FR3116889A1

FR3116889A1 - Appareil de chauffage et de refroidissement

Info

Publication number: FR3116889A1
Application number: FR2012327A
Authority: FR
Inventors: Xavier Leclerre
Original assignee: Exeltec
Current assignee: Exeltec
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2040-11-27
Also published as: FR3116889B1

Abstract

Appareil (8) de chauffage et de refroidissement monobloc d’un espace intérieur d’un bâtiment, comprenant un dispositif (9) de refroidissement par évaporation doté d’une première ouverture (12) d’entrée et d’une première ouverture (14) de raccordement, d’un premier moyen (13) de ventilation apte à faire circuler de l’air de la première ouverture d’entrée (12) vers la première ouverture (14) de raccordement, un conduit (10) de chauffage comprenant un moyen (18) de chauffage, le conduit de chauffage comprenant une deuxième ouverture (16) d’entrée et une deuxième ouverture (35) de raccordement, un conduit (11) d’insufflation destiné à déboucher au sein de l’espace intérieur d’un bâtiment, la première ouverture (14) de raccordement et la deuxième ouverture (35) de raccordement étant connectées au conduit d’insufflation, le conduit (10) de chauffage comprenant un deuxième moyen (17) de ventilation apte à faire circuler l’air de la deuxième ouverture 16 d’entrée vers la deuxième ouverture de raccordement. Figure pour l’abrégé : Figure 4

Description

Appareil de chauffage et de refroidissement

La présente invention a trait au domaine du chauffage et du refroidissement d’espaces intérieurs de bâtiments, en particulier des bâtiments destinés à un usage professionnel ou collectif, et concerne en particulier une unité de chauffage et de refroidissement.

Par l’expression « espace intérieur » de bâtiment, il est fait référence à tout local, pièce ou volume intégrant une activité industrielle, tertiaire, ou collective. L’invention vise plus particulièrement des locaux de grand volume, c’est-à-dire des locaux dont la hauteur sous plafond est supérieure à 2.5 m.

Dans des locaux de grands volumes, la régulation de température s’avère nécessaire pour répondre aux exigences liées à la nature des produits fabriqués ou entreposés, et/ou au confort des personnes évoluant dans le bâtiment.

Les bâtiments de grand volume sont en effet sensibles aux variations de température, car sont souvent construits dans des matériaux offrant une isolation thermique médiocre, et souffrent de passages fréquents de personnes ou de marchandises, ce qui génère des ouvertures de portes fréquentes sur l’extérieur.

Dans les bâtiments à grand volume, l’air tend à se répartir difficilement de manière homogène. En effet, l'air chaud présente une densité inférieure à la densité de l'air froid, et s'accumule naturellement sous le plafond. Ce phénomène, appelé stratification, complique le chauffage des couches d’air proches du sol. De plus, de fortes déperditions de chaleur vers l'extérieur peuvent être observées, par exemple si le plafond ne présente pas une isolation optimale.

Afin de permettre une régulation de la température de l’espace intérieur tout au long de l’année, il est connu de coupler la fonction de chauffage et de refroidissement au sein d’une même installation. De cette façon, l’air régnant au sein de l’espace intérieur est par exemple refroidi lorsque la température de l’espace intérieur est supérieure à une valeur prédéterminée, et est réchauffé lorsque la température de l’espace intérieure est inférieure à une valeur prédéterminée. De cette façon, la température de l’espace intérieur peut être contrôlée.

La fonction de régulation de température peut être effectuée principalement par deux types de configuration. Dans un premier type de structure dite centralisée, la chaleur et le froid sont produits en un point unique, puis cheminés et transférés dans les différents espaces pour lesquels une régulation de température est recherchée. Dans un deuxième type de structure, la chaleur et le froid sont produits à proximité immédiate de l’espace intérieur, ou au sein de l’espace intérieur qui nécessite une régulation de température.

L’invention concerne une structure de système décentralisée. Une telle structure décentralisée prend typiquement la forme d’un appareil monobloc, souvent dénommé « Roof-top ». Un tel appareil est la plupart du temps destiné à être placé en toiture.

Il est connu d’utiliser des dispositifs chauffants, lesquels consomment de l’énergie et la restituent sous forme de chaleur. La chaleur peut être produite par rayonnement, ou par air soufflé.

Pour réaliser la fonction de refroidissement, il est connu d’utiliser une machine de production de froid. Typiquement, le froid est produit à l’aide d’une machine frigorifique, par exemple un climatiseur, dans laquelle un fluide frigorifique après compression subit une détente. Cependant, une telle machine présente notamment l’inconvénient d’être énergivore et onéreuse. Aussi, des dispositifs de refroidissement adiabatiques sont utilisés en lieu et place des climatiseurs.

