speed of the blown air at the constant speed of setpoint, - an integrated regulation electronic card which gives intelligence to the System, by regulating all of its organs, enabling the terminal unit to be controlled and managed,
depending on the waiting, comfort or locking setpoint temperatures for each room, in autonomous or centralized mode, the latter being done via a process control station.
This terminal unit has the advantage of being universal. It is suitable for all use cases. It can be installed as a sill, a false ceiling or behind a vertical wall. It has a perfect finish.
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Air intake flow regulator valve.
The terminal unit includes a motorized valve, primary air flow regulator, with linear or rotary movement, regulated by a speed sensor, and having an aerodynamic profile, capable of reducing the noise caused by the turbulence of the air. primary air circulating at high speed.
Heating coil.
The terminal unit includes a modular power heating battery. This reheating battery is, for example, an electrical resistance integrated in the primary air intake valve or the blowing stabilization valve. It can be used to reheat the primary air in the off-season in the premises where a temporary addition of heat is necessary. The heating coil is also necessary when, in heating mode, we want to reach the set temperature faster by accelerating the heating of the primary air.
The particular arrangement of the electrical resistance in one of the two valves makes it possible to reduce the noise and the pressure drop that would cause a separate electrical resistance placed in a labyrinth of normalization of the air flow or in the relaxation box.
Air blowing speed stabilizer valve.
The terminal unit includes a linear slot air outlet with variable geometry. This mouth includes a motorized valve,
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stabilization of air blowing speed, allowing it to be kept. at any time, a constant speed regardless of the primary air intake flow. This valve, actuated by a servomotor, is itself controlled by an air speed sensor.
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Electronic regulation.
The terminal unit is characterized in particular in that it comprises an intelligent electronic regulation card which can operate individually or be controlled by a central process station.
The electronic regulation card is intended to ensure the intelligent operation of the terminal unit in autonomous or centralized mode by the regulation of all its organs. It modulates in particular according to the ambient temperature and the set points: the opening of the air intake and diffusion valve, the primary air intake flow and the speed of the supply air , as well as the power of the electric heating battery.
This regulation aims in particular to reach the set temperature setpoints: comfort, standby or lockout temperature, depending on whether the room is occupied or free and whether the window is open or closed. The electronic regulator modulates in particular the opening of the regulating valves for the primary air intake flow rate and the air blowing speed as a function of ambient air temperature and air speed sensors
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pulsed to reach the set temperature setpoints depending on whether the room is occupied or free.
The temperature, air speed and electric coil setpoints can be changed by remote control. The metering of the energy consumed for each terminal unit can be read on it individually.
Central process control station-
A communication loop connects all the terminal units to a process control unit, the function of which is to ensure centralized management of the whole. It displays the counting of the electrical energy and the volume of hot and cold air consumed by each terminal unit.
It can make slave terminal work as a terminal unit which will receive setpoints from another master unit.
The process control system makes it possible to modify the instructions stored in the microprocessor program by remote control and to manage all the data relating to the air conditioning installation.
It can also be adapted to other specific needs of the building: security, smoke detection, air quality and lighting and access control.
The process control system can also be used for the premises surveillance function from the point of view of security relating to
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intrusion and fire detection.
4. Detailed description
These features and details of the invention as well as others will appear during the following detailed description with reference to the accompanying drawings. They illustrate a specific embodiment of the invention.
In these drawings: - Figure 1 is a schematic view of a terminal unit according to the invention; - Figure 2 is a cross section along the
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line 11-11 of the terminal unit illustrated in Figure l; - Figure 3 is a section showing schematically the assembly in allege of the terminal unit illustrated if Figure 1; - Figure 4 is a section showing schematically the mounting behind a partition of the terminal unit illustrated in Figure 1; - Figure 5 is a section schematically mounting in a false ceiling of the terminal unit provided with a suitable mouth; - Figure 6 shows schematically a set of terminal units connected to a central process control station; - Figure 7 is a block diagram of an electronic card;
- Figure 8 illustrates a diagram of heating and cooling of a room according to the flow of primary air.
In these drawings, the same signs of
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reference designate identical or analogous elements.
TERMINAL UNIT
As illustrated in FIG. 1, a terminal unit designated as a whole by the reference sign 1, comprises a box 2 having a primary air inlet duct 3, a regulator valve 4 for the air intake flow rate, an expansion chamber 5 and a labyrinth for normalizing the air flow 6, an acoustic insulator 7, a heating battery 8, a blast speed stabilizing valve 9, an electronic regulation board 10, a speed sensor 11, a temperature probe 12, a potentiometer 13, electric motors 14.
The terminal unit is connected to the following sensors: infrared presence sensor 15, thermostat 16, smoke or heat detector 17, window contact 18.
The terminal unit is connected by a communication line 19 to a central control station 20 and to an electrical network 21.
