FR3132346A1 - Regulation of the pressure supplied by an extractor fan or air supply in a ventilation installation - Google Patents

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Abstract

L’invention a pour objet un procédé de régulation de la pression fournie par un ventilateur à vitesse de rotation ajustable dans une installation de ventilation comprenant en outre: - N gaines d’air, chacune raccordée à un piquage d’un caisson central comportant ledit ventilateur; et - N régulateurs de débit à ouverture de passage réglable, associés chacun à une gaine d’air. Le procédé comprend une modulation (101) d’une ouverture de chaque régulateur de débit pour qu’un débit le traversant tende vers une consigne de débit par gaine, pour une pression courante fournie par le ventilateur ; et, en parallèle de la modulation (101) : - la détermination (102), parmi les N régulateurs de débit, d’un régulateur de référence qui présente la plus grande ouverture de passage ; - l’ajustement (103) de la pression fournie par le ventilateur pour tendre à obtenir, pour ce régulateur de référence, une ouverture maximum de passage prédéfinie. Figure pour l’abrégé : Fig. 4The subject of the invention is a method for regulating the pressure supplied by a fan with adjustable rotation speed in a ventilation installation further comprising: - N air ducts, each connected to a tapping of a central box comprising said fan; and - N flow regulators with adjustable passage opening, each associated with an air duct. The method comprises modulating (101) an opening of each flow regulator so that a flow passing through it tends towards a flow setpoint per duct, for a current pressure supplied by the fan; and, in parallel with the modulation (101): - the determination (102), among the N flow regulators, of a reference regulator which has the largest passage opening; - the adjustment (103) of the pressure supplied by the fan to tend to obtain, for this reference regulator, a predefined maximum passage opening. Figure for abstract: Fig. 4

Description

Régulation de la pression fournie par un ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air dans une installation de ventilationRegulation of the pressure supplied by an extraction or air supply fan in a ventilation installation

La présente invention concerne de manière générale le domaine de la ventilation, et plus précisément un procédé de régulation de la pression fournie par un ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air comprenant une turbine à vitesse de rotation ajustable dans une installation de ventilation, ladite installation de ventilation comprenant en outre:
- N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air une première extrémité de chaque gaine d’extraction ou d’insufflation d’air étant raccordée à un piquage d’entrée ou de sortie d’air d’un caisson central comportant ledit ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air ;
- au moins une gaine de rejet ou d’entrée d’air, et
- N régulateurs de débit à ouverture de passage réglable, associés chacun à une gaine d’extraction ou d’insufflation d’air parmi les N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air.The present invention relates generally to the field of ventilation, and more specifically to a method of regulating the pressure supplied by an air extraction or supply fan comprising a turbine with adjustable rotation speed in a ventilation installation. , said ventilation installation further comprising:
- N air extraction or insufflation ducts, a first end of each air extraction or insufflation duct being connected to an air inlet or outlet tap of a central box comprising said air extraction or supply fan;
- at least one air discharge or inlet duct, and
- N flow regulators with adjustable passage opening, each associated with an air extraction or insufflation duct among the N air extraction or insufflation ducts.

Arrière-plan technologiqueTechnology background

Comme schématisée sur la figure 1, un exemple non limitatif d’installation de ventilation résidentielle connue comporte un système de ventilation comprenant un ventilateur 1 d’extraction d’un flux d’air, placé de préférence dans une volute d’un caisson central 2 comportant un nombre N de piquages d’entrée d’air tels que les trois piquages d’entrée d’air visibles sur la figure 1, reliés chacun à une première extrémité d’une gaine d’extraction d’air , une pluralité de bouches d’extraction d’air telles que les trois bouches d’extraction reliées chacune à l’autre extrémité d’une gaine d’extraction, et au moins un dispositif de rejet 6 tel qu’un chapeau de toiture, relié à une sortie 7 du caisson central 2 via une gaine de rejet 8. Les gaines d’extraction équipées de bouches d’extraction débouchent par exemple dans des pièces humides (salle d’eau, toilettes, cuisine) et sont constituées de pièces mécaniques pouvant adapter l’ouverture (ou section de passage) de l’air en fonction d’un ou plusieurs paramètres tels que, de façon non limitative, le taux d’humidité de la pièce, la détection de présence d’une personne, ou par une quelconque action mécanique (tirette cuisine etc.). Le ventilateur 1 d’extraction d’air et les bouches d’extraction sont généralement indépendants les uns des autres. Le ventilateur 1 d’extraction d’air extrait un débit d’air global en mettant à disposition des bouches une pression globale leur permettant de fonctionner au bon débit d’extraction. Chaque bouche d’extraction constitue un régulateur de débit à ouverture de passage réglable qui opère en modifiant la section de passage de l’air entrant dans la gaine correspondante en fonction de l’humidité ou des besoins clients sans tenir compte de l’état du ventilateur 1 d’extraction centralisée. Dans un système dit à saut de vitesse en fonction du débit, le système peut détecter une variation du débit et adapter la vitesse du ventilateur 1 afin de modifier la pression disponible pour les bouches.As shown schematically in Figure 1, a non-limiting example of a known residential ventilation installation comprises a ventilation system comprising a fan 1 for extracting an air flow, preferably placed in a volute of a central box 2 comprising a number N of air inlet connections such as the three air inlet connections visible in Figure 1, each connected to a first end of an air extraction duct , a plurality of air extraction vents such as the three extraction vents each connected to the other end of an extraction sheath, and at least one rejection device 6 such as a roof cap, connected to an outlet 7 of the central box 2 via a rejection sheath 8. The sheaths d extraction outlets equipped with extraction vents open for example into damp rooms (bathroom, toilet, kitchen) and are made up of mechanical parts that can adapt the opening (or passage section) of the air according to one or more parameters such as, without limitation, the humidity level of the room, the detection of the presence of a person, or by any mechanical action (kitchen pull, etc.). The air extraction fan 1 and the extraction vents are generally independent of each other. The air extraction fan 1 extracts a global air flow by providing the vents with a global pressure allowing them to operate at the correct extraction flow. Each extraction outlet constitutes a flow regulator with adjustable passage opening which operates by modifying the passage section of the air entering the corresponding duct according to humidity or customer needs without taking into account the state of the centralized exhaust fan 1. In a so-called speed jump system depending on the flow rate, the system can detect a variation in the flow rate and adapt the speed of the fan 1 in order to modify the pressure available to the vents.

Pour ce type d’installation, le choix de la pression disponible pour une bouche d’extraction est généralement défini pour qu’elle puisse réguler les débits nécessaires quels que soient les conditions de l’installation et les besoins des autres bouches. Ceci peut engendrer des surconsommations de la turbine motorisée du ventilateur et des pertes de charges inutiles du réseau aéraulique.For this type of installation, the choice of pressure available for an extraction outlet is generally defined so that it can regulate the necessary flow rates whatever the conditions of the installation and the needs of the other outlets. This can cause excess consumption of the motorized fan turbine and unnecessary pressure losses in the aeraulic network.

En variante, comme schématisée sur la figure 2, les bouches d’extraction de la figure 1 sont remplacées par des bouches dont la fonction est purement esthétique, et les régulateurs de débit à ouverture de passage réglable sont constitués par des registres comprenant chacun un volet mobile, et placés à l’intérieur des piquages d’entrée d’air du caisson central 2. Chaque registre va régler la position du volet afin de répondre au besoin en débit d’extraction de la pièce auquel il est relié via la gaine d’extraction, en fonction d’informations issues de capteurs tels que, de façon non limitative, des capteurs d’humidité, de COV ....Alternatively, as shown schematically in Figure 2, the extraction vents of Figure 1 are replaced by mouths whose function is purely aesthetic, and the flow regulators with adjustable passage opening are made up of registers each comprising a movable shutter, and placed inside the air inlet connections of the central box 2. Each damper will adjust the position of the shutter in order to meet the extraction flow requirement of the room to which it is connected via the extraction sheath, depending on information from sensors such as, but not limited to, humidity sensors, VOC sensors, etc.

Dans ces systèmes à registres, la pression statique fournie par le ventilateur est généralement régulée pour rester constante, mais ne constitue pas pour autant un optimum de fonctionnement puisque les registres doivent compenser l’excès de pression en maintenant des ouvertures plus réduites, donc créer de la perte de charge.In these damper systems, the static pressure supplied by the fan is generally regulated to remain constant, but does not necessarily constitute an optimum operation since the dampers must compensate for the excess pressure by maintaining smaller openings, therefore creating the loss of load.

Ainsi, dans la plupart des systèmes de ventilation connus, les débits d’extraction par gaine sont souvent :
- soit très au-dessus des besoins exprimés par la règlementation, ce qui engendre des excès de consommation électrique et de déperditions thermiques ;
- soit très en dessous de ce même besoin en rendant le système inopérant pas excès de perte de charges.Thus, in most known ventilation systems, the extraction flow rates per duct are often:
- either far above the needs expressed by the regulations, which generates excess electricity consumption and heat loss;
- either far below this same requirement by rendering the system inoperative without excess load loss.

