FR2900449A1

FR2900449A1 - VENTILATION DEVICE

Info

Publication number: FR2900449A1
Application number: FR0603851A
Authority: FR
Inventors: Serge Buseyne; Jean Francois Nouvel
Original assignee: Aldes Aeraulique SA
Current assignee: Aldes Aeraulique SA
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-02
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: ATE418680T1; ES2319698T3; DE602007000388D1; EP1850012A1; EP1850012B1; FR2900449B1

Abstract

The device (1) has a motor (15) arranged outside an intake air flow, and a turbine (18) directly coupled to a shaft of the motor. A channel (24) surrounds the motor and is in communication with an outer air at a case (2) and with a depression zone inside the turbine. The channel is arranged to permit air circulation around the motor for ensuring the cooling of the motor. Suction orifices (20, 21) and an intake air deflection unit (26) are arranged in a manner to direct the inlet air in the case by the orifices towards inlet of the turbine.

Description

La présente invention concerne un dispositif de ventilation. PlusThe present invention relates to a ventilation device. More

spécifiquement, l'invention vise un dispositif de ventilation comprenant un caisson dans lequel est placée une turbine dont la roue est apte à être entraînée en rotation par un moteur, le caisson comportant au moins un orifice d'aspiration par lequel l'air peut être aspiré à l'intérieur du caisson au moyen de la turbine et un orifice d'évacuation par lequel l'air peut être évacué à l'extérieur du caisson. Un tel dispositif de ventilation est typiquement utilisé dans une installation de VMC (ventilation mécanique contrôlée). specifically, the invention relates to a ventilation device comprising a box in which is placed a turbine whose wheel is adapted to be rotated by a motor, the box having at least one suction port through which the air can be sucked inside the box by means of the turbine and a discharge port through which the air can be discharged outside the box. Such a ventilation device is typically used in a VMC (controlled mechanical ventilation) installation.

II existe une pression grandissante sur l'amélioration de l'efficacité énergétique des bâtiments et, en conséquence, sur la réduction de la consommation électrique des dispositifs de ventilation. Plusieurs solutions ont déjà été mises en oeuvre en vue de réduire la consommation spécifique du dispositif de ventilation (puissance électrique consommée (en W) par m3/h véhiculé par le caisson). Parmi celles-ci, on peut citer l'amélioration du rendement aéraulique de la turbine (roue et volute) et l'amélioration des stratégies de régulation de pression. L'invention a pour but de fournir une autre solution, particulièrement efficace, pour réduire la consommation électrique des 20 dispositifs de ventilation. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de ventilation du type précité, dans lequel le moteur est disposé en dehors du flux d'air aspiré, la turbine étant directement accouplée à l'arbre du moteur, le dispositif de ventilation comprenant en outre un canal qui entoure le moteur et est en 25 communication d'une part avec l'air extérieur au caisson et d'autre part avec une zone en dépression à l'intérieur de la turbine, le canal étant agencé pour permettre une circulation d'air suffisante autour du moteur pour assurer le refroidissement de ce dernier. Ainsi, puisque le moteur est disposé en dehors du flux d'air aspiré, 30 le rendement aéraulique de la moto turbine est amélioré, car l'espace central occupé par le moteur est libéré. De plus, grâce à l'accouplement direct de la turbine (celle-ci étant montée en bout d'arbre), il n'y a plus de pertes dues à la transmission par courroie. En revanche, le moteur étant en dehors du flux d'air aspiré, il ne 35 peut plus être refroidi par cet air. Si le moteur ne possède pas de système de ventilation propre ou si ce système n'est pas suffisant, le moteur risque de s'échauffer et donc de ne pas fonctionner correctement. En prévoyant un canal entourant le moteur dans lequel peut circuler de l'air pour refroidir le moteur, ce problème est résolu. Par la combinaison des caractéristiques précitées, l'invention permet donc de cumuler les gains liés à plusieurs paramètres et ainsi d'obtenir un dispositif de ventilation particulièrement économique. Le canal présente par exemple la forme d'un cylindre entourant étroitement le moteur. Selon une réalisation possible, le moteur est un moteur à aimant permanent et commutation électronique. There is increasing pressure on improving the energy efficiency of buildings and, consequently, on reducing the electrical consumption of ventilation devices. Several solutions have already been implemented with a view to reducing the specific consumption of the ventilation device (electric power consumed (in W) per m3 / h conveyed by the box). These include improving the turbine's airflow efficiency (wheel and volute) and improving pressure control strategies. The object of the invention is to provide another particularly effective solution for reducing the electrical consumption of ventilation devices. To this end, the invention relates to a ventilation device of the aforementioned type, wherein the motor is disposed outside the intake air flow, the turbine being directly coupled to the motor shaft, the ventilation device further comprising a channel which surrounds the engine and is in communication with the air outside the box and with a zone of depression inside the turbine, the channel being arranged to allow a circulation of sufficient air around the engine to cool the engine. Thus, since the motor is disposed outside the intake air flow, the air flow efficiency of the motorcycle turbine is improved because the central space occupied by the motor is released. In addition, thanks to the direct coupling of the turbine (the latter being mounted at the end of the shaft), there are no more losses due to the belt transmission. On the other hand, since the motor is outside the intake air flow, it can no longer be cooled by this air. If the engine does not have a clean ventilation system or if this system is not enough, the engine may heat up and therefore not work properly. By providing a channel around the engine in which air can circulate to cool the engine, this problem is solved. By the combination of the above characteristics, the invention thus makes it possible to cumulate the gains related to several parameters and thus to obtain a particularly economical ventilation device. The channel has for example the shape of a cylinder closely surrounding the engine. According to one possible embodiment, the motor is a permanent magnet motor and electronic commutation.

