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La présente invention est relative à des perfectionnements aux appareils de conditionnement d'air et, en particulier, aux appareils du type comprenant un dispositif combiné de chauffage et de refroidissement servant à fournir de l'air réchauffé ou refroidi à des enceintes telles que les pièces d'une maison.
En dépit des systèmes combinés de chauffage et de refroidissement nombreux et variés qui ont été proposés, ces systèmes n'ont pas obtenu d'application étendue, du fait que les systèmes plus simples n'ont pas une capacité de réahauffage et de refroidissement suffisante et/ou que les systèmes complexes ayant une capacité appropriée sont d'un prix de revient prohibitif. Dans la grande majorité des cas,tant dans la construc- tion de maisons neuves que dans le remplacement du système de condition- nement d'air dans des habitations existantes, il est encore de pratique courante d'installer seulement un système de chauffage, en comptant sur l'utilisation de ventilateurs, de redroidisseurs de pièces individuels et de dispositifs analogues pour fournir de l'air frais au cours des mois d'été.
La présente invention a en particulier pour objet un système de conditionnement d'air combinant le chauffage et le redroidissement ayant la capacité de maintenir des températures confortables dans une habitation de type moyen tout le-long de l'année et cela à un prix de revient assez bas pour concurrencer favorablement celui de nombreux systèmes conçus uniquement en vue du chauffage.
Dans le système de chauffage d'air classique,on répartit d'ordinaire de l'air chauffé aumoyen de conduits ayant relativement de grandes dimensions, à des températures de l'ordre de 71,1 C environ la quasi totalité de-* l'air des pièces étant remis continuellement en circulation jusqu'à l'appareil de conditionnement au moyen'' de conduits de retour et des espaces libres existant naturellement dans la construction: Lorsqu'on essaie de combiner un dispositif de redroidissement d'air avec un système de chauffage de ce genre, on doit faire face à plusieurs problèmes liés, en particulier, à la répartition de l'air chaud et de l'air froid à travers les memes conduits.
En premier lieu, les conduits sont d'une installation relativement coûteuse, même dans les constructions neuves. Dans les habitations existantes, lorsqu'il serait désirable de remplacer un système de chauffage par la vapeur ou par l'@@u chaude par un système de conditionnement utilisant de l'air chaud et de l'air froid, il est encore plus coûteux, et en fait, presque impossible d'installer des conduits de ce genre sans devoir apporter des modifications importantes.
Un autre problème qui se pose dans un système de ce genre provient du fait qu'il estpossibl e de fournir de l'air chaud à une pièce à une température considérablement supérieure à la température ambiante désirée sans gêner les occupants, mais que, si l'on désire ne pas gêner ces derniers, on doit maintenir la température de l'air de refroidissement à une valeur relativement beaucoup plus voisine de celle de la température ambiante désirée.
Par conséquent, sous des climats où les demandes en chauffage et en refroidissement sont sensiblement les mêmes, on doit fournir des volumes d'air de refroidissement relativement importants si l'on veut régler la température des pièceso Dans ce cas, non seulement on doit utiliser un ventilateur coûteux de grandes dimensions, mais encore ou bien les conduits de répartition doivent avoir une dimension plus grande que celle des conduits nécessaires au passage de l'air chaud, ou bien que l'air froid se déplace à une vitesse plus grande que l'air chaud.
Par exemple, on peut montrer que, dans un cas caractéristique, pour déplacer le volume requis d'air froid dans un conduit qui est tout juste approprié pour le passage du volume nécessaire d'air chaud, il est indispensable' d'augmenter la vitesse d'environ 70%. Etant donné que les conduits ordinaires ont une grande section, cette condition entraîne
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presque invariablement une répartition d'air froid désagréablement bruyante ainsi que l'utilisation d'un ventilateur de très grande capacité.
Les différences dans l'influence de la gravité sur l'air chaud relativement léger et l'air froid relativement dense compliquent également le problème de la répartition., Afin de diffuser convenablement l'air chaud, il est d'usage de placer au niveau du plancher, les orifices de sortie ou "registres" des conduits. Toutefois, cette disposition ne donne pas satisfaction pour le refroidissement car, dans ce cas, la solution idéale consisterait à placer ces orifices de sortie au niveau du plafond, ce qui constitue un emplacement très défavorable pour des sorties d'air chaud. Ainsi de l'air frais provenant d'un registre de plancher et se déplaçant de manière à gagner un conduit de retour (placé d'ordinaire sur le côté opposé de la pièce) crée un courant d'air froid désagréable en travers du plancher sans refroidir convenablement la pièce.
