FR2925951A1 - Procede de regulation d'un groupe de commande d'un ventilateur, et groupe correspondant - Google Patents

Abstract

Selon le procédé de régulation d'un groupe de commande d'un ventilateur .- on associe au ventilateur un débitmètre, fournissant une valeur de débit (Q) de l'air,- on compare la valeur fournie (Q) à une valeur de seuil de débit (Q10, Q20), et, selon que la valeur fournie (Q) est inférieure ou supérieure au seuil de débit (Q10, Q20), on réduit, ou augmente, la puissance fournie en dessous ou au-dessus d'un seuil de puissance prédéterminé.

Description

La présente invention concerne les installations de renouvellement d'air dans les locaux, par soufflage ou, plus généralement, aspiration à travers des bouches reliées à un réseau ramifié de conduites aboutissant à un groupe moto-ventilateur dont le ventilateur extrait l'air vicié. Ainsi, dans par exemple un immeuble collectif, chaque appartement comporte plusieurs bouches d'évacuation d'air, en particulier au niveau de la cuisine et des sanitaires. Dans la cuisine, l'utilisateur peut commander une temporisation qui maintient un volet en position de pleine ouverture pendant par exemple 30 minutes. Dans la salle de bain, la commande est automatique car le volet est commandé par une bande de toile se dilatant en fonction de l'humidité pour le faire pivoter vers la position d'ouverture lorsque le taux d'humidité augmente. Les diverses bouches présentent en fait une position, dite de fermeture, qui assure un débit minimal, "d'étiage", et une position "active", pleinement ouverte. Les bouches de plusieurs appartements superposés sont reliées à une même colonne d'aspiration et une pluralité de telles colonnes aboutit à une branche de plus grande section aboutissant, ainsi que d'autres, au groupe d'extraction, usuellement situé en terrasse. Pour garantir la qualité de service, c'est-à-dire le débit d'extraction voulu pour chaque bouche, atteignant la centaine de m3/h, le groupe d'extraction réagit en augmentant sa puissance, afin de compenser la perte de charge maximale possible, c'est-à-dire le cas pour lequel toutes les bouches seraient ouvertes. La perte de charge est en particulier due à l'écoulement turbulent dans les colonnes, dont la section est limitée. De ce fait, une bouche située à l'extrémité libre d'une colonne, c'est-à- dire tout en amont, en bas en bout de tunnel, se trouve être la plus défavorisée puisque son flux d'air doit parcourir toute la longueur de la colonne et qu'en outre il est perturbé par les flux d'air affluents, provenant des bouches des appartements situés en positions intermédiaires. Le groupe, fournissant en permanence une pression garantissant le besoin maximal, présente ainsi une consommation quasi-constante de plusieurs kilowatts, bien que, une grande partie de la journée, le besoin en débit, traduit en pression, pour le service d'aspiration d'air soit très limité. C'est en fait essentiellement le matin, le midi et le soir que ce besoin existe notablement, c'est-à-dire aux heures des repas et de la toilette. On pourrait songer à commander manuellement la puissance du moto-ventilateur en fonction du besoin, mais une telle solution présenterait une lourde contrainte de gestion en temps réel. Dans un immeuble collectif, il serait évidemment impossible de confier une telle gestion à un opérateur puisque celui-ci ne pourrait avoir une vue globale des besoins des divers appartements, c'est-à-dire l'état d'ouverture des bouches. La présente invention vise donc à proposer une solution qui représente un bon compromis entre la qualité de service et la consommation électrique associée. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un procédé de régulation d'un groupe de commande d'un ventilateur de mise en circulation d'air selon un débit variable dans un réseau de conduites reliées à divers locaux dont l'air est à renouveler, procédé caractérisé par le fait que : - on adapte le groupe de commande pour qu'il puisse fournir au ventilateur une puissance variable, réglable dans une plage de puissance prédéterminée, - on associe au ventilateur un détecteur d'événement, 5 agencé pour fournir une valeur de débit de l'air en circulation, - on compare cycliquement la dite valeur de débit fournie à une valeur prédéterminée de seuil de débit, et, si la dite valeur de débit fournie est inférieure au seuil de débit, 10 on réduit, ou le cas échéant maintient, une fourniture de dite puissance à un niveau relativement faible dans la plage, situé en dessous d'un seuil de puissance prédéterminé et, dans le cas contraire, on augmente, ou le cas échéant maintient, la fourniture de puissance à un 15 niveau relativement fort dans la plage, situé au-dessus du seuil de puissance. On rappellera que la courbe (dé)pression / débit en fonctionnement standard d'un caisson de ventilation collectif est une courbe sensiblement horizontale pour les 20 débits modérés, qui chute de façon accrue lorsque le débit croît au-delà d'une limite pour laquelle le ventilateur du caisson devient moins efficace. A très faible débit, la dépression, si tel est le cas, produite par un ventilateur, commandé classiquement, en 25 aval du réseau de conduites "remonte" facilement jusqu'aux bouches les plus éloignées puisque la perte de charge dans les colonnes est faible. Dans une telle situation, on peut dire que le service est assuré de façon excessive, c'est-à-dire que le ventilateur continue à consommer une énergie 30 électrique maximale qui aboutit à une dépression bien au-delà du besoin, même pour les bouches les plus défavorisées.

