FR2831245A1

FR2831245A1 - Ventilation system for renewing air in building or means of transport has incoming and outgoing air ducts linked by heat exchanger

Info

Publication number: FR2831245A1
Application number: FR0113752A
Authority: FR
Inventors: Jean Thiessard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2003-04-25

Abstract

The ventilation system consists of two ducts with fans for incoming and outgoing air contained in a thermally insulated housing (i) with heat exchange grids (c) in the form of slits or festoons. Liquids produced by condensation are evacuated either inside or outside the building, depending on the risk of freezing. Fine mesh grilles (g) prevent the ventilation ducts becoming blocked, and apertures are included for cleaning and decontamination of the heat exchanger ducts.

Description

La présente invention concerne les systèmes d'aération des espaces clos d'habitation, de travail, de loisir, de transport et ceux d'exploitation des plantes et des animaux. The present invention relates to ventilation systems for enclosed living, working, leisure, transport and those for the exploitation of plants and animals.

Ces espaces clos sont pourvus jusqu'à présent de 3 types différents de systèmes d'aération : - aérations forcées par extraction ou par insufflation d'air. These enclosed spaces have so far been provided with 3 different types of ventilation systems: - forced ventilation by extraction or by blowing air.

- aérations passives avec deux ouvertures, l'une située près du sol et l'autre en hauteur. - passive ventilation with two openings, one located near the ground and the other in height.

- aérations facultatives par ouverture volontaire de fenêtres ou de tout autre dispositif. - optional ventilation by voluntary opening of windows or any other device.

L'inconvénient des deux premiers types d'aérations est une déperdition de chaleur ou de fraîcheur lorsque la température de l'espace clos est différente de la température extérieure. Pour le troisième type s'ajoute un défaut d'oxygénation si par concentration sur un travail, sur un loisir, ou par incapacité motrice l'aération volontaire n'est pas assez fréquente. (l'incapacité motrice pouvant être due au sommeil, à la maladie ou à toute autre forme d'entrave). The disadvantage of the first two types of ventilation is a loss of heat or coolness when the temperature of the enclosed space is different from the outside temperature. For the third type is added a lack of oxygenation if by concentration on a job, on a hobby, or by motor incapacity voluntary aeration is not frequent enough. (motor incapacity may be due to sleep, illness or any other form of hindrance).

L'invention consiste à associer une aération forcée et un échangeur de chaleur de manière à obtenir une aération continue sans déperdition de chaleur ou de fraîcheur. The invention consists in combining forced ventilation and a heat exchanger so as to obtain continuous ventilation without loss of heat or freshness.

On connaît des échangeurs de chaleur performants (voir par exemple les améliorations apportées par le brevet français n 2. 362.354). Il est possible de trouver dans le commerce des liants peu conducteurs de la chaleur pour assembler les plaques ou les grilles des zones d'échanges thermiques (comme décrit dans le brevet français 2.420. 114). Compte tenu des différences climatiques de température généralement plus faibles que celles rencontrées en milieu industriel, les performances de ces systèmes sont insuffisantes par rapport aux buts recherchés. Efficient heat exchangers are known (see, for example, the improvements made by French Patent No. 2,362,354). It is possible to find commercially available binders which are not very heat conductive for assembling the plates or the grids of the heat exchange zones (as described in French patent 2,420,114). Given the climatic differences in temperature, which are generally lower than those encountered in an industrial environment, the performance of these systems is insufficient compared to the goals sought.

Les températures inférieures à zéro degré, rencontrées dans de nombreuses zones géographiques ou dans des dispositifs tels que les chambres froides, risquent de provoquer une obturation des ouvertures d'aération par congélation des vapeurs d'eau contenues dans l'air. Temperatures below zero degrees, encountered in many geographic areas or in devices such as cold rooms, may cause the ventilation openings to be blocked by freezing the water vapors contained in the air.

On sait aujourd'hui que les systèmes de ventilation apportent des risques de contamination par des micros organismes avec des conséquences pour la santé. We now know that ventilation systems bring risks of contamination by microorganisms with consequences for health.

Les deux points précédents seront pris en considération grâce à des caractéristiques de l'invention. The two preceding points will be taken into account thanks to the characteristics of the invention.

