FR3148640A1 - Caisson de transfert d’énergie et d’équilibrage aéraulique, système aéraulique comprenant un tel caisson et méthode de commande d’un tel caisson - Google Patents

Caisson de transfert d’énergie et d’équilibrage aéraulique, système aéraulique comprenant un tel caisson et méthode de commande d’un tel caisson Download PDF

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Abstract

Caisson de transfert d’énergie et d’équilibrage aéraulique, système aéraulique comprenant un tel caisson et méthode de commande d’un tel caisson La présente invention concerne un caisson (40), pour le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre un dispositif d’extraction d’air (12) et une machine frigorifique (16) appartenant à un bâtiment, le caisson comprenant : un premier compartiment (42), comportant une ouverture d’admission (48) connectée à une bouche de sortie d’air (14) du dispositif d’extraction d’air et un volet de refoulement (52) opérable entre une position ouverte et une position fermée, etun deuxième compartiment (44), comportant une ouverture de refoulement (50) configurée pour être connectée à une entrée d’air (26) de la machine frigorifique et un volet d’insufflation (54) opérable entre une position ouverte et une position fermée. De plus, le premier compartiment (42) est connecté au deuxième compartiment (44) de manière à permettre une circulation d’air du premier compartiment vers le deuxième compartiment. Figure pour l'abrégé : 1

Description

Caisson de transfert d’énergie et d’équilibrage aéraulique, système aéraulique comprenant un tel caisson et méthode de commande d’un tel caisson
La présente invention concerne un caisson pour le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre un dispositif d’extraction d’air et une machine frigorifique appartenant à un bâtiment. La présente invention concerne également un système aéraulique comprenant un tel caisson et une méthode de commande d’un tel caisson.
Dans le domaine de la gestion énergétique des bâtiments, il est connu d’équiper un bâtiment avec différents appareils permettant de commander la circulation d’air dans le bâtiment ainsi que la qualité de l’air intérieur du bâtiment.
Par exemple, il est connu d’utiliser un système de ventilation, tel qu’une ventilation mécanique contrôlée, pour forcer le renouvellement permanent de l’air à l’intérieur du bâtiment. Un tel système de ventilation comprend généralement un dispositif d’extraction d’air, qui permet de collecter l’air extrait du bâtiment et de le rejeter vers l’extérieur. Un tel système est efficace pour assurer une bonne qualité de l’air intérieur du bâtiment, mais présente l’inconvénient de provoquer une perte d’énergie thermique au sein du bâtiment, car l’air extrait, généralement chauffé, est remplacé par de l’air provenant de l’extérieur et présentant généralement une température inférieure. Le besoin en chauffage du bâtiment est ainsi augmenté, pour compenser l’énergie thermique perdue dans l’air extrait.
Pour améliorer les performances énergétiques du bâtiment, il est souhaitable de limiter cette perte d’énergie thermique. Cependant, il n’existe pas de solution satisfaisante pour récupérer l’énergie thermique présente dans l’air extrait du bâtiment.
Une solution connue pour récupérer l’énergie thermique présente dans l’air extrait par un système de ventilation pour produire de l’eau chaude sanitaire, à l’aide d’un caisson récupérateur d’énergie. Un tel caisson effectue donc un transfert d’énergie, à l’aide d’un échangeur, depuis l’air extrait vers un circuit hydraulique d’eau chaude sanitaire. Cependant, une telle solution n’est pas entièrement satisfaisante, car bien qu’elle permette de produire de l’eau chaude sanitaire plus efficacement, elle n’empêche pas l’augmentation du besoin en chauffage du bâtiment provoqué par la perte d’énergie thermique dans l’air extrait.
Le but de l’invention est alors de proposer un nouveau système de récupération de l’énergie thermique perdue dans l’air extrait permettant de réduire la consommation énergétique nécessaire pour chauffer le bâtiment.
À cet effet, l’invention a pour objet un caisson pour le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre un dispositif d’extraction d’air et une machine frigorifique appartenant à un bâtiment, le caisson comprenant :
  • un premier compartiment, comportant :
    • une ouverture d’admission configurée pour être connectée à une bouche de sortie d’air du dispositif d’extraction d’air, et
    • un volet de refoulement opérable entre une position ouverte dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est permise via le volet de refoulement, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est empêchée par le volet de refoulement,
  • un deuxième compartiment, comportant :
    • une ouverture de refoulement configurée pour être connectée à une entrée d’air de la machine frigorifique, et
    • un volet d’insufflation opérable entre une position ouverte dans laquelle une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson vers le deuxième compartiment est permise via le volet d’insufflation, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson vers le deuxième compartiment est empêchée par le volet d’insufflation.
De plus, le premier compartiment est connecté au deuxième compartiment de manière à permettre une circulation d’air du premier compartiment vers le deuxième compartiment.
Grâce à l’invention, l’air extrait par le dispositif d’extraction d’air est utilisé à la place de l’air extérieur pour alimenter en air la machine frigorifique. Les performances énergétiques et le rendement de la machine frigorifique sont ainsi améliorées, car l’air extrait comporte généralement plus de calories que l’air extérieur. En outre, le fonctionnement sécurisé du dispositif d’extraction d’air et de la machine frigorifique est assurée par le caisson, dont la commande des volets de refoulement et d’insufflation permet d’assurer un équilibrage entre le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air et le débit d’air consommé par la machine frigorifique. Ainsi, lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air est supérieur au débit d’air requis par la machine frigorifique, alors le volet de refoulement est ouvert et le volet d’insufflation est fermé ; lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air est inférieur au débit d’air requis par la machine frigorifique, alors le volet de refoulement est fermé et le volet d’insufflation est ouvert ; et lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air est égal au débit d’air requis par la machine frigorifique, alors les volet de refoulement et d’insufflation sont fermés, ces trois conditions de fonctionnement permettant d’adapter le fonctionnement du caisson au débit fourni par le dispositif d’extraction d’air et au débit requis par la machine frigorifique.
Selon des aspects avantageux, mais non obligatoires de l’invention, ce caisson incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement admissibles :
- Le caisson comprend un filtre à air, séparant le premier compartiment du deuxième compartiment, le filtre à air étant configuré pour permettre une circulation d’air à travers lui, du premier compartiment vers le deuxième compartiment, et pour filtrer de l’air circulant du premier compartiment vers le deuxième compartiment.