Au contraire, dans la présente invention, le ventilateur "décroche", en ce qui concerne sa puissance consommée, dès que l'on détecte qu'elle peut être réduite sans risque de dégradation de la qualité de service. Ainsi, à bas débit, le ventilateur va fonctionner sur une marche d'escalier à pression réduite, donc à puissance consommée réduite, et il va passer à une marche supérieure si la mesure du débit franchit le seuil à la montée. La marche d'escalier à pression réduite peut être la courbe sensiblement horizontale, très légèrement descendante, de fonctionnement naturel du ventilateur évoquée ci-dessus, ou bien il peut y être prévu un asservissement de la pression par rapport au débit le long de cette marche. On notera que si la courbe de la marche d'escalier est connue et varie de façon monotone, par exemple décroissante comme exposé plus haut, la variable de commande de commutation de niveau peut être la pression et non plus le débit. En d'autres termes, une mesure de pression constitue une mesure indirecte du débit.

La puissance consommée par le ventilateur peut commodément être fournie par un moteur électrique. L'adaptation de la puissance consommée en fonction du besoin courant de dépression peut s'effectuer de diverses façons, par exemple par commande de variation de la tension appliquée ou par commande de variation de fréquence de rotation du ventilateur. Hormis l'aspect de réduction de la consommation énergétique moyenne au fil du temps, un autre avantage de l'invention résulte du fait que le bruit est de même réduit lors des périodes de "repos" de l'installation, puisque le ventilateur, tournant à faible régime, va provoquer moins de vibrations sur le réseau et moins d'excès de dépression au niveau de chaque bouche.

Avantageusement, une limite haute de la plage de puissance est associée à un fonctionnement à pression sensiblement constante en fonction du débit, pour un débit supérieur au seuil.

La courbe naturelle de (dé)pression, décroissante à débit croissant, est donc régulée pour maintenir constante la (dé)pression, c'est-à-dire s'affranchir de la perte d'efficacité du ventilateur. Le plateau ainsi obtenu concerne avantageusement le fonctionnement à débit et donc (dé)pression dans le haut de la plage de fonctionnement de l'installation, mais un plateau du même genre peut être prévu pour les zones intermédiaires de la plage. Les termes de pression "sensiblement constante" désignent une surpression ou une dépression qui varie de moins de 5 au- dessus ou en dessous d'une valeur de consigne. Avantageusement, le seuil de débit est dédoublé pour un fonctionnement avec hystérésis avec, d'une part, un seuil haut, servant à commander le passage à la puissance de niveau relativement fort en cas de traversée du seuil haut à la montée, et, d'autre part, un seuil bas, inférieur au seuil haut, servant à commander le passage à la puissance de niveau relativement faible en cas de traversée du seuil bas à la descente. Il peut être prévu que des circuits comparateurs soient agencés pour traiter plusieurs dits seuils de débit, à valeurs étagées, ce qui permet d'obtenir une courbe globale en dents de scie beaucoup moins quantifiée, c'est-à-dire avec un nombre accru de dents présentant chacune une hauteur réduite. Or, la hauteur maximale de chaque dent représente un supplément de puissance électrique qui est en grande partie inutile pour le débit tout juste supérieur au seuil puisque, pour le débit juste inférieur au seuil, la puissance électrique de niveau inférieur suffisait. Selon une première forme de réalisation, le détecteur d'événement utilisé est un débitmètre associé au ventilateur ou bien un dispositif de mesure d'au moins un paramètre de fonctionnement d'un moteur d'entraînement du ventilateur. C'est donc une détection du besoin par mesure directe de celui-ci. Le débitmètre peut être un dispositif de mesure directe de l'intensité du flux d'air ou un dit dispositif de mesure, indirecte, de celui-ci, par exemple d'un paramètre de commande du moto-ventilateur, comme par exemple l'intensité électrique qu'il consomme ou encore la tension d'alimentation correspondante, sa vitesse ou fréquence, ou son couple moteur. En effet, comme le flux d'air est couplé, pour son entraînement, aux pales du ventilateur, on conçoit qu'il constitue une charge freinant plus ou moins celui-ci, ce freinage pouvant donc être mesuré d'après la dérive de l'un des paramètres électriques de l'alimentation ou par un dispositif de mesure de couple sur une liaison entre l'arbre de sortie du moteur électrique et l'arbre du ventilateur. Selon une seconde forme de réalisation, le détecteur d'événement utilisé est un séquenceur dont des circuits d'horloge sont agencés pour détecter que l'instant courant a atteint un instant prédéterminé, parmi une pluralité pour la journée, et pour alors lire une table de prévision d'un besoin en débit d'air à partir de l'instant courant afin de fournir le résultat de lecture en tant que dite valeur de débit, à comparer au seuil. Il s'agit donc d'une programmation gérée à partir d'une table établie d'après une observation du fonctionnement de l'installation considérée ou d'installations semblables précédemment mises en service. Cette programmation peut prendre en compte divers paramètres. Tout d'abord, l'heure de la journée permet de prévoir les crêtes de besoin en débit d'air, c'est-à-dire le matin, le midi et le soir dans un immeuble d'habitation, le besoin tombant, la nuit, à un niveau d'étiage. Le jour de la semaine peut aussi intervenir, les crêtes lors du week-end étant décalées par rapport aux jours de semaine et moins accentuées du fait de la répartition plus étalée. L'invention concerne aussi un groupe de commande de ventilateur pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, caractérisé par le fait qu'il comporte : - des circuits d'alimentation du ventilateur selon une puissance variable dans une plage prédéterminée, - un détecteur d'événement, agencé pour fournir une valeur de débit de l'air en circulation, - des circuits comparateurs agencés pour comparer cycliquement la dite valeur fournie à une valeur prédéterminée de seuil de débit, et, si la dite valeur fournie est inférieure au seuil de débit, agencés pour réduire, ou le cas échéant maintenir, la puissance fournie à un niveau relativement faible, situé en dessous d'un seuil de puissance prédéterminé et, dans le cas contraire, agencés pour augmenter, ou le cas échéant maintenir, la puissance fournie à un niveau relativement fort, situé au-dessus du seuil de puissance. Il peut être prévu les circuits nécessaires pour traiter plusieurs dits seuils de débit, à valeurs étagées, afin de disposer d'une courbe de réponse présentant plusieurs dents de scie, donc mieux optimisée que dans le cas d'une seule dent.