Ce type de moteur possède un haut rendement électrique, qui permet d'améliorer encore l'efficacité du dispositif de ventilation. De plus, ces moteurs présentent une grande facilité de pilotage (variation de vitesse), ce qui autorise une régulation très précise du système de ventilation en fonction des besoins. Ceci représente un avantage très important par rapport à l'art antérieur, où l'ajustement des caractéristiques débit pression du dispositif de ventilation s'effectuait uniquement à la mise en route de l'installation et de façon définitive, par le réglage des systèmes poulies courroies. Le fait que les moteurs à aimant permanent et commutation électronique, qui ne sont pas ventilés, sont placés hors du flux d'air aspiré ne pose pas de problème, du fait de l'existence du canal où circule l'air de refroidissement. Selon une réalisation possible, le dispositif de ventilation comprend deux orifices d'aspiration disposés en vis-à-vis et un organe de déflexion de l'air aspiré, disposé de sorte à diriger l'air entrant dans le caisson par lesdits orifices d'aspiration vers le pavillon d'aspiration de la turbine. This type of engine has a high electrical efficiency, which further improves the efficiency of the ventilation device. In addition, these engines have a great ease of control (speed variation), which allows a very precise control of the ventilation system as needed. This represents a very important advantage over the prior art, in which the adjustment of the flow characteristics of the ventilation device was carried out only at the start of the installation and finally, by the adjustment of the pulley systems. belts. The fact that motors with permanent magnet and electronic commutation, which are not ventilated, are placed outside the intake air flow is not a problem because of the existence of the channel in which the cooling air circulates. According to one possible embodiment, the ventilation device comprises two suction orifices arranged facing each other and a deflecting member for the sucked air, arranged so as to direct the air entering the box through said orifices of suction to the suction horn of the turbine.

L'utilisation d'un dispositif de ventilation à deux orifices d'aspiration avec un moteur disposé en dehors du flux d'air aspiré conduit à une configuration où les deux orifices sont disposés en vis-à-vis. Grâce à l'organe de déflexion, on évite les inconvénients résultant de cette configuration, et liés de la collision des flux d'air, à savoir des pertes de charge élevées et des instabilités aérauliques. L'organe de déflexion contribue donc également à l'amélioration de la performance énergétique du dispositif de ventilation. L'organe de déflexion peut comprendre deux parois sensiblement planes disposées chacune en regard d'un orifice d'aspiration, les parois étant inclinées l'une vers l'autre et formant une pointe dirigée vers le pavillon d'aspiration de la turbine. The use of a ventilation device with two suction ports with a motor arranged outside the intake air flow leads to a configuration where the two orifices are arranged vis-à-vis. Thanks to the deflection member, it avoids the disadvantages resulting from this configuration, and related collision of air flows, namely high pressure losses and airflow instabilities. The deflection member therefore also contributes to improving the energy performance of the ventilation device. The deflection member may comprise two substantially flat walls each disposed facing a suction port, the walls being inclined towards each other and forming a point directed towards the suction plate of the turbine.

