EP0323356A1 - Dispositif de chauffage ou de refroidissement d'un flux d'air, notamment pour le chauffage ou refroidissement des pièces d'un bâtiment - Google Patents

Dispositif de chauffage ou de refroidissement d'un flux d'air, notamment pour le chauffage ou refroidissement des pièces d'un bâtiment Download PDF

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Abstract

Un dispositif de chauffage ou de refroidissement d'un flux d'air, notamment pour le chauffage ou refroidissement des pièces d'un bâtiment, comprend un caisson central répartiteur (1), présentant un orifice d'entrée d'air frais ou recyclé dans l'une de ses parois et plusieurs orifices de sortie d'air conditionné dans au moins une autre paroi et des moyens (3) pour créer, à l'intérieur de ce caisson, une surpression de l'air. Pour faciliter la construction et l'installation du dispositif, celui-ci comprend plusieurs batteries de conditionnement d'air (2) fixées, à l'extérieur du caisson central (1) sur la ou les parois de ce caisson central qui sont percées des orifices de sortie d'air conditionné du caisson, respectivement autour de ces orifices de sortie, chacune de ces batteries de conditionnement d'air (2) comportant une gaine externe (4) ouverte à ses deux extrémités, fixée, à une première extrémité, sur le caisson (1) autour de l'orifice de sortie d'air conditionné percé dans la paroi (1a) de ce caisson et communiquant par sa seconde extrémité, avec une pièce à chauffer ou refroidir et chaque gaine (4) contient des moyens (5) de chauffage et ou de refroidissement individuels de l'air.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de chauffage ou de refroidissement d'un flux d'air notamment pour le chauffage ou refroidissement des pièces d'un bati­ment.
  • Parmi les diverses installations connues actuelle ment pour assurer le chauffage des pièces d'un bâtiment, celles du type à air pulsé utilisent, dans le bâtiment, au moins une centrale de mise en mouvement d'air chaud ou d'air froid de tout type conventionnel, laquelle est re­liée, par un réseau de gaines de distribution à diverses pièces du bâtiment qui doivent être chauffées ou refroidies. Un ventilateur assure le refoulement de l'air chaud ou froid dans les gaines et ce ventilateur est généralement associé à la source de chaleur ou de froid. Une telle installation de chauffage ou de refroidissement à air pulsé présente l'in­convénient d'une absence de réglage de la température pièce par pièce puisque ce réglage est réalisé globalement.
  • Toutefois on connaît également ainsi qu'il est décrit dans le brevet US-A 3 445 317, une installation à air pulsé qui comporte outre une centrale de mise en mouvement de l'air chaud ou froid des unités de conditionnement d'air associées aux diverses pièces d'un bâtiment à chauffer et qui sont reliées individuellement à une gaine de distribu­tion d'air. Ces divers unités de conditionnement d'air sont logées à travers des parois des pièces individuelles à chauffer et à refroidir et elles sont connectées à une gaine de distribution d'air s étendant le long d'un couloir, les diverses unités de conditionnement d'air étant réparties à distance les unes des autres le long de ce couloir. Une telle installation présente ' inconvénient d'entraîner une dispersion des unités de conditionnement d'air individuelles et d'avoir un coût de montage relativement élevé.
  • On connait également, ainsi qu'il est décrit dans le brevet US-A-4 565 075 un appareil de distribution d'air conditionné comprenant un caisson central répartiteur pré­sentant un orifice d'entrée d'air dans l'une de ses parois frontales et plusieurs orifices de sortie d'air dans sa paroi latérale, un ventilateur logé à l'intérieur du caisson pour créer une surpression de l'air et un échangeur de cha­leur logé à l'intérieur du caisson. Cet appareil permet de distribuer des flux d'air froid ou chaud vers les pièces individuelles à chauffer, ces flux d'air étant transmis aux pièces par des gaines raccordées aux orifices de sortie du caisson. Toutefois un tel appareil ne permet pas de régler d'une manière simple les températures désirées dans les pièces individuelles respectives.
  • La présente invention vise à remédier à ces incon­vénients en procurant un dispositif de conception particu­lièrement simple, pouvant être installé trés aisément et rapidement et permettant d'obtenir une régulation très pré­cise de la température de chaque pièce, par des moyens très simples.
