EP0936416A1 - Dispositif de contrôle d'une installation de rafraíchissement d'air ambiant par circulation d'eau froide dans un plancher - Google Patents
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- F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
- F24F2110/20—Humidity
Definitions
- the present invention relates to a control device of an installation for cooling ambient air by circulating water cold in a floor.
- FIG. 1 A floor for the circulation of cold or hot water known is shown in Figure 1.
- a coil 2 for example constituted by a tube of material synthetic, is embedded in a thin concrete screed 3, of of the order of 50 mm, resting on a layer of insulating material 4, by example in polystyrene, itself supported by a concrete slab of structure 5.
- a floor covering 6, such as a tile, carpet, parquet, or linoleum.
- the coil is used for circulating water, using a pump, not shown in the drawing, on the circuit of which a group is mounted cold.
- the water temperature necessary to obtain a air cooling in a room, is generally between 16 and 20 ° C.
- Such an installation provides good air cooling, but presents a risk of condensation linked to the surface temperature of the soil and the humidity and temperature conditions of the room.
- Condensation results in humidification of the soil, which can be dangerous for the occupants, if the floor is tiled by example, because occupants may slip on the tiling, and who can deteriorate the floor covering if it is made, for example, by carpet or parquet.
- Condensation occurs if the surface temperature of the soil is equal to or lower than the room air dew point temperature. This dew temperature depends on humidity and temperature local air, or more simply the weight of water contained in the air.
- the soil temperature which is the minimum surface temperature of the soil, that is to say that measured at the right of the tube at the inlet of the coil, depends the temperature of the water circulating in the coil, the resistance thermal of the tube, the coating concrete 3 and the floor covering 6, tiles, carpet, parquet, linoleum ....
- a first solution to limit the risk of condensation is to keep the water temperature always high enough. However, this solution is not satisfactory because then the power of cold is decreasing and there is reason to fear an unacceptable rise in temperature inside the room.
- Another solution consists in equipping the installation with an automatic regulator of the water temperature, operating according to the block diagram of FIG. 2.
- This regulator requires the measurement of the minimum surface temperature of the soil t s , and the dew temperature t r , which is calculated from the humidity of the air H and the temperature t of the ambient air.
- the regulator then performs the difference t s - t r between the surface and dew surface temperatures, and processes this difference via an algorithm A to act (C) on the temperature or the flow of water. .
- the object of the invention is to provide a very simple, avoiding implementing a control algorithm complex, and avoiding the formation of condensation, whatever the local flooring.
- this control device is characterized in that, upon entering the floor of the room, the constituent tube of the coil comes out of the screed towards the interior of the room to feed a metal sleeve mounted in series with the tube, and in direct contact with local air, then enters the yoke to constitute the coil, and in that a sensor fog detection is associated with the sleeve, which acts on the flow of the water circulation pump to reduce this or the temperature of water to increase it, when fogging is detected.
- the metal sleeve being in direct contact with the air inside the room is covered with mist as soon as its surface temperature, i.e. practically that of water, becomes equal to or less than the dew temperature.
- the fogging sensor generates a signal likely to affect the water temperature before the water temperature soil also becomes equal to or less than the dew point temperature, phenomenon accompanied by fogging.
- This device is very simple, because it only implements a simple detection of a phenomenon physical instead of two or three measurements accompanied by calculations, as is the case with known devices. In addition, measuring the soil surface temperature is no longer required, which is appreciable, because this temperature is not always easy to measure with accuracy.
- the signal emitted by the sensor is immediately usable, without prior treatment, to act on the flow rate of the circulation pump in a direction of reduction thereof, or to increase the temperature water by stopping the production of cold. This command action naturally anticipates the risk of condensation, the probability of which becomes thus very weak.
- the fog detection sensor is a capacitive sensor.
- the areas of the tube located on either side of the sleeve and outside the yoke are thermally insulated.
- the areas of the tube located on either side of the sleeve and outside the yoke are provided mechanical protection elements.
- the metal sleeve is arranged inside an openwork case to allow air circulation.
- this device includes a delay mechanism bringing back, after a predetermined time after detection of fogging on the sleeve, the installation in its initial state, by increasing the pump flow or lowering the water temperature.
- the delay time may, for example, not be less than 30 min, in particular to avoid the risks of operation in short cycle of the refrigeration unit.
- Figure 3 is a perspective view of a floor cooling, in which the same elements are designated by same references as in Figure 1.
