FR2720484A1 - Dispositif de régulation de la température d'un local à air conditionné. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de régulation de la température d'un local au moyen d'un flux d'air à faible vitesse pulsé dans celui-ci, comportant des moyens de régulation de température amont (A), constitués d'au moins une batterie de régulation de température, dite batterie centrale (1), alimentée par un flux d'air (Q'1 ) issu d'une source d'alimentation en air sous pression. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte, en aval des moyens de régulation de température amont (A), des moyens de régulation de température aval (B) constitués de moyens d'induction, aptes à aspirer dans ledit local un flux d'air (Q"2 ) et à le mélanger au flux d'air (Q1 ) provenant des moyens de régulation de température amont (A), pour délivrer l'ensemble de ces flux dans ledit local.

Description

La présente invention conceme un dispositif destiné à assurer la régulation en température d'un local à l'aide d'un flux d'air, à une température donnée, pulsé dans celuici.

On sait que dans les installations de conditionnement d'air, pour assurer un maximum de confort à l'uttltsateur évoluant dans le local conditionné, il convient, d'une part, que la différence de température entre l'air pulsé et la température ambiante du local, ainsi que la vitesse de l'air pulsé dans celui-ci soient aussi faibles que possible et, d'autre part, que le fonctionnement du dispositif soit particulièrement silencieux. Cette dernière condition implique que l'air en mouvement, susceptible de venir en contact avec la paroi des gaines de transport, soit animé d'une faible vitesse.

Or, pour transporter, à faible vitesse, une masse d'air dont la température est proche de celle du local à conditionner et possédant néanmoins une quantité suffisante de calories, ou de frigories, pour maintenir la température voulue dans le local, les installations de conditionnement d'air doivent véhiculer des débits d'air importants et, en conséquence, être pourvues de gaines d'alimentation de forte section, ce qui accroît de façon prohibitive à la fois leur encombrement et leur prix de revient. On a donc, pour ces raisons, réalisé un compromis entre, d'une part, les conditions de confort optimal de l'utilisateur et, d'autre part, I'encombrement et le prix de revient des gaines, en diminuant la section de celles-ci par rapport à leurs dimensions idéales, et en augmentant la vitesse de l'air soufflé dans les locaux à conditionner. n en résulte un certains nombre d'inconvénients.

L'un de ces inconvénients est le bruit produit par l'installation. On sait en effet que le bruit produit par une installation de climatisation dépend, d'une part, du bruit produit par les filets d'air au cours de leur déplacement contre les parois des gaines de ventilation, bruit qui est lié de façon directe à la vitesse du fluide en contact avec cette paroi et, d'autre part, du bruit produit par le soufflage de l'air dans le local, qui dépend également de la vitesse de l'air arrivant dans celuici.

Afin d'éviter un bruit trop important, lorsque l'on souhaite modifier la trajectoire d'un flux d'air, on est contraint de ralentir préalablement celw-ci en le faisant s'écouler dans des canalisations rectilignes de grande longueur. Une telle disposition a pour inconvénient d'augmenter de façon inconsidérée l'encombrement de l'installation ce qui exclut son utilisation pour certains types d'applications.

On sait par ailleurs que bon nombre de locaux, et notamment des bureaux, sont dotés de dispositifs de régulation de température qui sont constitués d'appareils dénommés injectoconvecteurs, qui sont constitués d'un échangeur de température traversé par un flux d'air à traiter qui, après son traitement, c'est-àire son refroidissement ou son réchauffage, est expulsé dans le local par une pluralité d'injecteurs. Le flux d'air produit par ces injecteurs crée, par effet Venturi, une aspiration, ou induction, d'une certaine proportion d'air ambiant qui vient se mélanger à l'air soufflé par les injecteurs. De tels dispositifs, s'ils sont très répandus, possédent de nombreux inconvénients.