Inversement, de l'air chaud provenant d'un registre occupant dans le mur un emplacement élevé et sé déplaçant de manière à gagner un conduit de retour en traversant la pièce, chauffe exagérément les parties supérieures de la pièce, tout en laissant froide la région du plancher.
Un problème du même genre se pose dans le conditionnement d'air d'habitations comportant deux ou plusieurs étages. Afin de compenser l'effet différent de la gravité sur l'air chaud et sur l'air froid, on doit équilibrer les divers conduits de distribution emréglant des registres ou dispositifs analogues placés dans les conduits chaque fois qu'on fait passer le système de fonctionnement à air chaud au fonctionnement à air froid, ou vice versa, afin d'éviter, en hiver, un excès de chauffage des pièces situées dans les étages supérieurs et, en été, un refroidissement insuffisant des mêmes pièces.
En résumé, et bien qu'on utilise des systèmes combinant le chauffage et le refroidissement et comportant un système de conduits de répartition commun, ces installations présentent plusieurs caractéristiquescritiquables que la présente invention a pour objet d'évitera
Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, les objets et avantages susmentionnés ainsi que d'autres sont obtenus dans un système dans lequel de l'air à une température relativement élevée ou basse est envoyé à vitesse élevée au moyen de conduits isolés étanches à l'air et à la vapeur et de faible diamètre, à des diffuseurs logés dans les enceintes ou pièces destinées à être chauffées ou refroidies.
A l'endroit des diffuseurs, l'air qui se trouve à une température élevée ou basse se mélange avec une quantité d'air provenant de la pièce, par un effet d'aspiration, et il est envoyé à l'intérieur de la pièce où il assure l'effet de chauffage ou de refroidissement désiré. L'appareil de conditionnement d'air comprend une organisation simple de valves qui permet de mettre à volonté hors circuit, à tout moment donné, le passage d'évacuation partant du groupe qu'on n'utilise pas à ce moment, ce qui évite la dérivation directe de l'air chaud ou de l'air froid dans ce groupe non utilisé. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, un nouveau dispositif placé à l'endroit des diffuseurs d'aspiration en\ vue de dissiper le condensat qui pourrait s'accumuler quand on amène de l'air frais.
On comprendra plus complètement l'invention ainsi que les objets et caractéristiques de celle-ci en se référant à la description donnée-ci-après, à titre non limitatif, d'un mode de réalisation de l'invention, cette description étant faite en se référant au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil complet conforme à l'invention comprenant le conduit de répartition reliant le dispositif de chauffage et de refroidissement à un diffuseur;
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- la figure 2 est une vue latérale, en partie en coupe, faite par 2-2 de la figure 1, d'un réchauffeur d'air susceptible d'être utilisé dans l'appareil représenté sur la figure 1; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 du refroidis- seur d'air situé dans l'appareil représenté sur la figure 1, la coupe étant faite par 3-3 de la figure 1;
- la figure 4 est une vue en coupe, faite par 4-4 de la figure
1, de la chambre que traverse l'air chauffé et refroidi amené aux con- duits de répartition; - la figure 5 est, à plus grande échelle, une coupe d'un conduit de répartition ; - la figure 6 est, à plus grande échelle une coupe du col du diffuseur, montrant l'évaporateur destiné au condensat.
Comme on le voit sur le dessin, un système de conditionnement d'air conforme à l'invention peut comprendre des parties de carter supé= rieure 10 et inférieure 12 contenant respectivement, un appareil de chauffage et un appareil de refroidissement, comme décrit ci-après. Considéré dans leur ensemble, les carters 10 et 12 peuvent occuper un espace ne dépassant pas 0,76 x 0,92 x 1,22 mètres.
L'appareil de chauffage logé dans la partie de carter supérieure 10 comprend un générateur d'air à haute pression conçu de manière à fournir de l'air chauffé à une température d'environ 177 C. Le terme "générateur d'air à haute pression" désigne un dispositif réalisé de manière à fournir de l'air chaud (ou, refroidi) à l'élément de sortie du dispositif (par exemple une chambre de ventilation de foyer) à unê pression d'environ 25 mm d'eau, par opposition aux dispositifs à basse pression fonctionnant d'ordinaire à une pression de sortie maximum d'environ 5 mm d'eau. De préférence, le dispositif de chauffage placé dans l'appareil représenté sur la figure 1 est du type représenté dans le brevet américain n 2.488.548.
