WO2017102480A1 - Grille de ventilation anti-intempéries - Google Patents

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WO2017102480A1
WO2017102480A1 PCT/EP2016/079997 EP2016079997W WO2017102480A1 WO 2017102480 A1 WO2017102480 A1 WO 2017102480A1 EP 2016079997 W EP2016079997 W EP 2016079997W WO 2017102480 A1 WO2017102480 A1 WO 2017102480A1
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WO
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main face
bars
bar
grid according
fins
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PCT/EP2016/079997
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Inventor
Philippe CHABIN
Guillaume DE LA VILLE MONTBAZON
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Original Assignee
Electricite de France SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/082—Grilles, registers or guards
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B7/00—Special arrangements or measures in connection with doors or windows
    • E06B7/02—Special arrangements or measures in connection with doors or windows for providing ventilation, e.g. through double windows; Arrangement of ventilation roses
    • E06B7/08—Louvre doors, windows or grilles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/52—Weather protecting means, e.g. against wind, rain or snow

Definitions

  • the present invention relates to the field of ventilation grilles.
  • the ventilation grids are intended to allow ventilation of equipment, by extracting or blowing air, while protecting the equipment against the weather, the risk of penetration of animals and / or projectiles, and only surge or depression waves.
  • buildings of installations subject to high safety requirements such as, for example, production sites in the chemical or petrochemical industry, or nuclear production sites, must be protected from multiple potential external aggression, and in particular the following risks:
  • ⁇ pressure waves for example sudden pressure due to the blast of an external explosion or depression induced by tornadoes / hurricanes or equivalent.
  • the openings made in these walls such as the windows, but more particularly the openings welcoming the end of the ventilation ducts, are directly exposed. to the said aggressions and require a specific dimensioning.
  • the penetration of fluids typically a rain in the liquid or solid state in the solid state
  • the gel can, by partially or completely obstructing the openings, greatly reduce the efficiency of a ventilation system because of the pressure losses in particular
  • an overpressure wave can cause damage to the internal circuits and ventilation units, as well as to all the equipment contained in a building,
  • the depression wave of a tornado can cause effects similar to a surge wave.
  • the primary function of ventilation systems is to ensure, in normal operation, the thermal conditioning of premises. In a second step, these systems must perform the renewal of the air in the premises by a circulation of this air in a set of distribution circuits. These two functions in particular guarantee the proper functioning of equipment and thus contribute to safety, especially for a nuclear production site, then to a lesser extent the comfort of staff, or even its integrity.
  • protection devices of the type illustrated in the appended FIG. 1 are frequently used, comprising, to counter all the external aggressions, a complex stack of stages: an outer stage formed of grids rain 10, further preventing the entry of volatiles, a stage formed of steel bars 12 for preventing the penetration of projectiles, an anti-icing stage 14, a stage 16 formed of anti-explosion valves consisting of quick-closing valves, and then a floor register 18 anti-tornado insulation connected to a ventilation duct.
  • Document DE 7534836 describes an example of a weatherproof ventilation grille comprising rigid bars and deflecting vanes.
  • the present invention aims in particular to provide a new ventilation grid that allows:
  • a weatherproof ventilation grille comprising:
  • a series of rigid bars generally parallel to each other and not vertical, having a first leading face directed towards a first side of the gate intended to be directed towards the outside, generally parallel to the mean plane of the gate and intended to be generally vertical to the use, and two auxiliary faces converging away from the main face, defining between two adjacent bars a diverging channel of the first side to be directed outwards towards the second side of the grid to be directed inward and
  • a series of deflecting fins connected respectively to the base of the main face of each bar, the fins being inclined towards the first side intended to be directed outwards, with respect to the main face, according to an inclination and a height such that the free edge of a fin is at least on the same line as a projection orthogonal to the middle plane of the grid on the upper edge of the main face of the underlying bar, or even overlaps this main face, such so that the fins form deflector and have a height greater than the distance separating the lower edge of the main face of a bar and the upper edge of the main face of the underlying bar.
  • the section of the bars defining channels diverging from the outside to the inside, and therefore the edge presented by the bars inward, allows to limit the pressure losses in terms of extraction of air from the inside to the outside, while having divergents with respect to the fraction of an incident wave of pressure from outside to inside, suitable for attenuating the effects of this wave
