FR2538882A1 - Air conditioning installation for premises comprising a Trombe wall - Google Patents

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Jean-Marie Vanzemberg
Jean Roger Jacques Bernard
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Abstract

Installation comprising a Trombe wall whose openings are equipped with valves controlled by temperature conditions. According to the invention, premises 11 can be heated partially by a Trombe wall 12 by virtue of thermocirculation between lower openings 16 and upper openings 17 equipped with valves A and B controlled by a regulation system itself activated by at least two probes, one S1 of which is in the Trombe wall and the other S2 is in the premises. Application to air conditioning.

Description

INSTALLATION DE CLIMATISATION D'UN LOCAL,
COMPRENANT UN MUR TROMBE
L'invention concerne une installation de climatisation d'un local incluant un mur Trombe ; elle a plus particulièrement pour objet une optimisation dudit mur Trombe par adjonction d'un système de contrôle des ouvertures établissant la communication entre celui-ci et le local à climatiser.AIR CONDITIONING FACILITY,
INCLUDING A DUMMY WALL
The invention relates to an air conditioning installation of a room including a Trombe wall; more particularly, its object is to optimize said Trombe wall by adding an opening control system establishing communication between it and the room to be air conditioned.

On connaît une installation de chauffage d'un local comprenant un mur Trombe orienté de préférence au sud et permettant de capter l'énergie solaire par exploitation de l'effet de serre. Le mur
Trombe constitue l'un. des murs du local et comporte-des ouvertures basses - et des ouvertures hautes établissant un circuit de circulation d'air par convection naturelle entre le local et un espace vitré séparant le mur du milieu extérieur. L'air du local traverse- les ouvertures inférieures du mur, s'échauffe dans l'espace vitré et penètre à nouveau dans le local par les ouvertures supérieures. Cet agencement ne donne satisfaction que si l'ensoleillement est suffisant.En revanche, si ce n'est pas le cas et particulièrement pendant les périodes nocturnes, on peut observer un refroidissement accéléré du local par transfert des calories depuis celui-ci vers l'espace vitré où la paroi vitrée est à l'origine de déperditions importantes. L'invention permet notamment de résoudre ces inconvénients.There is a known installation for heating a room comprising a Trombe wall preferably oriented to the south and making it possible to capture solar energy by exploiting the greenhouse effect. The wall
Trombe constitutes one. walls of the room and has - low openings - and high openings establishing an air circulation circuit by natural convection between the room and a glazed space separating the wall from the outside environment. The air in the room passes through the lower openings of the wall, heats up in the glazed space and enters the room again through the upper openings. This arrangement is satisfactory only if there is sufficient sunshine. On the other hand, if this is not the case and particularly during the night periods, we can observe an accelerated cooling of the room by transfer of calories from it to the glazed space where the glass wall is the source of significant losses. The invention makes it possible in particular to resolve these drawbacks.

Dans cet esprit, l'invention concerne une installation de climatisation d'un local comprenant un mur Trombe associé audit local à climatiser du type comportant au moins une ouverture basse et une ouverture haute établissant une communication entre ledit local et un espace vitré séparant ledit mur du milieu extérieur, caractérisé en ce que lesdites ouvertures hautes et basses sont munies de clapets commandés et qu'au moins un clapet d'échappement commandé ouvrant sur l'extérieur est prévu en partie haute dudit espace vitré.  In this spirit, the invention relates to an air conditioning installation of a room comprising a Trombe wall associated with said room to be air conditioned of the type comprising at least one low opening and one high opening establishing communication between said room and a glazed space separating said wall. external environment, characterized in that said high and low openings are provided with controlled valves and that at least one controlled exhaust valve opening to the outside is provided in the upper part of said glazed space.

