BE1018080A3 - Automate de regulation et/ou renouvellement d'air. - Google Patents

Abstract

Automate (A) destiné à assurer à la fois les fonctions de régularisation thermique et de renouvellment d'air d'un local (L), pouvant s'adapter à une centrale de traitement d'air assurant l'une ou l'autre ou les deux fonctions et comportant: un registre d'admission d'air neuf (1), un registre d'extraction d'air évacué (2), un registre mélange (3) pour effectuer un mélange de l'air neuf avec de l'air reciculé provenant de l'air évacué, un ventilateur de souffage de mélange (4), un ventilateur d'extraction de l'air évacué (5), et une unité de contrôle thermique (6) pour apporter des calories (6a) ou des frigories (6b) audit mélange avant soufflage dans le local, ces éléments étant commandés par une régulation (7) de ladite centrale en fonction de critères de confort thermique mesurés par les températures de l'air neuf (A,N), de l'air évacué (A, Ev) et de l'air sortant de l'unitéde contrôle thermique (A.P), ledit automate (A) étant sensible à des paramètres de qualité d'air choisis parmi des mesures de la quantité de CO2, ou des mesures d'humidité, ou les deux, effectuées dans l'air évacué; l'automate comporte ...

Description

Automate de régulation et/ou renouvellement d’air

La présente invention concerne un automate destiné à assurer à la fois les fonctions de régulation thermique et de renouvellement d’air d’un local, pouvant s’adapter à une centrale de traitement d’air assurant l'une et/ou l’autre desdites fonctions.

En particulier, l’invention concerne un tel automate connecté au moins sur un registre d’admission d’air neuf, un registre d’extraction d’air évacué, un registre de mélange pour effectuer un mélange de l’air neuf avec de l’air recirculé provenant de l’air évacué, un ventilateur de soufflage du mélange, un ventilateur d’extraction de l’air évacué et une unité de contrôle thermique pour apporter des calories ou des frigories audit mélange avant soufflage dans le local, ces éléments étant commandés par une régulation de ladite centrale en fonction de critères de confort thermique mesurés par la température de l’air neuf, la température de l’air évacué et la température de l’air sortant de l’unité de contrôle thermique, L’invention concerne également l’équipement d’une centrale de traitement d’air assurant l’une et/ou l’autre des fonctions de régulation thermique et de renouvellement d’air d’un local et comprenant un automate selon l’invention.

De nombreux systèmes sont décrits dans la littérature scientifique comme permettant d’assurer une régulation du débit d’air ventilé en fonction de la présence mesurée dans la salle ou ïe bâtiment desservi.

Les variations technologiques se différencient par le système de détection ou de comptage d’assistance (mesure optique, détection de présence infra rouge, mesure de dioxyde de carbone etc...) ou dans le système de régulation de débit (fermeture de registres d’air, variateur de tension sur les ventilateurs, variateurs de fréquence etc...).

Quelques systèmes font l’objet de brevets et divulguent des systèmes intégrés comprenant tous les éléments de la fonction de ventilation. Ils sont proposés sous forme de caissons de ventilation intégrant des fonctions de mesure de qualité d'air et de régulation de ventilation.

Les techniques de ventilation modulée ou de ventilation régulée selon le besoin ont été développées depuis les années 1980, principalement dans les pays d’Europe du Nord et aux Etats Unis d'Amérique.

Ces techniques consistent à asservir le régime de ventilation des bâtiments aux besoins réels et mesurés de ces bâtiments. Par ces techniques, on injecte et on extrait moins d’air neuf dans le bâtiment. On économise ainsi l’énergie de transport de cet air, à savoir l’énergie électrique utilisée par les ventilateurs d’extraction ou de soufflage. On économise aussi l’énergie du traitement de l’air intérieur, à savoir son chauffage, son refroidissement, son humidification etc...

Ces économies se font sans détériorer la qualité de l’air intérieur du bâtiment car le taux de ventilation est adapté précisément au besoin réel du bâtiment. On mesure par exemple le taux de dioxyde de carbone contenu dans la salle pour asservir le régime des ventilateurs.