- the tube 2 constituting the serpentine when it enters the floor of the room, leaves screed 3, in 12, to supply a metal sleeve 13 mounted in series, then enters again, in 14, in the yoke to constitute the coil.
- metal sleeve 13 is associated with a capacitive sensor 15 capable of detect the formation of fogging on the sleeve.
- Zones 12 and 14 of the tube 2, which are on the outside of the yoke, are arranged inside of elements 16 ensuring thermal insulation and protection mechanical.
- the sleeve 13 is, for its part, housed in a housing 17 with large openings for air circulation.
- This regulation signal is supplied even before the soil temperature becomes equal to or less than the dew temperature, thus avoiding the phenomenon of condensation on the ground.
- a time delay device R returns the installation to its initial state after a predetermined period of time, for example of the order of 30 mins. If mist still forms on the sleeve 13, the flow of the pump is lowered or canceled, or the chiller is back on stopped.
- the invention provides a great improvement to the existing technique by providing a device for control of an air cooling installation by water circulation cold in a floor, of simple design and implementation, providing a directly exploitable control signal, resulting a simple physical measurement.
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Abstract
Dispositif comprenant un serpentin (2) noyé dans une chape en béton (3), et dans lequel circule de l'eau rafraîchie par un groupe de froid, à une certaine température, en fonction d'une température de consigne de l'air à l'intérieur du local construit sur ce plancher. A son entrée dans le plancher du local, le tube (2) constitutif du serpentin sort de la chape vers l'intérieur du local pour alimenter un manchon métallique (13) monté en série avec le tube, et en contact direct avec l'air du local, puis pénètre dans la chape pour constituer le serpentin, et un capteur (15) de détection de buée est associé au manchon (13), qui agit sur le débit de la pompe de circulation d'eau pour réduire celui-ci ou sur la température de l'eau pour augmenter celle-ci, lorsque de la buée est détectée. <IMAGE>
Description
La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle
d'une installation de rafraíchissement d'air ambiant par circulation d'eau
froide dans un plancher.
Il est connu de réaliser le chauffage d'un bâtiment par
circulation d'eau chaude à l'intérieur du plancher de ce bâtiment. Il est
également connu de réaliser le rafraíchissement de l'air d'un bâtiment par
circulation d'eau froide dans le plancher. Un même circuit de base peut
servir à la circulation d'eau chaude pour le chauffage en hiver, et à la
circulation d'eau froide pour le refroidissement en été.
Un plancher pour la circulation d'eau froide ou d'eau chaude
connu est représenté à la figure 1.
Un serpentin 2, par exemple constitué par un tube de matière
synthétique, est noyé dans une chape en béton 3 de faible épaisseur, de
l'ordre de 50 mm, reposant sur une couche de matériau isolant 4, par
exemple en polystyrène, soutenue elle-même par une dalle de béton de
structure 5. Sur la chape 3 est placé un revêtement de sol 6, tel qu'un
carrelage, de la moquette, du parquet, ou un linoléum.
Le serpentin sert à la circulation d'eau, à l'aide d'une pompe,
non représentée au dessin, sur le circuit de laquelle est monté un groupe
de froid. La température de l'eau, nécessaire pour obtenir un
rafraíchissement d'air dans une pièce, est généralement comprise entre 16
et 20°C.
Une telle installation procure un bon rafraíchissement d'air,
mais présente un risque de condensation lié à la température de surface du
sol et aux conditions d'humidité et de température de l'air du local.
Or, la condensation se traduit par une humidification du sol, qui
peut être dangereuse pour les occupants, si le sol est en carrelage par
exemple, car les occupants risquent de glisser sur le carrelage, et qui peut
détériorer le revêtement de sol si celui-ci est constitué, par exemple, par
de la moquette ou du parquet.
Il se produit une condensation si la température de surface du
sol est égale ou inférieure à la température de rosée de l'air du local. Cette
température de rosée dépend du degré hygrométrique et de la température
de l'air du local, ou plus simplement du poids d'eau contenu dans l'air. La
température du sol, qui est la température superficielle minimale du sol,
c'est-à-dire celle mesurée au droit du tube à l'entrée du serpentin, dépend
de la température de l'eau circulant dans le serpentin, de la résistance
thermique du tube, du béton d'enrobage 3 et du revêtement de sol 6,
carrelage, moquette, parquet, linoléum... .
Une première solution pour limiter le risque de condensation,
consiste à maintenir la température de l'eau toujours suffisamment élevée.