De première part, en raison de la multiplicité des injecteurs et de la vitesse élevée de l'air en sortie de ceux-ci ces appareils sont particulièrement bruyants ce qui interdit leur emploi dans certains types d'applications. De seconde part, ils nécessitent un entretien périodique afin de nettoyer les filtres destinés à purifier l'air ambiant aspiré dans la pièce par induction. Un tel nettoyage doit être effectué régulièrement, plusieurs fois par an, ce qui augmente le coût de maintenance des dispositifs de ce type.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de régulation de température qui soit compact, dont le fonctionnement soit peu bruyant et qui ne nécessite un nettoyage qu'à des intervalles de temps très espacés.

La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de régulation de la température d'un local au moyen d'un flux d'air à faible vitesse pulsé dans celuici, comportant des moyens de régulation de température amont, constitués d'au moins une batterie de régulation de température, dite batterie centrale, alimentée par un flux d'air issu d'une source d'alimentation en air sous pression, caractérisé en ce qu'il comporte, en aval des moyens de régulation de température amont, des moyens de régulation de température aval, constitués de moyens d'induction, aptes à aspirer dans ledit local un flux d'air et à le mélanger au flux d'air provenant des moyens de régulation de température amont, pour délivrer l'ensemble de ces flux d'air dans ledit local.

On remarquera que les moyens d'induction aval, outre leur fonction d'induction propre, ont également pour fonction de freiner le flux d'air provenant des moyens de régulation amont, sans provoquer de turbulences, sources de bruit. 1l est ainsi possible, grâce aux moyens d'induction aval, de canaliser le flux d'air et de changer sa trajectoire, de façon notable, sans que ce changement de trajectoire produise un bruit important. La présente invention permet même d'inverser complètement la trajectoire du flux d'air au moyen d'un coude à 1 8OC et de l'éjecter en sortie, par l'intermédiaire d'un caisson diffuseur parallèle aux moyens de régulation de température amont.On obtient ainsi un dispositif de longueur réduite, particulièrement compact, et qui peut être aisément monté sur des installations anciennes pourvues d'éjecto-convecteurs de la technique antérieure, afin de les remplacer.

Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, les moyens de régulation de température amont comportent une seconde batterie de régulation de température, entourant la batterie centrale, ou batterie périphérique, dont la section droite amont, ou section d'admission d'air, est en communication avec ledit local, et dont la section droite aval, ou section de sortie d'air, débouche au voisinage de l'orifice de sortie de la batterie centrale, de façon à former des moyens d'induction, dits moyens d'induction amont, aptes à aspirer dans ledit local un flux d'air et à le mélanger au flux d'air provenant de la batterie centrale, pour délivrer l'ensemble de ces flux aux moyens de régulation de température aval.

Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif de régulation de température comporte des moyens permettant, lorsque les conditions climatiques ne nécessitent pas un apport de calories, ou de fngones élevé, de mettre hors circuit la batterie périphérique, par exemple en masquant son entrée amont, de façon que seule reste en fonctionnement la batterie centrale, qui est alimentée avec de l'air en provenance de la source externe et qui, donc, est déjà purifié, à l'inverse de l'air "induit" (c'est à dire de l'air entraîné par induction à partir du local au travers de la battene périphérique). En conséquence, dans cet état de fonctionnement, on évite l'encrassement de la batterie pénphénque pendant des périodes qui peuvent être importantes, ce qui permet de diminuer, de façon notable, les frais de maintenance du dispositif.

On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel:
- la figure I est une vue en coupe axiale et longitudinale d'un dispositif de régulation de température d'un local suivant l'invention,
- la figure 2 est une vue de détail partielle d'une variante de mise en oeuvre du dispositif illustré sur la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe axiale et longitudinale d'un autre mode de mise en oeuvre de l'invention,
- la figure 3a est une vue de détail, en coupe, du dispositif représenté sur la figure 3 suivant la ligne Illa-Illa de celle-ci.

- la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une variante de mise en oeuvre de l'invention, faite en aval des battenes centrale et périphérique.

Sur la figure I le dispositif suivant l'invention est essentiellement constitué de moyens de régulation de température amont A et de moyens de régulation de température aval B.

Les moyens de régulation de température amont comprennent une première batterie de traitement d'air, ou batterie centrale I et une seconde batterie de traitement d'air, ou batterie périphérique 9.