L'objet de l'invention est de réaliser un échangeur de chaleur avec un très haut rendement, efficace même pour des différences de température inférieures à 10 C, non sujet à l'obturation par congélation et dont le nettoyage soit aisé. The object of the invention is to provide a heat exchanger with a very high efficiency, effective even for temperature differences of less than 10 ° C., not subject to obturation by freezing and the cleaning of which is easy.

Comme dans la première invention citée, l'échangeur de chaleur est à contre-courant, constitué avec une alternance de zones de transfert thermique en matériaux bons conducteurs et de zones d'isolement. A travers l'enceinte de l'espace clos qui doit bénéficier du système, au minimum, une ouverture contient les conduits des flux entrants et sortants. Cette ouverture peut être pratiquée à l'intérieur d'un mur (référencés par la lettre"m"sur les figures 1, 6 et 10), ou selon une variante à l'intérieur d'un panneau obturant une ouverture telle qu'une vitre (référencés par les lettres"Vi"sur la figure 5). Il est souhaitable pour les locaux devant obligatoirement présenter deux ouvertures que

deux systèmes soient utilisés. Il est indispensable, pour le bon fonctionnement de l'invention en cas Jv As in the first invention cited, the heat exchanger is counter-current, made up of alternating heat transfer zones made of good conductive materials and isolation zones. Through the enclosure of the enclosed space which must benefit from the system, at least, an opening contains the conduits of the incoming and outgoing flows. This opening can be made inside a wall (referenced by the letter "m" in Figures 1, 6 and 10), or alternatively inside a panel closing an opening such as glass (referenced by the letters "Vi" in Figure 5). It is desirable for premises that must have two openings that

two systems are used. It is essential for the proper functioning of the invention in the event of Jv

de vent, que les deux ouvertures de l'espace clos soient situées sur la même façade (sauf si l'espace clos est lui-même situé dans un espace clos plus grand). wind, that the two openings of the enclosed space are located on the same facade (unless the enclosed space is itself located in a larger enclosed space).

L'augmentation du rendement est obtenue en ajoutant plusieurs des procédés suivants : - Augmenter l'anisotropie des échanges thermiques transversaux et longitudinaux du système par ralentissement des flux d'air entrants et sortants, en utilisant des ventilateurs dont l'ouverture est inférieure ou très inférieure à la section efficace des conduits d'air entrants et sortants. The increase in efficiency is obtained by adding several of the following methods: - Increase the anisotropy of the transverse and longitudinal heat exchanges of the system by slowing down the incoming and outgoing air flows, using fans whose opening is less or very less than the cross section of the incoming and outgoing air ducts.

- Limiter les échanges thermiques entre l'échangeur de chaleur et son environnement en entourant l'échangeur de parois peu conductrices de la chaleur. Et ceci que l'échangeur soit situé à l'intérieur ou à l'extérieur de l'espace clos. (Ces parois extérieures isolantes sont référencées par des"i"sur les figures) - Augmenter l'anisotropie des échanges thermiques transversaux et longitudinaux du système en raccourcissant les distances d'échanges par une modification de leur géométrie. Les conduits, dans les zones d'échanges thermiques, seront de types fente (voir la figure 3), de types festonnés (figures 9 et 13), ou de type annulaire et festonné (figure 14). Ces conduits sont matérialisés à l'intérieur d'un conduit unique par une séparation (référencée par la lettre"s"sur les figures). - Limit the heat exchanges between the heat exchanger and its environment by surrounding the exchanger with walls that are not very conductive of heat. And this whether the exchanger is located inside or outside the confined space. (These insulating outer walls are referenced by "i" in the figures) - Increase the anisotropy of the transverse and longitudinal thermal exchanges of the system by shortening the exchange distances by modifying their geometry. The conduits in the heat exchange zones will be of the slit type (see FIG. 3), of the scalloped types (FIGS. 9 and 13), or of the annular and scalloped type (FIG. 14). These conduits are materialized inside a single conduit by a separation (referenced by the letter "s" in the figures).

Cette séparation est réalisée par une entretoise ou un produit durcissant qui s'intercale entre les grilles, les treillis ou les plaques conductrices perforées qui constituent les zones d'échanges thermiques (référencées par la lettre"c"sur les figures). This separation is carried out by a spacer or a hardening product which is inserted between the grids, the trellis or the perforated conductive plates which constitute the heat exchange zones (referenced by the letter "c" in the figures).