- Le caisson comporte en outre un premier capteur disposé dans le premier compartiment, dont une mesure reflète un débit d’air fourni par le dispositif d’extraction d’air entrant dans le premier compartiment par l’ouverture d’admission, et un deuxième capteur disposé dans le deuxième compartiment et dont une mesure reflète un débit d’air sortant du deuxième compartiment par l’ouverture de refoulement et fourni à la machine frigorifique.
- Le caisson comporte en outre un boîtier de commande configuré pour commander l’opération du volet de refoulement et du volet d’insufflation entre leurs positions ouverte et fermée.
- Le boîtier de commande est disposé dans le deuxième compartiment.
- Le caisson comporte en outre un volet de désenfumage opérable entre une position ouverte, dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est permise via le volet de désenfumage, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est empêchée par le volet de désenfumage, et comportant en outre un détecteur d’incendie configuré pour commander l’opération du volet de désenfumage entre ses positions ouverte et fermée.
- L’ouverture de refoulement du caisson est configurée pour être connectée à un évaporateur appartenant à la machine frigorifique, en étant connectée à l’entrée d’air de la machine frigorifique.
L’invention concerne également un système aéraulique pour un bâtiment, comprenant le caisson tel que décrit ci-dessus, le dispositif d’extraction d’air, comportant la bouche de sortie d’air, la machine frigorifique, comportant l’entrée d’air, une gaine aéraulique d’admission connectant la bouche de sortie d’air du dispositif d’extraction d’air à l’ouverture d’admission du caisson, et une gaine aéraulique de refoulement connectant l’ouverture de refoulement du caisson à l’entrée d’air de la machine frigorifique.
L’invention concerne également une méthode de commande d’un caisson pour le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre un dispositif d’extraction d’air et une machine frigorifique appartenant à un bâtiment, le caisson étant tel que décrit ci-dessus. La méthode comprend :
  • obtenir un débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air et entrant dans le premier compartiment par l’ouverture d’admission,
  • obtenir un débit d’air requis par la machine frigorifique, et
  • opérer le volet de refoulement et le volet d’insufflation pour que :
    • lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air est supérieur au débit d’air requis par la machine frigorifique, ouvrir le volet de refoulement et fermer le volet d’insufflation ;
    • lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air est inférieur au débit d’air requis par la machine frigorifique, fermer le volet de refoulement et ouvrir le volet d’insufflation ; et
    • lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air est égal au débit d’air requis par la machine frigorifique, fermer le volet de refoulement et le volet d’insufflation.
Selon un autre aspect, l’invention concerne également une méthode de commande d’un caisson pour le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre un dispositif d’extraction d’air et une machine frigorifique appartenant à un bâtiment, le caisson étant tel que décrit ci-dessus, la méthode comprend :
  • obtenir un débit d’air entrant dans le premier compartiment par l’ouverture d’admission,
  • obtenir un débit d’air sortant du deuxième compartiment par l’ouverture de refoulement, et
  • opérer le volet de refoulement et le volet d’insufflation pour qu’une différence entre le débit d’air entrant dans le premier compartiment par l’ouverture d’admission et le débit d’air sortant du deuxième compartiment par l’ouverture de refoulement soit égale à une différence entre le débit d’air sortant du premier compartiment par le volet de refoulement et le débit d’air entrant dans le deuxième compartiment par le volet d’insufflation.
L’invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels :
la est une vue de principe d’un système aéraulique conforme à l’invention, comprenant un caisson conforme à l’invention, le système aéraulique étant représenté dans un premier mode de fonctionnement.
La est une vue analogue à celle de la , le système aéraulique étant représenté dans un deuxième mode de fonctionnement.
La est une vue analogue à celle de la , le système aéraulique étant représenté dans un troisième mode de fonctionnement.
La est une vue analogue à celle de la , le système aéraulique étant représenté dans un quatrième mode de fonctionnement.
La est une vue analogue à celle de la , le système aéraulique étant représenté dans un cinquième mode de fonctionnement.
La est une vue analogue à celle de la , le système aéraulique étant représenté dans un sixième mode de fonctionnement.
La est une vue analogue à celle de la , le système aéraulique étant représenté dans un septième mode de fonctionnement.
Un système aéraulique 10 est illustré à la . Ce système aéraulique appartient à un bâtiment, non-représenté.
Le système aéraulique 10 comprend un dispositif d’extraction d’air 12, qui appartient à un système d’extraction non-représenté, tel que par exemple une ventilation mécanique contrôlée à simple flux. Le système d’extraction permet de forcer le renouvellement permanent de l’air à l’intérieur du bâtiment, et le dispositif d’extraction d’air 12 permet de collecter l’air extrait du bâtiment et de le rejeter vers l’extérieur. Ainsi, l’air vicié du bâtiment est renouvelé en permanence par de l’air frais, permettant de conserver une bonne qualité d’air ambiant dans le bâtiment. Le dispositif d’extraction d’air 12 comprend notamment un ventilateur, non-représenté, qui force la circulation d’air depuis le bâtiment vers le dispositif d’extraction d’air par aspiration, et une bouche de sortie d’air 14, par laquelle l’air aspiré provenant du bâtiment est expulsé. Autrement dit, le dispositif d’extraction d’air 12 génère un débit d’air, prélevé dans le bâtiment et rejeté dans l’air extérieur au bâtiment.
Le système aéraulique 10 comprend également une machine frigorifique 16 adaptée pour échanger de l’énergie thermique avec de l’air. La machine frigorifique 16 est distincte et disposée hors du dispositif d’extraction d’air 12.
Dans l’exemple, la machine frigorifique 16 est une pompe à chaleur comprenant, de manière connue en soi, un évaporateur 18, un condenseur 20, un compresseur 22 et un détendeur 24. La pompe à chaleur 16 présente une entrée d’air 26, une sortie d’air 28 et un ventilateur 30, qui force une circulation d’air au niveau de l’évaporateur 18, depuis l’entrée d’air 26 vers la sortie d’air 28. Ainsi, la source froide de la pompe à chaleur est de l’air. Ici, le ventilateur 30 est disposé au niveau de la sortie d’air 28.