Le principe de fonctionnement d’un moyen de refroidissement adiabatique consiste à faire passer l'air chaud à travers un échangeur humide. En s'évaporant, l'eau absorbe les calories de l'air, qui se refroidit. Une telle machine de refroidissement adiabatique offre des avantages par rapport à la climatisation traditionnelle, en particulier lorsque l’air extérieur est chaud et sec (particulièrement entre 0 et 40 % d’hygrométrie). Une telle technique de refroidissement adiabatique permet de réaliser des économies d’énergies. Cette solution présente l’avantage de ne pas utiliser de fluide frigorifique néfaste pour l’environnement. Enfin, la maintenance et le coût d’exploitation d’un dispositif de refroidissement adiabatique sont relativement bas.

Une installation de chauffage et de refroidissement comprenant un moyen de refroidissement adiabatique est connue. Comme représenté sur les figures 1 et 2, une telle installation 1 de chauffage et de refroidissement est destinée à être disposée au sein d’un bâtiment 2, et comprend un caisson 3 muni d’un moyen 4 de refroidissement adiabatique ainsi que d’un échangeur 5 thermique à tube chauffé à l’aide d’un brûleur à gaz. Un exemple d’une telle installation est par exemple divulguée dans FR 2942530. L’installation 1 présente ainsi deux modes de fonctionnement différents, à savoir un mode de chauffage, représenté , et un mode de refroidissement comme représenté .

Dans le mode de chauffage, de l’air chaud est insufflé au sein de l’espace intérieur à l’aide d’une canalisation, de l’air chaud est récupéré en partie haute du bâtiment de sorte à éviter une stratification de l’air chaud à proximité de la toiture 6 du bâtiment 2.

Dans le mode de refroidissement, de l’air refroidi est insufflé au sein de l’espace intérieur du bâtiment. L’air refroidi du fait du passage dans le dispositif de refroidissement comprend des molécules d’eau.

Le choix du mode de chauffage ou de refroidissement est effectué par une unité de régulation globale, qui commande à la fois les moyens de commande respectifs du dispositif de refroidissement adiabatique, de l’échangeur thermique.

Bien que l’installation 1 de chauffage et de refroidissement permette d’accomplir une régulation de température de manière satisfaisante, il n’en demeure pas moins qu’elle présente des inconvénients.

En particulier dans le mode de refroidissement, l’insufflation d’air refroidi a pour effet d’augmenter la pression de l’espace intérieur. Aussi, pour éviter une surpression de l’espace interne, ainsi qu’une trop forte hygrométrie, des conduits d’extraction sont disposés au sein d’ouvertures pratiquées dans la toiture, formant une tourelle 7 d’extraction.

De plus, la mise en place des tourelles 7 a pour conséquence de rendre nécessaire l’installation de chevêtres (non représentés) en toiture 6, ainsi que des moyens d’étanchéité, ce qui génère également des coûts additionnels aux coûts propres à la fabrication et mise en place des tourelles 7.

De surcroît, la régulation de l’installation ainsi que des tourelles est complexe à réaliser. En effet, une telle régulation nécessite de synchroniser les moyens de commande de l’échangeur, du dispositif de refroidissement, et des tourelles 7 (qui ne font pas partie de l’installation 1 de chauffage et de refroidissement).

Enfin, l’installation 1 de chauffage et de refroidissement présente un unique ventilateur, nécessitant d’être dimensionné pour convenir à la fois au mode de chauffage et au mode de refroidissement, le ventilateur pouvant être surdimensionné. De plus, un tel unique ventilateur accroît les difficultés de réglage de la température en sortie de l’installation.

L’invention vise à répondre aux inconvénients précités.

Un premier objectif est de proposer un appareil de chauffage et de refroidissement permettant la régulation en température d’un espace interne tout en évitant ou limitant l’usage de tourelles pour éviter la surpression.

Un deuxième objectif est de proposer un tel appareil permettant une régulation simplifiée.

Un troisième objectif est de proposer un tel appareil offrant un montage le plus simple possible.

Un quatrième objectif est de proposer un tel appareil ayant une efficacité énergétique optimale.

A cet effet, il est proposé en premier lieu un appareil de chauffage et de refroidissement monobloc d’un espace intérieur d’un bâtiment, l’appareil comprenant un dispositif de refroidissement par évaporation doté d’une première ouverture d’entrée et d’une première ouverture de raccordement, d’un premier moyen de ventilation apte à faire circuler de l’air de la première ouverture d’entrée vers la première ouverture de raccordement, un conduit de chauffage comprenant un moyen de chauffage, le conduit de chauffage comprenant une deuxième ouverture d’entrée et une deuxième ouverture de raccordement, un conduit d’insufflation destiné à déboucher au sein de l’espace intérieur d’un bâtiment, la première ouverture de raccordement et la deuxième ouverture de raccordement étant connectées au conduit d’insufflation, le conduit de chauffage comprenant un deuxième moyen de ventilation apte à faire circuler l’air de la deuxième ouverture d’entrée vers la deuxième ouverture de raccordement.