Les risques de congélation des liquides de condensation sont éliminés en prenant les précautions suivantes : - Placer l'échangeur dans un endroit dont la température est toujours supérieure à zéro. C'est donc l'intérieur de l'espace clos pour un habitacle placé dans une zone climatique froide. Et c'est à l'extérieur de l'espace clos pour une chambre froide. The risks of freezing of condensed liquids are eliminated by taking the following precautions: - Place the exchanger in a place where the temperature is always above zero. It is therefore the interior of the enclosed space for a passenger compartment placed in a cold climatic zone. And it's outside the enclosed space for a cold room.

Les conduits de l'échangeur de chaleur sont orientés verticalement ou obliquement de manière que les liquides de condensation s'écoulent par déclivité (un exemple est donné sur les figures 11 et 12 où les conduits font avec la verticale les angles alpha et alpha prime différents de l'angle droit). The ducts of the heat exchanger are oriented vertically or obliquely so that the condensed liquids flow by slope (an example is given in Figures 11 and 12 where the ducts make with the vertical the different angles alpha and alpha prime right angle).

- Lorsque les conduits sont verticaux les zones d'échanges thermiques sont éventuellement inclinées par rapport à l'horizontal, pour faciliter l'écoulement des liquides de condensation (exemple des grilles"c"sur la figure 1). - When the conduits are vertical, the heat exchange zones are possibly inclined with respect to the horizontal, to facilitate the flow of the condensation liquids (example of the grids "c" in FIG. 1).

L'air chargé d'humidité à refroidir devra être pulsé de bas en haut. On inversera si besoin le sens des flux des ventilateurs, pour respecter cette condition. (les ventilateurs d'aspiration sont référencés par les lettres"Va"sur les figures, et les ventilateurs soufflants sont référencés par "Vs". Les ventilateurs"Va"et"Vs"seront donc intervertis si nécessaire.)
Au bas de chacun des conduits, un orifice relié à un tuyau permet d'évacuer les liquides de condensation. (Sur les figures la lettre"t"signale ces tuyaux.) The air charged with humidity to be cooled must be pulsed from bottom to top. If necessary, reverse the direction of flow of the fans to comply with this condition. (the suction fans are referenced by the letters "Va" in the figures, and the blower fans are referenced by "Vs". The fans "Va" and "Vs" will therefore be reversed if necessary.)
At the bottom of each of the conduits, an orifice connected to a pipe allows the evacuation of condensation liquids. (In the figures the letter "t" indicates these pipes.)

Pour le nettoyage deux dispositifs sont prévus : - Pour éviter que des corps étrangers viennent obturer les mailles des zones d'échanges, les ouvertures d'entrée d'air, du côté intérieur et du côté extérieur, sont protégées par une grille dont les mailles sont plus fines que les mailles des zones d'échanges thermiques. Ces grilles sont amovibles pour faciliter leur nettoyage et éventuellement leur débouchage. (ces grilles sont référencées par la lettre"g"sur les figures). For cleaning, two devices are provided: - To prevent foreign bodies from blocking the meshes of the exchange zones, the air inlet openings, on the inside and on the outside, are protected by a grid, the mesh of which are finer than the meshes of the heat exchange zones. These grids are removable to facilitate cleaning and possibly unclogging. (these grids are referenced by the letter "g" in the figures).

Des orifices munis d'un bouchon en haut et en bas de chaque conduit sont destinés à percoler, ou à laisser séjourner un temps suffisant, un liquide de lavage pour neutraliser et éliminer les micros organismes et les poussières qui pourraient s'être posées sur les grilles des zones d'échanges thermiques. (Sur les figures la lettre"o"signale ces orifices fermés par leur bouchon.) Description des planches : - Planche 1 : Dispositif pour une aération de confort dans un local individuel tel qu'une chambre, un bureau, etc.. Ports fitted with a plug at the top and bottom of each duct are intended to percolate, or to allow sufficient time to remain, a washing liquid to neutralize and eliminate the microorganisms and dust which could have settled on the grids of the heat exchange zones. (In the figures the letter "o" indicates these orifices closed by their plug.) Description of the boards: - Plate 1: Device for comfortable ventilation in an individual room such as a bedroom, an office, etc.

- Figure 1 : le dispositif en coupe fixé contre la paroi du local. - Figure 1: the sectional device fixed against the wall of the room.