Ainsi, la seule présence de clapets commandés aux ouvertures du mur Trombe permet d'éviter le refroidissement du local par thermocirculation inverse en l'absence d'ensoleillement suffisant. En outre, la présence du clapet d'échappement permet de faire jouer au mur Trombe un rôle supplémentaire aboutissant à un refroidisSsement du local pendant les périodes de grandes chaleur. Thus, the mere presence of valves controlled at the openings of the Trombe wall makes it possible to avoid cooling of the room by reverse thermocirculation in the absence of sufficient sunshine. In addition, the presence of the exhaust valve allows the Trombe wall to play an additional role leading to cooling of the room during periods of great heat.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à.la lumière de la description qui va suivre d'une installation de climatisation conforme aux principes de l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma de l'installation pendant une période d'ensoleillement où le mur trombe est utilisé pour apporter des calories au local; - la figure 2 est un schéma analogue à la figure 1 représentant la même installation en période de non ensoleillement, par exemple en régime nocturne, où le mur Trombe est placé dans un état permettant d'éviter un refroidissement du local; - la figure 3 représente la même installation dans laquelle le mur
Trombe est utilisé pour refroidir le loCal, en période de grande chaleur;; - la figure 4 est un schéma bloc d'une installation de commande des clapets équipant l'installation des figures 1 à 3.The invention will be better understood and other advantages of it will appear better in the light of the following description of an air conditioning installation in accordance with the principles of the invention, given solely by way of example, and made with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows a diagram of the installation during a period of sunshine where the torn wall is used to bring calories to the room; - Figure 2 is a diagram similar to Figure 1 showing the same installation in periods of sunshine, for example in night mode, where the Trombe wall is placed in a state to avoid cooling of the room; - Figure 3 shows the same installation in which the wall
Trombe is used to cool the loCal, during periods of great heat; FIG. 4 is a block diagram of an installation for controlling the valves fitted to the installation in FIGS. 1 to 3.

En se référant aux dessins, on voit que l'installation de climatisation du local 11 comporte pour l'essentiel un mur Trombe 12 perfectionné selon le principe de l'invention. Ce mur Trombe inclut l'une des parois 13 du local, orientée de préférence au sud à l'extérieur de laquelle on a aménagé une paroi de verre 14 définissant avec la paroi 13 l'espace vitré 15 précité. De façon classique, la paroi 13 comporte une ou plusieurs ouvertures basses 16 et une ou plusieurs ouvertures hautes 17. Selon l'invention, les ouvertures 16 et 17 sont munies de clapets commandés, respectivement A et B tandis qu'un ou plusieurs clapets d'échappement C commandés, ouvrant sur l'extérieur sont prévus en partie haute de l'espace vitré 15. Par exemple, le ou les clapets d'échappement C peuvent être définis dans la surface de verre 14.L'ouverture et la fermeture des clapets A, B et C s'effectue sous la commande d'un système de régulation lui-même piloté par deux sondes de température S1 et
La première sonde S1 est placée dans l'espace vitré 15, de préférence en haut de celui-ci pour pouvoir mesurer la température de l'air introduit ou susceptible d'être introduit dans le local 11. La seconde sonde S2 est placée dans le local, de préférence à une certaine distance du mur Trombe; elle mesure donc la température ambiante dudit local.Referring to the drawings, it can be seen that the air conditioning installation in the room 11 essentially comprises a Trombe 12 wall perfected according to the principle of the invention. This Trombe wall includes one of the walls 13 of the room, preferably facing south, outside of which a glass wall 14 has been arranged, defining with the wall 13 the aforementioned glazed space 15. Conventionally, the wall 13 has one or more low openings 16 and one or more high openings 17. According to the invention, the openings 16 and 17 are provided with controlled valves, respectively A and B while one or more valves d 'C controlled exhaust opening to the outside are provided in the upper part of the glazed space 15. For example, the exhaust valve (s) C can be defined in the glass surface 14. The opening and closing of the valves A, B and C are carried out under the control of a regulation system itself controlled by two temperature sensors S1 and
The first probe S1 is placed in the glass space 15, preferably at the top of the latter in order to be able to measure the temperature of the air introduced or likely to be introduced into the room 11. The second probe S2 is placed in the local, preferably some distance from the Trombe wall; it therefore measures the ambient temperature of said room.

Le système de régulation agissant sur les clapets A, B et C est lui-même piloté par les sondes S1 et S2, il peut être réalisé de nombreuses façons différentes. Dans l'exemple décrit, il est conçu pour réaliser trois fonctions essentielles aboutissant respectivement aux situations illustrées sur les figures 1 à 3. Ce système comprend par exemple des moyens d'ouverture simultanée des clapets A et B lorsque la température détectée par la sonde S1 est supérieure à un seuil haut (T2) de température et lorsque la température détectée par la sonde S2 est inférieure à un seuil bas (T3) de température. The regulation system acting on the valves A, B and C is itself controlled by the probes S1 and S2, it can be produced in many different ways. In the example described, it is designed to perform three essential functions respectively leading to the situations illustrated in FIGS. 1 to 3. This system includes, for example, means for simultaneously opening valves A and B when the temperature detected by the probe S1 is above a high temperature threshold (T2) and when the temperature detected by the S2 sensor is below a low temperature threshold (T3).