Ces systèmes sont rentables quand ils sont installés sur des grandes unités de traitements d’air qui brassent un volume d’air dont l’économie de traitement rembourse l’équipement. On situe en général le seuil de rentabilité pour des Centrales de Traitement d’Air (CTA) dont le débit d’alimentation en air neuf dépasse 2500 m3/h.

Dans le cas de ces grosses CTA, la gestion du volume d’air injecté est complexe car l’air est utilisé comme un fluide thermique devant assurer le chauffage ou le rafraîchissement de l’air. On ne peut pas gérer la quantité d’air apporté dans le bâtiment en fonction de la seule pollution de cet air. D’autres facteurs, nécessaires au maintien de conditions climatiques attendues du local, sont à prendre en considération.

L'expérience montre qu’un système ne prenant en compte que la qualité de l’air pour réguler la quantité d’air neuf fourni par une CTA n’est pas opérationnel pour réguler le confort climatique de la salle si cette CTA fournit l’air utilisé comme fluide thermique.

Toutefois, aucun système de Ventilation Régulée selon le Besoin, n’intègre dans ces dispositifs des fonctions de régulation propres à la gestion climatique du local.

De plus, aucun système n’est proposé pour se greffer sur des centrales de traitement d’air régulées par un automate propre ou par une gestion centralisée du bâtiment, ce système étant compatible avec la régulation existante.

WO 00/43715 décrit un système de conditionnement d’air qui tient compte de la qualité de l’air, dans l’espace conditionné, à l’aide d’un capteur sensible au dioxyde de carbone.

L’invention vise à pallier les inconvénients évoqués précédemment en proposant un système capable de gérer des CTA assurant l’alimentation en air de locaux à pollution non spécifique, c’est à dire des locaux dont la pollution n’est attribuée qu’à la présence d’occupants humains ou animaux. L’invention vise aussi à économiser l’énergie électrique consommée pour assurer un conditionnement satisfaisant, avec une bonne qualité de l’air conditionné.

Selon l’invention, un automate destiné à assurer à la fois les fonctions de régulation thermique et de renouvellement d’air d’un local, pouvant s’adapter à une centrale de traitement d’air assurant l’une ou l’autre ou les deux fonctions et comportant: - un registre d’admission d’air neuf, - un registre d'extraction d’air évacué, - un registre de mélange pour effectuer un mélange de l’air neuf avec de l’air recirculé provenant de l’air évacué, - un ventilateur de soufflage du mélange, - un ventilateur d’extraction de l’air évacué, et - une unité de contrôle thermique pour apporter des calories ou des frigories audit mélange avant soufflage dans le local, ces éléments étant commandés par une régulation de ladite centrale en fonction de critères de confort thermique mesurés par les températures de l’air neuf, de l’air évacué et de l’air sortant de l’unité de contrôle thermique, ledit automate étant sensible à des paramètres de qualité d’air choisis parmi des mesures de la quantité de CO2, ou des mesures d’humidité, ou les deux , effectuées dans l’air évacué, est caractérisé en ce qu’il comporte un variateur pour chaque ventilateur de soufflage et d’extraction , et en ce que l’automate ne gère au départ que la commande de mélange d’Air Neuf/Air recirculé dans l’air pulsé, puis la commande des deux variateurs de ventilation agissant sur les ventilateurs, selon le confort thermique et la qualité de l’air attendus.

Préférentiellement, l'automate selon l’invention commande, en fonction de ces paramètres de qualité, l’ouverture : - du registre d’admission de l’air neuf, et - du registre d’extraction de l’air évacué.

Plus particulièrement, l’automate selon l’invention comprend également des moyens d’humidification du mélange d’air neuf et d’air recirculé.

Plus particulièrement encore, l’automate selon l’invention : - régule d’abord la qualité de l’air dudit local en augmentant l’ouverture des registres d’admission à vitesse de ventilation minimale jusqu’à ce que la consigne de régulation ne puisse plus être obtenue, puis - augmente progressivement la vitesse de soufflage des ventilateurs, puis - vérifie la consigne de température, - régule l’admission et la vitesse de soufflage selon la consigne qualité d’air ou température qui demande le plus d’apport en air neuf.