Les circuits d'alimentation comportent avantageusement un variateur de vitesse agencé pour être commandé par une table de transcodage adressable par un comparateur de débit réglé à la valeur de seuil.

On dispose ainsi d'une grande souplesse dans le choix des dents de scie, c'est-à-dire en particulier que l'on peut facilement en prévoir un grand nombre et ainsi obtenir une courbe de réponse globale ne présentant que peu d'ondulations parasites par rapport à une courbe optimale souhaitée. Chaque palier est choisi à un niveau tel que le besoin en dépression, dans la plage de débits considérée, soit satisfait même si ce sont essentiellement des bouches défavorisées, éloignées en amont, qui sont ouvertes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation d'un groupe de commande d'un ventilateur d'extraction d'air d'un réseau de conduites d'air, et d'un mode de mise en œuvre du procédé de commande correspondant selon l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue générale schématique d'une installation de ventilation comportant le groupe de ventilation de l'invention, - la figure 2 est un diagramme par blocs fonctionnels illustrant la constitution du groupe de ventilation, - la figure 3 représente une courbe, selon l'invention, de régulation de la (dé)pression en fonction du débit d'air, et - la figure 4 est une variante de la figure 3. La figure 1 représente schématiquement une installation de ventilation, dans cet exemple d'extraction d'air de divers locaux par aspiration à travers un réseau ramifié de canalisations. Le réseau comprend ici deux branches 10, 20 aboutissant à un tronc commun constitué par un groupe de ventilation 1 comportant un caisson 2 relié à une extrémité aval des branches 10, 20 respectives et contenant un ventilateur 9 d'aspiration de l'air des branches 10, 20 pour le rejeter dans l'atmosphère. La branche 10 collecte l'air d'une pluralité d'ici deux colonnes 11, 12, munies chacune d'une pluralité de bouches 111, 112 et autres, et respectivement 121, 122, et autres, d'aération de locaux comme par exemple des cuisines ou des sanitaires dans un ou plusieurs immeubles collectifs. De même, la branche 20 collecte l'air d'une pluralité d'ici trois colonnes 21, 22, 23 munies chacune d'une pluralité de bouches 211, 212 et autres, et 221, 222 et autres, et 231, 232, 233, 239 et autres, d'aération de locaux du même genre. Les bouches sont indiquées de façon générale par la référence 120. Comme évoqué au début, l'état dit "fermé" des bouches 120 définit un état "le plus fermé", pour lequel chacune est entr'ouverte et n'assure ainsi qu'un débit minimal, d'étiage, l'état "ouvert" correspondant donc à un état d'ouverture plus grand, ou maximal. Chaque bouche 120 est équipée d'un ou plusieurs volets ou équivalent pour que l'utilisateur d'un local en commande l'ouverture, ou la fermeture qui l'isole plus ou moins de l'installation, certaines des bouches 120, de type hygroréglable pour les salles de bain, étant à commutation automatique par commande d'un volet au moyen par exemple d'une bande de tissu qui se contracte ou se dilate selon le taux d'humidité. Les bouches hygro-réglables présentent donc, la plupart du temps, un état d'ouverture intermédiaire qui suit le taux d'humidité. On conçoit donc que, si toutes les bouches d'aspiration 120 sont fermées, 2925951 Io le débit total est faible et le ventilateur 9 engendre donc une forte dépression dans l'ensemble de l'installation, donc présente une bonne efficacité technique. Toutefois, dans une telle situation, le rendement, c'est-à- dire le 5 service rendu, est faible puisque le niveau d'étiage ne correspond pas à un besoin réel et immédiat. La dépression excessive ci-dessus au niveau des bouches de ventilation 120 peut provoquer l'apparition de problèmes acoustiques dans les logements. 