Dans l’exemple, la pompe à chaleur 16 est une pompe à chaleur air-eau, c’est-à-dire une pompe à chaleur transférant de l’énergie thermique contenue dans de l’air, agissant comme source froide, vers un réseau d’eau, agissant comme source chaude. Ainsi, la pompe à chaleur 16 comprend également une entrée d’eau froide 32 et une sortie d’eau chaude 34.
En variante, le système aéraulique 10 comprend un autre type de machine frigorifique qu’une pompe à chaleur air-eau, tel que par exemple une pompe à chaleur air-air, un groupe d’eau glacée ou tout autre machine frigorifique comprenant un évaporateur échangeant de l’énergie thermique avec de l’air, et adaptée pour transférer de l’énergie thermique depuis un premier fluide vers un deuxième fluide.
Le système aéraulique 10 comprend également un caisson 40, qui comporte un premier compartiment 42 et un deuxième compartiment 44 séparés par un filtre à air 46. Le caisson 40 est distinct et disposé hors du dispositif d’extraction d’air 12 et de la machine frigorifique 16. Ainsi, le dispositif d’extraction d’air 12, la machine frigorifique 16 et le caisson 40 forment trois éléments distincts et séparés les uns des autres.
Le caisson 40 est monobloc, c’est-à-dire qu’il est formé d’une unique enceinte. Dans l’exemple, le caisson 40 comprend une paroi supérieure 40A et une paroi inférieure 40B, opposées l’une à l’autre, une paroi d’admission 40C et une paroi de refoulement 40D, opposées l’une à l’autre, et deux parois latérales opposées l’une à l’autre, non-représentées sur les figures. Les parois du caisson 40 sont étanches, et sont par exemple formées de tôles métalliques assemblées entre elles. Ici, le caisson 40 est parallélépipédique.
Le filtre à air 46 sépare le premier compartiment 42 du deuxième compartiment 44. Le filtre à air 46 est disposé de sorte que le premier compartiment 42 est formé du côté de la paroi d’admission 40C et que le deuxième compartiment 44 est formé du côté de la paroi de refoulement 40D. Autrement dit, le filtre à air 46 s’étend entre les parois supérieure 40A et inférieure 40B et entre les parois latérales du caisson. Avantageusement, le filtre à air 46 est parallèle aux parois d’admission 40C et de refoulement 40D. En variante non-représentée de l’invention, le filtre à air 46 n’est pas parallèle aux parois d’admission et de refoulement, mais est incliné par rapport à ces parois.
Le filtre à air permet une circulation d’air à son travers, depuis le premier compartiment 42 vers le deuxième compartiment 44. En outre, l’air passant au travers du filtre à air 46 est filtré, c’est-à-dire qu’il sépare et collecte les particules solides ou liquides ou les contaminants gazeux contenus dans l’air le traversant. Le filtre à air 46 est avantageusement amovible, pour permettre son remplacement au cours de la durée de vie du caisson 40.
La paroi d’admission 40C comprend une ouverture d’admission 48, qui débouche donc dans le premier compartiment 42. L’ouverture d’admission 48 permet donc une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson 40 jusqu’au premier compartiment 42. En pratique, l’ouverture d’admission 48 occupe une fraction, voire la totalité, de la surface de la paroi d’admission 40C.
La paroi de refoulement 40D comprend une ouverture de refoulement 50, qui débouche donc dans le deuxième compartiment 44. L’ouverture de refoulement 50 permet donc une circulation d’air depuis le deuxième compartiment 44 jusqu’à l’extérieur du caisson 40. En pratique, l’ouverture de refoulement 50 occupe une fraction, voire la totalité, de la surface de la paroi de refoulement 40D.
Le caisson 40 comprend un volet de refoulement 52, qui est disposé de manière à déboucher dans le premier compartiment 42. Le volet de refoulement 52 permet donc une circulation d’air depuis le premier compartiment 42 jusqu’à l’extérieur du caisson 40. Dans l’exemple, le volet de refoulement est ménagé dans la paroi supérieure 40A. En variante non-représentée de l’invention, le volet de refoulement 52 est ménagé dans l’une des parois latérales ou dans la paroi d’admission 40C du caisson 40.
Le volet de refoulement 52 est opérable entre une position ouverte dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment 42 vers l’extérieur du caisson 40 est permise, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est empêchée. En pratique, le volet de refoulement 52 présente un ou plusieurs volets qui peuvent pivoter entre une position ouverte et une position fermée, en étant commandé par un actionneur non-représenté.
Le caisson 40 comprend un volet d’insufflation 54, qui est disposé de manière à déboucher dans le deuxième compartiment 44. Le volet d’insufflation 54 permet donc une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson 40 jusqu’au deuxième compartiment 44. Dans l’exemple, le volet d’insufflation est ménagé dans la paroi supérieure 40A. En variante non-représentée de l’invention, le volet de d’insufflation 54 est ménagé dans l’une des parois latérales ou dans la paroi de refoulement 40D du caisson.
Le volet d’insufflation 54 est opérable entre une position ouverte dans laquelle une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson 40 jusqu’au deuxième compartiment 44 est permise, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson jusqu’au deuxième compartiment est empêchée. En pratique, le volet d’insufflation 54 présente un ou plusieurs volets qui peuvent pivoter entre une position ouverte et une position fermée, en étant commandé par un actionneur non-représenté.
Avantageusement, le caisson 40 comprend un volet de désenfumage 56, qui est disposé de manière à déboucher dans le premier compartiment 42. Le volet de désenfumage 56 permet donc une circulation d’air depuis le premier compartiment 42 jusqu’à l’extérieur du caisson 40. Dans l’exemple, le volet de désenfumage est ménagé dans la paroi supérieure 40A. En variante non-représentée de l’invention, le volet de désenfumage 56 est ménagé dans l’une des parois latérales ou dans la paroi d’admission 40C du caisson.
Le volet de désenfumage est opérable entre une position ouverte, dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment 42 vers l’extérieur du caisson 40 est permise, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est empêchée. En pratique, le volet de désenfumage 56 présente un ou plusieurs volets qui peuvent pivoter entre une position ouverte et une position fermée, en étant commandé par un actionneur non-représenté. Le caisson 40 comprend également un détecteur d’incendie, configuré pour commander l’opération du volet de désenfumage entre ses positions ouverte et fermée. Le détecteur d’incendie est par exemple connecté à un capteur de température, configuré pour détecter une température anormalement élevée, par exemple supérieure à 75°C, ou bien à un détecteur de fumées, ou encore est formé d’un système électrique recevant un signal en provenance d’un capteur ou d’un appareil externe au caisson 40.