L’appareil de chauffage et de refroidissement permet notamment de refroidir l’espace intérieur, tout en extrayant des volumes d’air, ce qui permet de maintenir la pression et l’humidité de l’espace intérieur constante, sans qu’il soit nécessaire de réaliser des tourelles supplémentaires ou en limitant considérablement le nombre de tourelles. Les moyens de commande du dispositif de refroidissement adiabatique ainsi que du moyen de chauffage ont la capacité d’être commandés, et de fonctionner indépendamment l’un de l’autre, ce qui facilite notamment la régulation globale de l’appareil.

Diverses caractéristiques peuvent être prévues seules ou en combinaison :

la première ouverture de raccordement et la deuxième ouverture de raccordement sont connectées au conduit d’insufflation à deux localisation distinctes,
la première ouverture d’entrée et la deuxième ouverture d’entrée sont disposées à deux localisations distinctes, la première ouverture d’entrée et la deuxième ouverture d’entrée sont libres,
le conduit de chauffage comprend une portion de chauffage et une portion de ventilation, le moyen de chauffage étant disposé dans la portion de chauffage, la portion de ventilation comprend le deuxième moyen de ventilation, la portion de chauffage étant disposée entre la portion de ventilation et le conduit d’insufflation,
le conduit de chauffage comprend une troisième ouverture d’entrée destinée à recevoir un conduit de recyclage, le conduit de chauffage étant destiné à être raccordé à la portion de ventilation entre le deuxième moyen de ventilation et la deuxième ouverture d’entrée,
le conduit de chauffage comprend une ouverture d’évacuation disposée entre le deuxième moyen de ventilation et le moyen de chauffage,
le conduit de chauffage comprend des volets d’obturation mobiles, aptes à évoluer chacun entre une position ouverte, et une position d’obturation de sorte à obturer une ouverture,
l’appareil de chauffage et de refroidissement comprend un support comprenant un cadre muni de pattes,
la deuxième ouverture d’entrée est pourvue d’un auvent,
la deuxième ouverture de raccordement est dotée de déflecteurs.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

représente une vue schématique en coupe d’un bâtiment comprenant une installation de chauffage et de refroidissement de l’art antérieur fonctionnant en mode de refroidissement,

représente une vue schématique en coupe d’un bâtiment comprenant une installation de chauffage et de refroidissement de l’art antérieur fonctionnant en mode de réchauffement,

représente une vue schématique latérale d’un appareil de chauffage et de refroidissement, en position sur un bâtiment représenté en coupe,

représente une vue schématique en perspective d’un appareil de chauffage et de refroidissement,

représente une vue schématique en coupe d’un appareil de chauffage et de refroidissement selon le plan A-A de la , l’appareil fonctionnant en mode de refroidissement seul,

représente une vue schématique en coupe d’un appareil de chauffage et de refroidissement selon le plan A-A de la , l’installation fonctionnant en mode de réchauffement seul,

représente une vue schématique en coupe d’un appareil de chauffage et de refroidissement selon le plan A-A de la , l’installation fonctionnant en mode de refroidissement avec recyclage d’air,

représente une vue schématique en coupe d’un appareil de chauffage et de refroidissement selon le plan A-A de la , l’installation fonctionnant en mode de réchauffement avec recyclage d’air.

L’on se réfère aux figures 3 à 8 représentant un exemple d’un appareil 8 de chauffage et de refroidissement. Pour des raisons de simplicité, l’on désigne dans toute la suite de la description par «appareil» un appareil 8 de chauffage et de refroidissement.

Comme il peut être observé sur la , l’appareil 8 est destiné à être placé sur une toiture 6 d’un bâtiment 2, par exemple à l’aide d’une grue ou par hélitreuillage.

Dans des modes de réalisation non représentés, l’appareil 8 est destiné à être placé sur une terrasse ou une surface en porte-à-faux d’un bâtiment.

L’appareil 8 trouve une application avantageuse pour les bâtiments de grande hauteur (supérieure à 2.5 mètre), par exemple des installations industrielles comme des hangars, locaux de stockage, commerciales par exemple locaux de vente, grandes surface ou entrepôts logistiques, ou encore des équipements publics, tels que des gymnases, salles polyvalentes ou halles d’exposition.

L’on décrit la structure générale de l’appareil 8 en se référant à la , qui représente l’appareil 8 de manière simplifiée. Tel que représenté, l’appareil 8 comprend un dispositif 9 de refroidissement adiabatique, un conduit 10 de chauffage, et un conduit 11 d’insufflation, tous reliés fluidiquement entre eux.

