EP0136957A2

EP0136957A2 - Aérotherme et son procédé d'utilisation

Info

Publication number: EP0136957A2
Application number: EP84401993A
Authority: EP
Inventors: Claudejean-Marie Tagnon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-10-04
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1985-04-10
Also published as: EP0136957A3; FR2552861B1; ES536483A0; CA1252442A; FR2552861A1; US4628798A; ES8603058A1

Abstract

Un aérotherme d'axe vertical comporte une enceinte de détente (1) ouverte à ses deux extrémités supérieure et inférieure et un groupe motoventilateur (2) monté en travers de l'orifice supérieur de l'enceinte de détente (1) et soufflant de l'air vers le bas à travers cette enceinte de détente, des ailettes (8) de distribution de l'air à orientation réglable disposées à la sortie de cette enceinte (1), et, au centre de la sortie de ladite enceinte, une pièce centrale (6) d'orientation de l'écoulement de l'air. Pour faire varier la vitesse de l'air au niveau des occupants du local et améliorer leur confort, la pièce centrale est un fond central bombé (6) en forme de calotte à convexité tournée vers l'intérieur, et dont le diamètre est choisi en fonction de la hautéur à laquelle doit être utilisée l'aérotherme.

Description

La présente invention concerne un eérotherme ainsi qu'un procédé d'utilisation de cet aérotherme.
On connait déjà divers types d'aérothermes qui comportent essentiellement un groupe motoventilateur soufflant de l'air à travers une enceinte de détente en travers de laquelle s'étend un échangeur de chaleur. Ces eérothermes qui sont destinés à assumer le chauffage de locaux de grand volume, tels que des ateliers, sont habituellement disposés horizontalement. Autrement dit ces aérothermes produisent à leur sortie des courants d'air chaud sensiblement horizontaux et comme cet air chaud a naturellement tendance à monter, il en résulte une stratification des couches d'air du local présentant des différences de température très élevées entre le plafond du local et le sol. Une telle différence de température peut être de l'ordre de 15 à 30°C.
Ces aérothermes doivent fournir, pour une température de confort donnée à l'intérieur du local, une quantité de chaleur supérieure ou égale à la quantité de chaleur perdue. Cette perte de chaleur est de deux types à savoir d'une part une déperdition statique due aux parois et d'autre part une déperdition dynamique due au renouvellement de l'air interne. Du fait de le stratification entraînée par la montée de l'air chaud, les pertes thermiques à travers la toiture du local sont très importantes.
Pour assurer le confort désiré des personnes occupant ou travaillant dans le local, il a été prévu de diriger les courants d'air chaud vers ces personnes. La sensation de confort de chaque personne dépend de la température de l'air ambiant, de se vitesse, du degré hygrométrique de l'air et du rayonnement des parois. Si l'on souffle de l'air chaud sur les personnes travaillant dans le local équipé de l'aérotherme, ces personnes éprouvent malgré tout une sensation de froid d'où la nécessité d'augmenter la température de l'air sortant de l'aérotherme. De ce fait cet air plus chaud a tendance à monter et à se stratifier plus vite. On a essayé de remédier à ces inconvénients en prévoyant des accessoires de reprise de l'air au sol mais ces accessoires présentent l'inconvénient d'être chers, encombrants et peu efficaces.
On a également envisagé une autre solution constituant à disposer les aérothermes verticalement mais avec une telle disposition on retrouve les inconvénients énoncés précédemment, en ce qui concerne le soufflage direct sur les personnes se trouvant dans le local à chauffer.
On connait également, par le brevet U5-A-2 332 762, un appareil de chauffage du type aérotherme qui distribue de l'air chaud à la verticale vers le bas, l'air s'écoulant sur une surface importante du fait qu'il est distribué "en spirale et en éventail". Il est bien clair que par un tel procédé il est inévitable que l'on crée des turbulences dans l'atmosphère du local occupé par des personnes, et que de ce fait on ne peut pas assurer un confort tel qu'on le désire.