Dans un mode préférentiel de réalisation, l’automate selon l’invention comporte également un mode de rafraîchissement ou de chauffage naturel permettant d’éviter l’apport énergétique de frigories ou de calories par lequel, avant toute mise en oeuvre, on vérifie la température extérieure et on ouvre progressivement le débit d’air frais en fonction de la différence entre la température intérieure et la température extérieure.

Dans un autre mode préférentiel de réalisation, l’automate selon l’invention comporte également un mode de rafraîchissement nocturne par lequel, on enregistre la température extérieure autour de 6h00, et si cette température excède une consigne de température, on force à titre préventif la ventilation pour rafraîchir la salle jusqu’à ce que ; la température soit égale à la température extérieure plus 0,5°C avec un maximum de ventilation de 30 minutes.

Dans un encore autre mode préférentiel de réalisation, l’automate selon l’invention comporte également un mode d’épuration de l’air par lequel on force une épuration de l’air dudit local en fonction d’un horaire ou d’une date où l’on sait que la qualité de l’air extérieur sera dégradée dans la journée en déclenchant la ventilation pendant une durée déterminée, par exemple pendant 30 minutes.

Enfin, la présente invention concerne une centrale de traitement d’air assurant l’une et/ou l’autre des fonctions de régulation thermique et de renouvellement d’air d’un local et comprenant un automate selon l’une quelconque des formes de réalisations présentées ci-avant.

L’innovation présentée a pour fonction d’ajuster, sur une centrale de traitement d’air, la quantité d'air ventilée utile pour maintenir la qualité de l’air et les conditions climatiques attendues de la salle desservie. C’est la coordination des fonctions de renouvellement d’air et des fonctions de chauffage-climatisation par le flux d’air, intégrées dans le même système de modulation de la ventilation en fonction des besoins mesurés du local, qui confère au système son caractère inventif.

Bien que tel ne soit pas le but premier de l’invention, une CTA comprenant l’automate selon l’invention pourra également par exemple être utilisée pour maintenir une température de process dans un local industriel, indépendamment de toute contrainte sur la qualité de l'air.

L’invention révèle de nombreux avantages et notamment, la possibilité d’installer l’automate, qui représente un système autonome, sur des centrales de traitements d’air existantes, pourvues de leur propre régulation ce qui constitue une innovation importante.

Le système est principalement conçu pour s’intégrer sur une CTA existante équipée de son propre automatisme. On parlera d’automatisme préexistant. Cette fonction est réalisée par un automate industriel programmable ou par une Gestion Technique Centralisée. L’automate selon l’invention est un système autonome indépendant qui fonctionne parallèlement et en complément de l’automatisme existant.

L’invention s’applique à la régulation d’une centrale de traitement d’air alimentant un local exclusif à pollution non spécifique, où l’occupation des locaux et la qualité de l’air sont censées être homogènes. Le système peut également gérer des bâtiments multizones, à condition de vérifier certains critères d’homogénéité de l’air.

On considère que la salle est chauffée ou refroidie par la CTA ce qui n’exclut pas que la salle puisse être équipée de corps de chauffe additionnels, notamment pour vaincre les pertes aux parois.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée faite ci-après en référence aux dessins sur lesquels : - La figure 1 représente une CTA classique et ses éléments de fonctionnement, - La figure 2 représente la CTA de la figure-Ί équipée de l’automate selon l'invention, - la figure 3 représente le pourcentage d’air neuf en fonction de la quantité de C02 en mode chauffage de la CTA commandée par l’automate selon l’invention à vitesse de variateur minimum, - la figure 4 représente la variation du variateur en fonction de la quantité de C02 en mode chauffage de la CTA commandée par l’automate selon l’invention une fois le seuil de C02 atteint à la vitesse de variateur minimum, - la figure 5 représente la variation du variateur en fonction de la différence entre la température de soufflage et la consigne (ici fixée à 40°C), - la figure 6 représente la variation du variateuren fonction de la différence entre la température ambiante (ici fixée à 19°C) et la température de l’air évacué, - la figure 7 représente la variation du variateur en fonction de la différence entre la température de l’air évacué et la température de climatisation (ici fixée à 24°C) - la figure 8 représente la variation du variateur en fonction de la différence entre la température minimale de l’air soufflé et la température de soufflage, - la figure 9 représente la variation du mélange air neuf/ air recirculé en fonction de la différence entre la température de l’air évacué et la température ambiante (ici fixée à 19°C) - la figure 10 représente la variation du mélange air neuf/ air recirculé en fonction de la différence entre la température de soufflage et la température minimale de l’air soufflé, - La figure 11 représente le schéma synoptique de fonctionnement de l’automate sur la commande de registre d’air neuf, - La figure 12 présente le schéma synoptique de fonctionnement de l’automate sur la commande des variateurs des ventilateurs d’extraction et d’entrée du mélange d’air, et - La figure 13 présente l’enregistrement des performances de l’automate sur un site d’installation pendant une journée d’assemblée dans un auditorium.

