FR2653538A1 - Centrale modulaire, convertible et evolutive de conditionnement d'air. - Google Patents

Abstract

Le domaine de l'invention est celui de la gestion de l'ambiance dans l'habitat individuel ou collectif, ainsi que dans tout type de local public ou industriel. Selon l'invention, le dispositif comprend un module déshumidificateur (1) comprenant une paire d'échangeurs froid et chaud, caractérisé en ce que ledit module (1) coopère avec un premier jeu (14) d'au moins un module d'admission (3,4,5) et un second jeu (15) d'au moins un module de sortie (4,5,6) de la chaîne de conditionnement, lesdits modules d'admission (14) et de sortie (15) étant sélectivement rapportés sur ledit module déshumidificateur (1) de façon amovible en juxtaposition les uns aux autres, selon une même direction d'alignement sensiblement commune. Le dispositif s'applique notamment à la climatisation de l'habitat.

Description

Le domaine de l'invention est celui de la gestion de l'ambiance atmosphérique dans l'habitat individuel ou collectif, ainsi que dans tout type de local public ou industriel.

Par gestion de l'ambiance atmosphérique, on entend notamment, mais pas exclusivement, le chauffage et sa régulation, la gestion de l'hygrométrie, la climatisation, le filtrage de la poussière, l'ionisation et plus généralement le conditionnement de l'air.

Les dispositifs de conditionnement d'air connus ont fondamentalement pour fonction de réguler Ia température de locaux. Ces dispositifs maintiennent l'air d'un local à une température de consigne, par action régulière de chauffage ou de réfrigération. Les dispositifs de conditionnement d'air plus sophistiqués réalisent en plus une fonction de déshumidification de l'air d'un local et plus généralement traiteur l'air afin de l'amener à des conditions hygrométriques et thermiques souhaitées. L'humidité provoque des moisissures et dégrade les objets. D'autre part, elle favorise la transmission de virus et contribue donc à la propagation des maladies.

Ainsi, les salles de sport où la concentration des particules d'eau dans l'air est forte, en particulier celles où s'exercent des activités sportives intenses, fréquentes et éprouvantes, par exemple des salles de squash, présentent rapidement des revêtements de sol glissants, empêchant la poursuite normale des activités sportives ou des compétitions. Sans atteindre des effets aussi prononcés, les variations hygrométriques en habitat privé, ou en bureaux professionnels, peuvent provoquer des désagréments de confort auxquels les conditions d'air visent à remédier.

La déshumidification de l'air s'effectue généralement dans un circuit thermique par circulation d'un fluide réfrigérant cycliquement une zone froide et une zone chaude. La condensation de l'air entrainant I'extraction des particules d'eau comprises dans l'air intervient lors du passage de l'air dans la zone froide, puis on restitue ses calories à l'air déshumidifié dans la zone chaude avant de le souffler dans le local. Les inconvénients de ces dispositifs de déshumidification d'air sont nombreux : ils ont un mauvais rendement, occupent une place au sol non négligeable, sont souvent bruyants et dans le cas de leur utilisation dans des locaux habités, ne cadrent pas toujours avec le local dans lequel ils sont destinés à fonctionner, et de plus n'assurent pas un renouvellement d'air.

On connaît également d'autres dispositifs de conditionnement d'air qui filtrent ou ionisent l'air. L'ionisation de l'air par des ions négatifs a pour but de neutraliser les ions positifs présents dans l'air qui sont considérés comme étant à l'origine de signes de nervosité et d'une sensation de malaise.

Dans les dispositifs de conditionnement connus, ces différentes fonctions de conditionnement d'air sont mises en oeuvre soit dans des appareils distincts, soit dans les appareils intégrés spécifiques et spécialisés à telle ou telle utilisation.

L'obtention d'une ambiance correspondant à celle souhaitée entraîne alors la multiplication ou la spécialisation des appareils dans l'habitat et donc la multiplication des inconvénients précités.

L'invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients des dispositifs de conditionnement d'air connus.

Plus précisément, un premier objectif de l'invention est de fournir un dispositif de conditionnement d'air convertible, c'est à dire dont les fonctions peuvent être adaptées aux besoins de l'utilisateur, et à des applications particulières tenant compte de l'environnement de son utilisation.