Dans d'autres appareils de distribution d'air, tel que celui décrit dans le brevet allemand DE-B-1 191 536, qui comportent également, à la sortie de l'appareil, des ailettes de distribution de l'air à orientation réglable, ces ailettes de distribution servent uniquement à orienter l'écoulement de l'air à la sortie de l'appareil, pour qu'il soit seulement dépourvu de turbulences, ce qui s'est avéré ne pas être suffisant pour assurer un confort satisfaisant aux personnes se trouvant dans le local respectif. Les clapets de ces appareils servent par ailleurs à constituer, lorsqu'ils sont fermés, une fermeture étanche.
Ces appareils ne peuvent donc pas non plus donner des résultats de confort satisfaisant pour les occupants d'un local.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant des moyens très efficaces à cette fin et notamment un aérotherme de conception particulièrement simple, permetant d'obtenir un confort optimal des personnes se trouvant dans un local.
L'invention a donc pour objet un procédé d'utilisation d'un aérotherme comme appareil de chauffage et/ou comme appareil de déstratification des couches d'air d'un local occupa par des personnes, pour leur assurer un confort désiré, procédé dans lequel on souffle de l'air éventuellement chauffé, à la verticale vers le bas, sans turbulences vers ledites personnes, caractérisé en ce qu'on règle la vitesse de sortie de l'air de l'aérotherme suivant la hauteur de l'aérotherme par rapport au sol, de sorte que l'air arrive à faible vitesse au niveau des personnes occupant le local.
L'invention a également pour objet un aérotherme d'axe vertical comportant une enceinte de détente ouverte à ses deux extrémités supérieure et inférieure et un groupe motoventilateur monté en travers de l'orifice supérieur de l'enceinte de détente et soufflant de l'air vers le bas à travers cette enceinte de détente dans laquelle se trouve également, éventuellement, une batterie de chauffage de l'air soufflé, des ailettes de distribution de l'air à orientation réglable disposées à la sortie de cette enceinte, notamment dans un espace annulaire à l'intérieur de l'enceinte et avoisinant sa paroi, et, au centre de la sortie de ladite enceinte, une pièce centrale d'orientation de l'écoulement de l'air, caractérisé en ce que la pièce centrale est un fond central bombé en forme de calotte à convexité tournée vers l'intérieur, dont le diamètre est choisi en fonction de la hauteur à laquelle doit être utilisée l'aérotherme, notamment un diamètre relativement faible par rapport à la sortie de l'aérotherme, l'espace annulaire ayant alors une grande section, pour donner à l'air sortant de l'aérotherme une vitesse relativement faible, si l'aérotherme doit être placé à une hauteur relativement petite, tandis que le diamètre choisi pour le fond central bombé est plus grand, de manière à réduire corrélativement la section du passage par l'espace annulaire et à augmenter la vitesse de sortie de l'air, si l'aérotherme doit être placé à une hauteur plus grande.
L'aérotherme suivant l'invention offre l'avantage qu'il permet de faire varier très aisément, en fonction de la position des ailettes de distribution, la vitesse de l'nir au niveau des occupants du local. Ces ailettes assurent ainsi une distribution multidirectionnelle et à faible vitesse de l'air au niveau des occupants du locnl, l'air pouvant ainsi sortir de l'aérotherme à une vitesse d'autant plus élvée que l'aérotherme est situé à une hauteur plus grande par rapport au sol. La nature multidirectionnelle et la vitesse de l'air au niveau des occupants du local est obtenue très simplement en faisant varier l'inclinaison des ailettes de distribution.
L'aérotherne suivant l'invention peut être utilisé tel quel en tant qu'appareil de déstratification. Il peut ètre aussi utilisé comme appareil de chauffage et dans ce cas il comporte, à l'intérieur de l'enceinte de détente, un échangeur de chaleur balayé par l'air soufflé par le groupe motaventilateur. Cet échangeur de chaleur est constitué de preference par une batterie spiralée offrant l'avantage de délivrer à sa sortie un flux d'air chaud homogène, sans turbulence.
On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :

La figure 1 est une vue en coupe axiale verticale schématique d'un aérotherme suivant l'invention.
La figure est une vue en coupe horizontale faite suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue développée et partielle d'une partie des ailettes de distribution de forme plane.
La figure 4 est une vue développée partielle d'ailettes de distribution en forme de dièdres.