Avantageusement, le caisson 40 comprend un boîtier de commande 58, qui commande l’opération du volet de refoulement 52, du volet d’insufflation 54 et du volet de désenfumage 56 entre leurs positions ouverte et fermée. Dans l’exemple, le boîtier de commande 58 est disposé dans le deuxième compartiment 44.
Dans l’exemple, le détecteur d’incendie est embarqué dans le boîtier de commande 58. En variante, le détecteur d’incendie est distinct du boîtier de commande 58.
Avantageusement, le caisson 40 comprend un premier capteur 60, qui est disposé dans le premier compartiment 42 et dont une mesure reflète un débit d’air passant par l’ouverture d’admission 48, et un deuxième capteur 62, qui est disposé dans le deuxième compartiment 44 et dont une mesure reflète un débit d’air passant par l’ouverture de refoulement 50. Les capteurs 60 et 62 sont raccordés au boîtier de commande 58, qui est ainsi en mesure de commander l’ouverture et la fermeture des volets de refoulement et d’insufflation en fonction des valeurs de débit obtenues grâce aux capteurs.
Le caisson 40 permet le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre le dispositif d’extraction d’air 12 et la machine frigorifique 16, selon une méthode décrite ci-après. Pour cela, le système aéraulique 10 comprend une gaine aéraulique d’admission 64 connectant la bouche de sortie d’air 14 du dispositif d’extraction d’air 12 à l’ouverture d’admission 48 du caisson 40, et une gaine aéraulique de refoulement 66 connectant l’ouverture de refoulement 50 du caisson à l’entrée d’air 26 de la machine frigorifique 16.
La gaine aéraulique d’admission 64 est avantageusement conçue pour être étanche à l’air, de manière que le débit en sortie de la bouche de sortie d’air 14 est égal, ou sensiblement égal, au débit en entrée de l’ouverture d’admission 48. Autrement dit, la gaine aéraulique d’admission permet d’éviter des fuites d’air significatives vers l’extérieur et permet d’assurer que tout l’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 est transmis au premier compartiment 42 par l’ouverture d’admission 48. Ainsi, le premier capteur 60 permet d’obtenir le débit d’air fourni par le dispositif d’extraction d’air entrant dans le premier compartiment par l’ouverture d’admission.
De manière analogue, la gaine aéraulique de refoulement 66 est avantageusement conçue pour être étanche à l’air, de manière que le débit en sortie de l’ouverture de refoulement 50 est égal, ou sensiblement égal, au débit en entrée de l’entrée d’air 26. Autrement dit, la gaine aéraulique de refoulement permet d’éviter des fuites d’air significatives vers l’extérieur et permet d’assurer que tout l’air sortant du deuxième compartiment 44 au travers de l’ouverture de refoulement 50 est transmis à la machine frigorifique 16 par l’entrée d’air 26. Autrement dit, la machine frigorifique 16 est uniquement alimentée en air par le caisson 40, et plus particulièrement par le deuxième compartiment 44 du caisson. Ainsi, le deuxième capteur 62 permet d’obtenir le débit d’air sortant du deuxième compartiment par l’ouverture de refoulement et fourni à la machine frigorifique.
On comprend alors que le caisson 40 sert de caisson de transfert d’énergie entre le dispositif d’extraction d’air 12 et la machine frigorifique 16, en permettant de récolter l’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 et en fournissant cet air extrait à la machine frigorifique 16. L’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 est ainsi transmis à la machine frigorifique 16, ce qui permet d’augmenter ses performances. En effet, l’air extrait provenant du bâtiment comprend généralement une énergie thermique supérieure à l’air extérieur, et cette énergie thermique est ainsi récupérée par la machine frigorifique, plutôt que d’être perdu en diluant l’air extrait dans l’air extérieur. Le rendement et l’efficacité de la machine frigorifique s’en trouve augmentés, car l’évaporateur 18 est en mesure de capter une plus grande énergie thermique présente dans l’air extrait, en comparaison avec un évaporateur fonctionnant avec de l’air extérieur. Dit autrement, grâce à la recirculation de l’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12, la température de la source froide de la machine frigorifique 16 est augmentée, ce qui améliore le rendement de la machine frigorifique.
En outre, grâce au filtre à air 46, l’air fourni à la machine frigorifique 16 est nettoyé, ce qui permet d’éviter l’encrassement de l’évaporateur 18 avec des particules solides ou liquides ou des contaminants gazeux contenus extraits du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air 12. Le filtre à air 46 permet en outre d’augmenter la longévité de la machine frigorifique 16, car l’air l’alimentant, en étant filtré par le filtre à air, est avantageusement plus propre que l’air extérieur, qui est également susceptible de contenir des particules solides ou liquides ou des contaminants gazeux.
Grâce aux volets 52 et 54, le caisson 40 sert également de caisson d’équilibrage aéraulique entre le dispositif d’extraction d’air 12 et la machine frigorifique 16. En effet, le débit d’air fourni par le dispositif d’extraction d’air 12 dépend de la qualité de l’air intérieur du bâtiment et de la vitesse de renouvellement de cet air, et n’est donc pas modifiable par le caisson 40. Autrement dit, le débit d’air fourni au caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air 12 est imposé. En outre, le débit d’air devant être fourni à la machine frigorifique 16 est également imposé, car il dépend du mode de fonctionnement de la machine frigorifique. Ainsi, pour un mode de fonctionnement donné, il est nécessaire de fournir un débit d’air spécifique à la machine frigorifique, pour assurer son fonctionnement en toute sécurité et avec un rendement optimal.
Dans un fonctionnement idéal, le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 correspond au débit d’air nécessaire pour le fonctionnement de la machine frigorifique 16. Lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 est supérieur au débit d’air nécessaire pour le fonctionnement de la machine frigorifique 16, le volet de refoulement 52 est opéré en position ouverte, permettant ainsi de rediriger une partie du débit d’air extrait vers l’extérieur. À l’inverse, lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 est supérieur au débit d’air nécessaire pour le fonctionnement de la machine frigorifique 16, le volet d’insufflation 54 est opéré en position ouverte, permettant ainsi de compléter le débit d’air extrait avec de l’air provenant de l’extérieur et de fournir à la machine frigorifique le débit d’air nécessaire à son fonctionnement.