Un dispositif de chauffage de ce dernier type est représenté sur la figure 2 et comprend, à l'intérieur du carter 10 une enveloppe 14 sensiblement cylindrique enfermant à l'une de ses extrémités, un brûleur 16 brûlant du combustible fluide à grande vitesse et destiné à amener les gaz à haute température résultant de la combustion à un échangeur de chaleur 18 et, à son autre extrémité, un ventilateur 20 avec son moteur 22 destiné à fournir de l'air à la fois au brûleur 16 et à l'échangeur de chaleur 18.
Le brûleur reçoit de l'air, de combustion par un conduit 24, tandis que l'échangeur de chaleur, constitué par un élément creux en forme de spirale, reçoit de l'air directement du ventilateur 20 à travers une ouverture terminale 26, le fait passer autour de ses diverses circonvolutions et, de là, le fait sortir à travers une ouverture terminale opposée 28 et, par un espace terminal 30, l'envoie à une chambre isolée 32 située sur la partie supérieure du carter 10 du réchauffeur.
Comme représenté sur la figure 3, dans la partie de carter inférieure 12, est logé un dispositif refroidisseur d'air à haute pression conçu de manière à fournir de l'air à une température d'environ 1,7 C. De fçon générale, ce refroidisseur est de construction classique et il comprend un ensemble compresseur-condenseur ( non représenté) servant à faire circuler un produit réfrigérant liquéfié à travers les spires 31 d'un évaporateur. Un ventilateur 20a fournit de l'air sous pression par un conduit calorifugé 33 dans lequel sont placées les spires 31, afin de fournir de l'air refroidi et à pression élevée à un conduit calorifugé 34 dirigé vers le haut et aboutissant à une ouverture
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latérale 39 pratiquée dans la chambre isolée 32 (figure 4).
Un conduit d'évacuation 35 pour le condensat est disposé à l'extrémité inférieure du conduit 34. Le moteur 36 du ventilateur est entouré par un carter isolé 37 comportant un conduit d'évacuation 38 destiné à évacuer la chaleur produite par le moteur, de l'intérieur du carter 37, à l'extérieur du carter 12.
Les ventilateurs 20 et 20a logés dans le dispositif de chauffage et de refroidissement sont, de préférence, du type décrit dans le brevet américain n 2.462.518, des ventilateurs ne différant l'un de l'autre que par leurs capacités de débit d'air. On comprend que le ventilateur 20a logé dans le dispositif de refroidissement doit être 'celui qui présente la plus grande capacité de débit d'air, étant donné que l'air froid fourni par le dispositif de refroidissement possède une densité plus grande.
Comme représenté sur la figure 4, une cloison calorifugée 40, située à l'intérieur de la chambre 32, traverse cette chambre juste au dessus de l'ouverture inférieure qui communique avec le dispositif de chauffage. La cloison 40 comporte une partie 42 qui s'élève obliquement en s'éloignant de l'ouverture latérale 39, de manière à faire partiellement face à cette ouverture latérale 39. Une plaque d'obturation calorifugée 44 est montée à charnière sur le côté supérieur de la partie inclinée 42 de la cloison, ce qui fait qu'on peut le déplacer d'une première position (représentée en traits pleins), dans laquelle elle recouvre une ouverture 46 ménagée dans la cloison 40, dans une seconde position (représentée en traits interrompus), dans laquelle elle recouvre l'ouverture latérale 39 de la chambre.
Dans chaque position la plaque d'obturation 44 obture de façon étanche l'ouverture qu'elle recouvre de manière à empêcher sensiblement des fuites d'air par cette ouverture.
Une tige de commande 48 articulée sur la face inférieure de la plaque d'obturation 44 traverse la paroi latérale de la chambre 32 pour ménager un accès approprié permettant de déplacer la plaque d'obturation 44 de l'une des positions représentées à l'autre.