  • A cet effet ce dispositif de chauffage ou de re­froidissement d'un flux d'air, notamment pour le chauffage ou refroidissement des pièces d'un bâtiment comprenant un caisson central répartiteur présentant un orifice d'entrée d'air frais ou recyclé dans l'une de ses parois et plusieurs orifices de sortie d'air conditionné dans au moins une autre paroi, des moyens pour créer à l'intérieur de ce caisson, une surpression de l'air, et des moyens de chauffage ou refroidissement de l'air, est caractérisé en ce qu'il com­prend plusieurs batteries de conditionnement d'air fixées, à l'extérieur du caisson central sur la ou les parois de ce caisson central qui sont percées des orifices de sortie d'air conditionné du caisson, respectivement autour de ces orifices de sortie, chacune de ces batteries de condition­nement d'air comportant une gaine externe ouverte à ses deux extrémités, fixée, à une première extrémité sur le caisson autour de l'orifice de sortie d'air conditionné percé dans la paroi de ce caisson et communiquant par sa seconde ex­trémité, avec une pièce à chauffer ou refroidir et en ce que chaque gaine contient des moyens de chauffage et ou de re­froidissement individuels de l'air.
  • Les batteries de conditionnement d'air du dispositif suivant l'invention peuvent être du type à circulation de thermofluides ou à chauffage électrique. Dans le premier cas le dispositif de régulation de chaque batterie comporte une vanne modifiant le débit d'eau chaude ou d'eau froide sui­vant les ordres d'une sonde d'ambiance réglable située dans la pièce correspondante à chauffer ou refroidir.
  • Ce dispositif de chauffage ou de refroidissement suivant l'invention offre l'avantage qu'il permet une mise en régime rapide c'est-à-dire que l'on peut atteindre très rapidement la température de confort désirée dans chaque pièce, simplement en ajustant le débit du fluide à travers l'échangeur de chaleur de la batterie de conditionnement d'air associée à cette pièce. Par ailleurs son montage peut s'effectuer très rapidement puisqu'un seul dispositif suffit pour l'alimentation en air chaud ou froid de plusieurs pièces. On évite de ce fait la multiplication de radiateurs devant être montés dans les pièces individuelles et raccor­dés par des canalisations ou des réseaux de gaines impor­tants.
  • Par ailleurs le dispositif suivant l'invention uti­lise des batteries cylindriques particulièrement compactes qui permettent une alimentation en fluide à basse tempéra­ture provenant de chaudière à gaz à condensation. Ce dispo­sitif offre également l'avantage qu'il est fabriqué en usine sous la forme d'un ensemble monobloc de faible encombrement comportant des batteries de conditionnement d'air, des dis­positifs de régulation et des canalisations, cet ensemble assurant à lui seul les fonctions remplies habituellement par des radiateurs et tuyauteries indépendants qu'il est nécessaire d'orienter et de raccorder sur le chantier. Un tel ensemble monobloc permet d'assurer le chauffage ou le refroidissement d'un groupe de locaux voisins choisis arbi­trairement, en ouvrant ainsi la voix au comptage énergétique par zone, par utilisateur etc .
  • 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 plan d'un dispositif de chauffage ou refroidissement suivant l'invention, les bat­teries de conditionnement d'air de ce dispositif étant dis­ posés régulièrement en étoile autour d'un axe vertical
    • La figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II II de la figure 1.
    • La figure 3 est une vue en plan d'une variante d'exécution du dispositif suivant l'invention dans laquelle les batteries de conditionnement d'air sont disposées, par paires de batteries opposées, sur les parois des deux grandes faces d'un caisson central rectangulaire.
    • La figure 4 est une vue en élévation d'une variante d'exécution d'un dispositif suivant l'invention en forme de T.
    • La figure 5 est une vue en plan du dispositif repré­senté sur la figure 4.
    • La figure 6 est une vue en plan d'une autre variante d'exécution d'un dispositif suivant l'invention.
  • Dans la forme d'exécution de l'invention représen­tée sur les figures 1 et 2 le dispositif de chauffage ou refroidissement comprend un caisson central cylindrique 1 d'axe vertical, sur la paroi latérale cylindrique 1a duquel sont montées des batteries de conditionnement d'air 2, par exemple au nombre de six, réparties régulièrement autour de l'axe, à 60 degrés les unes des autres La paroi horizon­tale supérieure (ou inférieure) du caisson 1b présente une ouverture centrale 1c pour l'entrée de l'air, et à l'inte­rieur du caisson 1 est monté un ventilateur centrifuge coa­xial 3 entraîné par un moteur électrique intégré à la tur­bine (non représenté). Par ailleurs chaque batterie de con­ditionnement d'air 2 comporte une gaine cylindrique externe ouverte à ses deux extrémités et qui est fixée, à l'une de ses extrémités, à la paroi latérale cylindrique 1a du cais son 1. A cet endroit la gaine 4 entoure un trou 1d percé dans la paroi latérale 1a. L'autre extrémité de la gaine 4 est reliée, par une gaine appropriée, à une pièce d'un bâti­ment qui doit être chauffée ou refroidie.