Un deuxième objectif de l'invention est de fournir un dispositif de conditionnement d'air modulable. Cette modularité permet d'une part au dispositif de remplir des fonctions de conditionnement très diverses, par exemple réguler la température et le degré d'humidité d'une pièce, filtrer l'air ou ioniser une habitation, un lieu de travail, une salle de sport, etc..., et ce, par simple démontage et /ou adjonction de modules supplémentaires aux modules déjà existants, et d'autre part de passer aisément par toute la gamme partant depuis une simple installation d'insufflation jusqu'à des configurations complexes et multifonction.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif de conditionnement évolutif c'est à dire qui soit susceptible d'admettre l'adjontion de modules supplémentaires en fonction de l'évolution des besoins de l'utilisateur, ou encore l'intégration de modules de traitement nouvellement conçus à partir d'innovations technologiques, sans remettre en cause l'ensemble de l'installation existante.

Un autre objectif de l'invention est de faire réaliser des économies d'énergie à l'utilisateur.

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à un dispositif de conditionnement d'air, notamment pour la climatisation de l'habitat, d'un type comprenant des moyens de régulation de conditionnement de l'air comprenant un module déshumidificateur. Un tel module comprend une paire d'échangeurs froid et chaud et coopère avec un premier jeu d'au moins un module de traitement d'admission et un second jeu d'au moins un module de traitement de sortie de la chaîne de conditionnement, lesdits modules d'admission et de sortie étant sélectivement rapportés sur ledit module déshumidificateur de façon amovible en juxtaposition les uns aux autres, selon une même direction commune d'alignement.

Avantageusement, lesdits modules d'admission et/ou de sortie appartiennent au groupe comprenant un module de filtrage, un module de décompression, un ioniseur, un épurateur, un module de chauffage, une chambre de dépression
Venturi, un dispositif de ventilation, un dispositif de sélection d'entrée ou de sortie d'air composé de volets automatiques et d'un élément de dérivation et les combinaisons quelconques d'au moins deux des modules précités.

De façon préférentielle, ledit module déshumidificateur comporte au moins une sortie d'air froid sur une face sensiblement parallèle à ladite direction commune d'alignement.

Avantageusement, ledit jeu d'admission, de sortie respectivement comporte au moins un module d'admission multiple, de distribution multiple respectivement raccordé à plusieurs voies de circulation de l'air.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, ledit module d'admission multiple, de distribution multiple respectivement coopère avec des moyens de sélection d'au moins une desdites voies raccordées audit module.

De façon préférentielle, ledit module de sélection d'entrée d'air est caractérisé en ce que lesdites voies d'admission sont reliées chacune à une source froide distincte et en ce que lesdits moyens de sélection des voies d'admission sélectionnent l'admission d'au moins une source d'air en fonction de valeurs de consigne de conditionnement d'air.

Avantageusement, lesdites voies de distribution d'air sont sélectivement et successivement alimentées au cours de cycles de distribution prédéterminés, et/ou asservies à des valeurs de consigne de conditionnement d'air.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit dispositif comprend des modules de gestion de combinaison d'admission et/ou de sortie de plusieurs voies simultanément, selon des débits ajustables en fonction des valeurs de consigne.

Avantageusement, les modules d'admission d'air et de sortie d'air sont dans un même plan.

Selon un autre mode réalisation préférentiel de l'invention les modules d'admission d'air et de sortie d'air sont dans des plans distincts sensiblement orthogonaux.

Selon un mode de fabrication préférentiel, les modules sont constitués de coffrets ouverts sur deux faces opposées sensiblement perpendiculaires à ladite direction d'alignement, comprenant un plan de joint rabattu ou rapporté sur au moins une partie du pourtour desdites ouvertures opposées du coffret.

Afin de permettre la modularité des fonctions de conditionnment d'air, lesdits coffrets ont avantageusement une section quadrangulaire ou circulaire normalisée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre illustratif et non limitatif et des dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 représente un mode de réalisation préférentiel de
l'invention sous forme d'un système d'insufflation comprenant un
module déshumidificateur accouplé à un jeu de modules amont et
aval.

- la figure 2 représente un système d'insufflation simple sans module
déshumidificateur.

- la figure 3 représente un système de dérivation selon l'invention.

- la figure 4 représente un exemple de configuration d'un dispositif
comprenant des modules de vannes à clapets selon l'invention.