Toutefois, cette solution n'est pas satisfaisante car alors la puissance de
froid diminue et l'on peut craindre une élévation inacceptable de la
température à l'intérieur de la pièce.
Une autre solution consiste à équiper l'installation d'un
régulateur automatique de la température de l'eau, fonctionnant suivant le
schéma bloc de la figure 2. Ce régulateur nécessite de procéder à la
mesure de la température superficielle minimale du sol ts, et de la
température de rosée tr, qui est calculée à partir du degré hygrométrique
de l'air H et de la température t de l'air ambiant. Le régulateur effectue
ensuite l'écart ts - tr entre les températures superficielle du sol et de rosée,
et traite cet écart par l'intermédiaire d'un algorithme A pour agir (C) sur la
température ou le débit de l'eau.
Cet algorithme est délicat à établir, car toute action sur la
température de l'eau ne se répercute sur la température de la surface du
sol qu'avec un retard qui dépend essentiellement de la diffusivité
thermique du béton d'enrobage et du revêtement de sol.
Dans ces conditions, et en l'absence de connaissances de
l'évolution possible de la quantité d'eau contenue dans l'air, il est donc
difficile, malgré un régulateur complexe, de se prémunir totalement contre
le risque de condensation.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif de contrôle très
simple, évitant de mettre en oeuvre un algorithme de commande
complexe, et évitant la formation de condensation, quel que soit le
revêtement de sol du local.
A cet effet, ce dispositif de contrôle est caractérisé en ce que,
à son entrée dans le plancher du local, le tube constitutif du serpentin sort
de la chape vers l'intérieur du local pour alimenter un manchon métallique
monté en série avec le tube, et en contact direct avec l'air du local, puis
pénètre dans la chape pour constituer le serpentin, et en ce qu'un capteur
de détection de buée est associé au manchon, qui agit sur le débit de la
pompe de circulation d'eau pour réduire celui-ci ou sur la température de
l'eau pour augmenter celle-ci, lorsque de la buée est détectée.
Le manchon métallique étant en contact direct avec l'air
intérieur du local se couvre de buée dès que sa température superficielle,
c'est-à-dire pratiquement celle de l'eau, devient égale ou inférieure à la
température de rosée. Le capteur détectant la buée génère un signal
susceptible d'agir sur la température de l'eau avant que la température de
sol devienne elle aussi égale ou inférieure à la température de rosée,
phénomène s'accompagnant de la formation de buée. Ce dispositif est très
simple, car il ne met en oeuvre qu'une simple détection d'un phénomène
physique au lieu de deux ou trois mesures accompagnées de calculs,
comme tel est le cas avec les dispositifs connus. En outre, la mesure de la
température superficielle du sol n'est plus nécessaire, ce qui est
appréciable, car cette température n'est pas toujours facile à mesurer avec
exactitude. Le signal émis par le capteur est immédiatement utilisable,
sans traitement préalable, pour agir sur le débit de la pompe de circulation
dans un sens de réduction de celui-ci, ou pour augmenter la température
de l'eau en arrêtant la production de froid. Cette action de commande
anticipe naturellement le risque de condensation dont la probabilité devient
ainsi très faible.
Suivant une forme avantageuse de réalisation de ce dispositif,
le capteur de détection de buée est un capteur capacitif.
En outre, les zones du tube situées de part et d'autre du
manchon et en dehors de la chape sont isolées thermiquement.
Afin d'éviter toute détérioration, les zones du tube situées de
part et d'autre du manchon et en dehors de la chape sont munies
d'éléments de protection mécanique.
Afin d'assurer sa protection, le manchon métallique est disposé
à l'intérieur d'un boítier ajouré pour permettre la circulation d'air.
Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, ce
dispositif comprend un mécanisme de temporisation ramenant, après un
temps prédéterminé postérieur à la détection de buée sur le manchon,
l'installation dans son état initial, par augmentation du débit de la pompe
ou abaissement de la température de l'eau.
Le délai de temporisation peut, par exemple, ne pas être
inférieur à 30 mn, notamment pour éviter les risques de fonctionnement en
cycle court du groupe de production de froid.
Afin d'éviter un risque de remise en fonctionnement du groupe
de froid suivi d'un arrêt quasi immédiat du fait de la persistance du
phénomène de condensation, il peut aussi être envisagé d'associer au
groupe de production de froid, un ballon tampon d'une capacité suffisante,
à déterminer en fonction des caractéristiques propres de l'installation
concernée.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique annexé,
représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce
dispositif :
La figure 3 est une vue en perspective d'un plancher
refroidissant, dans lequel les mêmes éléments sont désignés par les
mêmes références qu'à la figure 1.