C'est la situation illustrée à la figure 1. Le système comprend également des moyens de commande de fermeture simultanée des clapets A et B lorsque la température détectée -par la sonde S1 est inférieure à un seuil bas (T1) de température. C'est la situation illustrée à la figurè 2. Le système comporte aussi des moyens de commande d'ouverture simultanée des clapets A et C et de fermeture simultanée du ou des clapets B, lorsque la température détectée par la sonde S2 est supérieure à un seuil haut (T4) de température. C'est la situation illustrée à la figure 3. En outre, le système est avantageusement complété par des moyens de commande d'ouverture du ou des clapets d'échappement C, lorsque la température détectée par la première sonde S1 atteind un seuil élevé (T5) de température.Les seuils de température qui viennent d'être énoncés peuvent être classés dans un ordre croissant de température de la façon suivante: -T3 (T4TI(T2(T
1l est à noter que les seuils T1, T2 et T5 ne concernent que la température détectée par le capteur S1 tandis que les seuils T3 et
T4 ne concernent que la température détectée par la sonde S2. La figure 4 montre un exemple possible d'un système de commande d'ouverture et de fermeture des clapets A, B, C réalisant les fonctions de commande définies ci-dessus. Dans ce schéma, les moyens de commande des clapets sont représentés par des blocs A,
B, C comportant chacun une entrée de commande d'ouverture O et une entrée de commande de fermeture F.La sonde S1 placée dans l'espace vitré est associée à trois comparateurs 30, 31 et 32 réglés respectivement sur des températures de consigne correspondant aux seuils T1, T2 et T5. Le comparateur 30 est agencé pour délivrer un signal de sortie Si la température détectée par la sonde est inférieure au seuil T1. Le comparateur 31 est agencé pour délivrer un signal de sortie Si la température mesurée par la sonde S1 est supérieure au seuil T2. Le comparateur 32 est agencé pour délivrer un signal de sortie si la température mesurée par la sonde S1 est supérieure au seuil Tg, par exemple 90". Le comparateur 33 est agencé pour délivrer un signal de sortie lorsque la sonde d'ambiance
S2 placée dans le local 11 mesure une température inférieure au seuil T3. Le comparateur 34 est agencé pour délivrer un signal de sortie si la température mesurée par la sonde J, est supérieure au seuil T4. La sortie du - comparateur 30 est reliée à l'entrée de commande de fermeture du ou des clapets A et, par l'intermédiaire d'une porte OU 35, à l'entrée de commande de fermeture du ou des clapets B. Les sorties des comparateurs 31. et 33 sont respectivement reliées aux deux entrées d'une porte ET 36 dont la sortie est reliée à l'entrée de commande d'ouverture du ou des clapets B et, par l'intermédiaire d'une porte OU 37, à l'entrée de commande d'ouverture du ou des clapets A.La sortie du comparateur 34 est reliée à l'entrée de commande d'ouverture du ou des clapets A, par l'intermédiaire de la porte OU 37, à l'entrée de commande de fermeture du ou des clapets B par l'intermédiaire de la porte OU 35 et à l'entrée de commande d'ouverture du ou des clapets C par l'intermédiaire d'une porte OU 38. La sortie du comparateur 32 est reliée à l'entrée de commande d'ouverture du ou des clapets C par l'intermédiaire de la porte OU 38. Enfin, la sortie du comparateur 33 est aussi reliée à l'entrée de commande de fermeture du ou des clapets C.This is the situation illustrated in FIG. 1. The system also includes means for controlling the simultaneous closing of the valves A and B when the temperature detected by the probe S1 is below a low temperature threshold (T1). This is the situation illustrated in FIG. 2. The system also includes means for controlling the simultaneous opening of the valves A and C and the simultaneous closing of the valve or valves B, when the temperature detected by the probe S2 is greater than a high temperature threshold (T4). This is the situation illustrated in FIG. 3. In addition, the system is advantageously supplemented by means for controlling the opening of the exhaust valve (s) C, when the temperature detected by the first probe S1 reaches a high threshold ( T5) of temperature. The temperature thresholds which have just been stated can be classified in an increasing order of temperature as follows: -T3 (T4TI (T2 (T
It should be noted that the thresholds T1, T2 and T5 relate only to the temperature detected by the sensor S1 while the thresholds T3 and
T4 relate only to the temperature detected by the S2 sensor. FIG. 4 shows a possible example of a system for controlling the opening and closing of the valves A, B, C realizing the control functions defined above. In this diagram, the valve control means are represented by blocks A,
B, C each comprising an opening control input O and a closing control input F. The probe S1 placed in the glazed space is associated with three comparators 30, 31 and 32 respectively adjusted to set temperatures corresponding to the thresholds T1, T2 and T5. The comparator 30 is arranged to deliver an output signal if the temperature detected by the probe is below the threshold T1. The comparator 31 is arranged to deliver an output signal if the temperature measured by the probe S1 is greater than the threshold T2. The comparator 32 is arranged to deliver an output signal if the temperature measured by the probe S1 is greater than the threshold Tg, for example 90 ". The comparator 33 is arranged to deliver an output signal when the room probe
S2 placed in room 11 measures a temperature below the threshold T3. The comparator 34 is arranged to deliver an output signal if the temperature measured by the probe J, is greater than the threshold T4. The output of the comparator 30 is connected to the closing control input of the valve (s) A and, via an OR gate 35, to the closing control input of the valve (s) B. The outputs comparators 31 and 33 are respectively connected to the two inputs of an AND gate 36, the output of which is connected to the opening control input of the valve or valves B and, via an OR gate 37, to the opening control input of the valve (s) A. The output of the comparator 34 is connected to the opening control input of the valve (s) A, via the OR gate 37, to the closing control input of the valve (s) B via the OR gate 35 and at the opening control input of the valve (s) C via an OR gate 38. The output of the comparator 32 is connected to the opening control input of the valve (s) C via the OR gate 38. Finally, the output of the comparator 33 is also connected to the input d e command to close the valve (s) C.