- Figure 2 : le même dispositif vu de face - Figure 3 : la coupe selon AA', du dispositif représenté sur la figure 2 - Figure 4 : le même dispositif dont on a retiré la face avant isolante. - Figure 2: the same device seen from the front - Figure 3: the section along AA ', of the device shown in Figure 2 - Figure 4: the same device from which the insulating front has been removed.

- Planche 2 : Variante du dispositif pour une aération de confort dans un local individuel tel qu'une chambre, un bureau, etc. - Plate 2: Variant of the device for comfort ventilation in an individual room such as a bedroom, an office, etc.

- Figure 5 : Ici le conduit unique précédemment isolé par la paroi est remplacé par deux tuyaux"Ta"et"Ts"entourés de matériaux peu conducteurs de la chaleur. Le tuyau"Ta" aspire l'air à travers la vitre d'une fenêtre ou d'un panneau obturant une ouverture du local. De même le tuyau"Ts"souffle l'air. Dans une variante les tuyaux"Ta"et"Ts" sont réunis dans une même entité. - Figure 5: Here the single pipe previously isolated by the wall is replaced by two pipes "Ta" and "Ts" surrounded by materials which are not very conductive of heat. The pipe "Ta" draws air through the glass of a window or a panel closing an opening of the room. Likewise, the pipe "Ts" blows air. In a variant, the pipes "Ta" and "Ts" are united in the same entity.

Planche 3 : Deux dispositifs avec brassage de l'air dans un local ou une ventilation forcée est requise tel qu'un atelier dont les émanations peuvent nuire à la santé des personnes qui y travaillent. Plate 3: Two devices with air circulation in a room where forced ventilation is required such as a workshop whose fumes can harm the health of the people working there.

- Figure 6 : les deux dispositifs en coupe fixés contre la paroi du local. - Figure 6: the two sectional devices fixed against the wall of the room.

- Figure 7 : le dispositif du haut vu de face - Figure 8 : le dispositif du bas vu de face. Ces deux dispositifs sont identiques, le ventilateur de côté peut être installé soit à gauche, soit à droite, soit sur la face avant. - Figure 7: the top device seen from the front - Figure 8: the bottom device seen from the front. These two devices are identical, the side fan can be installed either on the left, or on the right, or on the front panel.

Figure 9 : coupe selon BB'du dispositif représenté sur la figure 7, ou coupe selon CC' du dispositif représenté sur la figure 8. Figure 9: section on BB 'of the device shown in Figure 7, or section on CC' of the device shown in Figure 8.

Planche 4 : Deux dispositifs dans un local ou une ventilation passive est requise pour des raisons de sécurité tel qu'une cuisine, un lieu d'aisance, etc. Pour que les conditions de sécurité soient conservées en cas d'arrêt intempestif de la ventilation, tel que panne de courant ou ventilateur hors d'usage, la somme des sections des ouvertures des ventilateurs d'un dispositif doit être égale à la section efficace de l'ouverture de sécurité recommandée par la norme en vigueur. Il s'agit en fait d'une variante des dispositifs précédents (planche 3) qui pourraient convenir en diminuant leur taille et leur puissance. L'intérêt de cette variante est l'aspect esthétique, la forme décrite pouvant se fondre dans des éléments décoratifs imitant des poutres, des plinthes, etc. Plate 4: Two devices in a room where passive ventilation is required for safety reasons such as a kitchen, a place of rest, etc. In order to maintain safety conditions in the event of an unexpected shutdown of the ventilation, such as a power failure or a fan out of order, the sum of the sections of the ventilator openings of a device must be equal to the effective section of the safety opening recommended by the standard in force. It is in fact a variant of the previous devices (Plate 3) which could be suitable by reducing their size and their power. The interest of this variant is the aesthetic aspect, the described form being able to blend into decorative elements imitating beams, plinths, etc.

Figure 10 : les deux dispositifs collés à la paroi, vue en coupe, du local. Figure 10: the two devices glued to the wall, sectional view, of the room.

Figure 11 : coupe du dispositif du haut. Une légère déclivité alpha est mise en oeuvre pour éviter une rétention des liquides de condensation, gênante en cas de risque de gel. Figure 11: section of the top device. A slight alpha gradient is used to avoid retention of condensation liquids, which is bothersome when there is a risk of frost.