La figure 1 représente un mode de réalisation préférentiel de l'invention sous forme d'un système d'insufflation comprenant un module déshumidificateur accouplé à un jeu de modules amont et aval. Le module déshumidificateur 1 a pour fonction de déshumidifier l'air provenant du module d'admission 3. Son principe de fonctionnement est basé sur un échange thermique par système thermodynamique : l'air provenant du module d'admission 3 est aspiré et dirigé sur un échangeur froid qui condense la vapeur d'eau en suspension. Cet air, déchargé de son excès d'humidité, est ensuite réchauffé (effet de pompe à chaleur) et envoyé aux modules de sortie et de distribution 4, 5 et 6.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, un répartiteur à une bouche 2 est combiné avec un module de jonction 3. Sur le répartiteur à une bouche 2, une gaine d'amenée d'air 8 vient s'emboîter.

L'air à conditionner 9 arrive par gaine 8, ce qui rend possible l'installation du dispositif à un endroit éloigné de celui où l'air est aspiré. On peut ainsi placer le dispositif hors du local habité en l'installant par exemple dans les combles ce qui permet de récupérer des calories en mi-saison par effet de serre. En été, on peut envisager de prendre l'air d'une zone froide, par exemple d'une cave, d'un garage ou d'un endroit ombragé à l'extérieur de l'habitat et de l'insuffler après conditionnement dans un local habité qui bénéficiera ainsi d'une source d'air frais.

Le module de jonction 3 permet différentes configurations de raccordement avec les gaines reliées aux bouches d'insufflation. Un tel module de jonction 3 se retrouve également parmi les modules de sortie 15, en amont du répartiteur multi-sorties. I1 permet une répartition uniforme de l'air, en remplissant le rôle d'un décompresseur par augmentation de surface. On évite ainsi une focalisation du jet d'air dans les modules. La répartition de l'air est faite par des plaques de diffusion comprises dans le module de jonction. A la sortie du module de jonction 3, l'air présente une pression uniforme et est admis dans le module déshumidificateur 1.

A la sortie 10 du module déshumidificateur 1, on peut par exemple installer un module d'insufflation haute pression 4 avec ventilateur qui accélère la vitesse de l'air pour obtenir une certaine pression. Ceci est rendu nécessaire lorsque l'air conditionné est destiné à être insufflé dans des locaux éloignés du dispositif. Le module de haute pression 4 est avantageusement commandé par un variateur électronique pour pouvoir s'adapter à toute les configurations possibles.

Le dispositif de la figure 1 comprend également, à titre d'exemple, un module de chauffe 5 disposé en aval du module de haute pression 4. L'insufflation d'air chaud dans une pièce permet de réaliser des économies de chauffage.

D'autres modules de chauffe peuvent être rajoutés pour augmenter la température de l'air. En hiver notamment, si l'air aspiré par le dispositif provient d'un endroit très froid (de l'extérieur, d'un grenier, ou d'une cave), on peut placer le module de chauffe dans la chaîne d'admission d'air 14 pour préchauffer l'air avant de le conditionner. Ceci peut être nécessaire pour assurer un bon fonctionnement du dispositif en hiver, et pour éviter des problèmes liés au gel.

L'air chaud et sec 12 provenant du module de chauffe est ensuite décompressé dans un module de jonction qui permet une répartition uniforme de l'air conditionné dans les gaines de sorties 13 fixées au répartiteur multi-sorties 7.

Les répartiteurs multi-sorties peuvent être raccordées à des gaines de diamètres normalisés. Ainsi, un répartiteur peut être raccordé à 4, 6 ou 12 gaines de diamètres respectifs 100, 80 et 60 mm.

On constate que la circulation du flux d'air s'effectue selon un même axe, c'est à dire qu'entre l'entrée et la sortie d'air, ces modules sont alignés suivant une même direction.

Les modules d'insufflation d'air à haute pression, de chauffe et ioniseurs sont pilotés par une unité de commande placée dans un endroit accessible (placard,...). D'autres modules peuvent également être pilotés à partir de cette unité de commande. Cette unité de commande contient un disjoncteur, des témoins lumineux de fonctionnement du système, le variateur électronique de ventilation et les moyens de commande de fonctionnement des modules. Des capteurs de température et des hygrostats placés dans les pièces à traiter permettent la coupure ou le déclenchement des modules à partir de valeurs de consigne.

La figure 2 représente un exemple de système d'insufflation simple sans module déshumidificateur, réalise selon le principe de l'invention.

Le dispositif représenté est constitué de quatre modules 4, 5, 6, 20. L'air 9 aspiré dans la gaine d'admission d'air 8 passe par un module de jonction 20 avec répartiteur qui défocalise le jet d'air.