On décrit à présent une méthode de commande du caisson 40, permettant le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre le dispositif d’extraction d’air 12 et la machine frigorifique 16. Cette méthode de commande est avantageusement mise en œuvre par le boîtier de commande 58.
La méthode de commande du caisson 40 comprend une première étape de mesure de débit, au cours de laquelle un débit d’air entrant dans le premier compartiment 42 par l’ouverture d’admission 48, correspondant à un débit d’air fourni par le dispositif d’extraction d’air 12, est obtenu grâce au premier capteur 60, et au cours de laquelle un débit d’air sortant du deuxième compartiment 44 par l’ouverture de refoulement 50, correspondant à un débit d’air fourni à la machine frigorifique 16, est obtenu grâce au deuxième capteur 62.
La méthode de commande du caisson 40 comprend ensuite une deuxième étape au cours de laquelle le volet de refoulement 52 et le volet d’insufflation 54 sont opérés de manière à ce que le débit d’air fourni à la machine frigorifique 16 soit adapté au débit requis pour son fonctionnement optimal. Pour cela, le volet de refoulement 52 et le volet d’insufflation 54 sont opérés de manière à ce que la différence entre le débit d’air entrant dans le premier compartiment 42 par l’ouverture d’admission 48 et le débit d’air sortant du deuxième compartiment 44 par l’ouverture de refoulement 50 soit égale à la différence entre le débit d’air sortant du premier compartiment par le volet de refoulement 52 et le débit d’air entrant dans le deuxième compartiment par le volet d’insufflation 54. En outre, le boîtier de commande 58 est configuré pour que cette égalité soit atteinte tout en minimisant l’ouverture des volets 52 et 54, de manière à maximiser la recirculation de l’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 vers la machine frigorifique 16. En pratique, et comme décrit ci-dessus, les volets 52 et 54 permettent d’évacuer hors du caisson 40 un débit d’air provenant du dispositif d’extraction d’air 12 trop important, ou bien d’admettre dans le caisson un débit d’air extérieur complémentaire au débit fourni par le dispositif d’extraction d’air
Les étapes décrites ci-dessus sont répétées en permanence au cours du fonctionnement du caisson 40, par exemple à intervalle régulier, ou encore sont répétées dès qu’un changement de mode de fonctionnement du dispositif d’extraction d’air 12 ou de la machine frigorifique 16 est détecté. De préférence, les capteurs 60, 62 effectuent des mesures en continu, et dès qu’une modification du débit d’air entrant et/ou du débit d’air sortant du caisson 40 est détecté, la deuxième étape est exécutée pour équilibrer les débits entrant et sortant du caisson.
On décrit à présent, en référence aux figures 1 à 7, différents modes de fonctionnement du système aéraulique 10.
À la , dans un premier mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, et le débit d’air F1 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air est égal au débit d’air F1 requis par la machine frigorifique pour son fonctionnement. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, les volets de refoulement 52 et d’insufflation 54 sont fermés, car il n’est pas nécessaire d’évacuer de l’air hors du premier compartiment 42, ou de faire entrer de l’air extérieur dans le deuxième compartiment 44. Ce premier mode de fonctionnement correspond à une situation idéale, dans laquelle le rendement de la machine frigorifique est optimal, car la machine frigorifique est entièrement alimentée en air provenant du bâtiment, comprenant généralement une plus grande énergie thermique que l’air extérieur. Cette énergie thermique est ainsi récupérée par la machine frigorifique, dans l’exemple pour produire de l’eau chaude permettant le chauffage du bâtiment. Ainsi, l’énergie thermique extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air est récupérée par la machine frigorifique, ce qui évite sa perte. Dans le premier mode de fonctionnement, le fonctionnement du caisson 40 est équivalent à celui d’une gaine équipée d’un filtre à air, ce qui est particulièrement avantageux pour éviter les pertes d’air entre le dispositif d’extraction d’air et la machine frigorifique. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le premier mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F1 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48, puis vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du filtre à air 46, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28.
À la , dans un deuxième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, et le débit d’air F2 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air est inférieur au débit d’air F2’ requis par la machine frigorifique pour son fonctionnement. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est fermé, car il n’est pas nécessaire d’évacuer de l’air hors du premier compartiment 42, et le volet d’insufflation 54 est ouvert, car il est nécessaire de faire entrer de l’air extérieur dans le deuxième compartiment 44 pour apporter un débit d’air complémentaire F2’’ au débit d’air F2 extrait par le dispositif d’extraction d’air pour atteindre le débit d’air F2’ requis par la machine frigorifique 16. Autrement dit, le débit d’air F2’ est égal à la somme des débits d’air F2 et F2’’. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, l’énergie thermique extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air est récupérée par la machine frigorifique de manière optimale, ce qui évite sa perte, mais le rendement de la machine frigorifique est susceptible d’être plus faible que dans le premier mode de fonctionnement, étant donné qu’une partie de l’air fourni à la machine frigorifique est de l’air extérieur, comprenant généralement moins d’énergie thermique que l’air extrait du bâtiment. Avantageusement, dans le deuxième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, la machine frigorifique 16 peut posséder une puissance thermique supérieure à la puissance thermique de la machine frigorifique dans le premier mode de fonctionnement, car la machine frigorifique peut non seulement prélever de l’énergie thermique dans l’air extrait du bâtiment, mais également prélever de l’énergie thermique dans l’air extérieur. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le deuxième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F2 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48, puis vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du filtre à air 46, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28. En outre, le débit d’air complémentaire F2’’ s’écoule vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du volet d’insufflation 54, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28. Ainsi, les débits d’air F2 et F2’’ se regroupent au sein du deuxième compartiment 44 et de la gaine aéraulique de refoulement 66 pour former le débit d’air F2’.