Le dispositif 9 de refroidissement adiabatique permet de refroidir de l’air provenant de l’extérieur de l’appareil 8, et est actif notamment lorsque l’appareil 8 fonctionne en mode de refroidissement, ou en mode de refroidissement avec extraction. Le fonctionnement de l’appareil 8 dans les modes de refroidissement, ou refroidissement avec extraction est détaillé en détail plus loin dans la présente description.

Le conduit 10 de chauffage permet de réchauffer de l’air provenant de l’extérieur de l’appareil 8, faisant notamment fonctionner l’appareil 8 en mode de chauffage ou en mode de chauffage avec recyclage. Le fonctionnement de l’appareil 8 dans les modes de chauffage, ou chauffage avec recyclage est détaillé en détail plus loin dans la présente description.

Tel qu’il peut être observé sur la , lorsque l’appareil 8 est installé sur le bâtiment 2, le conduit 11 d’insufflation s’étend au moins partiellement au sein de l’espace intérieur, et permet la diffusion d’air réchauffé ou refroidi.

L’appareil 8 présente une structure extérieure monobloc, c’est-à-dire, que le dispositif 9 de refroidissement adiabatique, le conduit 10 de chauffage, et le conduit 11 d’insufflation sont intégrés, mis en place, assemblés de sorte à pouvoir être déplacés ensemble, par exemple par un engin de chantier.

Une telle structure monobloc confère à l’appareil 8 un encombrement minimal. De surcroît, l’appareil 8 peut être assemblé au sol, puis positionné monté sur la toiture 6 en un nombre réduit d’opérations. De la sorte, le montage de l’appareil 8 est facilité.

Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 3 à 8, le dispositif 9 adiabatique et le conduit 11 d’insufflation sont alignés, le conduit 10 de chauffage s’étendant perpendiculairement au conduit 11 d’insufflation. Une telle disposition offre l’avantage de réduire l’encombrement de l’appareil, et permet de définir plusieurs trajets différents selon le mode d’utilisation de l’appareil : refroidissement, refroidissement avec extraction (partielle ou non), chauffage, chauffage avec recyclage (partiel ou non), ou extraction.

Comme il peut être observé sur les figures 5 à 8, le dispositif 9 de refroidissement adiabatique comprend une première ouverture 12 d’entrée, un premier moyen 13 de ventilation, une première ouverture 14 de raccordement, et un moyen de refroidissement (non visible sur les figures).

La première ouverture 12 d’entrée est avantageusement libre, c’est-à-dire débouche directement à l’extérieur du dispositif 9 de refroidissement adiabatique.

Ainsi, de l’air issu de l’extérieur de l’appareil 8 et du bâtiment 2 peut pénétrer à travers la première ouverture 12 d’entrée, et par l’intermédiaire du premier moyen 13 de ventilation, être mis en circulation au sein d’un moyen de refroidissement par évaporation.

Avantageusement, le moyen de refroidissement comprend au moins un média humidifié, par exemple par un circuit d’eau. Typiquement un média intègre une structure cellulosique en structure de nid d’abeille, ce qui favorise la rétention du liquide d’humidification, et accroît l’efficacité du refroidissement.

Avantageusement, le dispositif 9 de refroidissement adiabatique comprend plusieurs premières ouvertures 12 d’entrée, qui se matérialisent sous la forme de fentes 15.

Avantageusement, le dispositif 9 de refroidissement adiabatique se présente sous la forme d’un container, de forme sensiblement parallèpipédique, ce qui permet limiter l’encombrement global de l’appareil 8, tout en permettant de maximiser le nombre de premières ouverture 12 d’entrée.

Comme il peut être observé sur les figures 5 à 8, le conduit 10 de chauffage comprend une deuxième ouverture 16 d’entrée, un deuxième moyen 17 de ventilation, un moyen 18 de chauffage, et une deuxième ouverture 181 de raccordement.

La deuxième ouverture 16 est avantageusement libre, c’est-à-dire débouche directement à l’extérieur du conduit 10 de chauffage.

Dans le mode de réalisation décrit, le moyen 18 de chauffage comprend une rampe de gaz tubulaire (non représentée), mais d’autres type de moyens de chauffage par exemple par un tube radiant pourrait être utilisé.

Le deuxième moyen 17 de ventilation, avantageusement agencé entre la deuxième ouverture 16 d’entrée et la deuxième ouverture 35 de raccordement, permet de générer un flux d’air entre la deuxième ouverture 16 d’entrée et la deuxième ouverture 35 de raccordement.