Sur la partie supérieure de la chambre 32, plusieurs raccords de sortie 50 assurent le raccordement avec des conduits de répartition 52 (figure 1) conduisant à des diffuseurs 53 situés dans les pièces ou enceintes dont l'air dcit être conditionné.
Non seulement les conduits de répartition 52 doivent être bien calorifugés afin que, de façon appropriée, l'air qu'on fait circuler dans ces conduits soit maintenu aux températures relativement élevées et basses, mais encore ces conduits doivent également être étanches à l'air et pouvoir résister à l'humidité afin d'éviter absolument des fuites de l'air se trouvant à une haute température et d'éviter que de l'humidité s'accumule à l'intérieur de l'isolement lorsque de l'air froid passe par les conduits précités.
A cet effet, comme représenté sur la figure 5, les conduits 52 comprennent de préférence, des éléments flexibles comportant une âme faite d'une bande métallique 55 enroulée en spirale, une gaine 56 en matière isolante, de préférence des fibres de laine de verre de densité élevée, et une enveloppe extérieure 58 en tissu de fibres de.verre rendu étanche à l'air et résistant à l'humi= dité au moyen d'un revêtement en matière thermo-plastique, par exemple un organosol, ou un caoutchouc thermo-durcissable, par exemple du néoprène, du butyl ou du polybutadiène.
Etant donné que l'air fourni au dispositif de chauffage et au dispositif de refroidissement se trouve, respectivement, à des températures relativement élevées et relativement basses, il est nécessaire de diluer cet air avec une certaine quantité d'air prélevée de la pièce
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qui doit être chauffée ou redroidie, de manière que le mélange d'air résultant se trouve à une température modérée appropriée au chauffage ou *au refroidissement de la pièce, sans créer de gène pour les occupants.
A cet effet, on prévoit des diffuseurs 53 (figure 1) auxquels sont raccordés les conduits de répartition 52 de manière qu'ils exercent un effet d'aspiration et que de préférence, ils se présentent, de façon géné- rale, sous la forme des diffuseurs décrits dans le brevet américain n 2.613.587. Chacun de ces diffuseurs comprend une tuyère 59 pourvue d'un orifice (non représenté) relativement étroitt de forme sinueuse ou en zig-zag, logée dans un boîtier 60 comportant une ouverture de sortie inférieure 62, à travers laquelle une partie de l'air de la pièce peut pénétrer dans le boîtier, et une ouverture de sortie supérieure 64, à travers laquelle un mélange d'air\provenant de la pièce et d'air sor- tant de la tuyère peut être évacué dans la pièce.
Etant donné que l'air fourni par le système d'air froid se trouve à une température relativement basse, par exemple de 1,7 à 4,4 C, il est tout-à-fait possible quelle 'humidité se condense sur la tuyère par temps chaud lorsque le système d'air froid est en fonctionnement.
Bien entendu, on ne doit pas laisser cette humidité s'accumuler à la partie inférieure du boîtier 60 et y provoquer des détériorations. D'autre part, un système d'évacuation ou un système analogue, non seulement ne serait pas commode à installer pour 'chacun des divers diffuseurs, mais encore augmenterait en outre notablement le coût de l'installation. Pour obvier à cette difficulté, et conformément à l'invention, on entoure le col 66 de la tuyère 59 d'une cuvette 68 peu profonde (voir figure 6) réalisée de manière à recueillir l'humidité s'accumulant sur la tuyère et s'écoulant le long des côtés de celle-ci.
Juste au-dessus du fond de la cuvette 68, une ou plusieurs perforations 70 pratiquées dans la paroi de la tuyère créent des passages d'échappement pour l'air qui permettent à une partie de l'air amené à la tuyère de s'échapper au-dessus de la cuvette et de provoquer l'évaporàtion de l'eau qui s'est rassemblée dans cette cuvette.
Lorsque le dispositif qui.vient d'être décrit est en fonctionnement, la plaque d'obturation 44 est réglée dans la position appropriée pour fournir de l'air chaud o de l'air froid, et le dispositif correspondant 10 ou 12 est mis en marche. Bien entendu, le dispositif qui est en fonctionnement est d'ordinaire réglé automatiquement, de manière à maintenir dans les pièces les températures désirées, au moyen des appareils de réglage thermostatiques usuels ( non représentés), dès que le dispositif est mis en marche)
Du fait qu'on utilise des conduits de répartition isolés de faible diamètre combinée avec des dispositifs d'alimentation en air chaud et en airfnoid à haute pression, on obtient plusieurs avantages.