En outre, l'organe de déflexion peut comprendre un matériau acoustiquement absorbant. Dans ce cas, on obtient un affaiblissement du bruit rayonné par le dispositif de ventilation vers les réseaux d'aspiration, et donc une diminution du niveau de puissance acoustique du système. In addition, the deflection member may comprise an acoustically absorbing material. In this case, there is obtained a loss of noise radiated by the ventilation device to the suction networks, and thus a decrease in the sound power level of the system.

L'organe de déflexion peut être formé à partir d'une tôle pleine ou d'une tôle perforée, pourvue ou non d'un matériau acoustiquement absorbant, ou être constitué d'un bloc de matériau acoustiquement absorbant mis en forme. On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de 10 réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées : La figure 1 est une vue en perspective éclatée du dispositif de ventilation selon l'invention ; La figure 2 est une vue latérale de l'intérieur du dispositif de ventilation, montrant le trajet de l'air de refroidissement du moteur ; 15 La figure 3 est une vue agrandie du détail A de la figure 2 ; La figure 4 est une vue latérale de l'intérieur du dispositif de ventilation, montrant l'organe de déflexion ; et La figure 5 est une vue de dessus de l'intérieur du dispositif de ventilation, montrant le trajet de l'air aspiré par la turbine. 20 La figure 1 représente un dispositif de ventilation 1 comprenant un caisson 2 sensiblement parallélépipédique. Le caisson 2 comporte une paroi inférieure 3, une paroi supérieure 4, deux parois latérales 5, 6, une paroi avant 7 et une paroi arrière 8. On définit l'axe longitudinal 9 du caisson 2 comme l'axe orthogonal aux parois avant 7 et arrière 8, et disposé de façon centrée 25 (figure 2). En outre, une première et une deuxième parois de séparation 10, 11, sensiblement parallèles aux parois avant 7 et arrière 8, définissent à l'intérieur du caisson 2 trois compartiments 12, 13, 14. Dans le premier compartiment 12 est placé un moteur 15, dont 30 l'arbre de sortie 16 est disposé selon l'axe longitudinal 9 et passe à travers une ouverture 17 ménagée dans la première paroi de séparation 10. Dans le deuxième compartiment 13 (sensiblement central) est placée une turbine 18 dont la roue 19 est directement accouplée à l'arbre 16 du moteur 15. Enfin, au niveau du troisième compartiment 14, les parois latérales 5, 6 du caisson 2 35 présentent chacune un orifice d'aspiration 20, 21. Les deux orifices 20, 21 sont disposés en vis-à-vis et sont ici sensiblement circulaires. The deflection member may be formed from a solid sheet or perforated sheet, with or without an acoustically absorbing material, or be made of a block of acoustically absorbent material shaped. A possible embodiment of the invention will now be described, by way of nonlimiting example, with reference to the appended figures: FIG. 1 is an exploded perspective view of the ventilation device according to the invention; Fig. 2 is a side view of the interior of the ventilation device, showing the path of the engine cooling air; Fig. 3 is an enlarged view of detail A of Fig. 2; Figure 4 is a side view of the interior of the ventilation device, showing the deflection member; and Figure 5 is a top view of the interior of the ventilation device, showing the path of the air sucked by the turbine. FIG. 1 represents a ventilation device 1 comprising a substantially parallelepipedic box 2. The casing 2 comprises a bottom wall 3, an upper wall 4, two side walls 5, 6, a front wall 7 and a rear wall 8. The longitudinal axis 9 of the casing 2 is defined as the axis orthogonal to the front walls 7 and rear 8, and centrally disposed (Figure 2). In addition, a first and a second separation wall 10, 11, substantially parallel to the front walls 7 and rear 8, define inside the box 2 three compartments 12, 13, 14. In the first compartment 12 is placed an engine 15, the outlet shaft 16 of which is disposed along the longitudinal axis 9 and passes through an opening 17 formed in the first partition wall 10. In the second compartment 13 (substantially central) is placed a turbine 18 whose wheel 19 is directly coupled to the shaft 16 of the engine 15. Finally, at the third compartment 14, the side walls 5, 6 of the box 2 35 each have a suction port 20, 21. The two orifices 20, 21 are arranged vis-à-vis and are here substantially circular.