Il existe en conséquence un besoin de faire fonctionner un système de ventilation, de préférence en permanence, à un optimum de pression statique fournie par le ventilateur qui est un compromis entre besoin de renouvellement d’air, consommation électrique du système de ventilation et déperditions thermiques.There is therefore a need to operate a ventilation system, preferably permanently, at an optimum static pressure provided by the fan which is a compromise between the need for air renewal, electrical consumption of the ventilation system and heat losses. .

Pour répondre au besoin de réduire la consommation énergétique tout en réduisant les nuisances sonores, le document EP 3 502 580 préconise, dans un procédé de distribution de l’air de ventilation soufflé vers ou extrait depuis les pièces d’un habitat à travers un réseau de distribution comprenant des conduits de distribution et des vannes de régulation commandables pour moduler l’air distribué, d’assurer un transport de l’air de ventilation à une pression statique minimale dans le tronc commun de soufflage ou d’extraction du réseau. Dans ce document, cette pression statique minimale est prédéterminée en mettant en œuvre les étapes suivantes :
- on convertit chaque demande de ventilation de pièce en demandes de débit d’air associé à chaque conduit de distribution ;
- on calcule pour chaque conduit de distribution la valeur de pression nécessaire théorique dans le tronc commun pour assurer le débit demandé, en considérant que seule la vanne associée à ce conduit est en position d’ouverture maximale et en prenant en compte les pertes de charge pendant le trajet de l’air dans chaque conduit.To meet the need to reduce energy consumption while reducing noise pollution, document EP 3 502 580 recommends, in a process for distributing ventilation air blown towards or extracted from the rooms of a home through a network distribution system comprising distribution ducts and controllable control valves to modulate the distributed air, to ensure transport of ventilation air at a minimum static pressure in the common supply or extraction trunk of the network. In this document, this minimum static pressure is predetermined by implementing the following steps:
- each room ventilation request is converted into air flow requests associated with each distribution duct;
- we calculate for each distribution conduit the theoretical necessary pressure value in the common trunk to ensure the requested flow, considering that only the valve associated with this conduit is in the maximum open position and taking into account the pressure losses during the path of the air in each duct.

La valeur de la pression statique minimale est alors déterminée comme étant la pression maximale parmi les valeurs de pression nécessaires théoriques calculées pour tous les conduits de l’installation. Le procédé se poursuit en calculant, pour chaque vanne de régulation, la position d’ouverture permettant d’obtenir, pour cette pression statique minimale ainsi déterminée, le débit d’air demandé par conduit, puis en commandant les vannes de régulation pour qu’elles se positionnent aux positions d’ouverture calculées. Enfin, une régulation en pression est réalisée en utilisant comme consigne la pression minimale calculée et comme mesure la pression mesurée dans le tronc commun.The minimum static pressure value is then determined as the maximum pressure among the theoretical necessary pressure values calculated for all the conduits in the installation. The process continues by calculating, for each control valve, the opening position making it possible to obtain, for this minimum static pressure thus determined, the air flow rate requested per duct, then by controlling the control valves so that they are positioned at the calculated opening positions. Finally, pressure regulation is carried out using the calculated minimum pressure as a setpoint and the pressure measured in the common trunk as a measurement.

Un inconvénient principal du procédé décrit dans le document précédent est qu’il est séquentiel et nécessite de déterminer la valeur de la pression statique minimale à chaque fois que les besoins en ventilation changent avant de pouvoir agir sur les positions d’ouverture des vannes de régulation.A main disadvantage of the method described in the previous document is that it is sequential and requires determining the value of the minimum static pressure each time the ventilation needs change before being able to act on the opening positions of the control valves. .

De plus, une variation brutale de consigne induit ici un risque d’inconfort acoustique accompagné d’un risque d’instabilité du système (effet de pompage).In addition, a sudden change in setpoint induces a risk of acoustic discomfort accompanied by a risk of system instability (pumping effect).

La présente invention a pour but de pallier les limitations de l’art antérieur en proposant une solution simple permettant d’adapter automatiquement la pression fournie par le ventilateur à son minimum, et sans avoir à la calculer au préalable.The present invention aims to overcome the limitations of the prior art by proposing a simple solution making it possible to automatically adapt the pressure supplied by the fan to its minimum, and without having to calculate it beforehand.

Plus spécifiquement, la présente invention a pour objet un procédé de régulation de la pression fournie par un ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air comprenant une turbine à vitesse de rotation ajustable dans une installation de ventilation, ladite installation de ventilation comprenant en outre:
- N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air, une première extrémité de chaque gaine d’extraction ou d’insufflation d’air étant raccordée à un piquage d’entrée ou de sortie d’air d’un caisson central comportant ledit ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air ;
- au moins une gaine de rejet ou d’entrée d’air, et
- N régulateurs de débit à ouverture de passage réglable, associés chacun à une gaine d’extraction ou d’insufflation d’air parmi les N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air,
ledit procédé de régulation comprenant une modulation d’une ouverture de passage de chaque régulateur de débit pour qu’un débit traversant chaque régulateur de débit tende vers une consigne de débit par gaine correspondant à un besoin d’extraction ou d’insufflation d’air par gaine, pour une pression courante fournie par le ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air; et étant caractérisé en ce qu’il comporte, en parallèle de la modulation d’ouverture de passage de chaque régulateur de débit:
- une étape de détermination, parmi les N régulateurs de débit, d’un régulateur de débit dit de référence qui présente la plus grande ouverture de passage;
- une étape d’ajustement de la pression fournie par le ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air pour tendre à obtenir, pour le régulateur de débit de référence, une ouverture de passage correspondant à une ouverture maximum de passage prédéfinie, tout en respectant la consigne de débit pour la gaine associée au régulateur de débit de référence .More specifically, the present invention relates to a method for regulating the pressure supplied by an air extraction or supply fan comprising a turbine with adjustable rotation speed in a ventilation installation, said ventilation installation comprising in besides:
- N air extraction or insufflation ducts, a first end of each air extraction or insufflation duct being connected to an air inlet or outlet tap of a central box comprising said air extraction or supply fan;
- at least one air discharge or inlet duct, and
- N flow regulators with adjustable passage opening, each associated with an air extraction or insufflation duct among the N air extraction or insufflation ducts,
said regulation method comprising a modulation of a passage opening of each flow regulator so that a flow passing through each flow regulator tends towards a flow setpoint per duct corresponding to a need for extraction or insufflation of air by duct, for a current pressure supplied by the air extraction or supply fan; and being characterized in that it comprises, in parallel with the passage opening modulation of each flow regulator:
- a step of determining, among the N flow regulators, a so-called reference flow regulator which has the largest passage opening;
- a step of adjusting the pressure supplied by the air extraction or supply fan to tend to obtain, for the reference flow regulator, a passage opening corresponding to a predefined maximum passage opening, all while respecting the flow setpoint for the duct associated with the reference flow regulator.

Dans des modes de réalisation possibles, l’étape d’ajustement de la pression fournie consiste à asservir en boucle fermée ladite pression fournie en ajustant la vitesse de rotation de la turbine du ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air pour réduire l’écart entre une mesure de ladite pression fournie et une consigne en pression dépendant d’une position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence.In possible embodiments, the step of adjusting the supplied pressure consists of controlling said supplied pressure in a closed loop by adjusting the rotation speed of the turbine of the extraction or air supply fan to reduce the pressure. difference between a measurement of said supplied pressure and a pressure setpoint depending on a current opening position of the reference flow regulator.

Dans des modes de réalisation possibles :
- si la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence est supérieure à un niveau haut prédéfini, ladite consigne en pression est augmentée;
- inversement, si la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence est inférieure à un niveau bas prédéfini, la consigne en pression est diminuée ;
- si la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence est comprise entre le niveau haut prédéfini et le niveau bas prédéfini, ladite consigne en pression est inchangée.In possible embodiments:
- if the current opening position of the reference flow regulator is greater than a predefined high level, said pressure setpoint is increased;
- vice versa, if the current opening position of the reference flow regulator is lower than a predefined low level, the pressure setpoint is reduced;
- if the current opening position of the reference flow regulator is between the predefined high level and the predefined low level, said pressure setpoint is unchanged.

Dans des modes de réalisation possibles, ladite consigne en pression est asservie pour réduire un écart entre la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence et une consigne CPOS prédéfinie.In possible embodiments, said pressure setpoint is controlled to reduce a difference between the current opening position of the reference flow regulator and a predefined CPOS setpoint.

En variante, ladite consigne en pression est déterminée par logique floue en fonction de la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence et d’une vitesse de rotation courante de la turbine du ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air.Alternatively, said pressure setpoint is determined by fuzzy logic as a function of the current opening position. of the reference flow regulator and a current rotation speed of the turbine of the extraction or air supply fan.