10 Si une ou quelques bouches 120 viennent à s'ouvrir, de par des commandes d'utilisateurs ou automatiquement, la dépression aux bornes des bouches 120 s'ouvrant va donc diminuer, mais également dans l'installation puisque les divers flux d'air qui vont alors se propager dans les 15 colonnes et les branches 10, 20 vont voir leur écoulement être perturbé, et donc freiné, par le frottement sur les parois du conduit correspondant. Il s'ensuit ainsi une perte de charge, qui fait que le ventilateur 9 ne peut totalement imposer sa valeur de dépression au niveau des 20 bouches 120. Comme l'efficacité d'un bouche 120 dépend de la dépression sur son côté aval par rapport à la pression atmosphérique dans le local, côté amont, on conçoit que cette dépression doit être suffisante pour assurer le débit requis. Il faut par exemple au moins 60 Pascal de 25 dépression pour des bouches auto-réglables, voire 80 Pascal pour les bouches de type hygro-réglable. Sur la figure 1, la bouche 239, en bout de la colonne 23, est supposée être la bouche la plus défavorisée, c'est-à-dire celle dont le trajet (23, 20) la reliant au caisson 30 2 correspond à une perte de charge maximale. Cette perte de charge, qui est due à celle dans la branche 20 et aussi dans la colonne 23, compte tenu de leur section et de leur forme de cheminement, dépend aussi du nombre et de la position des éventuelles autres bouches 120 ouvertes. On conçoit facilement que si toutes les bouches 231, 232 et autres de la colonne 23 sont ouvertes, le flux d'air y est alors maximal, si bien que son écoulement est encore plus perturbé, avec donc une perte de charge accrue. La figure 2 représente le diagramme par blocs fonctionnels illustrant la constitution du groupe de ventilation 1, permettant de satisfaire en permanence le besoin de l'installation sans toutefois nécessairement fonctionner en permanence à puissance maximale. Le groupe de ventilation 1 comporte un bloc 6, 7 d'alimentation d'un moteur 8 d'entraînement du ventilateur 9, comprenant un ensemble de régulation 6, ou groupe de commande, comportant des circuits 61 d'entrée de signaux de mesure de débit d'air Q du ventilateur 9 provenant d'un débitmètre 5, signaux qui commandent le réglage de circuits 7 d'alimentation du ventilateur 9 à travers des circuits de commande 62. Les circuits d'alimentation 7 fournissent au moteur 8 une puissance électrique qui est réglable et dont la valeur est réglée par les circuits de commande 62, de sorte que la puissance mécanique du ventilateur 9, et donc sa vitesse, est ainsi commandée. Le débitmètre 5 comporte par exemple un volet suspendu pivotant 51, ici dessiné en dehors du cadre référencé 5, à un axe horizontal, associé à un détecteur d'angle de rotation, par exemple un stylet conducteur glissant sur une piste circulaire, pour ainsi constituer un potentiomètre, ou une résistance variable, dont la valeur est indicative de la position angulaire du volet. Le volet 51 porte le stylet ou la piste.

La mesure de dépression peut s'effectuer de façon différentielle de part et d'autre d'un diaphragme. On peut aussi songer à une mesure de pression dynamique par un tube de Pitot situé en sortie du ventilateur 9. Une mesure par anémométrie est aussi envisageable. Les circuits d'entrée 61 comportent ici un convertisseur CAN qui convertit la valeur analogique de tension de mesure en une valeur numérique représentant le débit d'air Q, à partir d'une table de conversion pré- établie, fonction du type du débitmètre 5. Commodément, encore en variante, le débitmètre 5 est un dispositif de mesure d'un ou plusieurs paramètres de fonctionnement du groupe moto-ventilateur 8-9, par exemple le courant consommé par le moteur d'entraînement 8 ou bien le couple moteur fourni au ventilateur 9 par le moteur d'entraînement 8, ou encore sa vitesse de rotation détectée par mesure d'une valeur de fréquence d'alimentation ou par un capteur angulaire. Avantageusement, il est mesuré deux tels paramètres, à savoir la fréquence et le couple.