Un module d'insufflation haute pression 4 accélère l'air qui est ensuite admis dans un module de chauffe 5 puis dans un module de jonction 6 avec répartiteur 7.

Ce dispositif parfaitement modulaire est donc destiné à réchauffer et renouveller l'air d'un ou plusieurs locaux. I1 est possible de changer à sa guise les modules pour remplir d'autres fonctions (filtrage, ionisation, déshumidification,...) ou de les disposer d'une autre manière.

I1 est également possible d'installer des modules de gestion de combinaison d'admission et/ou de sortie dans la chaîne de conditionnement. Ces modules sélectionnent une ou plusieurs entrées et/ou une ou plusieurs sorties suivant des valeurs de consigne (température, degré d'humidité,...). Le pilotage de ces modules est effectuée par l'unité de commande.

La figure 3 représente un système de dérivation utilisant de tels modules de sélection.

L'unité de commande pilote un module 30 de vannes à clapets automatiques 31. Ces vannes peuvent être des éléments bistables c'est à dire qu'elles sont soit ouvertes, soit fermées. On peut également prévoir des clapets dont un degré d'ouverture variable peut être précisément réglé de façon discrète ou continue entre deux positions extrêmes. Les deux configurations peuvent coopérer avec un répartiteur d'entrée ou de sortie 2 d'un flux d'air. Ledit module 30 de vannes à clapets 31 coopère également avec un module de dérivation 32 destiné à recevoir au moins deux modules. Sur l'exemple de la figure 3, le second module est un module de jonction 6 combiné à un répartiteur multi-sorties 7. Le flux d'air provenant du système d'insufflation 4 et du module de chauffe 5 peut être réparti entre le module de jonction 6 et le module 30 de vannes à clapets automatiques.

Si ce dernier module 30 présente des clapets 31 fermés, le flux d'air 32 passe intégralement dans le répartiteur multi-sorties 7 via le module de jonction 6. Une ouverture des clapets 31, engendrée par la commande de moto-réducteurs pilotés par l'unité de commande, permet au flux d'air 33 de sortir également par le répartiteur à une bouche 2 via le module de vannes à clapets 30.

A l'aide de plusieurs modules de vannes à clapets 30, on peut par exemple par programmation de l'unité de commande régénérer alternativement l'air dans des locaux collectifs qui n'ont pas besoin d'un régénération continue. L'air peut ainsi être conditionné dans plusieurs pièces successivement. Bien entendu, un tel module de vannes à clapets 30 peut également être installé parmi les modules d'admission d'air afin que l'on puisse sélectionner l'origine de cet air L'air peut ainsi provenir de la cave en été et des combles en mi-saison. Ceci permet de réaliser des économies d'énergie, puisque l'on peut aspirer l'air qui convient le mieux à l'utilisateur.

n est par exemple judicieux d'utiliser de tels modules de vannes à clapets 30 pour évacuer cycliquement, ou sur commande expresse ou par capteur, l'air des locaux collectifs, des cuisines, des toilettes et des salles de bain. Le conditionnement s'effectue donc par extraction d'air, et non plus par insufflation.

La figure 4 représente un exemple de configuration d'un dispositif comprenant des modules de vannes à clapets 30 selon l'invention. Trois modules de vannes à clapets 30 sont combinés avec des modules de jonction et pilotés par une unité de commande. Ils sélectionnent les flux d'air 40, 41 et 42.

On peut ainsi combiner à volonté différents flux d'air. Cet air passe par le module de dérivation 32 et par un module de filtrage 43. L'air est ensuite admis dans un module déshumidificateur 1 qui refroidit l'air en 44. L'air froid qui se condense en 45 est récupéré par un module 46 juxtaposé au déshumidificateur 1 permettant ainsi de disposer d'un flux d'air froid 47 (environ 2"C) pouvant par exemple servir à climatiser un local en été, en combinaison avec un module de chauffe. Ce module 46 récupérant l'air froid est placé suivant un axe perpen diculaire à la direction de la chaîne de conditionnement, au même titre que les modules de vannes à clapets 30.

Après une étape de récupération des calories 48, l'air froid est éjecté par un ventilateur 49 hors du module déshumidificateur 1. Cet air sec est ensuite accéléré par un module de ventilation 4 puis par un module à chambre du type
Venturi 50. Un ioniseur 51 et un module de chauffe 5 conditionnent encore ce flux d'air qui est décompressé par un module de jonction 6. Enfin, un module de dérivation 32 permet la juxtaposition de modules de vannes à clapets 30 permettant de sélectionner la (les) destination(s) de l'air conditionné 52.