Ladite ouverture maximum de passage prédéfinie pour le régulateur de débit de référence est de préférence inférieure à l’ouverture maximale que peut atteindre le régulateur de débit de référence.Said maximum passage opening predefined for the reference flow regulator is preferably less than the maximum opening that the reference flow regulator can reach.

Ladite ouverture maximum de passage prédéfinie pour le régulateur de débit de référence est avantageusement comprise entre 90% et 98% de l’ouverture maximale que peut atteindre le régulateur de débit de référence.Said maximum passage opening predefined for the reference flow regulator is advantageously between 90% and 98% of the maximum opening that the reference flow regulator can achieve.

Dans des modes de réalisation possibles, la modulation d’ouverture de passage et les étapes de détermination du régulateur de débit de référence et d’ajustement de la pression fournie par le ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air sont réitérées à chaque variation de la pression fournie par le ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air et/ou à chaque variation d’une consigne de débit par gaine correspondant à un besoin d’extraction ou d’insufflation d’air par gaine.In possible embodiments, the modulation of passage opening and the steps of determining the reference flow regulator and adjusting the pressure supplied by the extraction or air supply fan are repeated at each variation in the pressure supplied by the air extraction or insufflation fan and/or each variation in a flow rate per duct corresponding to a need for air extraction or insufflation by duct.

La présente invention a également pour objet une installation de ventilation comprenant :
- un caisson central comportant un ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air comprenant une turbine à vitesse de rotation ajustable,
- N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air, une première extrémité de chaque gaine d’extraction ou d’insufflation d’air étant raccordée à un piquage d’entrée ou de sortie d’air dudit caisson central ;
- au moins une gaine de rejet ou d’entrée d’air , et
- N régulateurs de débit à ouverture de passage réglable, associés chacun à une gaine d’extraction ou d’insufflation d’air parmi les N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air,
ladite installation étant en outre configurée pour mettre en œuvre le procédé de régulation de la pression fournie par le ventilateur d’extraction ou d’insufflation d’air ci-avant.The present invention also relates to a ventilation installation comprising:
- a central box comprising an air extraction or supply fan comprising a turbine with adjustable rotation speed,
- N air extraction or insufflation ducts, a first end of each air extraction or insufflation duct being connected to an air inlet or outlet of said central box;
- at least one air discharge or inlet duct, and
- N flow regulators with adjustable passage opening, each associated with an air extraction or insufflation duct among the N air extraction or insufflation ducts,
said installation being further configured to implement the method of regulating the pressure supplied by the extraction or air supply fan above.

Chaque régulateur de débit peut être une bouche d’extraction ou d’insufflation d’air disposée à une deuxième extrémité de la gaine d’extraction ou d’insufflation d’air correspondante.Each flow regulator can be an air extraction or insufflation mouth arranged at a second end of the corresponding air extraction or insufflation duct.

En variante, chaque régulateur de débit est un registre disposé à l’intérieur du piquage d’entrée ou de sortie d’air correspondant dudit caisson central.Alternatively, each flow regulator is a register placed inside the corresponding air inlet or outlet tap of said central box.

Brève description des figuresBrief description of the figures

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. Sur les figures annexées :
- La , déjà décrite ci-avant, illustre schématiquement une installation de ventilation à bouches d’extraction réglables ;
- La , déjà décrite ci-avant, illustre schématiquement une installation de ventilation à registres d’extraction réglables ;
- La représente une modélisation des pertes de charge correspondant à une installation de ventilation à registres d’extraction réglables de la ;
- La illustre des étapes possibles pour un procédé de régulation de la pression fournie conforme à la présente invention ;
- La illustre un schéma fonctionnel possible d’opérations susceptibles d’être mises en œuvre pour implémenter les étapes de la ;
- La illustre schématiquement un principe d’ajustement de la pression par niveau de seuils ;
- La illustre schématiquement un principe d’ajustement de la pression par logique floue ;
- La illustre schématiquement un principe d’ajustement de la pression par une imbrication de correcteurs.The description which follows with reference to the appended drawings, given as non-limiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be carried out. In the attached figures:
- There , already described above, schematically illustrates a ventilation installation with adjustable extraction vents;
- There , already described above, schematically illustrates a ventilation installation with adjustable extraction registers;
- There represents a modeling of the pressure losses corresponding to a ventilation installation with adjustable extraction registers of the ;
- There illustrates possible steps for a method of regulating the supplied pressure according to the present invention;
- There illustrates a possible functional diagram of operations that could be implemented to implement the steps of the ;
- There schematically illustrates a principle of adjusting the pressure by threshold level;
- There schematically illustrates a principle of pressure adjustment using fuzzy logic;
- There schematically illustrates a principle of pressure adjustment by an overlapping of correctors.

Description de mode(s) de réalisationDescription of embodiment(s)

Dans les figures, les éléments identiques ou équivalents porteront les mêmes signes de référence. Les différents schémas ne sont pas à l’échelle.In the figures, identical or equivalent elements will bear the same reference signs. The various diagrams are not to scale.

L’invention va être décrite dans le cadre non limitatif de l’installation de ventilation par extraction d’air schématisée à la , comprenant:
- N gaines d’extraction , une première extrémité de chaque gaine d’extraction d’air étant raccordée à un piquage d’entrée d’air d’un caisson central 2 comportant un ventilateur 1 d’extraction;
- au moins une gaine de rejet d’air 8, et
- N régulateurs de débit à ouverture de passage réglable, sous forme de registres motorisés associés chacun à une gaine d’extraction d’air parmi les N gaines d’extraction d’air.The invention will be described in the non-limiting context of the air extraction ventilation installation schematized in , including:
- N extraction sheaths , a first end of each air extraction duct being connected to an air inlet tap a central box 2 comprising an extraction fan 1;
- at least one air rejection duct 8, and
- N flow regulators with adjustable passage opening, in the form of motorized dampers each associated with an air extraction duct among the N air extraction ducts.

L’invention est également applicable au cas où les régulateurs de débit à ouverture de passage réglable sont des bouches d’extraction ou d’insufflation d’air comme schématisé sur la .The invention is also applicable to the case where the flow regulators with adjustable passage opening are air extraction or insufflation vents as shown schematically on the .

On considère également que l’installation comporte les éléments suivants, non représentés sur la :
- au moins une carte électronique principale constituant l’intelligence du système à partir de laquelle toutes les opérations de calculs, mesures et commandes nécessaires à la régulation sont lancées ;
- un capteur de pression ou tout moyen permettant de mesurer ou d’estimer la pression fournie par le ventilateur 1 dans le caisson central ;
- de capteurs aptes à déterminer les besoins de ventilation dans chaque pièces dans lesquelles les gaines débouchent.It is also considered that the installation includes the following elements, not shown on the :
- at least one main electronic card constituting the intelligence of the system from which all the calculation, measurement and command operations necessary for regulation are launched;
- a pressure sensor or any means making it possible to measure or estimate the pressure supplied by the fan 1 in the central box;
- sensors capable of determining the ventilation needs in each room into which the ducts open.

Le capteur de pression peut par exemple avoir un point de mesure placé entre le pavillon du ventilateur 1 d’extraction et les piquages d’entrée d’air et un autre point de mesure à l’extérieur pour mesurer la pression atmosphérique P0 servant de référence.The pressure sensor can for example have a measurement point placed between the roof of the exhaust fan 1 and the air inlet taps and another measurement point outside to measure the atmospheric pressure P0 serving as a reference.

Les capteurs aptes à déterminer les besoins de ventilation sont de préférence placés dans les piquages du caisson central 2, par exemple reliés à une carte électronique associée à chaque registre et configurée pour piloter le moteur du registre et moduler la position d’ouverture du registre. Ces capteurs peuvent être aptes à détecter le taux d’humidité, le taux de CO2, la présence d’une personne, et/ou tout paramètres susceptibles de renseigner sur la qualité de l’air.The sensors capable of determining ventilation needs are preferably placed in the connections of the central box 2, for example connected to an electronic card associated with each damper and configured to control the damper motor and modulate the opening position of the damper. These sensors may be able to detect the humidity level, the CO 2 level, the presence of a person, and/or any parameters likely to provide information on air quality.

L’invention repose sur le principe de la physique élémentaire qui démontre que, pour faire fonctionner une installation de ventilation en permanence à un optimum de pression qui est un compromis entre le besoin de renouvellement d’air du bâtit, la consommation électrique du système de ventilation et les déperditions thermiques, il suffit d’avoir le moins de pertes de charges possible dans l’installation, ce qui revient à réduire au minimum la pression disponible, tout en satisfaisant les critères de débits nécessaires définis par la réglementation.The invention is based on the principle of elementary physics which demonstrates that, to operate a ventilation installation permanently at an optimum pressure which is a compromise between the need for air renewal of the building, the electrical consumption of the ventilation system ventilation and heat losses, it is enough to have as little pressure loss as possible in the installation, which amounts to reducing the available pressure to a minimum, while satisfying the necessary flow criteria defined by the regulations.