En fonctionnement, le moteur 15 entraîne la roue 19 de la turbine 18, conduisant à l'aspiration de l'air extérieur au caisson 2 par les orifices d'aspiration 20, 21 et le pavillon d'aspiration 22 de la turbine 18, puis à leur évacuation vers l'extérieur du caisson 2 par un orifice d'évacuation 23 ménagé dans la paroi supérieure 4 et pouvant être muni d'une grille. Dans certaines configurations (non représentées ici), l'orifice d'évacuation 23 est raccordé à un conduit de refoulement. Le moteur 15 est de préférence un moteur à aimant permanent et commutation électronique. Ce type de moteur est dépourvu d'un système de refroidissement propre. Or, avec la disposition décrite ci-dessus, le moteur 15 est disposé en dehors du flux d'air aspiré. Pour assurer le refroidissement du moteur 15, et donc le bon fonctionnement de celui-ci, un canal 24 entourant le moteur 15 est ménagé dans le premier compartiment 12. Le canal 24 est ici réalisé à partir d'une tôle roulée et soudée, et présente la forme d'un cylindre d'axe 9 entourant étroitement le moteur 15. Le canal 24 présente une première extrémité axiale adjacente à la première paroi de séparation 10, et entourant l'ouverture 17, et une deuxième extrémité axiale située à l'intérieur du caisson 2, à proximité mais à distance de la paroi arrière 8. Un orifice d'entrée 25 est ménagé dans la paroi arrière 8 du caisson 2, de façon centrée sur l'axe longitudinal 9. Cet orifice d'entrée 25 est soit disposé à l'air libre (figures 1 à 5), soit raccordé à un conduit allant puiser l'air dans toute autre zone déportée plus éloignée (hors du local, sur le conduit de refoulement ou toute autre disposition adéquate). Ainsi, lorsque le dispositif de ventilation 1 est en fonctionnement, il existe une dépression à l'intérieur de la turbine 18, entre la roue 19 et la volute. L'air extérieur au caisson 2 étant quant à lui à la pression atmosphérique (ou à une pression positive lorsque l'orifice 25 est raccordé au conduit de refoulement) de même que l'air situé dans le premier compartiment 12 à l'extérieur du canal 24, il se crée une circulation d'air depuis l'orifice d'entrée 25, à l'intérieur du canal 24, et en direction de l'ouverture 17 puis de la turbine 18. Cette circulation d'air autour du moteur 15 permet le refroidissement du moteur 15. L'homme du métier comprendra que, pour que le refroidissement du moteur 15 soit satisfaisant, le canal 24 doit être à la fois suffisamment grand pour autoriser un débit d'air important autour du moteur 15, et suffisamment petit pour obtenir une bonne efficacité de refroidissement par une convection forcée. Le dimensionnement de l'espace entre le moteur 15 et le canal dépend du caisson 2. A titre d'exemple de réalisation, cet espace devra être compris entre 10 et 20 mm, le débit d'air circulant autour du moteur variant entre quelques dizaines et quelques centaines de m3/h pour des caissons de ventilation véhiculant quelques milliers de m3/h. Un organe de déflexion 26 de l'air aspiré est disposé dans le troisième compartiment 14. Cet organe de déflexion 26 comprend deux parois sensiblement planes et perpendiculaires aux parois inférieure 3 et supérieure 4, disposées chacune en regard d'un orifice d'aspiration, et formant un V dont la pointe est dirigée vers le pavillon d'aspiration 22 de la turbine 18. Ces parois s'étendent depuis la paroi avant 7 du caisson 2, à laquelle elles sont fixées, sur environ les deux tiers de la dimension longitudinale du troisième compartiment 14, et sont espacées des parois inférieure 3 et supérieure 4. In operation, the motor 15 drives the wheel 19 of the turbine 18, leading to the suction of the air outside the box 2 through the suction ports 20, 21 and the suction horn 22 of the turbine 18, then to their evacuation to the outside of the box 2 by a discharge orifice 23 formed in the upper wall 4 and can be provided with a grid. In certain configurations (not shown here), the discharge port 23 is connected to a discharge conduit. The motor 15 is preferably a permanent magnet motor and electronic commutation. This type of engine does not have a clean cooling system. However, with the arrangement described above, the motor 15 is disposed outside the intake air flow. To ensure the cooling of the motor 15, and therefore the proper operation thereof, a channel 24 surrounding the motor 15 is formed in the first compartment 12. The channel 24 is here made from a rolled sheet and welded, and has the shape of a cylinder 9 axis closely surrounding the motor 15. The channel 24 has a first axial end adjacent to the first partition wall 10, and surrounding the opening 17, and a second axial end located at the inside of the box 2, close to but away from the rear wall 8. An inlet 25 is formed in the rear wall 8 of the box 2, centrally on the longitudinal axis 9. This inlet 25 is either placed in the open air (Figures 1 to 5), or connected to a duct that draws air into any other remote area further away (out of the room, on the discharge duct or any other appropriate provision). Thus, when the ventilation device 1 is in operation, there is a vacuum inside the turbine 18, between the wheel 19 and the volute. The air outside the box 2 is meanwhile at atmospheric pressure (or a positive pressure when the orifice 25 is connected to the discharge pipe) as well as the air located in the first compartment 12 outside the channel 24, it creates an air flow from the inlet 25, inside the channel 24, and towards the opening 17 and the turbine 18. This air flow around the engine 15 allows the engine 15 to be cooled. Those skilled in the art will understand that, in order for the engine to be cooled satisfactorily, the channel 24 must be both large enough to allow a large air flow around the engine 15, and small enough to achieve good cooling efficiency by forced convection. The sizing of the space between the motor 15 and the channel depends on the casing 2. As an exemplary embodiment, this space must be between 10 and 20 mm, the air flow circulating around the motor varies between a few tens and a few hundred m3 / h for ventilation chambers carrying a few thousand m3 / h. A deflection member 26 of the sucked air is disposed in the third compartment 14. This deflection member 26 comprises two substantially flat walls and perpendicular to the lower 3 and upper 4 walls, each disposed facing a suction orifice, and forming a V whose tip is directed towards the suction horn 22 of the turbine 18. These walls extend from the front wall 7 of the caisson 2, to which they are attached, about two-thirds of the longitudinal dimension the third compartment 14, and are spaced from the lower walls 3 and upper 4.