Une autre configuration d'installation du dispositif selon l'invention consiste à déporter un ou plusieurs modules auprès du local dans lequel l'air doit être conditionné. Ainsi, une chaîne de conditionnement comprenant par exemple un module déshumidificateur 1 et un module d'insufflation haute pression 4 peut envoyer un flux d'air froid à travers une gaine vers un module de chauffe 5 avec répartiteurs 7 et modules de jonction 6 se situant à côté d'un local à chauffer (par exemple une salle de bain). Ceci permet d'éviter des pertes de calories dans ladite gaine.

Le dispositif selon l'invention est étanche à l'air au niveau des plans de joint. L'isolation thermique est assurée par un matériau à faible conductivité thermique combiné avec de l'aluminium. On obtient ainsi un rayonnement de la chaleur à l'intérieur des modules et par là donc une atténuation des déperditions calorifiques au niveau des plans de joint et des parois.

Les modules sont constitués de coffrets ouverts sur deux faces ayant des sections quadrangulaires normalisées pour permettre la modularité. Bien entendu, d'autres formes peuvent également permettre cette modularité (circulaires par exemple).

Bien entendu, les figures 1, 2, 3 et 4 ne représentent que des exemples de réalisation de l'invention et l'homme du métier imaginera de nombreuses autre variantes, notamment de disposition des modules, rentrant dans le cadre de la présente invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de conditionnement d'air, notamment pour la climatisation de l'habitat, du type comprenant des moyens de régulation de conditionnement de l'air caractérisé en ce qu'il comprend un module déshumidificateur comprenant une paire d'échangeurs froid et chaud, et en ce que ledit module 1 coopère avec un premier jeu (14) d'au moins un module d'admission (3, 4, 5, 30, 43) et un second jeu (15) d'au moins un module de sortie (4, 5, 6, 30, 50, 51) de la chaîne de conditionnement, lesdits modules d'admission (14) et de sortie (15) étant sélectivement rapportés sur ledit module déshumidificateur 1 de façon amovible en juxtaposition les uns aux autres, selon une même direction d'alignement sensiblement commune.

2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits jeux d'au moins un module d'admission (14) et/ou de sortie (15) comprennent au moins un module appartenant au groupe comprenant un module de filtrage (43), un module de décompression (3,6), un ioniseur (51), un épurateur, un module de chauffage (5), une chambre de dépression Venturi (50), un dispositif de ventilation (4), un dispositif de sélection d'entrée ou de sortie d'air (30) composé de volets automatiques et d'un élément de dérivation.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que ledit module déshumidificateur (1) comporte au moins une sortie d'air froid (47) sur une face sensiblement parallèle à ladite direction commune d'alignement.

4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit jeu d'admission (14), de sortie (15) respectivement comporte au moins un module d'admission multiple (32), de distribution multiple (32), respectivement raccordés à plusieurs voies de circulation de l'air.

5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit module d'admission multiple (32), de distribution multiple (32) respectivement coopère avec des moyens de sélection (30) d'au moins une desdites voies raccordées audit module.

6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que lesdits moyens (30) de sélection sont reliés chacun à une source d'air (40,41,42) distincte et sélectionnent l'admission d'au moins une source d'air (40,41,42) en fonction de valeurs de consigne de conditionnement d'air.

7. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que lesdits moyens de sélection (30) sont asservis soit de façon que les voies de circulation d'air soient sélectivement et successivement alimentées au cours de cycles de distribution prédéterminés, soit en fonction de valeurs de consigne de conditionnement d'air.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend des modules de gestion de combinaison d'admission et/ou de sortie de plusieurs voies simultanément, selon des débits ajustables en fonction des valeurs de consigne.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les modules d'admission d'air (3,4,5,30,43) et de sortie d'air (4,5,6,30,50,51) sont dans un même plan.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les modules d'admission d'air (3,4,5,30,43) et de sortie d'air (4,5,6,30,50,51) sont dans des plans distincts sensiblement orthogonaux.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que lesdits modules (1,3,4,5,6,30,43,50,51) sont constitués de coffrets ouverts sur deux faces opposées sensiblement perpendiculaires à ladite direction d'alignement, comprenant un plan de joint rabattu ou rapporté sur au moins une partie du pourtour desdites ouvertures opposées du coffret.

12. Dispositif selon la revendication il caractérisé en ce que lesdits coffrets ont une section quadrangulaire ou circulaire normalisée.