À la , dans un troisième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, et le débit d’air F3 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air est supérieur au débit d’air F3’ requis par la machine frigorifique pour son fonctionnement. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est ouvert, car il est nécessaire d’évacuer une partie de l’air extrait du bâtiment hors du premier compartiment 42, correspondant à un débit d’air refoulé F3’’, et le volet d’insufflation 54 est fermé, car il n’est pas nécessaire de faire entrer de l’air extérieur dans le deuxième compartiment 44. Autrement dit, le débit d’air F3 est égal à la somme des débits d’air F3’ et F3’’. Dans ce troisième mode de fonctionnement, l’énergie thermique extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air est récupérée partiellement par la machine frigorifique, conduisant à une perte partielle d’énergie thermique dans le débit d’air F3’’. De plus, le rendement de la machine frigorifique est optimal, car la machine frigorifique est entièrement alimentée en air provenant du bâtiment. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le troisième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F3 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48. Dans le premier compartiment 42, le débit d’air F3 se sépare en un débit d’air refoulé F3’’ et un débit d’air F3’. Le débit d’air F3’ s’écoule depuis le premier compartiment 42 vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du filtre à air 46, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28. Le débit d’air F3’’ s’écoule depuis le premier compartiment 42 vers l’extérieur du système aéraulique 10, en passant au travers du volet de refoulement 52.
À la , dans un quatrième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, mais le filtre à air 46 empêche la circulation d’air du premier compartiment 42 vers le deuxième compartiment 44, par exemple à cause d’un encrassement trop élevé. Ainsi, le débit d’air F4 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air 12 ne peut pas être transmis à la machine frigorifique 16 pour assurer son fonctionnement. Le système aéraulique 10 fonctionne alors dans un mode dégradé, dans lequel la récupération de l’énergie thermique de l’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 n’est pas possible. Dans ce quatrième mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est alors ouvert, pour permettre au débit d’air F4 extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 d’être évacué hors du caisson 40, et le volet d’insufflation 54 est alors ouvert, pour permettre à un débit d’air F4’ d’entrer dans le deuxième compartiment 44 afin de pouvoir être fourni à la machine frigorifique 16. De préférence, lorsque le boîtier de commande 58 détecte que les deux volets de refoulement 52 et d’insufflation 54 sont ouverts simultanément, un signal informant d’une défaillance du filtre à air 46 est émis, pour informer de la nécessité de remplacer ce filtre. Le quatrième mode de fonctionnement du système aéraulique 10 est particulièrement avantageux pour assurer le fonctionnement de la machine frigorifique 16 même en cas de bouchage du filtre à air 46, et donc pour assurer une continuité de service de la machine frigorifique. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le quatrième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F4 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, en passant au travers du volet de refoulement 52. En outre, le débit d’air F4’ s’écoule depuis l’extérieur du système aéraulique 10 vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du volet d’insufflation 54, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28.
À la , dans un cinquième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 n’est pas en fonctionnement et la machine frigorifique 16 est en fonctionnement. Autrement dit, dans ce mode de fonctionnement, le dispositif d’extraction d’air 12 fournit un débit d’air nul au caisson 40. Ainsi, le débit d’air F5 requis par la machine frigorifique 16 pour assurer son fonctionnement est admis dans le deuxième compartiment 44 par le volet d’insufflation 54, qui est alors ouvert. Ce mode de fonctionnement est particulièrement avantageux pour permettre un fonctionnement normal de la machine frigorifique 16, bien qu’avec un rendement inférieur au première mode de fonctionnement, même lorsque le dispositif d’extraction 12 n’est pas en fonctionnement. Dans ce cinquième mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est préférentiellement maintenu fermé, mais il pourrait également être maintenu ouvert. Le cinquième mode de fonctionnement du système aéraulique 10 est particulièrement avantageux pour assurer le fonctionnement de la machine frigorifique 16 même en cas de panne du dispositif d’extraction d’air 12, et donc pour assurer une continuité de la machine frigorifique. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le cinquième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F5 s’écoule depuis l’extérieur du système aéraulique 10 vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du volet d’insufflation 54, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28.
À la , dans un sixième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement et la machine frigorifique 16 n’est pas en fonctionnement. Autrement dit, dans ce mode de fonctionnement, la machine frigorifique 16 a besoin d’un débit d’air nul. Ainsi, le débit d’air F6 fourni par le dispositif d’extraction d’air 12 au premier compartiment 42 est intégralement rejeté à l’extérieur du caisson 40, par l’intermédiaire du volet de refoulement 52, qui est alors ouvert. Ce mode de fonctionnement est particulièrement avantageux pour permettre un fonctionnement normal du dispositif d’extraction d’air 12, même lorsque la machine frigorifique 16 n’est pas en fonctionnement. Dans ce sixième mode de fonctionnement, le volet d’insufflation 54 est préférentiellement maintenu fermé, mais il pourrait également être maintenu ouvert. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le sixième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F6 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire du volet de refoulement 52.
À la , dans un septième mode de fonctionnement du système aéraulique, un incendie a été détecté par le détecteur d’incendie embarqué dans le boîtier de commande 58. Ainsi, le volet de désenfumage 56 est maintenu ouvert. Dans ce mode de fonctionnement, le débit d’air F7 fourni par le dispositif d’extraction d’air, qui est susceptible de contenir des fumées d’incendie ou des étincelles, est donc redirigé vers l’extérieur du caisson 40 par l’intermédiaire du volet de désenfumage 56. En outre, dans ce mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est maintenu fermé. Le volet de désenfumage 56 étant avantageusement disposé au plus proche de l’ouverture d’admission 48 du premier compartiment, une évacuation rapide du débit d’air F7 hors du caisson 40 est ainsi assurée. L’air potentiellement chargé de fumées ou d’étincelles fourni par le dispositif d’extraction d’air 12 n’est ainsi pas susceptible de traverser le filtre à air 46 vers le deuxième compartiment 44, ce qui réduit les risques d’embrasement du filtre à air. En outre, on note également que le boîtier de commande 58 est avantageusement disposé dans le deuxième compartiment 44, et donc à distance de l’ouverture d’admission 48 et du volet de désenfumage 56 : ainsi, le boîtier de commande est protégé du débit d’air F7 qui serait susceptible de l’endommager du fait de la présence de fumées d’incendie ou d’étincelles. De plus, dans ce mode de fonctionnement, le fonctionnement de la machine frigorifique 16 est interrompu, mais le volet d’insufflation 54 est maintenu ouvert. Ainsi, en cas de redémarrage de la machine frigorifique 16, un débit d’air en provenance de l’extérieur pourra pénétrer dans le deuxième compartiment par le volet d’insufflation, permettant ainsi d’alimenter la machine frigorifique en air n’étant pas chargé de fumées d’incendie ou d’étincelles. Autrement dit, grâce à l’ouverture du volet d’insufflation, l’aspiration de fumées chaudes vers la machine frigorifique 16 est évité.