Each terminal unit 1 comprises at least one of the following elements:. box 2 with reduced dimensions forms a chamber
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5 and a labyrinth 6 for normalizing air flow, thermally and acoustically isolated forming a noise attenuator. It can be installed as a light curtain, in a low ceiling or
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behind a wall. When the box is only fitted with a flow regulator, it can also be used only for air intake,
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especially when installed in a false ceiling. In each case, it is equipped with the appropriate supply or return mouth.
. the variable flow air intake control valve is a self-centering, motorized, linear movement valve, with progressive opening, acoustically and aerodynamically shaped, which allows a watertight closing and a fire-smoke . The air intake flow valve must not necessarily be as shown in Figure 1, nor be of the self-centered type, but can be located at the outlet of the expansion chamber 5 and in this case be linear type With rotary shutter.
The reheating battery 8 locally heats the temperature of the primary air when its temperature is insufficient to reach the set temperature of a room. This case arises when one or more pieces of a facade have to be reheated while all the other pieces of the same facade have to be cooled. It can thus be used for the accelerated reheating of certain premises At certain times of the day.
In this case, it is possible to set the temperature at which the battery 8 must come into action with the maximum power.
It is also possible to fix, in the event that the ambient temperature decreases, the temperature offset from which the battery 6 will enter
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in operation to allow heating as a priority by increasing the flow of primary air. These instructions can be modified by remote control.
. The supply air speed stabilizing valve is constituted by a variable geometric 23 mouth motorized by servo-motor 1 and intended to guarantee a minimum speed, especially at small air flows with an adjustable air knife range so as to give a speed distribution adaptable to the desired comfort conditions in each room.
The air gap is modulated by a valve 9 with rotary movement or A linear movement, actuated by a servo-motor not shown, controlled by a speed sensor 11, which permanently modifies the opening of the blowing mouth so that the air is pulsed at the set speed sufficient to avoid detachment of the air gap at small flows, requested by the intake valve 4.
The valve reacts instantaneously, to the slightest variations in flow to the supply, to maintain a constant speed at the air gap. It can be adjusted to keep the air space suitable for the room.
The air speed setpoint is fixed to avoid in the room, even with reduced air flow: - premature detachment of the air space from the false ceiling;
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- drafts and areas of thermal stagnation -
It is possible, however, to give up maintaining a constant blowing speed. It is accepted in this case that the blowing speed can vary between set limits set in a manner compatible with the acceptable noise level and the intake valve 4 can be omitted.
The air diffusion mouth 23 takes different forms depending on whether the box 2 is installed in the awning, in the false ceiling or behind a partition.
Figures 3 to 5 illustrate this, so
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illustrative and not limiting, some applications.
When the box 2 is in a vertical position, along a sill or in a horizontal position against a partition 25, the servo motor communicates, to the speed stabilizing valve 9, a rotary movement which modulates the opening of the slot to maintain with the jet of air, pulsed in the plane of box 2, the constant speed setpoint.
When the box 2 is in a horizontal position, lying in a false ceiling, the servomotor communicates, to the speed stabilizing valve 9, a linear movement which modulates the opening of the slot to maintain the pulsed air jet parallel to the false ceiling, in one direction or in both directions, the target diffusion speed.
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Example 1: Installation in allege.
In light, we can save the concealer when an aesthetic form is given to box 2 and it is delivered to the site with its definitief coating.
Figure 3 shows schematically the assembly in light. It shows the universal box 2, the primary air inlet duct 3, the valve 4 regulating the air intake flow rate, the expansion chamber 5 and the labyrinth of normalization of the air flow 6, the acoustic insulation 7, the heating battery 8, the blowing speed stabilizing valve 9 with the slot facing the room, the speed sensor 11.
When the box 2 is placed in a light or behind a wall, the air is blown in one direction parallel to the plane of the box 2.
Example 2: Installation behind a partition 25.
The mounting of the terminal unit 1 behind a partition 25 is illustrated in FIG. 4. This mounting differs from the previous one only by the horizontal arrangement of the whole of the box 2.
Example 3: Installation in false ceilings 26.
In false ceiling 26, the same unit is used but fitted with the appropriate speed stabilizing valve 9. The air is forced in one or two directions perpendicular to the plane of the box 2.
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FIG. 5 illustrates the mounting of the terminal unit 1 in a false ceiling 26. This mounting does not differ
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from the above only by the type of valve 9 air speed stabilizer. 11 is constituted by a shutter, with vertical linear movement 7. 11 can be single or double outlet. Only the valve 9 with double outlet has been shown diagrammatically.
An integrated electronic regulation card 10 is included in each terminal unit.
The electronic regulation card 10 ensures intelligent operation of the terminal unit by regulating all the organs of the latter in autonomous or centralized mode.
FIG. 7 is a block diagram of a possible embodiment of the electronic card 10.
This card 10 is connected to a presence probe 41 and to a speed probe 11 and to various switch sensors or probes not shown.