La batterie centrale I est formée, de façon connue, d'enroulements concentriques 2 contenus dans une canalisation 3 raccordée à une source d'air sous pression, non représentée sur le dessin, par une canalisation amont 6. Les enroulements 2 sont aptes à être traversés longitudinalement par un flux d'air Q'1 provenant de ladite source sous pression et comportent un circuit de fluide pourvu d'un conduit d'alimentation 5 et d'un conduit de sortie 7 permettant de réchauffer ou refroidir, à la demande, ledit flux d'air Q'1 traversant la battene centrale 1. Cette dernière se termine, à son extrémité aval, par une buse de sortie convergente 4.

La batterie périphérique 9 est disposée autour de la batterie centrale I et est du même type que cette dernière, c'est-à-dire qu'elle est également constituée d'enroulements qui sont refroidis ou réchauffés par le même circuit de fluide. Elle est en communication, par sa section annulaire amont, avec le local dont on souhaite contrôler la température et, par sa section annulaire aval, sensiblement au niveau de la buse de sortie convergente 4, avec une canalistion 13 qui prolonge l'enveloppe exteme de la batterie périphérique 9, si bien que les batteries interne I et périphérique 9 forment ainsi des premiers moyens d'induction, ou moyens d'induction amont A, dont le fonctionnement sera expliqué ci-après. La canalisation 13 se rétrécit ensuite pour former une canalisation 15.

Les moyens de régulation aval sont constitués d'une canalisation convergente 16 qui prolonge la canalisation 15, dont la partie aval 17 s'engage dans une canalisation 19 de plus fort diamètre, par exemple de l'ordre du double de celui de la partie aval 17, de façon à créer ainsi, entre celleci et le diamètre interne de la canalisation 19, un orifice d'admission d'air de section annulaire que l'on met en communication avec le local à traiter. On constitue ainsi des seconds moyens d'induction, ou moyens d'induction aval B.

Le présent dispositif permet d'assurer la régulation en température d'un local, à la fois en été et en hiver, avec un flux d'énergie suffisant permettant d'éviter les différences trop importantes entre la température de l'air soufflé et celle de l'air ambiant du local.

On décrira ci-après, à titre d'exemple, le maintien en température d'un local nécessitant, en été, un flux de frigories d'une puissance P1 de 1000 watts, étant entendu que la différence de température entre l'air ambiant du local et l'air soufflé dans celuici ne devra pas dépasser 10 C.

On envoie ainsi dans la batterie centrale 1, par la canalisation 6, un flux d'air Q' 1 de 80 m3/h à une température t'0 de 25 C. On refroidit ce flux d'air Q'î, par passage dans la batterie centrale 1, jusqu'à une température t'l de 9"C, ce qui représente une chute de température A t'l de 16"C. Ce refroidissement représente une puissance P1 = 80x16x0,34 = 435 watts, ce qui correspond à environ la moitié de la puissance que l'on a estimée nécessaire pour assurer un refroidissement correct du local. Le complément de puissance P" I nécessaire sera fourni par la batterie périphérique 9.

Le flux d'air Q' 1 en sortie de la buse 4 crée, par effet Venturi, une aspiration, ou induction, d'un flux d'air, dit flux d'air induit Q" 1 provenant du local et traversant la batterie périphérique 9, pour se mélanger au flux d'air Q' 1 sortant de la buse 4. La valeur totale Q 1 de ce flux (Q 1 = Q' i+Q" i) sera réglée en jouant, de façon connue, sur les paramètres réglant l'écoulement. II est ainsi possible d'obtenir, si on le souhaite, un flux d'air induit Q" 1 qui est le double du flux d'air Q'1 soufflé par la buse 4 (rapport d'induction Q''l/Q'l=2). Dans ces conditions, prises ici à titre d'exemple, le flux d'air induit Q"1 est ainsi de 160 m3/h.La demanderesse a constaté que la batterie périphérique 9 permet d'abaisser sans difficulté la température du flux Q"l qui la traverse d'une valeur At"l de 11"C, ce qui représente une puissance fournie P'1 = 160xl lx0,34 = 600 watts. On a ainsi fourni au local une puissance de refroidissement P1 = P'1 + P"l = 435 + 600 = 1035 watts.