Dans une installation de ventilation telle que représentée schématiquement sur la , les pertes de charges induites par le réseau aéraulique dépendent d’une part, de chaque branche d’extraction (chaque branche comportant une gaine d’extraction et, aux deux extrémités de la gaine, une bouche d’extraction et un registre d’extraction), et d’autre part, de la ou des branches de rejet (chaque branche de rejet comportant une gaine de rejet et un chapeau de toiture).In a ventilation installation as shown schematically on the , the pressure losses induced by the aeraulic network depend on the one hand, on each extraction branch (each branch comprising an extraction duct and, at both ends of the duct, an extraction mouth and a damper). extraction), and on the other hand, the discharge branch(es) (each discharge branch comprising a discharge sheath and a roof cap).

La représente une modélisation du réseau aéraulique d’une installation similaire à celle représentée schématiquement sur la , comportant N branches référencées B1à BN. Les notations et références suivantes sont utilisées pour ce schéma :
- P-est la pression statique mise à disposition par le ventilateur 1 d’extraction d’air au niveau du caisson central 2;
- P0est la pression atmosphérique (considérée dans la suite comme nulle par souci de simplification);
- ΔP est la différence entre la pression P0et la pression P-mise à disposition par le ventilateur 1 d’extraction d’air ;
- PRest la pression au niveau de la sortie 7 du caisson central 2, reliée à la gaine de rejet 8 ;
- kRest un coefficient de perte de charge de la branche de rejet composée de la gaine de rejet 8 et du moyen de rejet 6 ;
- ΔPRest la perte de charge de la branche de rejet ;
- Biest une ièmebranche du réseau aéraulique (i étant un entier variant de 1 à N) ;
- Piest la pression à l’entrée du registre 5"ide la branche Bi;
- ΔPiest la perte de charge créée par le registre 5"ide la branche Bi;
- ΔPgiest la perte de charge créée de la branche Bi, en dehors du registre 5"i, en d’autres termes, la perte de charge associée à la gaine d’extraction 4i;
- kregiest le coefficient de perte de charge créée par le registre 5"ide la branche Bi, pour une position donnée du registre 5"i;
- kiest le coefficient de perte de charge associé à la branche Bi, en dehors du registre 5"i, en d’autres termes, le coefficient de perte de charge associé à la gaine d’extraction 4i;
- Qiest le débit au niveau de chaque branche Bi;
- QTest le débit du ventilateur 1 d’extraction d’air, et correspond à la somme des débits Qiau niveau de chaque branche Bi.There represents a modeling of the aeraulic network of an installation similar to that represented schematically on the , comprising N branches referenced B 1 to B N . The following notations and references are used for this diagram:
- P - is the static pressure made available by the air extraction fan 1 at the level of the central box 2;
- P 0 is the atmospheric pressure (considered in the following as zero for the sake of simplification);
- ΔP is the difference between the pressure P 0 and the pressure P - made available by the air extraction fan 1;
- P R is the pressure at the outlet 7 of the central box 2, connected to the rejection sheath 8;
- k R is a pressure loss coefficient of the rejection branch composed of the rejection sheath 8 and the rejection means 6;
- ΔP R is the pressure loss of the rejection branch;
- B i is an i th branch of the aeraulic network (i being an integer varying from 1 to N);
- P i is the pressure at the inlet of register 5" i of branch B i ;
- ΔP i is the pressure loss created by register 5" i of branch B i ;
- ΔPg i is the pressure loss created by the branch B i , outside the register 5" i , in other words, the pressure loss associated with the extraction sheath 4 i ;
- kreg i is the coefficient of pressure loss created by register 5" i of branch B i , for a given position of register 5"i;
- k i is the pressure loss coefficient associated with the branch B i , outside the register 5" i , in other words, the pressure loss coefficient associated with the extraction sheath 4 i ;
- Q i is the flow rate at each branch B i ;
- Q T is the flow rate of the air extraction fan 1, and corresponds to the sum of the flow rates Q i at the level of each branch B i .

Le ventilateur 1 d’extraction d’air est un ventilateur dont la turbine tourne à vitesse variable et commandable.The air extraction fan 1 is a fan whose turbine rotates at variable and controllable speed.

Il est connu que la perte de charge ΔPgidans chaque branche Bipeut être calculée par la relation (1) suivante :It is known that the pressure loss ΔPg i in each branch B i can be calculated by the following relation (1):

dans laquelle a est un coefficient permettant de prendre en compte les effets turbulents dus aux frottements à l’intérieur des gaines qui modifient le comportement de la perte de charge. in which a is a coefficient making it possible to take into account the turbulent effects due to friction inside the ducts which modify the behavior of the pressure loss.

Dans des implémentations possibles du procédé selon l’invention, on peut considérer que ce coefficient a est égal à 2, de sorte que la relation (1) ci-dessus devient la relation (2) suivante :In possible implementations of the method according to the invention, we can consider that this coefficient a is equal to 2, so that the relation (1) above becomes the following relation (2):

Ainsi, les seuls éléments susceptibles d’ajouter de la perte de charge à l’installation des figures 2 et 3 et sur lesquels il est possible d’intervenir sont les registres.Thus, the only elements likely to add pressure loss to the installation in Figures 2 and 3 and on which it is possible to intervene are the dampers.

La recherche d’un optimum dans la pression P-fournie par le ventilateur 1 consiste, conformément à l’invention, à s’assurer qu’au moins un des registres (ou plus généralement un des régulateurs de débit) de l’installation est maintenu à une ouverture la plus grande possible tout en garantissant que tous les besoins en débit par gaine sont satisfaits.The search for an optimum in the pressure P - supplied by the fan 1 consists, in accordance with the invention, in ensuring that at least one of the registers (or more generally one of the flow regulators) of the installation is maintained at the widest possible opening while ensuring that all duct flow requirements are met.

Conformément à la , un procédé 100 de régulation de la pression fournie par le ventilateur 1 d’extraction d’air au niveau du caisson central 2 comprend essentiellement, conformément à l’invention, les étapes résumées ci-après, pilotées par un contrôleur porté de préférence par la carte électronique principale, celle-ci étant avantageusement positionnée à l’intérieur du caisson central 2 :In accordance with the , a method 100 for regulating the pressure supplied by the air extraction fan 1 at the level of the central box 2 essentially comprises, in accordance with the invention, the steps summarized below, controlled by a controller preferably carried by the main electronic card, this being advantageously positioned inside the central box 2:

Lors d’une étape référencée 101 sur la figure 4, l’ouverture de passage de chaque registre est modulée pour qu’un débit Qitraversant chaque registre tende vers une consigne CQide débit par gaine correspondant à un besoin d’extraction ou d’insufflation d’air par gaine, pour une pression courante P-fournie par le ventilateur 1 d’extraction, mesurée par le capteur de pression. Cette étape 101 comprend classiquement la détermination du débit d’air traversant chaque registre, la comparaison de ce débit d’air déterminé avec la consigne de débit par gaine, et la modulation de l’obturation de l’ouverture de passage en fonction du résultat de la comparaison. Par exemple, si le registre est du type possédant un volet mobile en rotation pour obturer plus ou moins l’ouverture de passage, la modulation consistera à commander la rotation du volet.During a step referenced 101 in Figure 4, the passage opening of each register is modulated so that a flow rate Q i passing through each register tends towards a setpoint CQ i of flow rate per duct corresponding to a need for extraction or insufflation of air per duct, for a current pressure P - supplied by the fan 1 extraction, measured by the pressure sensor. This step 101 conventionally includes determining the air flow rate passing through each register, comparing this determined air flow rate with the flow rate setpoint per duct, and modulating the closing of the passage opening as a function of the result. of the comparison. For example, if the damper is of the type having a movable rotating shutter to more or less close the passage opening, the modulation will consist of controlling the rotation of the shutter.

En parallèle de l’étape 101 de modulation, le procédé 100 comporte en outre, conformément à l’invention, les étapes suivantes :In parallel with modulation step 101, method 100 further comprises, in accordance with the invention, the following steps:

Lors d’une étape 102, le registre qui présente la plus grande ouverture de passage à l’issue de l’étape 101 est déterminé parmi les N registres. Ce registre ainsi déterminé va constituer un registre de référence pour l’étape suivante.During a step 102, the register which has the largest passage opening at the end of step 101 is determined among the N registers. This register thus determined will constitute a reference register for the next step.

Lors d’une étape 103, la pression fournie par le ventilateur 1 d’extraction d’air est alors ajustée pour tendre à obtenir, pour le registre de référence déterminé à l’étape 102, une ouverture de passage du registre de référence correspondant à une ouverture maximum de passage prédéfinie, tout en respectant la consigne de débit pour la gaine associée à ce registre de référence.During a step 103, the pressure supplied by the air extraction fan 1 is then adjusted to tend to obtain, for the reference register determined in step 102, a passage opening of the reference register corresponding to a predefined maximum passage opening, while respecting the flow setpoint for the duct associated with this reference register.