Ainsi, de l’air issu de l’extérieur de l’appareil 8 et du bâtiment 2 peut pénétrer à travers la deuxième ouverture 16 d’entrée, être réchauffé en traversant le moyen 18 de chauffage, puis peut entrer au sein de l’espace intérieur.

Avantageusement le conduit 10 de chauffage loge une portion 19 de chauffage et une portion 20 de ventilation, séparées l’une de l’autre par une ouverture 21 intermédiaire. La portion 19 de chauffage reçoit le moyen 18 de chauffage, la portion 20 de ventilation reçoit le deuxième moyen 17 de ventilation, la portion 19 de chauffage étant positionnée entre le conduit 11 d’insufflation, et la portion 20 de ventilation.

Le conduit 10 de chauffage permet de former un carter pour loger le moyen 18 de chauffage et la portion 20 de ventilation. Ainsi, de tels organes sont protégés des intempéries. Le conduit 10 permet également d’avoir une fonction de réduction du bruit.

Grâce à l’utilisation d’un deuxième moyen 17 de ventilation, distinct du premier moyen 13 de ventilation, il est possible de commander de manière indépendante le flux d’air passant par le conduit 10 de chauffage par rapport au flux d’air circulant par le dispositif 9 de refroidissement adiabatique.

Une telle disposition permet de dimensionner le premier moyen 13 de ventilation et le deuxième moyen 17 de ventilation de manière optimale, en fonction des débits nécessaires aux modes de fonctionnement souhaités. Tout surdimensionnement est ainsi évité.

Une telle disposition permet également de réaliser des opérations de maintenance sur le dispositif 9 de refroidissement sans que cela n’impacte le fonctionnement du conduit 10 de chauffage. Il est ainsi possible de limiter la durée d’indisponibilité de l’appareil 8.

La portion 19 de chauffage est avantageusement positionnée au bout de la portion 20 de ventilation, et la portion 20 de ventilation reçoit la deuxième ouverture 16 d’entrée. Ainsi, de l’air provenant de l’extérieur de l’appareil 8 est dans un premier temps mis en mouvement au sein de l’appareil 8 puis propulsé au contact du moyen 18 de chauffage. Le contrôle du flux d’air entrant est ainsi facilité, ce qui permet de rendre aisée la commande de l’appareil 8.

Avantageusement, afin de permettre le recyclage d’air, l’appareil 8 comprend une troisième ouverture 22 d’entrée, préférentiellement pratiquée sur une portion 23 inférieure de la paroi 24 de la portion 20 de ventilation. De cette manière, la troisième ouverture 22 d’entrée est en regard de la toiture 6, et reçoit un conduit 25 de recyclage. Un tel conduit 25 de recyclage est destiné à s’étendre au sein de l’espace intérieur.

La troisième ouverture 22 d’entrée est de manière avantageuse raccordée au conduit 10 de ventilation entre la deuxième ouverture d’entrée 16 et le deuxième moyen 17 de ventilation, ou bien en regard du deuxième moyen 17 de ventilation.

Avantageusement, le conduit 25 de recyclage débouche au sein de l’espace intérieur à proximité de la toiture 6 du bâtiment 2 (par exemple à 2 mètre de la toiture 6), ce qui permet à l’appareil 8 d’extraire de l’air chaud stagnant à proximité de la toiture 6. Il est ainsi évité l’utilisation d’une tourelle 7 d’extraction, externe à l’appareil 8.

Dans les modes de réalisation représentés, le conduit 10 de chauffage comprend une ouverture 26 d’évacuation par exemple disposée entre le moyen de chauffage 18 et le deuxième moyen de 17 ventilation.

Préférentiellement, l’ouverture 26 d’évacuation est disposée entre le deuxième moyen 17 de ventilation et la portion 19 de chauffage, et plus préférentiellement entre la troisième ouverture 22 d’entrée et la portion 19 de chauffage.

L’ouverture 26 d’évacuation permet d’évacuer de l’air circulant dans le conduit 10 de chauffage, par exemple de l’air chaud provenant de la troisième ouverture 22 d’entrée, lorsque l’appareil 8 fonctionne en mode de refroidissement avec extraction.

La deuxième ouverture 35 de raccordement est avantageusement munie de déflecteurs 27 permettant d’orienter le flux d’air sortant du conduit 10 de chauffage vers le conduit 11 d’insufflation.

L’on décrit à présent plus précisément le conduit 11 d’insufflation. Comme il peut être observé sur la , le conduit 11 d’insufflation est destiné à s’étendre au moins partiellement au sein de l’espace intérieur selon une direction rectiligne afin de diffuser de l’air en provenance de l’appareil 8.