  • A l'intérieur de chaque gaine 4 est logé, d'une manière étanche, un échangeur de chaleur 5, de tout type approprié mais de préférence de forme cylindrique. Cet échangeur de chaleur 5 est agencé de manière à être traversé axialement par l'air à chauffer ou à refroidir qui s'écoule comme il est représenté par les flèches sur la figure 1. Cet échangeur de chaleur est branché, par un circuit individuel comprenant une vanne de régulation de débit 6, sur un cir­cuit d'écoulement de fluide de chauffage ou de refroidisse­ment qui est introduit dans le dispositif par une canalisa­tion 7 d'arrivée de fluide de chauffage ou refroidissement et qui en sort par une canalisation 8 de sortie du fluide. Les échangeurs de chaleur 5 des diverses batteries de condi­tionnement d'air 2 sont alimentés en parallèle entre ces deux canalisations 7 et 8 et le débit du fluide de chauffage ou de refroidissement à travers chacun d'eux peut être réglé individuellement au moyen de la vanne associée 6 qui peut être une vanne thermostatique ou commandée à distance par une sonde d'ambiance réglable logée dans la pièce à chauffer ou refroidir.
  • Dans la variante d'exécution représentée sur la figure 3 le dispositif de chauffage ou refroidissement sui­vant l'invention comprend également six batteries de condi­tionnement d'air 2 mais dans ce cas ces batteries 2 sont réparties en trois groupes de deux batteries opposées. Plus particulièrement les batteries de conditionnement d'air 2 sont fixées sur un caisson central 9 de forme parallélépipé­dique et plus particulièrement sur les deux grandes parois verticales opposées 9a et 9b. L'air à chauffer ou à refroi­dir est mis en pression à l'intérieur du caisson parallélé­pipédique 9 au moyen d'un ventilateur soufflant 11 qui est entraîné par un moteur électrique intégré à la turbine. Ce ventilateur est monté, par exemple, sut l'une des petites parois latérales 9c, percée d'une ouverture d'entrée d'air, du caisson central parallélépipédique 9. Ce ventilateur 11 peut être avantageusement logé à l'intérieur d'un caisson 12 assurant le mélange d'air neuf et d'air repris. Comme dans l'exemple illustré sur la figure 1, les échangeurs de cha­leur 5 des batteries de conditionnement d'air individuel­les 2 sont traversés par un fluide de chauffage ou de re­froidissement s'écoulant dans un ensemble de conduits d'entrée et de sortie 13 de ce fluide. Les échangeurs 5 sont branchés dans des circuits en parallèle entre les conduits d'entrée et de sortie du fluide de chauffage ou de refroi­dissement. Leurs débits d'alimentation sont contrôlés par des vannes de régulation de débit 6.
  • Dans la variante d'exécution représentée sur les figure 4 et 5 le dispositif suivant l'invention comprend un caisson central 14 qui présente en élévation à la forme d'un T. Ce caisson 14 comprend un tube vertical inférieur 15 qui est soudé à un tube horizontal et diamétral supérieur 16 dont la partie centrale est suffisament élargie pour pouvoir contenir le ventilateur centrifuge 3 d'axe vertical. Le dispositif comporte par ailleurs deux batteries de condi­tionnement d'air 2 raccordées aux deux extrémités du tube horizontal 16. Eventuellement le tube vertical inférieur 15 du caisson 14 peut être aussi raccordé à une batterie de conditionnement d'air 2 assurant un pré-chauffage ou un pré-refroidissement de l'air pénétrant dans le compartiment supérieur où est logé le ventilateur centrifuge 3.
  • Dans ce cas les deux batteries 2 raccordées au tube horizontal 16 pourraient être supprimées si bien que le caisson central fournirait de l'air conditionné à la même température, suivant deux directions opposées, aux deux sorties opposées du tube 16.
  • Suivant une variante la batterie de conditionnement d'air branchée sur le tube vertical 15 pourrait aussi être remplacée par un filtre.
  • La figure 6 illustre une variante d'exécution dans laquelle le dispositif comporte un caisson central cylin­drique 17, contenant le ventilateur centrifuge 2, dont la paroi frontale supérieure ou inférieure est percée d'une ou­verture d'entrée d'air 18 et à la paroi latérale duquel se raccordent quatre tubes de sortie d'air 19 coaxiaux deux à deux et d'axes parallèles. A chacun des quatre tubes de sortie d'air 19 est raccordée une batterie de condition­nement d'air 2, ce qui permet d'assurer une distribution d'air conditionné vers quatre pièces individuelles à chauf­fer ou refroidir.