Sur la figure 1 est représentée une centrale de traitement d’air pour assurer à la fois les fonctions de régulation thermique et de renouvellement d’air d’un local L.

Celle ci comporte - un registre d’admission d’air neuf 1, - un registre d’extraction d’air évacué 2, - un registre de mélange 3 pour effectuer un mélange de l’air neuf avec de l’air recirculé provenant de l’air évacué, - un ventilateur de soufflage du mélange 4, - un ventilateur d’extraction de l’air évacué 5, et - une unité de contrôle thermique 6 pour apporter des calories 6a ou des frigories 6b audit mélange avant soufflage dans le local,

Ces éléments sont commandés par une régulation 7 de ladite centrale en fonction de critères de confort thermique, essentiellement la température, voire le taux d’humidité ou la vitesse de soufflage de l’air entrant, mesurés pour l’air neuf A.N., l’air évacué A.Ev. et pour l’air sortant de l’unité de contrôle thermique A.P.

Sur la Figure 2, la CTA de la figure 1 est complétée par l’automate A objet de la présente invention.

Tel que représenté sur la figure, ledit automate A est sensible à des paramètres de qualité d’air autres que la température et notamment ici, des mesures 8a, 8b, 8c de quantité de C02 respectivement sur l’air neuf A.N., l’air évacué A.Ev. et l’air sortant de l’unité de contrôle thermique A.P.

L'invention porte donc sur : - un automate industriel autonome assurant les fonctions d’acquisition, enregistrement de données, régulation, commande d’organe, programmation industrielle et communication sur réseau téléphonique ou Internet, - une sonde de qualité de l’air installée dans la gaine d’évacuation de l’air ou dans la zone ventilée. La sonde est une sonde de concentration de dioxyde de carbone dans l’air ambiant ou tout autre dispositif permettant de mesurer l’assistance de la zone ventilée, - des sondes de température ou des recopies de mesures de température, à savoir température de l’air ambiant, température de l’air pulsé, température de l’air extérieur, température de l’air extrait, et éventuellement, - des sondes d’humidité ou des recopies de mesures d’humidité ambiante et extérieure, - des entrées logiques donnant des informations sur le fonctionnement de la CTA et les conditions climatiques ou environnementales du lieu géographique d’implantation de la CTA (détaillée ci-après), - un système de régulation de proportion d’air neuf dans l’air pulsé, à savoir un moteur alimentant les registres de mélange d’airs dans la CTA équipée, - des variateurs électroniques de fréquence ou tout autre système de régulation des débits d’air assurés par les ventilateurs.

Le tout peut être intégré dans une armoire électrique autonome.

Principe général de régulation L’automate A ne gère au départ que la commande 3 de mélange d’Air Neuf/Air recirculé dans l’air pulsé puis la commande de deux -Variateurs B4, B5 de ventilation agissant sur les ventilateurs 4,5.

L’automate A n’a pas d’action sur la vanne trois voies des batteries chaudes 6a ou froides 6b de la CTA.

En revanche, le système automatique préexistant 7 cède son autorité sur les deux commandes de l’automate, en particulier sur la commande 3 de mélange. Il n’assure plus de régulation de mélange en fonction de la température.