Afin de permettre le passage du flux d’air issu du dispositif 9 de refroidissement adiabatique ou du flux issu du conduit 10 de chauffage, le conduit 10 de chauffage et le dispositif 9 de refroidissement sont reliés fluidiquement au conduit 11 d’insufflation en deux localisations différentes, distinctes. De la sorte, et comme décrit plus loin dans la description, il est possible d’extraire de l’air récupéré lorsque l’appareil 8 est en fonctionnement en mode de refroidissement avec extraction.

Le conduit 11 d’insufflation présente une ouverture 28 de sortie, visible sur la , destinée à être placée au sein de l’espace interne, ce qui permet la diffusion d’air réchauffé ou refroidi.

Dans des modes de réalisation non représentés, l’ouverture 28 de sortie inclue une grille de soufflage (non représentés sur les figures).

Comme représenté sur les figures, l’appareil 8 comprend un support 29 comprenant un cadre 30 muni de pattes 31. Le conduit 10 de chauffage est ainsi maintenu à distance de la toiture 6, laissant un dégagement avec la toiture 6. Le dégagement favorise la circulation d’air entre le caisson 3 et la toiture 6, facilitant la sortie d’air entre l’ouverture 26 d’évacuation et la toiture 6. La réactivité de l’appareil 8 est ainsi accrue, ce qui est profitable pour la commande et la régulation.

Afin d’éviter l’admission d’humidité, ou de débris dans l’appareil 8, la deuxième ouverture 16 d’entrée est avantageusement pourvue d’un auvent 32, présentant deux pans 33 inclinés.

Afin de permettre de réguler les flux d’air circulant au sein de l’appareil 8, la deuxième ouverture 16 d’entrée, la troisième ouverture 22 d’entrée, l’ouverture 21 intermédiaire, et l’ouverture 26 d’évacuation sont équipées de volets 34 d’obturation, avantageusement pivotants. Les volets 34 d’obturation évoluent entre une position ouverte, autorisant un passage d’air, et une position d’obturation bloquant le passage d’air.

Les volets 34 d’obturation, également dénommés registres, permettent d’ajuster les débits d’air entrant ou sortant de la portion 20 de ventilation. Aussi, la régulation est facilitée, les volets 34 sont tous rassemblés au sein du conduit 10 de chauffage seul.

De manière avantageuse, l’appareil 8 comprend une première unité de commande (non représentée), destinée à agir en particulier sur le premier moyen 13 de ventilation, et une deuxième unité de commande (non représentée), destinée à agir sur les actionneurs du conduit 10 de chauffage, à savoir les volets 34 d’obturation, le moyen 18 de chauffage, et le deuxième moyen 17 de ventilation.

Avantageusement, pour faciliter la commande de l’appareil 8, les deux unités de commande sont indépendantes, c’est-à-dire ne sont pas connectés entre elles, et ne communiquent pas entre elles. Il est ainsi possible de fabriquer l’appareil 8 à partir d’un dispositif 9 de refroidissement adiabatique, et d’un conduit 10 de chauffage présentant des configurations différentes, sans qu’il ne soit forcément nécessaire d’adapter les signaux de sortie entre les deux unités de commande.

De plus, la maintenance est facilitée, car il est possible d’intervenir sur une unité de commande sans que cela n’ait d’incidence sur l’autre unité de commande. Il est ainsi possible de programmer la maintenance du dispositif 9 de refroidissement lorsque son utilisation n’est pas nécessaire, par exemple en hiver et dans le même temps utiliser l’appareil en mode de chauffage ou chauffage avec recyclage.

L’on décrit à présent différents modes de fonctionnement possibles de l’appareil 8 en se référant plus particulièrement aux figures 5 à 8, les flèches noires indiquant les différents flux d’air au sein de l’appareil 8.

Dans la , l’appareil 8 fonctionne en configuration de refroidissement, c’est-à-dire lorsque seul le dispositif 9 de refroidissement fonctionne. L’ensemble des volets 34 d’obturation sont en position fermée, le deuxième moyen 17 de ventilation et le moyen 18 de chauffage étant tous deux à l’arrêt.

Dans un tel mode de refroidissement, de l’air admis au sein du dispositif 9 de refroidissement, est refroidi puis pulsé par le premier moyen 13 de ventilation au travers de l’espace intérieur via le conduit 11 d’insufflation.

Dans la , l’appareil 8 fonctionne en mode de chauffage, autrement dit, seul le conduit 10 de chauffage est en fonctionnement. Les volets 34 d’obturation obturant la première ouverture 12 d’entrée et l’ouverture 21 intermédiaire sont ouverts, permettant une circulation d’air entre la deuxième ouverture 16 d’entrée et la deuxième ouverture 35 de raccordement.