La figure 3 représente une courbe de réponse du groupe de commande 6. Précisément, il s'agit d'une réponse en dépression Dp du ventilateur 9 en fonction du débit Q, mais la courbe de dépression Dp peut aussi être considérée comme représentant l'allure globale de la variation de la puissance consommée pour entraîner le ventilateur 9. Dans cet exemple, la mesure de débit d'air Q étant une mesure de débit massique, il est lui apporté une correction pour la transformer en une mesure de débit volumique. La correction est effectuée d'après une mesure de la température de l'air fournie par un capteur, non dessiné, situé au niveau du ventilateur 9. La correction consiste à effectuer une homothétie sur l'échelle des débits Q mesurés, c'est-à-dire l'axe d'abscisse de la figure 3. A titre d'exemple d'ordre de grandeur, une diminution de 25°C de la température ainsi mesurée, par rapport à celle prévue lors de la configuration de l'installation en usine, va entraîner une diminution de 10% du débit volumique, nécessitant une correction inverse, d'augmentation d'environ 10% de la valeur de consigne du débit Q. La figure 3 montre un faisceau d'une pluralité ici limitée sur le dessin à deux courbes Cl et C2, représentant chacune la réponse naturelle du ventilateur 9 à puissance constante d'alimentation du moteur 8, par exemple tension ou fréquence constante, c'est-à-dire la valeur de dépression Dp qu'il produit en fonction du débit Q qu'il assure entre deux valeurs Qmin et Qmax correspondant respectivement à un besoin minimal de dépression Dpmin (point A) et un besoin maximal de dépression Dpmax (point B). Chaque courbe Cl, C2 présente une première partie C10, Cil, respectivement C20, C21, sensiblement horizontale, très légèrement décroissante, c'est-à-dire à dépression Dp sensiblement constante, suivie d'une seconde partie, inutilisée, à pente devenant de plus en plus négative pour les forts débits d'air Q, c'est-à-dire pour lesquels le ventilateur 9 n'est pas bien adapté et présente ainsi une perte d'efficacité. La courbe C2, supérieure, correspond donc à une puissance d'alimentation supérieure à celle associée à la courbe inférieure Cl, par exemple une fréquence d'alimentation accrue. Selon l'invention, la courbe de réponse de l'installation présente au moins un décrochage de dépression Dp lorsque l'on va vers les faibles débits Q, c'est-à-dire que, pour ceux-ci, la courbe Cl n'est plus suivie et c'est une courbe Pi qui s'y substitue fonctionnellement. Si l'on considère le sens des débits Q croissants, un point de valeur localement maximale de débit Q10, correspondant à une valeur de dépression DplO, de la plage de "petits" débits, correspondant à la courbe Pl, est relié à un point, de valeur localement minimale de débit Q11 de débit, à valeur de dépression Dpll, limitant un tronçon C11 peu pentu de la courbe Cl, par une première rampe Ri relativement raide, c'est-à-dire représentant un saut de dépression Dp, augmentant la valeur de celle-ci.

En d'autres termes, un tronçon initial CIO de la courbe Cl, allant du débit minimal jusqu'au débit Q11, est remplacé par la courbe Pl (commençant à un débit minimal pour une puissance minimale de la plage de puissances) et par la première rampe R1. La courbe Pl correspond à des valeurs, situées dans une plage de valeurs de dépression Dp, suffisantes pour assurer la qualité de service voulue, c'est-à-dire assurer en quelque sorte le drainage pour un débit Q faible, que l'on peut qualifier d'étiage, par rapport à une valeur de débit Q maximale que le ventilateur 9 peut assurer lorsque ses circuits d'alimentation 7 sont commandés pour fournir une puissance maximale, correspondant à une limite supérieure de la plage de puissances selon lesquelles il peut être commandé. D'une façon générale, chaque plage de débits Q, déterminée par l'installateur par le choix du seuil de débit Q maximal associé, correspond à au moins une dépression Dp satisfaisant le besoin de dépression dans le pire cas, pour chaque débit Q, c'est-à-dire si les bouches 120 ouvertes sont celles les plus en amont, donc à perte de charge maximale. La courbe montante référencée C5, qui satisfait ces pires cas, représente donc le besoin maximal en dépression Dp selon le débit Q. On voit que, dès qu'une courbe basse ou intermédiaire, Pl ou Cl, vient à couper la courbe de besoin C5, cela correspond à la limite maximale de débit Q pour la courbe P1 ou Cl considérée, c'est-à-dire au bas d'une rampe de montée à la courbe de niveau supérieur respectivement Cl ou C2. La pente non infinie de la première rampe R1 traduit le fait que l'augmentation de la dépression Dp augmente légèrement le débit des diverses bouches 120, ouvertes ou "fermées", même si ces bouches 120 sont agencées pour présenter un débit quasiment prédéterminé en position de fermeture, et de même un autre débit prédéterminé en position d'ouverture. La courbe P1 peut être une courbe naturelle du faisceau, c'est-à-dire une courbe correspondant au type de la courbe Cl mais à puissance réduite, ou bien être tout autre type de courbe, par exemple correspondant à un palier prévu pour être plat, donc à une régulation à dépression constante. Sur la figure 3, la courbe Pl est un palier sensiblement horizontal. Si, toutefois, il est prévu que ce soit une courbe naturelle, elle sera alors légèrement décroissante comme ici dessiné. Le bas de la première rampe R1 correspond à la valeur de dépression DplO, constituant le point de chute maximale de la dépression Dp, et son sommet à la valeur de dépression Dpll. La courbe C2, optionnelle, a pour but de montrer que la courbe de réponse globale peut présenter plusieurs sauts en allant vers les débits Q croissants, avec ainsi une seconde rampe R2 reliant un point de valeur de débit Q localement maximal Q20, présentant une valeur localement minimale de dépression Dp20 du tronçon C11, à un point de débit Q localement minimal Q21 d'un tronçon C21 de la courbe C2, présentant une valeur de dépression localement maximale Dp21 sur ce dernier. Le tronçon initial C20 de la courbe C2 n'est donc pas utilisé. On voit ainsi, comme évoqué plus haut, que, globalement, on saute à une courbe de référence de niveau supérieur lorsque la valeur de dépression Dp devient inférieure à une valeur de seuil bas, qui ne serait pas apte à assurer le bon fonctionnement des bouches 120. On notera que les première et deuxième valeurs de seuil de débit Q10 et Q20 peuvent correspondre à des valeurs respectives de dépression Dp10 et Dp20 mutuellement différentes. On peut ainsi, par exemple, prévoir que, globalement, les dents de scie pour les hauts débits Q de la courbe de réponse atteignent des valeurs de dépression plus élevées que celles pour les débits Q inférieurs, c'est-à-dire que la courbe de réponse rebondit sur une courbe virtuelle enveloppe de valeurs minimales de dépression qui croît avec le débit Q. Indépendamment de cette courbe enveloppe basse "de rebond de dépression", il peut aussi être prévu que les diverses rampes aient des amplitudes respectives propres à chacune, c'est-à-dire que, de façon duale, il peut être défini une courbe virtuelle supérieure de dépression d'enveloppe haute à ne pas dépasser, c'est-à-dire déterminant une courbe de puissance correspondant à une puissance électrique déterminée dans le faisceaux de courbes Cl, C2 et autres. Les deux courbes virtuelles enveloppes peuvent donc être choisies à volonté pour définir un canal de régulation optimale, dans lequel va évoluer la courbe de réponse.