Dans ces conditions, en sortie des moyens de régulation de température amont A, c'est-à dire dans la canalisation 15, on obtient un flux d'air Q1 de 240 m3/h à une température tl de 12,3"C, cette température étant cependant trop faible pour que l'air puisse être soufflé directement dans le local sans causer de gêne à ses usagers.

Un ajustement de la température à une valeur acceptable est assuré par les moyens de régulation de température aval B. Ainsi, suivant l'invention, le flux d'air Q I qui sort de la canalisation 17 et qui pénètre dans la canalisation 19, crée, par l'orifice annulaire compris entre ces deux canalisations 17 et 19, une aspiration d'un flux Q"2 d'air du local. De façon connue, le rapport d'induction sera établi en jouant sur les paramètres réglant l'écoulement, et notamment sur le diamètre des canalisations.Dans ces conditions, si l'on prend un rapport d'induction égal à 0,75 (soit
Q"2/Q 1=0,75), on extrait dès lors par induction, dans le local à traiter, un flux d'air Q"2 de 180 m3/h à 25"C qui se mélange au flux Ql de 240 m3/h à la température tl de 12,3"C provenant de la canalisation 17, pour former un flux d'air Q2 de 420 m3/h à 18 C.

On fournit ainsi au local la puissance en frigories nécessaire au moyen d'un flux d'air dont la température est suffisamment peu éloignée de la température dudit local pour ne pas causer de gêne sensible aux usagers de celuici.

Par ailleurs, la demanderesse a constaté que, pendant certaines périodes de fonctionnement, où la puissance requise pour assurer la régulation en température du local n'est pas très élevée, notamment en période d'hiver ou d'arrière-saison, le dispositif suivant l'invention pouvait fonctionner sans faire appel aux moyens d'induction amont et donc à la batterie périphérique 9. Dans ces conditions, ainsi que représenté sur la figure 2, I'entrée annulaire de la batterie périphérique 9 est masquée par un obturateur 14. Cet obturateur 14 peut être mis en place de façon manuelle, mais on peut bien entendu également prévoir des dispositifs de commande à distance asservis.

Dans ce mode de fonctionnement, en admettant à titre d'exemple, que le dispositif suivant l'invention fonctionne dans les mêmes conditions que dans l'exemple précédent, on souhaite réchauffer le même local qui nécessite alors un apport de chaleur d'environ 1000 watts. Dans ces conditions on admet dans la battene centrale 1, par la canalisation 6, un flux d'air Q'1 de 80 m3/h à une température t'O de 1 60C. On réchauffe ce flux d'air Q' 1 dans la battene centrale 1 pour le porter à une température t'l de 53"C, ce qui représente une élévation de température At'l de 37"C. Ce réchauffement représente une puissance P'1 = 80x37x0,34 = 1000 watts, correspondant à celle que l'on souhaite fournir au local.

Bien entendu, la température de 53 C du flux d'air (Q1 = Qll) soufflé par la buse 4 est trop élevée pour qu'il puisse être fourni directement au local, et l'on diminuera cette température dans les moyens d'induction aval.

Avec un rapport d'induction égal à 2 (soit Q"2/Q 1=2) on extrait ainsi dans le local un flux d'air Q"2 de 160 m3/h à 18"C qui se mélange au flux d'air Q1 de 80m3/h à 53 C. Après cette induction, le flux total Q2 = Q1+Q"2, soufflé dans le local est égal à 240 m3/h à une température de 30"C, cette température étant suffisamment proche de la température du local pour que le flux d'air
Q2 puisse être soufflé dans celuici sans causer de gêne à ses occupants.