Dans le dispositif selon l'invention, le tube 2 constitutif du
serpentin, à son entrée dans le plancher du local, sort de la chape 3, en
12, pour alimenter un manchon métallique 13 monté en série, puis pénètre
de nouveau, en 14, dans la chape pour constituer le serpentin. Au
manchon métallique 13 est associé un capteur capacitif 15 susceptible de
détecter la formation de buée sur le manchon. Les zones 12 et 14 du tube
2, qui se trouvent à l'extérieur de la chape, sont disposées à l'intérieur
d'éléments 16 assurant une isolation thermique et une protection
mécanique. Le manchon 13 est, pour sa part, logé dans un boítier 17
comportant de larges ouvertures permettant la circulation de l'air.
Dès que la température superficielle du manchon 13, qui
correspond pratiquement à la température de l'eau de rafraíchissement,
devient égale ou inférieure à la température de rosée, le manchon se
couvre de buée, phénomène qui est détecté par le capteur 15, qui fournit
une information à un dispositif de traitement T actionnant une commande
C de limitation, voire d'arrêt du débit de la pompe de circulation, ou
provoquant l'arrêt du groupe de réfrigération en vue d'obtenir une
augmentation de la température de l'eau. Ce signal de régulation est fourni
avant même que la température de sol ne devienne égale ou inférieure à la
température de rosée, évitant ainsi le phénomène de condensation au sol.
Un dispositif de temporisation R ramène l'installation dans son état initial
après une période de temps prédéterminée, par exemple de l'ordre de
30 mn. Si de la buée se forme toujours sur le manchon 13, le débit de la
pompe est abaissée ou annulée, ou le groupe de froid est de nouveau
arrêté.
Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une
grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif de
commande d'une installation de rafraíchissement d'air par circulation d'eau
froide dans un plancher, de conception et de mise en oeuvre simples,
fournissant un signal de commande exploitable directement, résultant
d'une simple mesure physique.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme
d'exécution de ce dispositif, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en
embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le
type de capteur pourrait être différent, sans que l'on sorte pour autant du
cadre de l'invention.
Claims (6)
- Dispositif de contrôle d'une installation de rafraíchissement d'air ambiant par circulation d'eau froide dans un plancher, du type comprenant un serpentin (2) noyé dans une chape en béton (3), et dans lequel circule de l'eau rafraíchie par un groupe de froid, à une certaine température, en fonction d'une température de consigne de l'air à l'intérieur du local construit sur ce plancher, caractérisé en ce que, à son entrée dans le plancher du local, le tube (2) constitutif du serpentin sort de la chape vers l'intérieur du local pour alimenter un manchon métallique (13) monté en série avec le tube, et en contact direct avec l'air du local, puis pénètre dans la chape pour constituer le serpentin, et en ce qu'un capteur (15) de détection de buée est associé au manchon (13), qui agit sur le débit de la pompe de circulation d'eau pour réduire celui-ci ou sur la température de l'eau pour augmenter celle-ci, lorsque de la buée est détectée.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (15) de détection de buée est un capteur capacitif.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les zones (12, 14) du tube situées de part et d'autre du manchon (13) et en dehors de la chape (3) sont isolées thermiquement.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les zones (12, 14) du tube situées de part et d'autre du manchon (13) et en dehors de la chape (3) sont munies d'éléments (16) de protection mécanique.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le manchon métallique (13) est disposé à l'intérieur d'un boítier ajouré (17) pour permettre la circulation d'air.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme (R) de temporisation ramenant, après un temps prédéterminé postérieur à la détection de buée sur le manchon (13), l'installation dans son état initial, par augmentation du débit de la pompe ou abaissement de la température de l'eau.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9801981A FR2774751B1 (fr) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | Dispositif de controle d'une installation de rafraichissement d'air ambiant par circulation d'eau froide dans un plancher |
FR9801981 | 1998-02-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=9523118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP99420033A Withdrawn EP0936416A1 (fr) | 1998-02-12 | 1999-02-11 | Dispositif de contrôle d'une installation de rafraíchissement d'air ambiant par circulation d'eau froide dans un plancher |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP0936416A1 (fr) |
FR (1) | FR2774751B1 (fr) |
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FR2774751A1 (fr) | 1999-08-13 |
FR2774751B1 (fr) | 2000-03-10 |
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