D'une part, il est très facile de 'répartir à la fois l'air chaud et l'air froid à travers les mêmes conduits, sans qu'il se produise un bruit appréciable dans ces conduits, cette répartition s'effectuant à une vitesse différentielle qui n'est que de 30% environ au lieu de 70%, comme indiqué plus haut. En outre, les%quantités d'air qu'on doit déplacer sont beaucoup plus faibles que dans les systèmes classiques comportant des conduits de grande section, pour obtenir l'effet de chauffage et de refroidissement désiré, étant donné les températures relativement élevées et basses auxquelles doit se trouver l'air réparti dans les pièces.
De même, une fois que les conduits ont été équilibrés pour assurer une répartition d'air convenable aux diverses pièces, même dans un immeuble comportant deux ou plusieurs étages, il n'est pas nécessaire ensuite de régler à nouveau l'équilibre lorsqu'on passe du fonctionnement assurant la distribution d'air chaud à celui assurant la distribution d'air froid, étant donné que l'air envoyé à pression et vitesse élevées
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par des conduits de faible diamètre n'est pas affecté de façon appréciable par la gravité.
Un autre avantage très important réside dans la facilité et l'économie que présente l'installation de conduits de petits diamètres, que ce soit à l'occasion de la construction d'une maison neuve ou dans des immeubles déjà existants, par comparaison avec la dépense et la fréquence impossibilité d'installer des conduits de grande section dans des constructions existantes.
Une autre caractéristique remarquable du système objet de l'invention réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de faire circuler à nouveau à travers l'appareil de conditionnement plus d'environ 25 à 35 % de l'air des pièces. Cette partie de l'air provenant des pièces qui est remise en circulation est facilement fournie par les passages naturels existant dans l'immeuble, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des conduits de retour. De-même, du fait de la température relativement basse, par exemple, 1,7 C, à laquelle l'air se trouve refroidi lorsque le refroidissement est nécessaire, une déshydratation exceptionnellement bonne est obtenue.
De plus,: le mélange, réalisé par aspiration, de l'air chaud et de l'air froid avec l'air provenant des pièces réalise un conditionnement extrêmement confortable et uniforme de l'air des pièces, qu'il s'agisse du chauffage ou du refroidissement.
Ce résultat tient en partie au fait que la sortie de l'air qui "quitte" la pièce, pour être mélangé à de l'air chaud ou froid entrant dans cette pièce, s'effectue au point même-(le diffuseur) où le mélange d'air chaud et d'air froid pénètre dans la pièce. Cette disposition élimine essentiellement les courants d'air froid, tels que ceux qui peuvent être provoqués par un appareil de type classique dans lequel des grandes quantités d'air de conditionnement pénètrent dans la pièce par l'un des côtés de celle-ci et la quittent par le coté opposé, la disposition conforme à l'invention ayant pour résultat de chauffer ou de refroidir la pièce toute entière d'une manière exceptionnellement uniforme et efficace sans qu'on soit embarrassé par l'emplacement à donner au registre, ainsi que cela se produisait dans les systèmes antérieurs.
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The present invention relates to improvements to air conditioning apparatus and, in particular, to apparatus of the type comprising a combined heating and cooling device serving to supply heated or cooled air to enclosures such as rooms. of a house.
Despite the many and varied combined heating and cooling systems that have been proposed, these systems have not achieved wide application, as the simpler systems do not have sufficient reheating and cooling capacity and / or that complex systems with an appropriate capacity are prohibitively expensive. In the vast majority of cases, both in the construction of new homes and in the replacement of the air conditioning system in existing homes, it is still common practice to install only one heating system, in relying on the use of fans, room coolers and the like to provide fresh air during the summer months.
The present invention relates in particular to an air conditioning system combining heating and cooling having the capacity to maintain comfortable temperatures in an average-type dwelling all year round and at a cost price. low enough to compete favorably with many systems designed solely for heating.
In the conventional air heating system, heated air is ordinarily distributed through ducts having relatively large dimensions, at temperatures of the order of about 71.1 ° C. almost all of the air. air from the rooms being continuously recirculated to the conditioning unit by means of return ducts and free spaces naturally existing in the construction: When trying to combine an air cooling device with a system heating of this kind, one has to face several problems linked, in particular, to the distribution of hot air and cold air through the same ducts.