On remarquera que la seconde induction assure une double fonction, à savoir une première fonction de régulation de température du local et une seconde fonction de freinage du flux d'air produit, freinage qui est assuré avec un minimum de turbulences et donc sans augmentation notable du bruit produit. Un tel freinage permet ainsi de dévler le flux d'air Q2 délivré au local, voire même d'inverser purement et simplement son sens d'écoulement, sans augmentation notable du bruit, ce qui permet ainsi de réaliser des dispositifs de régulation de température qui sont d'une mise en oeuvre particulièrement compacte.

Ainsi, dans le mode de mise en oeuvre représenté sur la figure 3, la canalisation en sortie des moyens de régulation de tempérture aval B peut être constituée d'un élément flexible 21 qui est coudé suivant un angle de 1800 par rapport à la direction du flux, ce qui permet de diriger celuici suivant une trajectoire inversée par rapport à sa trajectoire initiale. La sortie de la canalisation flexible 21 débouche dans un caisson diffuseur 23, constitué d'un boîtier cylindrique longitudinal, dont l'extrémité aval est obturée par un fond 25, et qui est ouvert sur le local à traiter par une fente longitudinale 27. Un tel dispositif est particulièrement intéressant en ce qu'il est d'une constitution particulièrement compacte, si bien qu'il peut être monté, en remplacement de dispositifs de types classiques, tels que par exemple les dispositifs de traitement d'air dits injecto-convecteurs de l'état antérieur de la technique.

On peut également rendre inactif, totalement ou partiellement, les moyens d'induction amont ainsi que représenté sur la figure 4, en disposant sur la partie aval de la paroi externe 13 de la batterie périphérique 9, un système de registre 20 dont on peut régler la section de passage S avec l'extérieur au moyen de volets 22 montés à rotation autour du centre 0 du registre 20. Plus la section de passage
S sera importante et moins l'induction sera efficace.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1- Dispositif de régulation de la température d'un local au moyen d'un flux d'air à faible vitesse pulsé dans celuici, comportant des moyens de régulation de température amont (A), constitués d'au moins une batterie de régulation de température, dite battene centrale (1), alimentée par un flux d'air (Q'1) issu d'une source d'alimentation en air sous pression, caractérisé en ce qu'il comporte, en aval des moyens de régulation de température amont (A), des moyens de régulation de température aval (B) constitués de moyens d'induction, aptes à aspirer dans ledit local un flux d'air (Q"2) et à le mélanger au flux d'air (Q1) provenant des moyens de régulation de température amont (A), pour délivrer l'ensemble de ces flux dans ledit local.

2- Dispositif selon la revendication 1, caracténsé en ce que les moyens de régulation de température amont (A) comportent une seconde battene de régulation de température, entourant la batterie centrale (1), ou batterie pénphérique (9), dont la section droite amont, ou section d'admission d'air, est en communication avec ledit local, et dont la section droite aval, ou section de sortie d'air, débouche au voisinage de l'orifice de sortie de la battene centrale (1), de façon à former des moyens d'induction, dits moyens d'induction amont, aptes à aspirer dans ledit local un flux d'air (Q"1), à le mélanger au flux d'air (Q'1) provenant de la battene centrale (1), pour délivrer l'ensemble (Q1) de ces flux aux moyens de régulation de température aval (B).

3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la batterie périphérique (9) comporte des moyens permettant de la mettre hors circuit.

4- Dispositif selon la revendication 3, caracténsé en ce que les moyens de mise hors circuit de la batterie périphérique (9) sont constitués de moyens d'obturation (14) de sa section d'admission d'air.

5- Dispositif selon la revendication 3 caracténsé en ce que les moyens de mise hors circuit de la batterie périphérique (9) sont constitués d'une ouverture disposée à proximité de sa section de sortie dont la section est éventuellement obturable, au moms partiellement.

6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de régulation de température aval (B) sont en communication avec un caisson diffuseur (23) ouvert sur ledit local.

7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le caisson diffuseur (23) est constitué d'un élément longitudinal fermé à son extrémité aval et est en communication avec ledit local par une fente longitudinale (27).

8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de régulation de température aval (B) sont reliés au caisson diffuseur (23) par une conduite coudée (21).

9- Dispositif selon la revendication 8, caracténsé en ce que la conduite (21) est coudée à 1800.