La régulation de dépression ci-dessus est effectuée au moyen d'un premier comparateur 62A, représenté sur la figure 2, dont une première entrée reçoit la mesure courante de débit Q et dont une seconde entrée reçoit la valeur de débit Q10, qui constitue un premier seuil de débit mémorisé localement dans une première mémoire de premier seuil 63A. Une sortie du premier comparateur 62A, fournissant la valeur binaire "0" si le premier seuil n'est pas dépassé, adresse une mémoire contenant une table de transcodage 65 dont une ligne à adresse "0" fournit une valeur minimale de puissance de commande du ventilateur 9, c'est-à-dire un réglage minimal de sortie des circuits d'alimentation 7. Cela correspond donc à la courbe Pl. La table de transcodage 65 sert donc d'adaptateur, pour transcoder le bit de sortie du premier comparateur 62A en un nombre, car les circuits d'alimentation 7 sont ici prévus pour être réglés à une pluralité de niveaux de puissance, nécessitant donc un nombre, de commande de réglage, ayant plusieurs bits. L'ensemble des étapes ci-dessus est cadencé par un signal d'horloge non dessiné, dont la période détermine un rythme de scrutation cyclique des mesures de débit Q.

Le réglage ci-dessus de puissance peut par exemple s'effectuer en modulant la tension d'alimentation du ventilateur 9 ou encore en le commandant par un variateur de vitesse, ou fréquence. En pareil cas, il convient donc de fournir au moteur 8 un nombre représentant la fréquence voulue pour la vitesse de rotation, de sorte que la table 65 assure le transcodage voulu. Si la première entrée présente ensuite une valeur venant à excéder le premier seuil Q10, la sortie du premier comparateur 62A passe à l'état binaire "1" et une ligne "1" de la table 65 fournit alors une valeur spécifique correspondant à une commande de puissance accrue. Le variateur de vitesse, si tel est le cas, va donc présenter une vitesse à fréquence accrue. On conçoit que cette utilisation d'un variateur de vitesse présente une grande souplesse puisqu'il est facile de prévoir qu'il puisse être réglé de façon quasi continue, c'est-à-dire que les différentes valeurs discrètes de fréquence qu'il peut prendre peuvent être en grand nombre pour ainsi présenter une courbe de réponse en fréquence quasi lisse, c'est-à-dire que les dents de scie de la figure 3 peuvent donc être plus nombreuses pour présenter chacune une hauteur de rampe très réduite, et donc une courbe globale de réponse exempte de points de crête très marqués, qui correspondent à une efficacité moindre en termes de compromis puissance électrique consommée / dépression. On peut donc s'approcher d'une courbe de réponse lisse, donc optimale.