The signals sent by the probes 41 and 11 are picked up by a microprocessor 31 powered by a battery 32. The microprocessor 31 controls the servomotors 33 and 34 of the valve 4 regulating the intake flow of the primary air and of the valve 9 stabilizing blowing speed, via power variators 35 and 36.
The microprocessor 31 is coupled to an analog converter 37, mounted in closed loop with a multiplex 38, intended to receive the signals emitted by a thermal bridge 39 and amplified by an amplifier 40, this multiplex 38 comprising a
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analog input 42.
The electronic regulation card 10 modulates the power of the electric heater 8, the opening of the valve 4 regulating the intake flow rate of the primary air and the valve 9 stabilizing the air blowing speed. These are regulated, in particular, as a function of ambient air temperature sensors and the speed of the forced air to reach the set temperature and speed setpoints.
The proportion band in heating mode is 1 K, and in cooling mode 2 K.
It allows each user to freely choose the comfort temperature T and the standby temperature TA and to automatically switch from the comfort temperature to the standby temperature and vice-versa depending on whether the room is occupied or free (fig 8 ).
CENTRAL PROCESS CONTROL STATION.
A communication loop connects all the terminal units to a central process control station, the function of which is to provide centralized management of the entire building which can be subdivided, at most, into six zones.
The function of this position is to centralize, control, manage and monitor all the information coming from a maximum of 1000 terminal units and to allow dialogue between the demands of distribution and the supply of energy production.
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It includes: - permanent memories for all data, - 6 analog outputs for 6 energy demand zones, - 2 outputs for connection of computer terminals.
This station optimizes the most economical temperatures of the fluids in the exchange batteries of the power generation group, according to the integration of all the individual demands of the terminal units. An excess of local energy demand will be satisfied by the operation of the heater battery.
FIXING AND MODIFICATION OF SET POINTS.
The following setpoints can be set and modified: - comfort, standby, lockout temperature and - maximum and minimum air intake speeds.
- switch-on temperature of the electric heater.
Ambient air temperature setpoints
The opening of the primary air intake valve 4 is controlled by the air temperature and speed setpoints and the intensity setpoints of the electric batteries.
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In daytime period, four basic temperature setpoints are stored in a microprocessor of the controller. In heating mode, two instructions relate to the comfort temperature and the standby temperature and likewise in cooling mode.
During the night or when the building is vacant, a locking temperature allows the installation to be kept safe at a minimum temperature.
During the day, you can switch from the comfort temperature setpoint to the standby temperature setpoint in three different ways depending on whether the room is occupied or free: by the automatic presence detection system, by remote control or by a manually operated switch. When the window is open, the temperature set points automatically change to the locking temperature.
The basic temperature setpoints can be modified by remote control or influenced by the thermostat of the terminal unit.
Figure 6 shows schematically an assembly diagram of several terminal units connected to a central control station. The variable-flow air conditioning installation essentially comprises a central air treatment unit 27, a heating group 28, possibly a cooling group 29, and a duct network serving the terminal units.
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The winter-et6 compensation command makes it possible to reduce too large a difference between the ambient temperature and the temperature of the partitions in winter, and in summer a too large difference between the temperature of the outside air and the ambient air.
Primary air flow setpoints
Four air flow setpoints are stored in the regulator's microprocessor and can be modified by remote control. The maximum flow is fixed according to the needs of heating and cooling, the minimum flow by the needs of ventilation of the premises.
Operating instructions for the electric heater
Figure 8 is a diagram of heating and cooling of a room according to the flow of primary air.
10 temperature and speed set points can be set: T: Comfort temperature in heating mode.
TAc: Standby temperature in heating mode.
TcF: Comfort temperature in cooling mode.
TAF: Standby temperature in cooling mode.
VMC: Maximum flow in heating mode.
VmC: Minimum flow rate in heating mode.
VMF: Maximum flow in cooling regime.
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VmF: Minimum flow rate in cooling regime. mr RM: Temperature at which the battery activates at full power.
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A: Temperature at which the battery switches on at low power.
Other set points can be provided, for example for the compensation temperature in summer or in winter.
The accelerated heating of a room is carried out from a set temperature Tc At which the battery 8 must come into action with the power
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maximum compatible with the setpoint Tc or TA:
The battery is switched on: - At full power, at the temperature RM, to obtain an accelerated reheating of the room, - At low power, at the temperature Rm to obtain a gradual preheating, to bring the room temperature to the set temperature, in relay of the priority operation of the valve.
These instructions can be remote controlled and modified by remote control
For the room temperature offset setpoint, you can set the temperature offset from which the battery will come into action with progressive power, in order to allow the air to warm up by supporting the increase in the flow rate of the primary air.
AIR CONDITIONING SYSTEM MANAGEMENT
The process control system is intended to control all the terminal units and to permanently control the production of energy
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strictly according to instant demand. It can also be used to perform other functions.
It is obvious that the invention is not limited to the abovementioned embodiment and that numerous modifications can be made thereto without departing from the scope of the following claims.