Dans un mode de réalisation possible, l’étape 103 consiste à vérifier, lors d’une étape 103a, si une position d’ouverture courante occupée par le registre de référence correspond à une position de consigne, ou à tout le moins est comprise entre un niveau haut et un niveau bas définis, et à réaliser un ajustement 103b (à savoir une augmentation ou une diminution) de la pression fournie par le ventilateur 1 d’extraction ou d’insufflation d’air tant que la condition de l’étape 103a n’est pas vérifiée.In a possible embodiment, step 103 consists of checking, during a step 103a, whether a current opening position occupied by the reference register corresponds to a set position, or at the very least is between a defined high level and a defined low level, and to carry out an adjustment 103b (i.e. an increase or decrease) of the pressure supplied by the air extraction or supply fan 1 as long as the condition of step 103a is not verified.

Les étapes 101 à 103 sont réitérées de préférence à chaque variation de pression fournie par le ventilateur 1 d’extraction d’air et/ou à chaque variation d’une consigne de débit par gaine correspondant à un nouveau besoin d’extraction d’air.Steps 101 to 103 are preferably repeated with each variation in pressure supplied by the air extraction fan 1 and/or with each variation in a flow rate per duct corresponding to a new air extraction need. .

La illustre un schéma fonctionnel d’opérations susceptibles d’être mises en œuvre pour une implémentation possible des étapes 101 à 103 précédentes :There illustrates a functional diagram of operations likely to be implemented for a possible implementation of the preceding steps 101 to 103:

Le bloc fonctionnel 10 représente les opérations effectuées pour déterminer la position que doit occuper le moyen d’obturation de chaque registre (dans la suite, désignée pour simplifier comme étant la position du registre pour respecter la consigne CQide débit par gaine. Cette position est déterminée grâce à une fonction f à deux variables telle que :Functional block 10 represents the operations carried out to determine the position what should be occupied by the means of closing each register (in the following, referred to for simplicity as the position of the register to comply with the CQ i flow setpoint per duct. This position is determined using a function f with two variables such that:

La consigne CQide débit par gaine est déterminée suivant les besoins pour satisfaire le renouvellement d’air dans les pièces concernées. Elle peut-être la résultante de lois de commandes prenant en compte les mesures effectuées par les différents capteurs.The CQ i flow setpoint per duct is determined according to the needs to satisfy the air renewal in the rooms concerned. It may be the result of control laws taking into account the measurements made by the different sensors.

La fonction f est déterminée par expérimentation. La fonction f peut être une régression polynomiale, une fonction d’interpolations de points (« cartographie »), une équation issue de la dynamique des fluides ou tout autre forme de calcul mathématique permettant d’obtenir la position du registre.The function f is determined by experimentation. The function f can be a polynomial regression, a point interpolation function (“mapping”), an equation from fluid dynamics or any other form of mathematical calculation allowing the position of the register to be obtained.

La variable est quant à elle déterminée par la relation (4) suivante, qui résulte de la relation (2) ci-avant, dans laquelle on a remplacé le débit Qipar la consigne de débit CQi, et considéré que la pression atmosphérique P0est nulle :The variable is for its part determined by the following relation (4), which results from the relation (2) above, in which we have replaced the flow rate Qiby the CQ flow setpointi, and considered that the atmospheric pressure P0is zero :

Les valeurs des coefficients de perte de charge associé à chaque gaine d’extraction 4iont été déterminées au préalable et mémorisées dans une mémoire de la carte électronique principale.The values of the coefficients pressure loss associated with each extraction sheath 4 i have been determined beforehand and stored in a memory of the main electronic card.

Chaque valeur calculée est communiquée au registre concerné pour que son moyen d’obturation adopte cette position. Pour ce faire, la carte électronique principale et les cartes électroniques associées à chaque registre portent des moyens de communication aptes à échanger des informations sur une liaison de communication, de préférence une liaison par Bus. Dans le cas où les régulateurs de débit à ouverture réglable sont des bouches et non des registres, la liaison de communication est de préférence sans fil entre la carte électronique principale et les cartes électroniques associées à chaque bouche.Each calculated value is communicated to the relevant register so that its shutter means adopts this position. To do this, the main electronic card and the electronic cards associated with each register carry communication means capable of exchanging information on a communication link, preferably a Bus link. In the case where the flow regulators with adjustable opening are mouths and not registers, the communication link is preferably wireless between the main electronic card and the electronic cards associated with each mouth.

Le bloc fonctionnel 20 représente la détermination du registre de référence effectuée à l’étape 102 de la figure 4, lequel correspond au registre qui présente la plus grande ouverture de passage à l’instant considéré. Dans la suite, on note la position d’ouverture occupée par le moyen d’obturation du registre de référence, telle que :The functional block 20 represents the determination of the reference register carried out in step 102 of FIG. 4, which corresponds to the register which has the largest passage opening at the instant considered. In the following, we note the opening position occupied by the means of closing the reference register, such as:

L’étape 103 de la figure 4 est ici mise en œuvre par un asservissement en boucle fermée 30 de la pression P-fournie par le ventilateur 1 qui ajuste, par une commande U, la vitesse de rotation de la turbine du ventilateur 1 pour réduire l’écart ε entre une mesure de la pression P-et une consigne en pression W elle-même ajustée, au niveau d’un bloc fonctionnel référencé 40 sur la figure 5, pour obtenir, à partir de la position d’ouverture occupée par le registre de référence et déterminée à l’étape 102, une position d’ouverture correspondant à une ouverture maximum de passage prédéfinie, tout en respectant la consigne de débit pour la gaine associée à ce registre de référence. Le correcteur 31 utilisé dans l’asservissement en boucle fermée 30 peut être un correcteur proportionnel, un correcteur proportionnel-intégrateur, un correcteur proportionnel Intégrateur Dérivateur, un régulateur RST, un correcteur à commande par retour d’état, un correcteur à commande prédictive ou tout autre correcteur connu.Step 103 of Figure 4 is here implemented by a closed loop control 30 of the pressure P - supplied by the fan 1 which adjusts, by a control U, the rotation speed of the turbine of the fan 1 to reduce the difference ε between a measurement of the pressure P - and a pressure setpoint W itself adjusted, at the level of a functional block referenced 40 in Figure 5, to obtain, from the opening position occupied by the reference register and determined in step 102, an opening position corresponding to a predefined maximum passage opening, while respecting the flow setpoint for the sheath associated with this reference register. The corrector 31 used in the closed loop control 30 can be a proportional corrector, a proportional-integrator corrector, a proportional Integrator Derivative corrector, an RST regulator, a corrector controlled by state feedback, a corrector with predictive control or any other known corrector.

Il convient de noter à ce stade que la position d’ouverture maximum prédéfinie est de préférence inférieure à la position d’ouverture maximum réellement atteignable pour le registre de référence. En effet, lorsqu’un registre est complètement ouvert, il est à sa position maximale de saturation pour laquelle on ne peut plus considérer qu’il y a une parfaite égalité ente la consigne CQiet le débit réel Qide sorte que la relation (4) ci-dessus ne serait pas exacte. A titre d’exemple non limitatif, pour un registre classique dont l’ouverture maximale (100%) peut être obtenue lorsque le volet d’obturation est orienté à 90 degrés, la position d’ouverture maximum prédéfinie est de préférence supérieure ou égale à un niveau bas fixé par exemple à 90% d’ouverture, et inférieure ou égale à un niveau haut fixé par exemple à 98% d’ouverture.It should be noted at this point that the preset maximum opening position is preferably lower than the maximum opening position actually achievable for the reference register. Indeed, when a register is completely open, it is at its maximum saturation position for which we can no longer consider that there is perfect equality between the setpoint CQ i and the real flow rate Q i so that the relationship (4) above would not be correct. By way of non-limiting example, for a classic damper whose maximum opening (100%) can be obtained when the shutter shutter is oriented at 90 degrees, the predefined maximum opening position is preferably greater than or equal to a low level set for example at 90% opening, and less than or equal to a high level set for example at 98% opening.

Le principe de l’ajustement de la consigne en pression W repose sur le constat que, pour maintenir la consigne de débit associée à la gaine dans lequel ce registre se trouve, tout registre va adapter sa position d’ouverture en fonction de la pression P-disponible (bloc fonctionnel 10 et étape 101). En d’autres termes, si la pression P-diminue, tant le registre de référence que les autres registres vont augmenter leur ouverture de passage pour maintenir le débit correspondant à la consigne de débit associée à leur branche. En revanche, si la pression P-augmente, les registres doivent réduire leur ouverture passage pour maintenir le débit correspondant à la consigne de débit.The principle of adjusting the pressure setpoint W is based on the observation that, to maintain the flow setpoint associated with the duct in which this damper is located, any damper will adapt its opening position as a function of the pressure P - available (functional block 10 and step 101). In other words, if the pressure P - decreases, both the reference register and the other registers will increase their passage opening to maintain the flow rate corresponding to the flow setpoint associated with their branch. On the other hand, if the pressure P - increases, the dampers must reduce their passage opening to maintain the flow rate corresponding to the flow setpoint.