En résumé, dans le septième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F7 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire du volet de désenfumage 56.
Avantageusement, en cas de dysfonctionnement d’un élément du caisson 40, comme par exemple de l’un des capteurs 60, 62, le boîtier de commande 58 est configuré pour basculer le caisson 40 dans un huitième mode de fonctionnement, non-représenté, dans lequel les volets de refoulement 52, d’insufflation 54 et de désenfumage 56 sont ouverts. Ainsi, le fonctionnement normal du dispositif d’extraction d’air 12 et de la machine frigorifique 16 est possible, car les circulations d’air entre les premier et deuxième compartiments et l’extérieur n’est pas empêché. Ce huitième mode de fonctionnement correspond de préférence à un mode de fonctionnement par défaut, lorsque le caisson 40 n’est pas en fonctionnement.
Le caisson 40 est particulièrement avantageux pour permettre le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre le dispositif d’extraction d’air 12 et la machine frigorifique 16 quel que soit le mode de fonctionnement du système aéraulique 10, et donc pour optimiser l’efficacité et le rendement du système aéraulique, tout en assurant sa sécurité en cas d’incendie.
En outre, le caisson 40 présente l’avantage d’être particulièrement peu onéreux, tout en étant simple à fabriquer et à maintenir. En pratique, seule la vérification périodique du bon fonctionnement des volets 52, 54 et 56 ainsi que le remplacement régulier du filtre à air 46 sont nécessaires pour assurer le bon fonctionnement du caisson 40.
En variante non-représentée de l’invention, le filtre à air 46 n’occupe pas tout l’espace entre les parois supérieure 40A, inférieure 40B et les parois latérales du caisson 40, mais une partie seulement de cet espace. Autrement dit, dans une telle variante, le filtre à air 46 est disposé au sein d’une cloison interne au caisson séparant le premier compartiment 42 du deuxième compartiment 44.
En variante non-représentée de l’invention, le caisson 40 ne comprend pas de filtre à air 46. Dans une telle variante, le caisson 40 ne comprend pas de séparation physique entre le premier et le deuxième compartiment, ou bien comprend une autre séparation physique qu’un filtre, telle qu’une grille.
En variante non-représentée de l’invention, le caisson 40 ne comprend pas de capteurs 60, 62. Dans une telle variante, le boîtier de commande 58 est configuré pour obtenir une valeur d’un débit d’air entrant dans le premier compartiment 42 par l’ouverture d’admission 48 et une valeur d’un débit d’air sortant du deuxième compartiment 44 par l’ouverture de refoulement 50 par d’autres moyens. Par exemple, le boîtier de commande 58 communique avec le dispositif d’extraction d’air 12, qui dispose d’un capteur indiquant au boîtier de commande le débit d’air extrait par la sortie d’air 14, et le boîtier de commande 58 communique avec la machine frigorifique 16, qui indique au boîtier de commande le débit d’air nécessaire au niveau de l’entrée d’air 26 pour assurer le bon fonctionnement de la machine frigorifique 16. Les gaines aérauliques 64, 66 étant avantageusement étanches, ces débits sont équivalents au débit d’air entrant dans le premier compartiment et au débit d’air sortant du deuxième compartiment, respectivement.
En variante non-représentée de l’invention, l’ouverture d’admission 48 est située sur l’une des parois latérales, sur la paroi supérieure 40A ou sur la paroi inférieure 40B du caisson 40, de manière à déboucher dans le premier compartiment 42.
En variante non-représentée de l’invention, l’ouverture de refoulement 50 est située sur l’une des parois latérales, sur la paroi supérieure 40A ou sur la paroi inférieure 40B du caisson 40, de manière à déboucher dans le deuxième compartiment 44.
Dans l’exemple représenté, le premier compartiment 42 et le deuxième compartiment 44 sont représentés adjacents, c’est-à-dire côte-à-côte, autrement dit alignés selon un axe horizontal. En variante non-représentée de l’invention, le premier compartiment 42 et le deuxième compartiment 44 sont superposés, c’est-à-dire alignés selon un axe vertical. Dans une telle variante, le caisson 40 est de préférence parallélépipédique, avec une paroi supérieure et une paroi inférieure, opposée l’une à l’autre, une paroi avant et une paroi arrière, opposée l’une à l’autre, et deux parois latérales opposées l’une à l’autre, et le filtre à air 46 sépare les deux compartiments 42 et 44 en s’étendant entre les parois avant, arrière et latérales du caisson, de préférence en étant parallèle aux parois supérieure et inférieure, ou bien en étant incliné par rapport aux parois supérieure et inférieure. Dans une telle variante, l’ouverture d’admission 48 qui débouche dans le premier compartiment 42 est ménagée dans une paroi du caisson parmi la paroi inférieure, la paroi avant, la paroi arrière ou les parois latérales, le volet de refoulement 52 est ménagé dans une paroi parmi la paroi inférieure, la paroi avant, la paroi arrière ou les parois latérales, et le volet de désenfumage 56 est ménagé dans une paroi parmi la paroi avant, la paroi arrière ou les parois latérales. Dans une telle variante, l’ouverture de refoulement 50 qui débouche dans le deuxième compartiment 44 est ménagée dans une paroi du caisson parmi la paroi supérieure, la paroi avant, la paroi arrière ou les parois latérales, et le volet d’insufflation 54 est ménagé dans une paroi du caisson parmi la paroi supérieure, la paroi avant, la paroi arrière ou les parois latérales.
En variante non-représentée, le caisson 40 ne présente pas une forme parallélépipédique.
En variante de l’invention, au cours de la deuxième étape de la méthode de commande du caisson 40, les volets de refoulement 52 et d’insufflation 54 ne sont pas opérés tel que décrit ci-dessus, mais sont opérés de manière à ce que, lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 est supérieur au débit d’air requis par la machine frigorifique 16, alors le volet de refoulement 52 est ouvert et le volet d’insufflation 54 est fermé ; lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 est inférieur au débit d’air requis par la machine frigorifique 16, alors le volet de refoulement 52 est fermé et le volet d’insufflation 54 est ouvert ; et lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 est égal au débit d’air requis par la machine frigorifique 16, alors les volet de refoulement 52 et d’insufflation 54 sont fermés.