L’entrée principale de l’automate est la qualité d’air mais toutes les mesures citées au-dessus peuvent commander les sorties, suivant un process de régulation spécifique.

Régulation détaillée

On détaillera ici différents modes de fonctionnement de l’automate en fonction des conditions et de la régulation désirée.

Dans la suite, les abréviations ci-après seront utilisées pour commenter les figures. Ces abréviations se retrouveront également sur les figures. .—

Les données chiffrées sont indicatives et pourront varier selon la régulation souhaitée.

• C02 : signal C02 : directement exprimé en ppm de C02: 0 à 2000 ppm.

• TSO : température soufflage en °C

• TEX : température extérieure, ou air neuf en °C.

• TRE : température d’air évacué, en °C.

• Consignes variateurs : VAR, exprimée en pourcentage de la fréquence demandée sur la gamme 0- fréquence maxi (50 Hz). A noter que l’on passe directement de 0 à 30% (fréquence mini autour de 15 Hz).

• Mélange Air Neuf / air extrait : MAN, exprimé en pourcentage entre 0 et 100 %, 0 étant la position tout air repris (recyclage maxi) et 100 la position tout air neuf (pas de recyclage).

• Entrée logique d’horloge : HOR, 0 si en sommeil, 1 si en fonctionnement.

• Entrée logique de climatisation : CLIM, 0 si la climatisation est coupée, 1 si elle fonctionne.

• Consigne température de veille : TVE, en °C. Température minimum à laquelle on maintient la salle pendant l’hiver, même durant l’arrêt des CTA. En général égale à 14 °C.

• Consigne température ambiante : TAM, 19 °C.

• Consigne de température en climatisation : TCL, 24 °C

• Consigne de température minimale de l’air soufflé TBS (température en dessous de laquelle la vanne 3 V chauffe l’air pulsé) : XA ou 16°C (évite la condensation et courant d’air frais).

• Consigne de température déclenchant le rafraîchissement nocturne : TRN = 16 °C.

En cas de conflit sur la valeur VAR ou MAN, c’est la commande correspondant au débit le plus fort qui a autorité.

Mode sommeil

Enclenché par l’horloge interne de l’automate A ou par un signal logique.

Le mode sommeil signifie que personne n’est censé entrer dans le local dans moins de deux heures.

L’installation est à l’arrêt mais on maintient la salle à température minimum de veille (14 °C).

HOR = 0 CTA en arrêt Si TRE > TVE

pas de ventilation. Recyclage complet. La salle est suffisamment chaude. La régulation existante commande la vanne 3 voies pour maintenir la batterie hors gel.

VAR = 0 MAN = 0 Si TRE < TVE

on envoie juste assez d’air pour réchauffer la salle. Recyclage complet.

VAR = MINI MAN = 0

Mode chauffage L’automate A ne s’occupe que de la qualité de l’air. Le C02 pilote d’abord l’ouverture du registre 3 en mode PID (avec le variateur B4 du ventilateur de soufflage A au régime minimum selon la figure 3) puis le débit en mode PI en modifiant le régime du ventilateur de soufflage A par le variateur B4, selon la figure 4.

L’automatisme existant 7 s’occupe du contrôle de la température de soufflage par la vanne 3 voies. Il n’a plus aucune autorité sur l’ouverture du registre 3.

HOR = 1 CTA en fonctionnement

Cette boucle peut présenter des problèmes de cinétique car un battement trop instable des registres peut dégrader les moteurs. Il faut donc prévoir une constante de temps importante pour éviter ces battements '

Si TSO > 40°C

La température de soufflage devient trop importante. Cette température est normalement limitée par la régulation existante des vannes d'eau chaude. Néanmoins, il faut contrôler la température du jet de soufflage. La température de reprise commande alors la vitesse d'air, selon le schéma de la figure 5, en mode PI ou en mode P pour apporter autant de chaleur avec un débit d’air plus important et un air soufflé moins chaud.