Le fonctionnement est le suivant. La situation illustrée à la figure 1 correspond au fonctionnement classique d'un mur Trombe. The operation is as follows. The situation illustrated in Figure 1 corresponds to the classic functioning of a Trombe wall.

En effet, les clapets A et B sont ouverts et le ou les clapets C sont fermés de sorte que l'air froid du local il penêtre par le bas dans l'espace vitré 15, s'élève dans ce dernier par thermoconvection naturelle et est réadmis dans le local 11 par l'intermédiaire des ouvertures hautes 17. Le ou les clapets C sont fermés en permanence. Ce mode d'utilisation est retenu tant que la température du local est inférieure à T3 et que la température de l'espace vitré est supérieure à T2. C'est donc la conjonction des comparateurs 31 et 33 au niveau de la porte ET 36 qui- détermine essentiellement ce régime de fonctionnement.Ce régime est un régime diurne bioclimatique d'hiver, c'est à dire pour des conditions de température et d'ensoleillement faibles. Lå nuit, lorsque la température dans l'espace vitré tombe en dessous de T1, le comparateur 30 réagit pour fermer les clapets A et B. C'est la situation illustrée à la figure 2 qui correspond essentiellement à un régime nocturne bioclimatique d'hiver. Pendant ces périodes, la paroi 13 qui a été échauffée en période d'ensoleillement restitue des calories au local Il mais surtout l'isolement ainsi - réalisé entre ledit local et l'espace vitré permet d'éviter une circulation inverse des calories depuis le local vers l'extérieur, via les ouvertures 16 et 17. Par ailleurs, en période de chaleur intense, c'est le mode de fonctionnement de la figure 3 qui est retenu, c'est à dire avec les clapets A et C ouverts et les clapets B fermés. Ce mode de fonctionnement est retenu tant que la température ambiante du local 1 1 est supérieure à T4. C'est donc sous la commande du comparateur 34 que ce mode de fonctionnement est choisi. Il provoquera un rafraîchissement du local 11 par évacuation des calories vers l'extérieur suivant le trajet représenté, tant en période diurne que nocturne, lors du régime bioclimatique d'été. Enfin, il convient de noter que pour tout régime de fonctionnement l'ouverture du ou des clapets C sera commandée par le comparateur 32 dès que la température de l'espace vitré atteindra le seuil T5, pour éviter des contraintes thermiques excessives au matériau de construction. In fact, the valves A and B are open and the valve (s) C are closed so that the cold air of the room penetrates from below into the glazed space 15, rises in the latter by natural thermoconvection and is readmitted into room 11 via the high openings 17. The valve (s) C are permanently closed. This mode of use is retained as long as the room temperature is lower than T3 and the temperature of the glazed space is higher than T2. It is therefore the conjunction of the comparators 31 and 33 at the level of the AND gate 36 which essentially determines this operating regime. This regime is a bioclimatic diurnal winter regime, that is to say for temperature and temperature conditions. 'weak sunshine. At night, when the temperature in the glass space falls below T1, the comparator 30 reacts to close the valves A and B. This is the situation illustrated in FIG. 2 which essentially corresponds to a bioclimatic winter night regime. . During these periods, the wall 13 which has been heated during the period of sunshine returns calories to the room II but above all the isolation thus - achieved between said room and the glazed space makes it possible to avoid reverse circulation of the calories from the room outwards, via the openings 16 and 17. Furthermore, in periods of intense heat, it is the operating mode of FIG. 3 which is retained, that is to say with the valves A and C open and the valves B closed. This operating mode is retained as long as the ambient temperature of room 1 1 is higher than T4. It is therefore under the control of comparator 34 that this operating mode is chosen. It will cause the room 11 to be refreshed by evacuating calories to the outside along the route shown, both during the day and at night, during the summer bioclimatic regime. Finally, it should be noted that for any operating regime the opening of the valve (s) C will be controlled by the comparator 32 as soon as the temperature of the glazed space reaches the threshold T5, to avoid excessive thermal stresses on the building material .