In the first place, ducts are relatively expensive to install, even in new constructions. In existing homes, where it would be desirable to replace a steam or hot air heating system with a conditioning system using hot and cold air, it is even more expensive. , and in fact, almost impossible to install such ducts without having to make major modifications.
Another problem which arises in such a system is that it is possible to supply warm air to a room at a temperature considerably higher than the desired ambient temperature without disturbing the occupants, but that if the temperature is 'we do not want to interfere with the latter, we must maintain the temperature of the cooling air at a value relatively much closer to that of the desired ambient temperature.
Therefore, in climates where the heating and cooling demands are about the same, relatively large volumes of cooling air must be supplied in order to regulate the temperature of the rooms. In this case, not only must one use an expensive fan of large dimensions, but also either the distribution ducts must have a dimension greater than that of the ducts necessary for the passage of the hot air, or else the cold air moves at a speed greater than l 'hot air.
For example, it can be shown that, in a typical case, in order to move the required volume of cold air through a duct which is just suitable for the passage of the required volume of hot air, it is essential to increase the speed. about 70%. Since ordinary ducts have a large section, this condition results in
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almost invariably an unpleasantly noisy distribution of cold air as well as the use of a very large fan.
The differences in the influence of gravity on relatively light warm air and relatively dense cold air also complicate the problem of distribution., In order to properly distribute warm air, it is customary to place level of the floor, the outlet orifices or "registers" of the ducts. However, this arrangement is not satisfactory for cooling because, in this case, the ideal solution would consist in placing these outlet openings at the level of the ceiling, which constitutes a very unfavorable location for hot air outlets. Thus cool air from a floor register and moving to a return duct (usually placed on the opposite side of the room) creates an unpleasant cold air stream across the floor without cool the room properly.
Conversely, hot air from a register occupying a high position in the wall and moving so as to gain a return duct as it passes through the room, excessively heats the upper parts of the room, while leaving the region cold. from the floor.
A problem of the same kind arises in the air conditioning of dwellings comprising two or more floors. In order to compensate for the different effect of gravity on hot and cold air, the various distribution ducts must be balanced with registers or similar devices placed in the ducts each time the system is passed through. hot air operation to cold air operation, or vice versa, in order to avoid, in winter, overheating of the rooms located on the upper floors and, in summer, insufficient cooling of the same rooms.
In summary, and although systems combining heating and cooling and comprising a common distribution duct system are used, these installations exhibit several critical characteristics which the present invention aims to avoid.
According to a preferred embodiment of the invention, the aforementioned objects and advantages as well as others are obtained in a system in which air at a relatively high or low temperature is supplied at high speed by means of insulated ducts. tight to air and vapor and of small diameter, to diffusers housed in enclosures or rooms intended to be heated or cooled.
At the location of the diffusers, the air which is at a high or low temperature mixes with a quantity of air coming from the room, by a suction effect, and it is sent inside the room where it provides the desired heating or cooling effect. The air conditioning unit includes a simple organization of valves which allows to switch off at will, at any given time, the evacuation passage starting from the group that is not being used at this time, which avoids direct bypass of hot air or cold air in this unused group. According to another feature of the invention, a new device placed at the location of the suction diffusers in order to dissipate the condensate which could accumulate when fresh air is brought in.
The invention as well as the objects and characteristics thereof will be understood more fully by referring to the description given below, without limitation, of an embodiment of the invention, this description being given in Referring to the accompanying drawing, in which: - Figure 1 is a perspective view of a complete apparatus according to the invention comprising the distribution duct connecting the heating and cooling device to a diffuser;
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FIG. 2 is a side view, partly in section, taken at 2-2 of FIG. 1, of an air heater capable of being used in the apparatus shown in FIG. 1; FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 of the air cooler situated in the apparatus shown in FIG. 1, the section being taken at 3-3 of FIG. 1;
- Figure 4 is a sectional view, taken by 4-4 of Figure
1, of the chamber through which the heated and cooled air supplied to the distribution ducts passes; - Figure 5 is, on a larger scale, a section of a distribution duct; - Figure 6 is, on a larger scale, a section of the neck of the diffuser, showing the evaporator intended for the condensate.