L’invention a été décrite dans le cadre d’un système aéraulique utilisé dans les conditions de fonctionnement dans lesquelles l’air extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air comprend plus d’énergie thermique que l’air extérieur, tel que cela est généralement le cas en hiver. Dans de telles conditions, grâce à la récupération de l’énergie thermique de l’air extrait du bâtiment par la machine frigorifique 16, les performances énergétiques du bâtiment sont augmentées, et la consommation d’énergie nécessaire au fonctionnement de la machine frigorifique, qui permet par exemple de chauffer l’air intérieur du bâtiment, est diminuée. En variante de l’invention, la méthode de commande du caisson 40 comprend en outre une étape préliminaire de comparaison de l’énergie thermique comprise dans l’air extrait du bâtiment avec l’énergie thermique comprise dans l’air ambiant extérieur au caisson. Cette étape est par exemple réalisée en comparaison la température de l’air extrait du bâtiment avec la température de l’air extérieur. S’il est détecté que l’air extérieur comprend une énergie thermique plus importante que l’air extrait du bâtiment, alors l’air extrait du bâtiment est rejeté à l’extérieur du caisson, le volet de refoulement 52 étant ouvert, et la machine frigorifique 16 est alimentée à l’aide d’air extérieur par l’intermédiaire du volet d’insufflation 54 et du deuxième compartiment 44. Un tel mode de fonctionnement est par exemple utile lorsque la machine frigorifique est une pompe à chaleur produisant de l’eau chaude sanitaire.
Toute caractéristique décrite pour un mode de réalisation ou une variante dans ce qui précède peut être mise en œuvre pour les autres modes de réalisation et variantes décrits précédemment, pour autant que techniquement faisable.

Claims (9)

  1. Caisson (40), pour le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre un dispositif d’extraction d’air (12) et une machine frigorifique (16) appartenant à un bâtiment, le caisson comprenant :
    • un premier compartiment (42), comportant :
      • une ouverture d’admission (48) configurée pour être connectée à une bouche de sortie d’air (14) du dispositif d’extraction d’air (12), et
      • un volet de refoulement (52) opérable entre une position ouverte dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment (42) vers l’extérieur du caisson (40) est permise via le volet de refoulement, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est empêchée par le volet de refoulement,
    • un deuxième compartiment (44), comportant :
      • une ouverture de refoulement (50) configurée pour être connectée à une entrée d’air (26) de la machine frigorifique (16), et
      • un volet d’insufflation (54) opérable entre une position ouverte dans laquelle une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson (40) vers le deuxième compartiment (44) est permise via le volet d’insufflation, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis l’extérieur du caisson vers le deuxième compartiment est empêchée par le volet d’insufflation,
    dans lequel le premier compartiment (42) est connecté au deuxième compartiment (44) de manière à permettre une circulation d’air du premier compartiment vers le deuxième compartiment.
  2. Caisson (40) selon la revendication 1, dans lequel le caisson (40) comprend un filtre à air (46), séparant le premier compartiment (42) du deuxième compartiment (44), le filtre à air (46) étant configuré pour permettre une circulation d’air à travers lui, du premier compartiment vers le deuxième compartiment, et pour filtrer de l’air circulant du premier compartiment vers le deuxième compartiment.
  3. Caisson (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, comportant en outre un premier capteur (60) disposé dans le premier compartiment (42), dont une mesure reflète un débit d’air fourni par le dispositif d’extraction d’air (12) entrant dans le premier compartiment (42) par l’ouverture d’admission (48), et un deuxième capteur (62) disposé dans le deuxième compartiment (44) et dont une mesure reflète un débit d’air sortant du deuxième compartiment (44) par l’ouverture de refoulement (50) et fourni à la machine frigorifique (16).
  4. Caisson (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un boîtier de commande (58) configuré pour commander l’opération du volet de refoulement (52) et du volet d’insufflation (54) entre leurs positions ouverte et fermée.
  5. Caisson (40) selon la revendication 4, dans lequel le boîtier de commande (58) est disposé dans le deuxième compartiment (44).
  6. Caisson (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 comportant en outre un volet de désenfumage (56) opérable entre une position ouverte, dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment (42) vers l’extérieur du caisson (40) est permise via le volet de désenfumage, et une position fermée dans laquelle une circulation d’air depuis le premier compartiment vers l’extérieur du caisson est empêchée par le volet de désenfumage, et comportant en outre un détecteur d’incendie (58) configuré pour commander l’opération du volet de désenfumage (56) entre ses positions ouverte et fermée.
  7. Caisson (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’ouverture de refoulement (50) du caisson (40) est configurée pour être connectée à un évaporateur (18) appartenant à la machine frigorifique (16), en étant connectée à l’entrée d’air (26) de la machine frigorifique.
  8. Système aéraulique (10) pour un bâtiment, comprenant :
    • le caisson (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,
    • le dispositif d’extraction d’air (12), comportant la bouche de sortie d’air (14),
    • la machine frigorifique (16), comportant l’entrée d’air (26),
    • une gaine aéraulique d’admission (64) connectant la bouche de sortie d’air (14) du dispositif d’extraction d’air (12) à l’ouverture d’admission (48) du caisson (40), et
    • une gaine aéraulique de refoulement (66) connectant l’ouverture de refoulement (50) du caisson (40) à l’entrée d’air (26) de la machine frigorifique (16).
  9. Méthode de commande d’un caisson (40), pour le transfert d’énergie et l’équilibrage aéraulique entre un dispositif d’extraction d’air (12) et une machine frigorifique (16) appartenant à un bâtiment, le caisson (40) étant selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la méthode comprend :
    • obtenir un débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air (12) et entrant dans le premier compartiment (42) par l’ouverture d’admission (48),
    • obtenir un débit d’air requis par la machine frigorifique (16), et
    • opérer le volet de refoulement (52) et le volet d’insufflation (54) pour que :
      • lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air (12) est supérieur au débit d’air requis par la machine frigorifique (16), ouvrir le volet de refoulement (52) et fermer le volet d’insufflation (54) ;
      • lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air (12) est inférieur au débit d’air requis par la machine frigorifique (16), fermer le volet de refoulement (52) et ouvrir le volet d’insufflation (54) ; et
      • lorsque le débit d’air extrait par le dispositif d’extraction d’air (12) est égal au débit d’air requis par la machine frigorifique (16), fermer le volet de refoulement (52) et le volet d’insufflation (54).
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