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Installation de climatisation de local (11) comprenant un mur Trombe (12) associé audit local à climatiser du type comportant au moins une ouverture basse (16) et une ouverture haute (17) établissant une communication entre ledit local et un espace vitré (15) séparant ledit mur du milieu extérieur, caractérisé en ce que lesdites ouvertures hautes et basses sont munies de clapets (B, A) commandés et qu'au moins un clapet d'échappement (C) commandé, ouvrant sur l'extérieur est prévu en partie haute dudit espace vitré. 1. Room air conditioning installation (11) comprising a Trombe wall (12) associated with said room to be air conditioned of the type comprising at least one bottom opening (16) and one top opening (17) establishing communication between said room and a glazed space (15) separating said wall from the outside environment, characterized in that said top and bottom openings are provided with controlled valves (B, A) and at least one controlled exhaust valve (C), opening onto the outside is provided in the upper part of said glazed space. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première sonde de température (S1) est placée dans ledit espace vitré et en ce qu'elle comprend en outre des moyens de commande de fermeture simultanée des clapets (B, A) desdites ouvertures haute et basse lorsque la température détectée par ladite sonde est inférieure à un seuil bas (T1) de température. 2. Installation according to claim 1, characterized in that a first temperature probe (S1) is placed in said glazed space and in that it further comprises means for controlling the simultaneous closing of the valves (B, A) said high and low openings when the temperature detected by said probe is below a low temperature threshold (T1). 3. Installation selpn la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une seconde sonde de température (S2) est placée dans ledit local et en ce qu'elle comprend des moyens de commande d'ouverture simultanée (B, A) desdites ouvertures haute et basse lorsque la température détectée par ladite première sonde est supérieure à un seuil haut (T2) de température et lorsque la température détectée par ladite seconde sonde est inférieure à un seuil bas (T3) de température. 3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that a second temperature probe (S2) is placed in said room and in that it comprises means for controlling simultaneous opening (B, A) of said openings high and low when the temperature detected by said first probe is above a high temperature threshold (T2) and when the temperature detected by said second probe is below a low temperature threshold (T3). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre des moyens de commande d'ouverture simultanée du clapet (A) de la ou chaque ouverture basse précitée et du ou chaque clapet d'échappement (C) précité et de commande de fermeture simultanée du clapet de la ou chaque ouverture haute (B) précitée, lorsque la température détectée par ladite seconde sonde est supérieure à un seuil haut (T4) de température. 4. Installation according to claim 3, characterized in that it further comprises means for controlling the simultaneous opening of the valve (A) of the or each aforementioned low opening and of the or each of the aforementioned exhaust valve (C) and for controlling the simultaneous closing of the valve of the above-mentioned or each top opening (B), when the temperature detected by said second probe is above a high temperature threshold (T4). 5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une première sonde (S1) de température est placée dans ledit espace vitré et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de commande d'ouverture du ou des clapets d'échappement (C) précités lorsque la température détectée par- ladite première sonde atteint un seuil élevé (T5) de température.  5. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that a first temperature probe (S1) is placed in said glazed space and in that it also comprises means for controlling the opening of the valve (s) above-mentioned exhaust (C) when the temperature detected by said first probe reaches a high temperature threshold (T5).
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