Dans un tel mode de chauffage, de l’air admis au sein du conduit 10 de chauffage, est mis en mouvement par le premier moyen 13 de ventilation de sorte à circuler au travers du moyen 18 de chauffage, puis être expulsé dans l’espace intérieur via le conduit 11 d’insufflation.

Dans la , l’appareil 8 fonctionne en mode de refroidissement avec extraction. Plus précisément, le dispositif 9 de refroidissement est en fonctionnement, et le moyen 18 de chauffage de la portion 19 de chauffage est à l’arrêt. Au sein de la portion 20 de ventilation, le deuxième moyen 17 de ventilation est en fonctionnement, les volets 34 d’obturation obturant la deuxième ouverture 16 d’entrée et de l’ouverture 21 intermédiaire sont en position fermée, les volets 34 de la troisième ouverture 22 d’entrée et de l’ouverture 26 d’évacuation sont en position ouverte.

Dans un tel mode de refroidissement avec extraction, de l’air provenant de l’extérieur est rafraîchi par le dispositif 9 de refroidissement adiabatique, puis introduit dans l’espace intérieur. Dans le même temps, et de l’air est extrait de l’espace intérieur par le conduit 25 de recyclage grâce à l’action du deuxième moyen 17 de ventilation, puis guidé par l’ouverture 26 d’évacuation, grâce aux volets 34 d’obturation de l’ouverture 21 intermédiaire en position fermés.

Le mode de refroidissement avec extraction permet de refroidir l’air de l’espace intérieur, tout en contrôlant l’hygrométrie et la pression régnant au sein de l’espace intérieur, en évitant l’utilisation d’une tourelle d’extraction, distincte de l’appareil 8.

En variante (non représentée sur les figures), lorsque l’appareil 8 est en mode de refroidissement avec extraction, les volets 34 d’obturation devant la deuxième ouverture 16 d’entrée et de l’ouverture 21 intermédiaire sont disposés dans une première position permettant une obturation partielle. Les volets 34 de la troisième ouverture 22 d’entrée et de l’ouverture 26 d’évacuation sont disposés dans une deuxième position permettant une obturation partielle. Ainsi, il est possible d’obtenir un fonctionnement en mode de refroidissement avec extraction partielle d’air, (également dénommé mode de refroidissement mixte), permettant la réalisation d’un mélange d’air, entre l’air provenant de l’espace interne et de l’air provenant de l’extérieur. Il est possible de permettre de manière aisée d’obtenir un réglage précis des paramètres de l’air insufflé (température, hygrométrie par exemple) dans l’espace interne.

Dans la , l’appareil 8 fonctionne en mode de chauffage avec recyclage. Plus spécifiquement, le dispositif 9 de refroidissement est à l’arrêt.

Le moyen 18 de chauffage de la portion 19 de chauffage est en fonctionnement. S’agissant de la portion 20 de ventilation, le deuxième moyen 17 de ventilation est en fonctionnement, les volets 34 d’obturation aptes à obturer la deuxième ouverture 16 d’entrée et l’ouverture 26 d’évacuation sont en position fermée, les volets 34 de la troisième ouverture 22 d’entrée et de l’ouverture 21 intermédiaire sont en position ouverte.

Dans un tel mode de chauffage avec recyclage, une boucle fermée est créée entre le conduit 10 de chauffage et l’espace intérieur. L’air est chauffé par le moyen 18 de chauffage et propulsé dans l’espace intérieur. Dans le même temps, de l’air est extrait de l’espace intérieur par l’intermédiaire du deuxième moyen 17 de ventilation. Un tel processus permet d’accroître la vitesse de réchauffement de l’air contenu dans l’espace intérieur. L’efficacité énergétique du chauffage est accrue.

En variante du mode de chauffage avec recyclage (non représentée sur les figures), il est possible d’obtenir un fonctionnement en mode de chauffage avec recyclage d’air partiel (également dénommé mode de chauffage mixte). Les positions des volets 34 sont identiques au mode de chauffage avec recyclage, hormis que les volets 34 d’obturation devant la deuxième ouverture 16 d’entrée sont disposés dans une première position permettant une obturation partielle, et les volets 34 de la troisième ouverture 22 d’entrée sont disposés dans une deuxième position permettant une obturation partielle. Un tel mode de chauffage avec recyclage d’air partiel, permet la réalisation d’un mélange d’air, entre de l’air provenant de l’espace interne et de l’air provenant de l’extérieur. Le mélange d’air peut comprendre entre 0 et 100 % d’air provenant de l’espace interne, par exemple 70 % et entre 0 et 100 % d’air provenant de l’espace interne, par exemple 30 %. Il est possible de permettre de manière aisée d’obtenir un réglage précis des paramètres de l’air insufflé (température par exemple) dans l’espace interne.