Si la température ne peut pas être atteinte avec le débit d’air minimum

Le filet d’air est trop fin, il faut augmenter le débit d’air, selon le schéma de la figure 6, pour transmettre la puissance de la batterie chaude. Il faut une zone morte de 1 °C et un Tl assez important pour ne pas réguler la température avec le débit d’air.

Mode climatisation

Si CLIM = 1 et TRE > TCL

La climatisation est enclenchée et la température ambiante est supérieure à la > valeur de consigne. Le débit d’air de soufflage ne peut plus apporter assez de frigories. Il faut l’augmenter en l’asservissant à la température de reprise en mode PI.

Voir figure 7

Si CLIM = 1 et TSO < TBS

Le jet d’air froid est trop intense. Effet de douche froide et risque de condensation, même à petit débit. Dans ce cas, il faut augmenter le débit pour diminuer l’écart entre température ambiante et température de pulsation, en mode PI. (voir figure 8)

Dans tous ces modes, l’automatisme existant peut retrouver ses consignes habituelles en ne pilotant que la vanne 3 voies.

Mode de rafraîchissement naturel ou « free cooling » C’est un mode d’aération important qui vise à économiser l’énergie de climatisation.

On cherche à rafraîchir la salle sans apport de climatisation, en ouvrant progressivement le débit d’air frais. Le fonctionnement est identique en hiver comme en été. En hiver, on vérifie que l’on ne souffle pas un air trop froid, en diminuant l’apport d’air neuf.

Pour cela on prend comme ordre le mini de la commande de volet d’air de deux régulateurs asservis à la température ambiante et à la température de soufflage. C’est le mini qui sera comparé au MAX dans le comparateur logique d’ordre supérieur.

En période de climatisation, ce mode prévaut aussi.

Si CLIM = 0 et

Si TRE > TEX et si TRE > TAM

On ouvre le registre de mélange en tout air frais.

On prend le mini des deux commandes de MAN que l’on compare au MAX de la commande de C02.

Voir figures 9 et 10.

Pas de commande supplémentaire sur le débit d’air.

Si CLIM = 1 et

Si TRE > TEX et si TRE > TCL

Le schéma est identique.

La mise en fonctionnement du mode de climatisation ne change rien à ce scénario. Mais on compare dans ce cas la température ambiante à la température de consigne été.

On peut concevoir la même boucle en « free heating » ce qui signifie que l’on va envoyer un air extérieur plus chaud que celui du local, avant de le chauffer. On remarquera que ce mode déjà assez rare dans un bâtiment normal est ici encore plus exceptionnel car le local monozone est généralement bien isolé et son occupation fait rapidement monter la température

Mode de rafraîchissement nocturne

Fonctionnement en période d’été, uniquement.

Principe : on enregistre la température extérieure (température de l’air neuf) à 6 heures du matin (minimum théorique de la journée). Si cette température excède une valeur de consigne TRN, on force à titre préventif la ventilation pour rafraîchir la salle jusqu’à ce que la température ambiante soit égale à la température extérieure plus 0.5 °C, avec un maximum de ventilation d’une demi-heure.

Il faut donc vers 6 heures du matin, mettre la CTA hors sommeil, la faire fonctionner en free cooling un peu prolongé puis remettre la CTA en sommeil en attendant son heure de fonctionnement.

Si CLIM = 1 et TRE > TRN Tant que TRE > TEX + 0.5 HOR 1 VAR = 100% MAN = 100% HOR = 0

Mode épuration de l’air

Mode conçu pour les CTA en milieu urbain, particulièrement dans les métropoles disposant d’un système de surveillance de la qualité de l’air.

Le principe est basé sur le fait que la pollution urbaine subit des variations diurnes dues aux fluctuations du transport : les pics sont atteints entre 8 h et 10 h puis entre 17 et 19 h. L’idée est donc de forcer le remplissage d’air des salles en ventilant au maximum pendant une demi-heure, avant les pics de pollution. On laisse ainsi une réserve d’air non polluée dans la salle, en attendant le service.