Le bloc fonctionnel 40 applique en conséquence le principe d’ajustement précédent de la façon suivante :
- si la position d’ouverture courante occupée par le registre de référence est supérieure au niveau haut prédéfini, la consigne W en pression est augmentée. Il s’ensuit que la pression disponible P-va augmenter, et que le registre de référence (ainsi d’ailleurs que tous les autres registres) va être commandé pour se fermer un peu plus de manière à maintenir sa consigne de débit ;
- inversement, si la position d’ouverture courante occupée par le registre de référence est inférieure au niveau bas prédéfini, la consigne W en pression est diminuée. Il s’ensuit que la pression disponible P-va diminuer, et que le registre de référence (ainsi d’ailleurs que tous les autres registres) va être commandé pour s’ouvrir un peu plus de manière à maintenir sa consigne de débit ;
- si la position d’ouverture courante occupée par le registre de référence est située entre le niveau bas et le niveau haut prédéfini, la consigne W en pression est inchangée.The functional block 40 therefore applies the previous adjustment principle as follows:
- if the current opening position occupied by the reference register is greater than the predefined high level, the pressure setpoint W is increased. It follows that the available pressure P - will increase, and that the reference register (as well as all the other registers) will be ordered to close a little more so as to maintain its flow setpoint;
- vice versa, if the current opening position occupied by the reference register is lower than the predefined low level, the pressure setpoint W is reduced. It follows that the available pressure P - will decrease, and that the reference register (as well as all the other registers) will be commanded to open a little more so as to maintain its flow setpoint;
- if the current opening position occupied by the reference register is located between the low level and the predefined high level, the pressure setpoint W is unchanged.

Le bloc fonctionnel 40 peut être réalisé en utilisant un ajustement par niveau de seuils, comme schématisé sur la figure 6. Dans ce cas, le niveau haut et le niveau bas précités correspondent aux seuils d’activation de l’augmentation, respectivement, de la diminution, de la consigne de pression W. Une pente d’augmentation 41 et une pente de diminution 42 sont en outre utilisées pour appliquer une augmentation de la consigne W ou une diminution de la consigne W selon que la position d’ouverture courante occupée par le registre de référence est supérieure au niveau haut, respectivement inférieure au niveau bas. Ces pentes 41 et 42 ont toutes deux la dimension d’une consigne par le temps (par exemple une augmentation/diminution de 5 Pascals par minute). Le niveau haut, le niveau bas et les deux pentes 41, 42 constituent ainsi les paramètres d’ajustement de la consigne en pression W. Ces paramètres peuvent être déterminés en fonction de la dynamique du système, soit par le calcul, soit expérimentalement, soit de toute autre manière assurant la convergence et la stabilité du système. Un limiteur 43 est avantageusement utilisée pour s’assurer que la consigne W reste dans les limites de capacité du ventilateur 1 d’extraction d’air. Ainsi, les deux valeurs limites Limminet Limmaxdu limiteur 43 correspondent respectivement à la pression minimum et à la pression maximum que le ventilateur 1 peut fournir, pour respectivement une vitesse minimum et une vitesse maximum de ce ventilateur.The functional block 40 can be produced using an adjustment by threshold level, as shown schematically in FIG. 6. In this case, the aforementioned high level and low level correspond to the activation thresholds for the increase, respectively, of the decrease, of the pressure setpoint W. An increase slope 41 and a reduction slope 42 are also used to apply an increase in the setpoint W or a decrease in the setpoint W depending on whether the current opening position occupied by the reference register is greater than the high level, respectively less than the low level. These slopes 41 and 42 both have the dimension of a time setpoint (for example an increase/decrease of 5 Pascals per minute). The high level, the low level and the two slopes 41, 42 thus constitute the parameters for adjusting the pressure setpoint W. These parameters can be determined according to the dynamics of the system, either by calculation, or experimentally, or in any other way ensuring the convergence and stability of the system. A limiter 43 is advantageously used to ensure that the setpoint W remains within the capacity limits of the air extraction fan 1. Thus, the two limit values Lim min and Lim max of the limiter 43 correspond respectively to the minimum pressure and the maximum pressure that the fan 1 can provide, for respectively a minimum speed and a maximum speed of this fan.

Le bloc fonctionnel 40 peut également être réalisé, comme schématisé sur la figure 7, en utilisant les principes classiques de réglage d’une commande floue (ou logique floue) (fuzzification puis défuzzification). Cela permet d’ajouter, en plus de la variable d’entrée , d’autres variables d’entrées (par exemple la vitesse de la turbine du ventilateur). Cette solution présente l’avantage de pouvoir modifier dynamiquement la valeur des deux pentes 41, 42 de la solution précédente, en d’autres termes d’augmenter ou de diminuer plus ou moins rapidement la consigne en pression W.The functional block 40 can also be produced, as shown schematically in Figure 7, using the classic principles of adjusting a fuzzy control (or fuzzy logic) (fuzzification then defuzzification). This allows you to add, in addition to the input variable , other input variables (for example the speed fan impeller). This solution has the advantage of being able to dynamically modify the value of the two slopes 41, 42 of the previous solution, in other words to increase or decrease the pressure setpoint W more or less quickly.

A titre d’exemple non limitatif schématisé sur la , on détermine des critères flous comme « le registre le plus ouvert est complètement ouvert », « le registre le plus ouvert est faiblement ouvert » sur la variable d’entrée issue du bloc 20, et comme « la turbine du ventilateur tourne à faible vitesse », « la turbine du ventilateur tourne à grande vitesse » sur la variable d’entrée . On effectue alors un raisonnement flou en appliquant des lois floues telles que :
– si le registre le plus ouvert est complètement ouvert ET si la turbine du ventilateur tourne à faible vitesse, alors il faut augmenter rapidement la pression
– si le registre le plus ouvert est faiblement ouvert ET si la turbine du ventilateur tourne à grande vitesse, alors il faut diminuer rapidement la pression.
– si le registre le plus ouvert est complètement ouvert ET si la turbine du ventilateur tourne à grande vitesse, alors il faut augmenter doucement la pression
– si le registre le plus ouvert est faiblement ouvert ET si la turbine du ventilateur tourne à faible vitesse, alors il faut diminuer doucement la pression.
– si le registre le plus ouvert est très ouvert ET que le ventilateur tourne à vitesse normale alors il faut maintenir la pression.As a non-limiting example shown schematically on the , we determine fuzzy criteria such as “the most open register is completely open”, “the most open register is weakly open” on the input variable from block 20, and as “the fan turbine rotates at low speed”, “the fan turbine rotates at high speed” on the input variable . We then carry out fuzzy reasoning by applying fuzzy laws such as:
– if the most open damper is completely open AND if the fan turbine is rotating at low speed, then the pressure must be increased quickly
– if the most open damper is slightly open AND if the fan turbine is rotating at high speed, then the pressure must be reduced quickly.
– if the most open damper is completely open AND the fan turbine is rotating at high speed, then the pressure must be slowly increased
– if the most open damper is slightly open AND if the fan turbine turns at low speed, then the pressure must be slowly reduced.
– if the most open damper is very open AND the fan is running at normal speed then the pressure must be maintained.

On comprend ici qu’il y a une infinité de possibilités pour réaliser la commande floue. Ces possibilités sont traitées lors de la mise au point par itérations successives pour arriver à un réglage satisfaisant permettant la stabilité nécessaire au système mais aussi sa réactivité. L’application des principes de la logique floue permet de déterminer la consigne de pression W. Dans l’exemple non limitatif de la , celle-ci est la résultante de l’accélération de la vitesse du ventilateur issue de la dé-fuzzification. Quand l’accélération est nulle, la consigne de pression W est maintenue, quand l’accélération est négative, la consigne de pression W diminue plus ou moins rapidement, et quand l’accélération est positive la consigne de pression W augmente plus ou moins rapidement. Ceci est géré par le bloc post-traitement qui inclut aussi de préférence le limiteur 43 décrit en référence à la .We understand here that there are infinite possibilities for carrying out fuzzy control. These possibilities are processed during development by successive iterations to arrive at a satisfactory setting allowing the stability necessary for the system but also its reactivity. The application of the principles of fuzzy logic makes it possible to determine the pressure setpoint W. In the non-limiting example of the , this is the result of the acceleration of the fan speed resulting from de-fuzzification. When the acceleration is zero, the pressure setpoint W is maintained, when the acceleration is negative, the pressure setpoint W decreases more or less quickly, and when the acceleration is positive the pressure setpoint W increases more or less quickly . This is managed by the post-processing block which also preferably includes the limiter 43 described with reference to the .