L'aérotherme d'axe vertical suivant l'invention qui est représenté sur les figures 1 et 2 comporte une enceinte de détente cylindrique 1 ouverte à ses extrémités supérieure et inférieure. En travers de l'orifice supérieur de l'en- ceinte 1 s'étend un groupe motoventilateur constitué d'un ventilateur proprement dit 2, d'axe vortical, entraîné en rotation par un moteur 3, ce moteur 3 étant lui-même porté par l'enceinte 1 au moyen d'entretoises 4. L_P groupe motoventilateur 3 est agendé rie manière à souffler de l'air vers le bas comme il est indiqué par les flèches sur la figure 1.
Lorsque l'aérotherme suivant l'invention est utilisé en tant que générateur d'air chaud, il comporte, à l'intérieur de l'enceinte 1 et en dessous du groupe motoventilateur 2, 3, un échangeur de chaleur 5 qui est constitué de préférence par une batterie spiralée formée de tubes parcourus par un fluide caloporteur (eau, vapeur, gaz) ou bien encore par une résistance de chauffage électrique enroulée en spirale ou tout autre moyen équivalent.
A sa partie inférieure l'aérotherme comporte, dans sa partie centrale, un fond bombé 6, en forme de calotte, à convexité tournée vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'amont en considérant le sens d'écoulement de l'air du haut vers le bas. Ce fond bombé 6 est rendu solidaire de la paroi de l'enceinte 1 par tous moyens appropriés tels que tirants, entretoises, etc.
Le fond bombé central 4 délimite ainsi, avec le bnrd inférieur circulaire la délimitant l'orifice intérieur de l'enceinte 1, un espace annulaire 7 dans lequel sont logées des ailettes de distribution d'air 8 à orientation réglable. Ces ailettes 8 sont réparties régulièrement autour de l'axe vertical de l'aérotherme et chacune de ces ailettes 8 est montée à rotation autour d'un axe horizontal et radial 9. Cet axe 9 peut être matérialisé par un pivot porté par la paroi de l'enceinte 1. Chacune des ailettes 8 s'étend ainsi en porte-à-faux radialement, en direction du fond bombé central 6, et son extrémité interne est située à une très faible distance de ce fond, tout en en étant séparée.
Les ailettes de distribution d'air 8 ont une inclinaison réglable autour de leurs axes respectifs 9.
Comme on peut le voir sur la figure 3, qui représente des ailettes planes 8 articulées autour de leurs axes 9, ces ailettes délimitent entre elles des canaux de sortie de l'air chaud dont la largeur varie en fonction de l'inclinaison de ces ailettes. Lorsque les ailettes sont verticales, la largeur de passage de chaque canal est maximale et correspond à l'intervalle entre les axes de rotation 9. Ces ailettes 8 sont représentées en trait plein dans une position assez fortement inclinée sur l'horizontale et en trait mixte dans une position plus faiblement inclinée. Il est clair que dans la position faiblement inclinée la section de passage dans chaque canal est plus réduite et par conséquent il est ainsi possible de faire varier la vitesse de sortie des veines élémentaires d'air chaud, indiquées par les flèches sur la figure 3, en fonction de l'orientation des ailettes 8.
Le diamètre du fond centrol bombé 6 est choisi en fonction de la hauteur à laquelle doit être utilisé l'aérotherme. Si cet aérotherme doit être placé à faible hauteur, par exemple à 4 m, le fond bombé 6 a alors un diamètre rela- tixement faible de manière à délimiter, avec le bord inférieur la de l'enceinte 1, un passage de sortie annulaire 7 le grande section, ce qui donne une vitesse de sortie de l'air chaud relativement faible.
Au contraire. si l'aérotherme doit être placé à une hauteur plus grande, par exemple 15 m, le diamètre du fond 6 est plus grand de manière à réduire la section du passage de sortie 7 et à augmenter corrélativement la vitesse de sortie de l'air.
Les ailettes de distribution d'air peuvent avoir toute forme appropriée, notamment plane comme il a été décrit sur la figure 3. La figure 4 illustre le cas d'ailettes 19 en forme de dièdres comportant une partie supérieure 19a verticale et de plus grande longueur que la partie inférieure 19b située du côté de l'orifice de sortie et qui est inclinée par rapport à la précédente. Toute autre forme l'ailette peut être également envisagée notamment une forme courbe.
Lorsque l'aérotherme est utilisé en tant que générateur de chaleur on utilise de préférence une batterie spiralée 5 qui permet d'obtenir en dessous d'elle un flux d'air chaud homogèe sans turbulence.
L'aérotherme suivant l'invention peut comporter également, en vue de réduire les turbulences, des aubages radiaux situés en aval du groupe motoventilateur 2, 3, ces aubages jouant le rôle de redresseurs du courant d'air.
D'après la description qui précède, les ailettes de distribution d'air ou 19 ont été représentées comme étant situées à l'intérieur du volume cylindrique défini par la a paroi de l'enceinte de détente 1. Toutefois, l'invention s'applique également au cas où ces ailettes seraient disposées latéralement par rapport à la paroi cylindrique de l'enceinte 1,c'est-à-dire à l'extérieur par rapport à celle-ci, le fond bombé central 6 étant alors naturellement aussi prolongé à l'extérieur de la paroi de l'enceinte de détente 1.