Dans un autre mode de fonctionnement, dit extraction seule, le deuxième moyen 17 de ventilation est en fonctionnement, et seuls les volets 34 faisant face à la troisième ouverture 22 d’entrée et l’ouverture 26 d’évacuation sont ouverts, les autres volets 34 étant fermés. L’air de l’espace interne est évacué. Dans un tel mode de fonctionnement, l’appareil 8 a un rôle similaire à celui d’une tourelle d’extraction.

L’appareil 8 décrit ci-dessus offre de nombreux avantages :

tous les équipements nécessaires pour le chauffage avec ou sans recyclage, ou le refroidissement avec ou sans extraction sont intégrés dans un unique appareil 8 présentant une structure monobloc, ce qui garantit une configuration plus compacte que les dispositifs de l’art antérieur, et limite le temps d’installation,
l’appareil 8 est disposé en toiture, et a une emprise minimale sur la surface utilisable du bâtiment du fait d’un encombrement réduit par rapport aux dispositifs de l’art antérieur qui nécessitent des tourelles 7,
l’air peut être renouvelé de manière constante, aussi bien lorsque le dispositif 9 de refroidissement adiabatique ou le moyen de chauffage 18 est en fonctionnement, ce qui donne une sensation de confort aux occupants de l’espace intérieur,
grâce à la possibilité de dimensionner indépendamment les moyens 13, 17 de ventilation et le positionnement des volets 34, l’appareil 8 présente une pluralité de mode de fonctionnement différents,
l’appareil 8 bénéficie d’une fiabilité accrue, du fait de la présence de deux moyens 13,17 de ventilation, les opérations de maintenance pouvant être programmées en limitant l’impact sur le fonctionnement de l’appareil 8,
l’appareil 8 offre une consommation d’énergie limitée, notamment grâce à la possibilité de recycler de l’air.

Claims

Appareil (8) de chauffage et de refroidissement monobloc d’un espace intérieur d’un bâtiment, l’appareil (8) comprenant:
un dispositif (9) de refroidissement par évaporation doté d’une première ouverture (12) d’entrée et d’une première ouverture (14) de raccordement, d’un premier moyen (13) de ventilation apte à faire circuler de l’air de la première ouverture d’entrée (12) vers la première ouverture (14) de raccordement,

un conduit (10) de chauffage comprenant un moyen (18) de chauffage, le conduit (10) de chauffage comprenant une deuxième ouverture (16) d’entrée et une deuxième ouverture (35) de raccordement,

un conduit (11) d’insufflation destiné à déboucher au sein de l’espace intérieur d’un bâtiment,
caractérisé en ce quela première ouverture (14) de raccordement et la deuxième ouverture (35) de raccordement sont connectés au conduit (11) d’insufflation, le conduit (10) de chauffage comprenant un deuxième moyen (17) de ventilation apte à faire circuler l’air de la deuxième ouverture 16 d’entrée vers la deuxième ouverture (35) de raccordement.
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon la revendication précédente,caractérisé en ce quela première ouverture (14) de raccordement et la deuxième ouverture (35) de raccordement sont connectées au conduit (11) d’insufflation à deux localisation distinctes.
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce quela première ouverture (12) d’entrée et la deuxième ouverture (16) d’entrée sont disposées à deux localisations distinctes, la première ouverture (12) d’entrée et la deuxième ouverture 16 d’entrée sont libres.
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quele conduit (10) de chauffage comprend une portion (19) de chauffage et une portion (20) de ventilation, le moyen (18) de chauffage étant disposé dans la portion (19) de chauffage, la portion (20) de ventilation comprend le deuxième moyen (17) de ventilation, la portion (19) de chauffage étant disposée entre la portion (20) de ventilation et le conduit (11) d’insufflation.
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédente,caractérisé en ceque le conduit (10) de chauffage comprend une troisième ouverture (22) d’entrée destinée à recevoir un conduit (25) de recyclage, le conduit (25) de recyclage étant destiné à être raccordé au conduit (10) de chauffage entre le deuxième moyen (17) de ventilation et la deuxième ouverture (16) d’entrée.
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quele conduit (10) de chauffage comprend une ouverture (26) d’évacuation disposée entre le deuxième moyen (17) de ventilation et le moyen (18) de chauffage.
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quele conduit (10) de chauffage comprend des volets (34) d’obturation mobiles, aptes à évoluer chacun entre une position ouverte, et une position d’obturation de sorte à obturer une ouverture (16, 21, 22, 26).
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon la revendication précédente,caractérisé en ce qu’il comprend un support (29) comprenant un cadre (30) muni de pattes (31).
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quela deuxième ouverture d’entrée (16) est pourvue d’un auvent (32).
Appareil (8) de chauffage et de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quela deuxième ouverture (35) de raccordement est dotée de déflecteurs (27).