Sous cet aspect, la courbe de réponse en dents de scie de la figure 4 reprend les caractéristiques de celle de la figure 3, avec toutefois le fait que le fonctionnement sur le tronçon C21 de la courbe naturelle supérieure C2, décroissante, est remplacé par un fonctionnement sur un plateau C21A à dépression Dp sensiblement constante, par exemple ici à plus ou moins 5% d'une valeur de consigne. En d'autres termes, la crête de dépression Dp21 de la figure 3 est écrêtée à la valeur effective de besoin maximal Dpmax. On voit donc que la seconde rampe R2, ou R2B, est remplacée par une autre seconde rampe R2C, ou R2D, d'amplitude moindre, la réduction d'amplitude correspondant au fait l'on ne subit plus la chute naturelle de la courbe C2 sur le tronçon C21, de fonctionnement à fort débit Q. En d'autres termes, on réduit l'excès de dépression fournie, et donc l'excès de puissance consommée, cet excès étant défini par la surface triangulaire curviligne limitée, au- dessus de la courbe de besoin C5, par la seconde rampe R2A et le plateau C21A. Dans cet exemple, il est prévu un fonctionnement de commutation avec hystérésis. Pour ce faire, sur la figure 2, la sortie du premier comparateur 62A est rebouclée sur la seconde entrée à travers un premier soustracteur 64A inséré en sortie de la mémoire 63A. Lorsque la sortie du premier comparateur 62A est en "1", le premier soustracteur 64A retranche une certaine valeur de débit Q à la valeur provenant de la première mémoire de seuil 63A, de sorte que la retombée du tronçon C11 vers le palier Pl ne s'effectue que si le débit Q mesuré passe en dessous d'une valeur inférieure au seuil de montée Q10. Le dessin est en fait très schématique, c'est-à-dire que le passage de "0" à "1" de la sortie du premier comparateur 62A amène à retrancher cette valeur "1" à la valeur issue de la première mémoire de seuil 63A. Si l'on souhaite une amplitude d'hystérésis de valeur autre, il suffit d'insérer un bloc multiplieur, de valeur de multiplication voulue, entre la sortie du premier comparateur 62A et l'entrée correspondante du premier soustracteur 64A. En variante, le bloc multiplieur est remplacé par une mémoire tampon contenant la valeur voulue d'hystérésis, dont la sortie est commandée par le premier comparateur 62A, cette sortie étant inhibée, c'est-à-dire bloquée à "0", tant que la sortie du premier comparateur 62A est en "0". La mémoire tampon ci-dessus peut en particulier constituer une zone de la mémoire qui contient la table de transcodage 65, cette mémoire ayant donc une deuxième sortie, de rétroaction à hystérésis. En variante encore, la première mémoire de seuil 63A contient, à deux adresses respectives, les deux valeurs de seuil pour l'hystérésis, la sortie du premier comparateur 62A choisissant l'une ou l'autre des adresses. La retombée ci-dessus correspond à une première rampe descendante R1B sensiblement parallèle à la première rampe Rl mais partant en descente depuis un débit Q11R inférieur à la valeur "haute" Q11, et, ici, aussi inférieur à la valeur "basse" Q10, et aboutissant donc, sur le palier Pl, à un débit Q10R légèrement inférieur à la valeur basse Q10, de premier seuil.

De façon duale, le premier soustracteur 64A peut être remplacé par un additionneur inséré sur la première entrée du premier comparateur 62A. La première dent de scie constituée par la première rampe Rl et le tronçon C11 se poursuit ici par une deuxième dent de scie constituée par la deuxième rampe R2 et le tronçon C21 de la courbe C2. La deuxième rampe R2 débute à un point de débit Q20, correspondant à une dépression Dp20, et aboutit à un point haut de débit Q21 et de dépression Dp21.

La commutation pour la deuxième rampe R2 est commandée par un deuxième comparateur 62B associé à une deuxième mémoire de deuxième seuil 63B et à un deuxième soustracteur 64B, les éléments ci-dessus étant identiques à l'élément respectif de même référence numérique, mais à suffixe A, et mutuellement reliés de même. Une répétition de l'explication de leur fonctionnement est donc inutile. La sortie du deuxième comparateur 62B fournit un bit d'adresse de poids "fort" de la table 65, c'est-à-dire qu'une valeur "1" permet d'y sélectionner une ligne "2" ou une ligne "3".

Précisément, dans ce montage, ce sera la ligne "3" qui sera sélectionnée, puisque le bit d'adresse de poids faible, provenant du premier comparateur 62A, est déjà en "1". On comprendra que l'on peut choisir un plus grand nombre de dents de scie, de façon à définir une courbe globale moins quantifiée et donc plus conforme à toute courbe de réponse voulue, considérée comme étant optimale.