Les réseaux de surveillance de la qualité de l’air transmettent une prévision pour un indicateur de qualité de l’air au serveur central contrôlant plusieurs systèmes tels que l’automate A. Cet indicateur suit un traitement adéquat. En fonction de celui-ci, un logiciel spécialisé décrète qu’il faut adresser une commande d’épuration de l’air. Cette commande est adressée à l’automate A, via internet ou modem.

Une méthode plus simple consiste à déclencher la commande « épuration de l'air » en fonction d’un horaire ou d’un calendrier où l’on sait que la qualité de l’air sera dégradée dans la journée.

Si on est en régime d’épuration d’air la commande est la suivante :

Tant que compteur de fonctionnement < 30 minutes HOR 1 VAR = 100 % MAN = 100 % HOR = 0 L’automate selon l’invention permet l’enregistrement continu des mesures de la qualité d’ambiance qui garantit que la ventilation a toujours été conforme aux prescriptions réglementaires et aux exigences des occupants de la salle. C’est un atout important pour l’obtention d’avis technique ou de certification réglementaire.

Le paramétrage de la régulation s’effectue à l’issue d’un audit instrumenté entrepris au préalable sur la CTA. Celui-ci est basé sur l’enregistrement de mesures de pression, température, taux de dioxyde de Carbone contenus dans les différents airs gérés par la CTA ainsi que sur des consommations énergétiques relevées. L’audit calcule aussi la rentabilité de l’équipement sur le site. '

Les figures 11 et 12 présentent un résumé synoptique des différents modes de fonctionnement de l’automate selon l’invention. Elles présentent en particulier les étapes successives de chacun de ces modes de fonctionnement selon les consignes appliquées et les variables à prendre en considération.

Sur la figure 11, par exemple, sont présentés les séquences et paramètres qui vont commander le Mélange Air Neuf / air extrait (MAN), le variateur étant au minimum. En parallèle, la figure 12 présentent les séquences et paramètres qui vont commander les variateurs (VAR) des ventilateurs, une fois que les consignes imposées ne peuvent plu.s être respectées en jouant uniquement sur le mélange (MAN).

La première séquence de la figure 11 (PID1) montre que l’on effectue une mesure de C02. Cette mesure est comparée à la consigne 600-C02max1 à partir de laquelle on commence à jouer sur le sélecteur du registre du mélange MAN. La variable HOR=1 précise que l’automate est en fonctionnement.

Une fois cette consigne dépassée, c'est-à-dire que l’on ne peut plus la respecter en jouant uniquement sur l’ouverture du registre du mélange, on passe alors à la première séquence de la figure 12 (PID2). Dans celle-ci, on mesure le C02 qui doit rester inférieure à C02max1~C02max2.

Les autres séquences s’interprètent de la même manière en fonction des variables définies et du mode de fonctionnement déterminé de l’automate.

Ci après, on présente un exemple de projet de mise en oeuvre de l’automate selon l’invention.

L’automate est destiné à une CTA d’un auditorium.

Le local est un auditorium de prestige d’une capacité de 160 places. Le débit d’air neuf nominal est de 8 800 m3/h. Le chauffage, la climatisation, le transport de l’air neuf correspondent à une consommation énergétique d’environ 80 MWh / an.

L’audit démontre que le taux d’occupation de ce local est faible mais classique pour ce type d'utilisation : 15 %.

Bilan prévisionnel de l’équipement : - Gain de confort thermique par diminution sensible des débits d’air sous les sièges des auditeurs.

- Diminution mesurée de la turbulence de l’air.

- Réduction du bruit de ventilation, durant la phase de pénétration dans l’auditorium : 2 à 3 dB acoustiques.

- Température ambiante et qualité sanitaire de l’air non perturbées.

- Gains en énergie : environ 30 MWh thermiques et 8 MWh électriques lissés sur une année.

Cet essai de mise en oeuvre de l’automate objet de l’invention a donné les résultats illustrés par la figure 13 lors d’une assemblée

Cette figure 13 comporte plusieurs courbes tracées suivant un système d’axes rectangulaires comportant, en abscisse, le temps exprimé en heures, et en ordonnées, sur l’axe vertical de droite, l’échelle de température en °C dont les graduations servent également comme pourcentage d’énergie consommée, et, sur l’axe vertical de gauche, la teneur en C02 de l’air exprimée en ppm.