As can be seen in the drawing, an air conditioning system according to the invention may comprise upper casing parts 10 and lower 12 containing, respectively, a heater and a cooling apparatus, as described above. after. Considered as a whole, the housings 10 and 12 can occupy a space not exceeding 0.76 x 0.92 x 1.22 meters.
The heater housed in the upper casing portion 10 includes a high pressure air generator designed to supply heated air to a temperature of about 177 C. The term "high pressure air generator pressure "means a device designed to supply hot (or, cooled) air to the outlet element of the device (eg a fireplace ventilation chamber) at a pressure of about 25 mm of water, as opposed to low pressure devices typically operating at a maximum outlet pressure of about 5mm of water. Preferably, the heater placed in the apparatus shown in Figure 1 is of the type shown in US Patent No. 2,488,548.
A heater of the latter type is shown in Figure 2 and comprises, inside the casing 10 a substantially cylindrical casing 14 enclosing at one of its ends, a burner 16 burning fluid fuel at high speed and intended to supply the high temperature gases resulting from the combustion to a heat exchanger 18 and, at its other end, a fan 20 with its motor 22 intended to supply air to both the burner 16 and the heat exchanger heat 18.
The burner receives air, combustion through a duct 24, while the heat exchanger, consisting of a hollow spiral element, receives air directly from the fan 20 through a terminal opening 26, the passes around its various convolutions and from there exits it through an opposing terminal opening 28 and, through a terminal space 30, sends it to an insulated chamber 32 located on the top of the housing 10 of the heater.
As shown in Figure 3, in the lower casing portion 12, there is housed a high pressure air cooler designed to supply air at a temperature of about 1.7 C. Generally, this cooler is of conventional construction and it comprises a compressor-condenser assembly (not shown) serving to circulate a liquefied refrigerant product through the turns 31 of an evaporator. A fan 20a supplies pressurized air through a heat-insulated duct 33 in which the turns 31 are placed, in order to supply cooled and high-pressure air to a heat-insulated duct 34 directed upwards and leading to an opening
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lateral 39 made in the isolated chamber 32 (Figure 4).
An evacuation duct 35 for the condensate is arranged at the lower end of the duct 34. The fan motor 36 is surrounded by an insulated casing 37 comprising an evacuation duct 38 intended to remove the heat produced by the motor, inside the casing 37, outside the casing 12.
The fans 20 and 20a housed in the heating and cooling device are preferably of the type described in US Pat. No. 2,462,518, with the fans differing from each other only in their flow capacities. air. It is understood that the fan 20a housed in the cooling device should be the one with the greatest air flow capacity, since the cold air supplied by the cooling device has a higher density.
As shown in FIG. 4, a heat-insulated partition 40, located inside the chamber 32, passes through this chamber just above the lower opening which communicates with the heating device. The partition 40 has a portion 42 which rises obliquely away from the side opening 39, so as to partially face this side opening 39. A heat-insulated blanking plate 44 is hinged on the upper side. of the inclined part 42 of the partition, which means that it can be moved from a first position (shown in solid lines), in which it covers an opening 46 formed in the partition 40, in a second position (shown in dashed lines), in which it covers the lateral opening 39 of the chamber.
In each position, the closure plate 44 seals off the opening which it covers so as to substantially prevent air leaks through this opening.
A control rod 48 articulated on the underside of the shutter plate 44 passes through the side wall of the chamber 32 to provide appropriate access allowing the shutter plate 44 to be moved from one of the positions shown to the other. .
On the upper part of the chamber 32, several outlet fittings 50 provide the connection with distribution conduits 52 (FIG. 1) leading to diffusers 53 located in the rooms or enclosures whose air dcit be conditioned.
Not only must the distribution ducts 52 be well insulated so that, suitably, the air which is circulated in these ducts is maintained at relatively high and low temperatures, but also these ducts must also be airtight. and be able to withstand humidity in order to absolutely avoid leakage of air at high temperature and to prevent humidity accumulating inside the insulation when cold air passes through the aforementioned conduits.
For this purpose, as shown in Figure 5, the conduits 52 preferably comprise flexible elements comprising a core made of a metal strip 55 wound in a spiral, a sheath 56 of insulating material, preferably glass wool fibers. of high density, and an outer shell 58 of glass fiber fabric made airtight and moisture resistant by means of a coating of thermoplastic material, for example an organosol, or a rubber thermosetting, for example neoprene, butyl or polybutadiene.