L'air aspiré par les orifices d'aspiration 20, 21 en regard l'un de l'autre est ainsi dévié (comme le montre la figure 5) en direction du pavillon d'aspiration 22 de la turbine 18, ce qui améliore le rendement du dispositif de ventilation 1 en diminuant les zones de turbulence, les instabilités aérauliques, et les pertes de charge. The air sucked by the suction ports 20, 21 facing each other is thus deflected (as shown in FIG. 5) towards the suction horn 22 of the turbine 18, which improves the performance of the ventilation device 1 by reducing turbulence zones, airflow instabilities, and pressure drops.

L'organe de déflexion 26 peut en outre comporter un matériau acoustiquement absorbant ou être constitué d'un tel matériau. Ceci permet de réduire le bruit occasionné par le dispositif de ventilation 1. II va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes 25 les variantes de réalisation. The deflection member 26 may further comprise an acoustically absorbent material or be made of such material. This makes it possible to reduce the noise caused by the ventilation device 1. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment described above by way of example but that it encompasses all 25 the variants.

Claims

1. Ventilation device comprising a box (2) in which is placed a turbine (18) whose wheel (19) is adapted to be rotated by a motor (15), the box having at least one suction port (20, 21) through which the air can be sucked into the box (2) by means of the turbine (18) and an outlet (23) through which the air can be discharged to the outside the box (2), characterized in that the motor (15) is arranged outside the suction air flow, the turbine (18) being directly coupled to the shaft (16) of the motor (15), and the ventilation device (1) comprises a channel (24) which surrounds the motor (15) and is in communication with the air outside the box (2) and with a depression zone. inside the turbine (18), the channel (24) being arranged to allow sufficient air circulation around the engine (15) to ensure cooling of the latter.

2. Ventilation device according to claim 1, characterized in that the channel (24) has the shape of a cylinder closely surrounding the motor (15).

3. Ventilation device according to claim 1 or 2, characterized in that the channel (24) communicates with the outside of the box (2) through an orifice (25) formed in a wall of the box (2), the orifice (25) being intended to be placed in the open air or connected to a conduit for drawing air in a remote zone.

4. Ventilation device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the motor (15) is a permanent magnet motor and electronic switching.

5. Ventilation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises two suction ports (20, 21) arranged vis-a-vis and a deflection member (26) of the sucked air, arranged to direct air entering the box (2) through said suction ports (20, 21) to the suction horn (22) of the turbine (18).

6. Ventilation device according to claim 5, characterized in that the deflection member (26) comprises two substantially flat walls each disposed facing a suction port (20, 21), the walls being inclined the towards each other and forming a point directed towards the suction horn (22) of the turbine (18).

7. Ventilation device according to claim 5 or 6, characterized in that the deflection member (26) comprises an acoustically absorbent material.

8. Ventilation device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the deflection member (26) is formed from a solid sheet or a perforated sheet. 15

9. Ventilation device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the deflection member (26) consists of a block of acoustically absorbent material shaped.