- Figure 12 : coupe du dispositif du bas. La déclivité est alpha prime. Les deux dispositifs sont identiques, c'est le choix retenu parmi les emplacements possibles pour fixer les ventilateurs qui les différencient. - Figure 12: section of the bottom device. The gradient is alpha prime. The two devices are identical, it is the choice retained among the possible locations to fix the fans which differentiate them.

- Figure 13 : coupe selon DD'du dispositif représenté sur la figure l l, ou coupe selon EE' du dispositif représenté sur la figure 12. - Figure 13: section on DD 'of the device shown in Figure l l, or section on EE' of the device shown in Figure 12.

- Planche 5, Figure 14 : conduit de type annulaire et festonné vu en coupe. Ce conduit peut remplacer les conduits des dispositifs précédents lorsqu'on désire les mettre en série avec des échangeurs dont les conduits sont concentriques, afin d'augmenter leur rendement. - Plate 5, Figure 14: annular and scalloped duct seen in section. This duct can replace the ducts of the previous devices when it is desired to put them in series with exchangers whose ducts are concentric, in order to increase their efficiency.

Planche 6 : Dispositif pour une piscine ou un local de traitement des eaux. Si ce local a de grandes dimensions, il est possible de mettre autant de dispositifs que nécessaire. Plate 6: Device for a swimming pool or a water treatment room. If this room has large dimensions, it is possible to install as many devices as necessary.

- Figure 15 : coupe du dispositif situé entre le plafond et le sol du local. L'expulsion de l'air n'est pas montrée, elle s'effectue par un orifice à la hauteur, ou à peu près à la hauteur de la ligne'. Une vue de l'extérieur du local dans la direction HH'est représentée en figure
18. - Figure 15: section of the device located between the ceiling and the floor of the room. The expulsion of air is not shown, it is carried out by an orifice at the height, or approximately at the height of the line '. A view of the outside of the room in the direction HH is represented in figure
18.

- Figure 16 : vue à l'intérieur du local, la face isolante du dispositif est retirée. Un conduit isolé aspire au niveau du plafond l'air riche en vapeur d'eau. Un autre conduit également isolé souffle de l'air au niveau du sol. Dans la variante représentée l'air sort en flux laminaire. Autre variante, ce conduit est muni d'ouvertures en registres. - Figure 16: view inside the room, the insulating face of the device is removed. An insulated duct draws air rich in water vapor from the ceiling. Another also insulated duct blows air at ground level. In the variant shown, the air leaves in laminar flow. Another variant, this conduit is provided with openings in registers.

- Figure 17 : coupe selon BB'du dispositif représenté sur la figure 16 montrant la zone d'échange thermique festonnée et le conduit d'aspiration de l'air riche en vapeur d'eau. Dans une variante ce conduit n'a pas de paroi isolante commune avec l'échangeur. - Figure 17: section on BB 'of the device shown in Figure 16 showing the scalloped heat exchange zone and the air suction duct rich in water vapor. In a variant, this duct has no insulating wall common with the exchanger.

- Figure 18 : Vue de l'extérieur du local dans la direction HH'de la figure 15 montrant les deux orifices dans la paroi dont l'un est équipé d'un ventilateur. Dans une variante il peut y avoir un ventilateur à chaque orifice, l'un aspirant et l'autre soufflant. - Figure 18: View of the exterior of the room in the direction HH 'of Figure 15 showing the two holes in the wall, one of which is equipped with a fan. In a variant there may be a fan at each orifice, one suction and the other blowing.

Claims

1) Aeration device characterized in that it comprises 2 fans associated with a counter-current heat exchanger, that it is connected to a double orifice in the wall of an enclosed space and that the entire device is thermally insulated.

2) Device according to claim 1 characterized in that the heat exchange zones are of the slit type, or of the scalloped type, or of the scalloped annular type.

3) Device according to claim 1 characterized in that the condensation liquids are eliminated by gradient inside or outside the enclosed space according to the presence of a risk of freezing of these liquids.

4) Device according to claim 1 characterized in that removable grids with fine mesh protect the ventilation ducts from the risks of blockage.

5) Device according to claim 1 characterized in that closed orifices are provided for washing and decontamination of the conduits of the heat exchanger.

6) Devices according to claim 1 characterized in that they use the security openings of enclosed spaces.