La température, maintenue à 21 °C est tracée en trait plein fin. La mesure de C02, tracée en pointillé exprime la qualité de l’air (le seuil réglementaire est 1000 ppm). L’énergie consommée, exprimée en pourcentage de l’énergie utilisée sans l’équipement est tracée en gras : la dépense d'énergie est adaptée aux variations d’assistance.

Sur certains sites, l’économie d’énergie réalisée devrait permettre d’amortir l’équipement en moins de 6 mois.

Claims (8)

1. Automate (A) destiné à assurer à la fois les fonctions de régulation thermique et de renouvellement d’air d’un local (L), pouvant s’adapter à une centrale de traitement d’air assurant l’une ou l’autre ou les deux fonctions et comportant : - un registre d’admission d’air neuf (1), - un registre d’extraction d’air évacué (2), ' - un registre de mélange (3) pour effectuer un mélange de l’air neuf avec de l’air recirculé provenant de l’air évacué, - un ventilateur de soufflage du mélange (4), - un ventilateur d’extraction de l’air évacué (5), et - une unité de contrôle thermique (6) pour apporter des calories (6a) ou des frigories (6b) audit mélange avant soufflage dans le local, ces éléments étant commandés par une régulation (7) de ladite centrale en fonction de critères de confort thermique mesurés par les températures de l’air neuf (A.N.), de l’air évacué (A.Ev.) et de l’air sortant de l’unité de contrôle thermique (A.P.), ledit automate (A) étant sensible à des paramètres de qualité d’air choisis parmi des mesures de la quantité de CO2 , ou des mesures d’humidité,ou les deux , effectuées dans l’air évacué, caractérisé en ce qu’il comporte un variateur (B4,B5) pour chaque ventilateur de soufflage (4) et d'extraction(5), et en ce que l'automate (A) ne gère au départ que-la- --commande (3) de mélange d’Air Neuf/Air recirculé dans l’air pulsé, puis la commande des deux variateurs (B4, B5) de ventilation agissant sur les ventilateurs (4,5), selon le confort thermique et la qualité de l’air attendus.

2. Automate selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il commande, en fonction de ces paramètres de qualité, l’ouverture : - du registre d’admission de l'air neuf (1), et - du registre d'extraction de l’air évacué (2).

3. Automate selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend également des moyens d’humidification du mélange d’air neuf et d’air recirculé.

4. Automate selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il : - régule d’abord la qualité de l’air dudit local en augmentant l’ouverture des registres d’admission à vitesse de ventilation minimale jusqu’à ce que la consigne de régulation ne puisse plus être obtenue, puis - augmente progressivement la vitesse de soufflage des ventilateurs, puis - vérifie la consigne de température, - régule l’admission et la vitesse de soufflage selon la consigne qualité d’air ou température qui demande le plus d’apport en air neuf.

5. Automate selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte également un mode de rafraîchissement ou de chauffage naturel permettant d’éviter l’apport énergétique de frigories ou de calories par lequel, avant toute mise en œuvre, on vérifie la température extérieure et on ouvre progressivement le débit d’air frais en fonction de la différence entre la température intérieure et la température extérieure.

6. Automate selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte également un mode de rafraîchissement nocturne par lequel, on enregistre la température extérieure autour de 6h00, et si cette température excède une consigne de température, on force à titre préventif la ventilation pour rafraîchir la salle jusqu’à ce que la température soit égale à la température extérieure plus 0,5°C avec un maximum de ventilation de 30 minutes.

7. Automate selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comporte également un mode d’épuration de l’air par lequel on force une épuration de l’air dudit local en fonction d’un horaire ou d’une date où l’on sait que la qualité de l’air extérieur sera dégradée dans la journée en déclenchant la ventilation pendant une durée déterminée.

8. Centrale de traitement d’air assurant l'une et/ou l’autre des fonctions de régulation thermique et de renouvellement d’air d’un local, caractérisée en ce qu’elle comprend un automate selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. >