Le bloc fonctionnel 40 peut également être réalisé par une imbrication de correcteurs. Cela consiste à ajouter à l’asservissement en boucle fermée 30 une boucle de régulation dans laquelle la consigne W devient la variable à asservir comme schématisé sur la figure 8. Le bloc fonctionnel 40 comporte une autre boucle d’asservissement, comportant un deuxième correcteur 44 et qui ajuste, par une commande U’, la consigne de pression W pour réduire un écart ε’ entre la position d’ouverture courante occupée par le registre de référence et déterminée à l’étape 102, et une consigne CPOS prédéfinie (par exemple une consigne fixée à 95%), correspondant à la position d’ouverture maximum prédéfinie citée ci-avant. On retrouve également dans le bloc fonctionnel 40 le limiteur 43 décrit à la , dont le rôle est de garantir que la consigne de pression W reste bien dans les limites de capacité du ventilateur 1 d’extraction d’air. Cette solution peut s’avérer moins fastidieuse à réaliser que la précédente puisque l’utilisation d’un correcteur classique (type Proportionnel Intégrateur, ou Proportionnel Intégrateur Dérivateur) est bien connue ainsi que son réglage.The functional block 40 can also be produced by an nesting of correctors. This consists of adding to the closed loop control 30 a regulation loop in which the setpoint W becomes the variable to be controlled as shown schematically in Figure 8. The functional block 40 includes another control loop, comprising a second corrector 44 and which adjusts, by a command U', the pressure setpoint W to reduce a difference ε' between the current opening position occupied by the reference register and determined in step 102, and a predefined CPOS setpoint (for example a setpoint fixed at 95%), corresponding to the predefined maximum opening position cited above. We also find in the functional block 40 the limiter 43 described in section , whose role is to guarantee that the pressure setpoint W remains within the capacity limits of the air extraction fan 1. This solution may prove less tedious to carry out than the previous one since the use of a classic corrector (Proportional Integrator type, or Proportional Integrator Derivative) is well known as is its adjustment.

Dans tous les cas, grâce à l’utilisation du limiteur 43, on garantit que la vitesse de rotation du moteur du ventilateur ne se retrouvera jamais inférieure à une vitesse minimale en deçà de laquelle le ventilateur ne peut pas fonctionner.In all cases, thanks to the use of limiter 43, it is guaranteed that the rotation speed of the fan motor will never be lower than a minimum speed below which the fan cannot operate.

On constate que le bloc fonctionnel 20 d’une part, et le bloc fonctionnel 40 associé à l’asservissement en boucle fermée 30 d’autre part, interagissent et entraînent une convergence du système vers un état stable qui permet de satisfaire aux besoins de l’ensemble des gaines tout en garantissant un fonctionnement à une pression P- minimale, optimisant la gêne acoustique et la consommation du système. En outre, le fait d’avoir deux régulations réalisées en parallèle, à savoir d’une part, la modulation de l’ouverture de passage des registres pour tendre vers une consigne de débit par gaine en fonction à la pression courante délivrée par le ventilateur, et d’autre part, l’ajustement de la pression délivrée par le ventilateur pour tendre à obtenir, pour le registre de référence, une ouverture de passage correspondant à une ouverture maximum de passage prédéfinie, permet d’éviter d’avoir des variations brutales dans la consigne de variation de vitesse de rotation de la turbine du ventilateur 1, même dans le cas d’une variation brutale dans l’une des consignes de débit par gaine. Ceci contribue également à optimiser la consommation du système ainsi que la gêne acoustique, car une variation brutale de la vitesse de rotation du moteur est plus perceptible à l’oreille humaine qu’une variation douce. En effet, comme le bloc 40 inclut les pentes d’accélération/décélération de la pression de consigne W (pentes 41 et 42 dans le cas de l’ajustement par niveau de seuils illustré sur la ; Sortie en accélération dans le cas d’une commande floue illustrée sur la ; et correction 44 dans le cas d’une imbrication de régulation illustrée sur la ), les variations de vitesse du moteur s’en trouvent amorties en cas de changement de consigne, favorisant la stabilité continue du système.It can be seen that the functional block 20 on the one hand, and the functional block 40 associated with the closed loop control 30 on the other hand, interact and cause the system to converge towards a stable state which makes it possible to satisfy the needs of the system. all the ducts while guaranteeing operation at a minimum pressure P-, optimizing acoustic disturbance and system consumption. In addition, the fact of having two regulations carried out in parallel, namely on the one hand, the modulation of the passage opening of the registers to tend towards a flow setpoint per duct depending on the current pressure delivered by the fan , and on the other hand, adjusting the pressure delivered by the fan to tend to obtain, for the reference register, a passage opening corresponding to a predefined maximum passage opening, makes it possible to avoid having variations sudden changes in the rotation speed variation setpoint of the fan 1 turbine, even in the case of a sudden variation in one of the flow rate setpoints per duct. This also contributes to optimizing system consumption as well as acoustic disturbance, because a sudden variation in the speed of rotation of the motor is more perceptible to the human ear than a gentle variation. Indeed, as block 40 includes the acceleration/deceleration slopes of the set pressure W (slopes 41 and 42 in the case of adjustment by threshold level illustrated on the ; Acceleration output in the case of a fuzzy command illustrated on the ; and correction 44 in the case of nesting of regulation illustrated on the ), variations in motor speed are damped in the event of a setpoint change, promoting the continued stability of the system.

Comme indiqué précédemment, l’application de la relation (4) nécessite la connaissance des coefficient de perte de charge associés aux gaines d’extraction 4i, ceux-ci ayant été déterminés au préalable et mémorisés dans une mémoire de la carte électronique principale. Ces coefficients peuvent avoir été déterminés grâce à un logiciel de simulation dans lequel on a rentré les paramètres de l’installation (tels que le nombre de gaines, longueurs et géométrie des gaines, position des registres).As indicated previously, the application of relation (4) requires knowledge of the coefficients pressure loss associated with the extraction sheaths 4 i , these having been determined beforehand and stored in a memory of the main electronic card. These coefficients may have been determined using simulation software in which the installation parameters have been entered (such as the number of ducts, lengths and geometry of the ducts, position of the dampers).

En variante préférée, ces coefficients peuvent avoir été déterminés lors d’une phase d’auto calibration de l’installation faite in situ. Une telle phase d’auto calibration peut par exemple comporter les étapes suivantes :
- on commande le régulateur de débit associé à la ièmegaine d’extraction ou d’insufflation d’air pour qu’il soit dans une position ouverte et tous les autres régulateurs de débit pour qu’ils soient dans une position fermée ;
- on active le ventilateur 1 d’extraction ou d’insufflation d’air à une vitesse donnée ;
- on détermine le débit QTdu ventilateur 1 d’extraction ou d’insufflation d’air et on mesure la différence ΔP entre la pression atmosphérique P0et la pression P-mise à disposition par le ventilateur 1 d’extraction ou d’insufflation d’air. La détermination du débit QTpeut être faite en utilisant une cartographie du ventilateur mémorisée au préalable dans une mémoire de la carte électronique principale, cette cartographie donnant d’une part, la valeur du débit QTen fonction de la puissance absorbée par le ventilateur, de sa vitesse de rotation et de sa commande, et d’autre part, la pression P-mise à disposition par le ventilateur 1 d’extraction d’air en fonction du débit QT. Ainsi, en mesurant la puissance consommée et la vitesse du ventilateur, on peut obtenir une estimation du débit QT, et de la pression P-;
- on calcule le coefficient de perte de charge kià partir du débit QTdéterminé et de la différence ΔP mesurée par application de la relation (6) suivante :As a preferred variant, these coefficients may have been determined during a self-calibration phase of the installation carried out in situ. Such a self-calibration phase can for example include the following steps:
- the flow regulator associated with the i th air extraction or supply duct is controlled so that it is in an open position and all the other flow regulators so that they are in a closed position;
- we activate the air extraction or supply fan 1 at a given speed;
- the flow rate Q T of the air extraction or supply fan 1 is determined and the difference ΔP between the atmospheric pressure P 0 and the pressure P is measured - made available by the extraction or supply fan 1 air blowing. The determination of the flow rate Q T can be made using a map of the fan previously stored in a memory of the main electronic card, this map giving on the one hand, the value of the flow rate Q T as a function of the power absorbed by the fan , its rotation speed and its control, and on the other hand, the pressure P - made available by the air extraction fan 1 as a function of the flow rate Q T. Thus, by measuring the power consumed and the fan speed, we can obtain an estimate of the flow rate Q T , and the pressure P - ;
- we calculate the pressure loss coefficient k i from the flow rate Q T determined and the difference ΔP measured by application of the following relation (6):

dans laquelle est le coefficient de perte de charge créée par le registre 5"ide la branche Bi, pour une position donnée du registre 5"i. Chaque registre ayant été caractérisé au préalable, les valeurs sont connues pour chaque valeur de débit possible Qiet pour chaque position possible du registre, et mémorisées dans la mémoire de la carte électronique principale. in which is the coefficient of pressure loss created by the 5" register i of the branch B i , for a given position of the 5" register i . Each register having been characterized beforehand, the values are known for each possible flow value Q i and for each possible position of the register, and stored in the memory of the main electronic card.