Since the air supplied to the heater and to the cooling device is at relatively high and relatively low temperatures, respectively, it is necessary to dilute this air with a certain amount of air taken from the room.
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which must be heated or cooled, so that the resulting air mixture is at a moderate temperature suitable for heating or * cooling the room, without creating discomfort for the occupants.
For this purpose, diffusers 53 (FIG. 1) are provided to which the distribution ducts 52 are connected so that they exert a suction effect and that preferably they are generally in the form diffusers described in U.S. Patent No. 2,613,587. Each of these diffusers comprises a nozzle 59 provided with a relatively narrow orifice (not shown) of sinuous or zig-zag shape, housed in a housing 60 having a lower outlet opening 62, through which part of the air room can enter the housing, and an upper outlet opening 64, through which a mixture of air from the room and air from the nozzle can be exhausted into the room.
Since the air supplied by the cold air system is at a relatively low temperature, for example 1.7 to 4.4 C, it is quite possible that moisture condenses on the nozzle. in hot weather when the cold air system is in operation.
Of course, this moisture should not be allowed to accumulate in the lower part of the housing 60 and cause damage therein. On the other hand, an exhaust system or the like would not only be inconvenient to install for each of the various diffusers, but also would significantly increase the cost of the installation. To obviate this difficulty, and in accordance with the invention, the neck 66 of the nozzle 59 is surrounded by a shallow bowl 68 (see FIG. 6) produced so as to collect the humidity accumulating on the nozzle and s 'flowing down the sides of it.
Just above the bottom of the bowl 68, one or more perforations 70 in the wall of the nozzle create exhaust passages for the air which allow some of the air supplied to the nozzle to escape. above the bowl and cause the water that has collected in that bowl to evaporate.
When the device just described is in operation, the shutter plate 44 is set in the appropriate position to supply hot air or cold air, and the corresponding device 10 or 12 is put into operation. market. Of course, the device which is in operation is usually automatically adjusted, so as to maintain the desired temperatures in the rooms, by means of the usual thermostatic adjustment devices (not shown), as soon as the device is started)
From the use of insulated distribution ducts of small diameter combined with devices for supplying hot air and high pressure airfnoid, several advantages are obtained.
On the one hand, it is very easy to distribute both the hot air and the cold air through the same ducts, without any appreciable noise occurring in these ducts, this distribution taking place at a low rate. differential speed which is only about 30% instead of 70%, as indicated above. In addition, the% quantities of air that must be moved are much lower than in conventional systems with large section ducts, to achieve the desired heating and cooling effect, given the relatively high and low temperatures. which must be the air distributed in the rooms.
Likewise, once the ducts have been balanced to ensure proper air distribution to the various rooms, even in a building with two or more floors, it is not necessary to re-adjust the balance afterwards when changes from operation ensuring the distribution of hot air to that ensuring the distribution of cold air, given that the air supplied at high pressure and speed
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by small diameter ducts is not appreciably affected by gravity.
Another very important advantage is the ease and economy of installing small-diameter conduits, whether for the construction of a new house or in existing buildings, compared to the expense and frequency impossibility of installing large section conduits in existing constructions.
Another remarkable characteristic of the system which is the subject of the invention resides in the fact that it is not necessary to again circulate through the conditioning apparatus more than about 25 to 35% of the air in the rooms. This part of the air from the rooms which is recirculated is easily supplied by the natural passages existing in the building, without the need to use return ducts. Likewise, due to the relatively low temperature, for example, 1.7 C, at which the air is cooled when cooling is required, exceptionally good dehydration is obtained.
In addition: the mixture, carried out by suction, of hot and cold air with the air coming from the rooms achieves an extremely comfortable and uniform conditioning of the air of the rooms, whether it is the heating or cooling.
This result is partly due to the fact that the exit of the air which "leaves" the room, to be mixed with hot or cold air entering this room, takes place at the same point - (the diffuser) where the mixture of hot and cold air enters the room. This arrangement essentially eliminates cold drafts, such as those which can be caused by a conventional type of apparatus in which large quantities of conditioning air enter the room from one side thereof and the exit from the opposite side, the arrangement according to the invention resulting in heating or cooling the entire room in an exceptionally uniform and efficient manner without being embarrassed by the location to be given to the register, as well as this happened in earlier systems.
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