Il est de même prévu un fonctionnement à hystérésis, avec une retombée correspondant à une deuxième rampe descendante R2B sensiblement parallèle à la deuxième rampe R2, uniquement montante, mais partant en descente depuis un débit Q21R légèrement inférieur à la valeur Q21 et aboutissant donc, sur le tronçon Cil, à un débit Q20R légèrement inférieur au deuxième seuil Q20. On comprendra que les divers éléments ci-dessus, de commande de commutation, sont ici représentés d'une façon à but didactique, montrant bien les diverses fonctions utilisées. On conçoit toutefois que ces fonctions peuvent être avantageusement assurées par un microcontrôleur ou un automate, c'est-à-dire par une unité centrale fonctionnant en partage de temps. Ainsi, selon l'invention, lorsque toutes les bouches 120 sont "fermées", c'est-à-dire à débit minimal, l'installation fonctionne "au ralenti", le ventilateur 9 étant alors à consommation réduite sur la courbe Pi. Le premier seuil Q10 correspond à une valeur d'étiage, c'est-à-dire le débit Q le plus faible possible, augmentée toutefois d'une marge de sécurité afin d'éviter de monter au niveau du tronçon C11 si seulement un nombre restreint de bouches 120 vient à s'ouvrir. En effet, la zone du sommet (Q11, Dpll) de la première dent correspond à un excès maximal de puissance électrique par rapport au besoin réel. Ce besoin réel correspond à un prolongement virtuel à l'horizontale de la valeur de dépression Dp du point de maximum local de débit Q10. Comme le maintien de la satisfaction du besoin est impossible en poursuivant sur la courbe Pl, qui descendrait trop en allant au-delà de la valeur de premier seuil Q10, il a donc fallu monter au niveau du premier tronçon C11. La marge ci-dessus, de même que l'hystérésis, permet ainsi de limiter le nombre de commutations et aussi de conserver plus longtemps un fonctionnement à bas régime sur la courbe Pl.

Claims (10)

Revendications

1. Procédé de régulation d'un groupe (6, 7) de commande d'un ventilateur (9) de mise en circulation d'air selon un débit variable dans un réseau de conduites (10, 20, 11, 12, 21, 22, 23) reliées à divers locaux dont l'air est à renouveler, procédé caractérisé par le fait que : - on adapte le groupe de commande (6, 7) pour qu'il puisse fournir au ventilateur (9) une puissance variable dans une plage de puissance prédéterminée, - on associe au ventilateur (9) un détecteur d'événement (5), agencé pour fournir une valeur de débit (Q) de l'air en circulation, - on compare cycliquement la dite valeur de débit fournie (Q) à une valeur prédéterminée de seuil de débit (Q10, Q20), et, si la dite valeur de débit fournie (Q) est inférieure au seuil de débit (Q10, Q20), on réduit, ou le cas échéant maintient, une fourniture de dite puissance à un niveau relativement faible dans la plage, situé en dessous d'un seuil de puissance prédéterminé et, dans le cas contraire, on augmente, ou le cas échéant maintient, la fourniture de puissance à un niveau relativement fort dans la plage, situé au-dessus du seuil de puissance.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le seuil de débit est dédoublé (Q10, Q1OR) pour un fonctionnement avec hystérésis avec, d'une part, un seuil haut (Q10), servant à commander le passage à la puissance de niveau relativement fort en cas de traversée du seuil haut (Q10) à la montée, et, d'autre part, un seuil bas (Q10R), inférieur au seuil haut (Q10), servant à commander le passage à la puissance de niveau relativement faible en cas de traversée du séuil bas (Q10R) à la descente.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel il est prévu plusieurs dits seuils de débit, à valeurs étagées (Q10, Q20).

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le détecteur d'événement (5) est un débitmètre associé au ventilateur (9).

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le détecteur d'événement est un dispositif de mesure d'au moins un paramètre de fonctionnement d'un moteur (8) d'entraînement du ventilateur (9).

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le détecteur d'événement (5) est un séquenceur dont des circuits d'horloge sont agencés pour détecter que l'instant courant a atteint un instant prédéterminé, parmi une pluralité journalière, et pour alors lire une table de prévision d'un besoin en débit d'air à partir de l'instant courant afin de fournir le résultat de lecture en tant que dite valeur de débit (Q), à comparer au seuil (Q10, Q20).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel une limite haute de la plage de puissance est associée à un fonctionnement à pression sensiblement constante en fonction du débit, pour un débit supérieur au seuil (Q10, Q20).

8. Groupe (6, 7) de commande de ventilateur (9) pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte : - des circuits (7) d'alimentation du ventilateur (9) selon une puissance variable, réglable dans une plage prédéterminée, - un détecteur d'événement (5), agencé pour fournir une valeur (Q) de débit de l'air en circulation,- des circuits comparateurs (62A, 63A, 64A) agencés pour comparer cycliquement la dite valeur fournie (Q) à une valeur prédéterminée de seuil de débit (Q10), et, si la dite valeur fournie (Q) est inférieure au seuil de débit (Q10), agencés pour réduire, ou le cas échéant maintenir, la puissance fournie à un niveau relativement faible, situé en dessous d'un seuil de puissance prédéterminé et, dans le cas contraire, agencés pour augmenter, ou le cas échéant maintenir, la puissance fournie à un niveau relativement fort, situé au-dessus du seuil de puissance.

9. Groupe de commande selon la revendication 8, dans lequel les circuits comparateurs (62A, 63A, 64A et 62B, 63B, 64B) sont agencés pour traiter plusieurs dits seuils de débit, à valeurs étagées (Q10, Q20).

10. Groupe de commande selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel les circuits d'alimentation (7) comportent un variateur de vitesse agencé pour être commandé par une table de transcodage (65) adressable par un comparateur de débit (62A) réglé à la valeur de seuil (Ql0) .