Un avantage de déterminer in situ les coefficient de perte de charge associés aux gaines d’extraction 4iréside dans le fait que la phase d’auto-calibration peut être faite non seulement à la première mise en service de l’installation, mais également à tout moment au cours de l’utilisation de l’installation, ce qui permet notamment de prendre en compte une évolution possible des pertes de charges, liées par exemple à un encrassement des gaines d’extraction.An advantage of determining the coefficients in situ pressure loss associated with the extraction ducts 4 i lies in the fact that the self-calibration phase can be carried out not only when the installation is first put into service, but also at any time during the installation. use of the installation, which makes it possible in particular to take into account a possible evolution of pressure losses, linked for example to clogging of the extraction ducts.

Claims (11)

Procédé de régulation de la pression fournie par un ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air comprenant une turbine à vitesse de rotation ajustable dans une installation de ventilation, ladite installation de ventilation comprenant en outre:
- N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air ( ), une première extrémité de chaque gaine d’extraction ou d’insufflation d’air ( ) étant raccordée à un piquage d’entrée ou de sortie d’air ( ) d’un caisson central (2) comportant ledit ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air ;
- au moins une gaine de rejet ou d’entrée d’air (8), et
- N régulateurs de débit ( ; ) à ouverture de passage réglable, associés chacun à une gaine d’extraction ou d’insufflation d’air parmi les N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air ( ),
ledit procédé de régulation comprenant une modulation (101) d’une ouverture de passage de chaque régulateur de débit ( ; ) pour qu’un débit traversant chaque régulateur de débit tende vers une consigne de débit par gaine correspondant à un besoin d’extraction ou d’insufflation d’air par gaine, pour une pression courante fournie par le ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air; et étant caractérisé en ce qu’il comporte, en parallèle de la modulation (101) d’ouverture de passage de chaque régulateur de débit:
- une étape (102) de détermination, parmi les N régulateurs de débit, d’un régulateur de débit dit de référence qui présente la plus grande ouverture de passage;
- une étape (103) d’ajustement de la pression fournie par le ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air pour tendre à obtenir, pour le régulateur de débit de référence, une ouverture de passage correspondant à une ouverture maximum de passage prédéfinie, tout en respectant la consigne de débit pour la gaine associée au régulateur de débit de référence .Method for regulating the pressure supplied by an air extraction or supply fan (1) comprising a turbine with adjustable rotation speed in a ventilation installation, said ventilation installation further comprising:
- N air extraction or insufflation ducts ( ), a first end of each air extraction or insufflation duct ( ) being connected to an air inlet or outlet tap ( ) a central box (2) comprising said air extraction or supply fan (1);
- at least one air discharge or inlet duct (8), and
- N flow regulators ( ; ) with adjustable passage opening, each associated with an air extraction or insufflation duct among the N air extraction or insufflation ducts ( ),
said regulation method comprising a modulation (101) of a passage opening of each flow regulator ( ; ) so that a flow rate passing through each flow regulator tends towards a flow rate setpoint per duct corresponding to a need for extraction or insufflation of air per duct, for a current pressure supplied by the extraction fan (1). or insufflation of air; and being characterized in that it comprises, in parallel with the passage opening modulation (101) of each flow regulator:
- a step (102) of determining, among the N flow regulators, a so-called reference flow regulator which has the largest passage opening;
- a step (103) of adjusting the pressure supplied by the air extraction or insufflation fan (1) to tend to obtain, for the reference flow regulator, a passage opening corresponding to an opening predefined maximum passage, while respecting the flow setpoint for the duct associated with the reference flow regulator. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape (103) d’ajustement de la pression fournie consiste à asservir en boucle fermée ladite pression fournie en ajustant la vitesse de rotation de la turbine du ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air pour réduire l’écart entre une mesure de ladite pression fournie et une consigne en pression dépendant d’une position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence.Method according to claim 1, in which the step (103) of adjusting the pressure supplied consists of controlling in a closed loop said pressure supplied by adjusting the rotation speed of the turbine of the extraction or exhaust fan (1). blowing air to reduce the difference between a measurement of said supplied pressure and a pressure setpoint depending on a current opening position of the reference flow regulator. Procédé selon la revendication 2, dans lequel
- si la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence est supérieure à un niveau haut prédéfini, ladite consigne en pression est augmentée;
- inversement, si la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence est inférieure à un niveau bas prédéfini, la consigne en pression est diminuée;
- si la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence est comprise entre le niveau haut prédéfini et le niveau bas prédéfini, ladite consigne en pression est inchangée.Method according to claim 2, in which
- if the current opening position of the reference flow regulator is greater than a predefined high level, said pressure setpoint is increased;
- vice versa, if the current opening position of the reference flow regulator is lower than a predefined low level, the pressure setpoint is reduced;
- if the current opening position of the reference flow regulator is between the predefined high level and the predefined low level, said pressure setpoint is unchanged. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite consigne en pression est asservie pour réduire un écart entre la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence et une consigne CPOS prédéfinie.Method according to claim 2, in which said pressure setpoint is controlled to reduce a difference between the current opening position of the reference flow regulator and a predefined CPOS setpoint. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite consigne en pression est déterminée par logique floue en fonction de la position d’ouverture courante du régulateur de débit de référence et d’une vitesse de rotation courante de la turbine du ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air.Method according to claim 2, in which said pressure setpoint is determined by fuzzy logic as a function of the current opening position of the reference flow regulator and a current rotation speed of the turbine of the air extraction or supply fan (1). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite ouverture maximum de passage prédéfinie pour le régulateur de débit de référence est inférieure à l’ouverture maximale que peut atteindre le régulateur de débit de référence.Method according to any one of the preceding claims, wherein said maximum passage opening predefined for the reference flow regulator is less than the maximum opening that the reference flow regulator can achieve. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ladite ouverture maximum de passage prédéfinie pour le régulateur de débit de référence est comprise entre 90% et 98% de l’ouverture maximale que peut atteindre le régulateur de débit de référence.Method according to claim 6, wherein said maximum passage opening predefined for the reference flow regulator is between 90% and 98% of the maximum opening that the reference flow regulator can achieve. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la modulation (101) d’ouverture de passage et les étapes de détermination (102) du régulateur de débit de référence et d’ajustement (103) de la pression fournie par le ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air sont réitérées à chaque variation de la pression fournie par le ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air et/ou à chaque variation d’une consigne de débit par gaine correspondant à un besoin d’extraction ou d’insufflation d’air par gaine.Method according to any one of the preceding claims, in which the modulation (101) of passage opening and the steps of determining (102) the reference flow regulator and adjusting (103) the pressure supplied by the fan (1) of air extraction or insufflation are repeated at each variation in the pressure supplied by the fan (1) of air extraction or insufflation and/or at each variation of a flow setpoint per duct corresponding to a need for extraction or insufflation of air per duct. Installation de ventilation comprenant :
- un caisson central (2) comportant un ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air comprenant une turbine à vitesse de rotation ajustable,
- N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air ( ), une première extrémité de chaque gaine d’extraction ou d’insufflation d’air ( ) étant raccordée à un piquage d’entrée ou de sortie d’air ( ) dudit caisson central (2) ;
- au moins une gaine de rejet ou d’entrée d’air (8), et
- N régulateurs de débit ( ; ) à ouverture de passage réglable, associés chacun à une gaine d’extraction ou d’insufflation d’air parmi les N gaines d’extraction ou d’insufflation d’air ( ),
ladite installation étant en outre configurée pour mettre en œuvre un procédé de régulation de la pression fournie par le ventilateur (1) d’extraction ou d’insufflation d’air selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.Ventilation installation including:
- a central box (2) comprising an air extraction or supply fan (1) comprising a turbine with adjustable rotation speed,
- N air extraction or insufflation ducts ( ), a first end of each air extraction or insufflation duct ( ) being connected to an air inlet or outlet tap ( ) of said central box (2);
- at least one air discharge or inlet duct (8), and
- N flow regulators ( ; ) with adjustable passage opening, each associated with an air extraction or insufflation duct among the N air extraction or insufflation ducts ( ),
said installation being further configured to implement a process for regulating the pressure supplied by the air extraction or insufflation fan (1) according to any one of claims 1 to 8. Installation de ventilation selon la revendication 9, dans laquelle chaque régulateur de débit ( ) est une bouche d’extraction ou d’insufflation d’air disposée à une deuxième extrémité de la gaine d’extraction ou d’insufflation d’air ( ) correspondante.Ventilation installation according to claim 9, in which each flow regulator ( ) is an air extraction or insufflation mouth arranged at a second end of the air extraction or insufflation duct ( ) corresponding. Installation de ventilation selon la revendication 9, dans laquelle chaque régulateur de débit ( ) est un registre disposé à l’intérieur du piquage d’entrée ou de sortie d’air ( ) correspondant dudit caisson central (2).Ventilation installation according to claim 9, in which each flow regulator ( ) is a damper placed inside the air inlet or outlet tap ( ) corresponding to said central box (2).
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