Claims

1.- Procédé d'utilisation d'un aérotherme comme appareil de chauffage et/ou comme appareil de déstratification des cuuches d'air d'un local occupé par des personnes, pour leur assurer un confort désiré, procédé dans lequel on souffle de l'air éventuellement chauffé, à la verticale vers le bas,sans turbulences vers ledites personnes, caractérisé en ce qu'on règle la vitesse de sortie de l'air de l'aérotherme suivant la hauteur de l'aérotherme par rapport au sol, de sorte que l'air arrive à faible vitesse au niveau des personnes occupant le local.

2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé ence qu'on fait sortir l'air de l'aérotherme à une vitesse d'autant plus élevée que l'eérotherme est situé à une hauteur plus grande par rapport au sol.

3.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes pour un aérotherme comportant des ailettes de distribution de l'air à sa sortie, caractérisé en ce qu'on règle la vitesse de l'air en faisant varier l'inclinaison desdites ailettes de distribution de l'air.

4.- Aérotherme d'axe vertical comportant une enceinte de détente (1) ouverte à ses deux extrémités supérieure et inférieure et un groupe motoventilateur (2) monté en travers de l'orifice supérieur de l'enceinte de détente (1) et soufflant de l'air vers le bas à travers cette enceinte de détente dans laquelle se trouve également, éventuellement, une batterie (5) de chauffage de l'air soufflé, des ailettes (8) de distribution de l'air à orientation réglable disposées à la sortie de cette enceinte (1), notamment dans un espace annulaire (7) à l'intérieur de l'enceinte (1) et avoisinant sa paroi, et, au centre de la sortie de ladite enceinte, une pièce centrale (6) d'orientation de l'écoulement de l'air, caractérisé en ce que la pièce centrale est un fond central bombé (6) en forme de calotte à convexité to,urnée vers l'intérieur, dont le diamètre est choisi en fonction de la hauteur à laquelle doit être utilisée l'aérotherme, notamment un diamètre relativement faible par rapport à la sortie de l'aérotherme, l'espace annulaire ayant alors une grande section, pour donner à l'air sortant de l'aérotherme une vitesse relativement faible, si l'aérotherme doit être placé à unr hauteur relativement petite, tandis que le diamètre choisi pour le fond central bombé (6) est plus qrand, de manière à réduire corrélativementla section du passage par l'espace annulaire (7) et à augmenter la vitesse de sortie de l'air, si l'aérotherme doit être placé à une hauteur plus grande.

5.- Aérotherme suivant la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des ailettes (8) s'étend en portá-à-faux, en direction du fond bombé central (6), et son extrémité interne est située à une très faible distance de ce fond, tout en en étant séparée.

6.- Aérotherme suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisé en ce qu'il comporte, en aval du groupe motoventilateur (2), (3), des aubages radiaux destinés à réduire les turbulences et jouant le rôle de redresseur du courant d'air.

7.- Aérotherme suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce une les ailettes de distribution d'air (10) ont chacune la forme d'un dièdre comportant une partie supérieure (10a) verticale, de plus grande longueur que la partie inférieure (10b) située du côté de l'orifice de sortie et qui est inclinée par rapport à la précédente.

8.- Aérotherme suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les ailettes de distribution d'uir (3) sont disposées latéralement par rapport à l'enceinte de détente (1) et à l'extérieur de celle-ci.