Claims (9)

1.- Dispositif de chauffage ou de refroidissement d'un flux d'air, notamment pour le chauffage ou refroidisse­ment des pièces d'un bâtiment, comprenant un caisson central répartiteur (1,9,14,16), présentant un orifice d'entrée d'air frais ou recyclé dans l'une de ses parois et plusieurs orifices de sortie d'air conditionné dans au moins une autre paroi, des moyens (3,11) pour créer, à l'intérieur de ce caisson, une surpression de l'air, et des moyens de chauf­fage ou refroidissement de l'air, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs batteries de conditionnement d'air (2) fixées, à l'extérieur du caisson central (1,9,14,16) sur la ou les parois de ce caisson central qui sont percées des orifices de sortie d'air conditionné du caisson, respecti­vement autour de ces orifices de sortie, chacune de ces batteries de conditionnement d'air (2) comportant une gaine externe (4) ouverte à ses deux extrémités, fixée, à une première extrémité, sur le caisson (1,9,14,16) autour de l'orifice de sortie d'air conditionné percé dans la paroi (1a;9a,9b) de ce caisson et communiquant, par sa seconde extrémité, avec une pièce à chauffer ou refroidir et en ce que chaque gaine (4) contient des moyens (5) de chauffage et ou de refroidissement individuels de l'air.
2.- Dispositif suivant la revendication 1 carac­térisé en ce que chaque batterie de conditionnement d'air (2) contient des moyens de chauffage électrique.
3.- Dispositif suivant la revendication 1 caracté­risé en ce que chaque batterie de conditionnement d'air (2) contient un échangeur de chaleur (5) disposé coaxialement, de manière étanche, à l'intérieur de la gaine (4), traversé axialement par l'air sous pression sortant du caisson (1,9,14,16) et des moyens (6) pour faire s'écouler à tra­vers chaque échangeur de chaleur (5) un fluide de chauffage ou refroidissement, avec un débit variable fonction de la température désirée dans la pièce à laquelle est associée la batterie de conditionnement d'air (2).
4.- Dispositif suivant la revendication 3 caracté­ risé en ce que chaque échangeur de chaleur (5) est du type à circulation d'un thermofluide et comporte un dispositif de régulation pourvu d'une vanne (6) modifiant le débit du thermofluide, telle qu'eau chaude ou eau froide suivant les ordres d'une sonde d'ambiance réglable, qui est logée dans la pièce à chauffer ou refroidir respective.
5.- Dispositif suivant l'une quelconque des reven­dications 1 à 4 comprenant un caisson central cylindrique ou prismatique (1) à l'intérieur duquel est monté un ventila­teur centrifuge coaxial (3) entraîné par un moteur électri­que, caractérisé en ce que les batteries de conditionnement d'air (2) sont montées sur la paroi latérale (1a) du caisson en étant réparties autour de l'axe et une paroi frontale du caisson (1b) présente une ouverture centrale (1c), pour l'entrée de l'air.
6.- Dispositif suivant la revendication 5 caracté­risé en ce que le caisson central (14) qui présente en élé­vation à la forme d'un T, comprend un tube vertical infé­rieur (15) qui est soudé à un tube horizontal et diamétral supérieur (16) dont la partie centrale est suffisament élar­gie pour pouvoir contenir le ventilateur centrifuge (3) d'axe vertical et deux batteries de conditionnement d'air (2) sont raccordées aux deux extrémités du tube horizontal (16).
7.- Dispositif suivant la revendication 6 caracté­risé en ce que le tube vertical inférieur (15) du caisson (14) est raccordé à un filtre ou à une batterie de condi­tionnement d'air (2) assurant un pré-chauffage ou un pré­refroidissement de l'air pénétrant dans le compartiment supérieur où est logé le ventilateur centrifuge (3).
8.- Dispositif suivant la revendication 5 caracté­risé en ce qu'il comprend un caisson central cylindrique (17), à la paroi latérale duquel se raccordent quatre tubes de sortie d'air (19) coaxiaux deux à deux et d'axes paral­lèles et à chacun des quatre tubes de sortie d'air (19) est raccordée une batterie de conditionnement d'air (2).
9.- Dispositif suivant l'une quelconque des reven­dications 1 à 4 caractérisé en ce que les gaines externes (4) des batteries de conditionnement d'air (2) sont fixées sur un caisson central (9) de forme parallélépipédique et plus particulièrement sur les deux grandes parois verti­cales opposées (9a,9b) et l'air à chauffer ou à refroidir est mis en pression, à l'intérieur du caisson parallélépipé dique (9), au moyen d'un ventilateur soufflant (11) qui est entraîné par un moteur électrique et qui est monté sur une paroi (9c), percée d'une ouverture d'entrée d'air, du cais­son central parallélépipédique (9).
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