  • the generally vertical main face of the deflector / reflector bars for another fraction of the incident or object waves
  • the inclined fins not only form a rain barrier but also serve as a potential deflector for part of the incident waves and object, cooperating with the main face for a return in different directions to break the incident wavefront (the fraction of a horizontal wave striking the main face is returned horizontally, while the horizontal wave fraction striking a fin is returned perpendicular to the fin, partly outward and globally upwards, and for another part towards the main face if the angle of inclination between the fins and the horizontal is adapted, typically less than 45 °, before being returned by the main face), while potentially forming "gates" capable of closing the channels between the bars, by deformation, the height of the fins being greater than the interval between two adjacent bars, in case of excessive pressure (the lower edge of a fin can in this case bear on the underlying bar).
  • the invention also relates to buildings comprising at least one grid as defined above according to the invention.
  • FIG. 1 previously described represents a schematic view of a system according to the state of the art
  • FIG. 2 represents a partial view in a vertical sectional view of a weather-resistant grid according to the present invention
  • FIGS. 3, 4, 5, 6, 7 and 8 represent vertical sectional views of the section of bars according to variants of the invention
  • FIG. 9 represents the pressure drop induced by a grid according to the invention as a function of the speed of the air
  • FIG. 10 represents the residual pressure after a grid according to the invention as a function of the angle of the auxiliary faces of the bars with respect to the horizontal
  • FIG. 11 represents the pressure drop induced by a grid according to the invention as a function of the angle of the auxiliary faces of the bars relative to the horizontal,
  • FIG. 12 represents the residual pressure after a grid according to the invention as a function of the spacing between the bars
  • FIG. 13 represents the pressure drop induced by a grid according to the invention as a function of the spacing between the bars
  • FIGS. 14, 15 and 16 respectively represent two views in opposite perspective and a view partially in section, of a grid according to the present invention.
  • FIG. 17 and 18 show two variants of implantation of the grid in a non-strictly vertical arrangement.
  • the weatherproof ventilation grille according to the present invention is formed by the combination of a series of bars 100 and deflector fins 200.
  • a fin 200 is attached to the base of each bar 200.
  • the bars 100 are preferably fixed on the uprights 310 of a frame 300. However, alternatively, it is possible to fix the bars 100 directly on the shell of a building at the level of the frame of a ventilation opening at protect.
  • the fins 200 can be fixed on the uprights 310 of a frame 300. However alternatively it can be provided to fix the fins 200 directly on the shell of a building at the level of frame of a ventilation opening to protect.
  • the ventilation grid according to the present invention is installed in a vertical position.
  • the grid according to the invention with a certain inclination relative to the vertical (the average plane M defined by the frame is not vertical), for example in a range of +/- 20 ° relative to the vertical.
  • the weather-resistant grid according to the invention will be described with reference to the vertical or semi-vertical position that it occupies in the position of use and with reference to a horizontal plane H and a vertical plane V represented on the figure 2.
  • the bars 100 are rigid. They are preferably formed of metal and very preferably of steel.
  • the bars 100 are parallel to each other. They are non-vertical. More precisely, the bars 100 are horizontal within +/- 10 °. In other words, each bar 100 is centered on a longitudinal axis which is horizontal when in use, within plus or minus 10 °.
  • the cross section of the bars 100 is constant over their entire length. All the bars 100 preferably have an identical cross section.
  • the bars 100 preferably have a generally triangular cross section.
  • the bars 100 may be formed of a solid body or may be formed by assembling three welded steel sheets or strips at their adjacent edges in pairs.
  • the bars 100 have a first leading face 110 and two auxiliary faces 120, 130.
  • the first leading face 110 is connected to the upper auxiliary face 120 at a horizontal edge 112 and the lower auxiliary face 130 at a horizontal edge 114 as well.
  • the two auxiliary faces 120 and 130 connect to each other at an inner and even horizontal edge 116.
  • the distance separating the edges 116 of two adjacent bars 100 is referenced d in the appended FIG.
  • the distance separating the upper edge 112 of a bar 100 and the lower edge 114 of the adjacent bar 100 is referenced h1 in the appended FIG.
  • connection between the two auxiliary faces 120, 130, opposite to the main face 110 defines an inner edge.
  • rod bar 116 pointed or rounded having a maximum radius of curvature of 5mm, preferably less than 3mm.
  • the first leading face 110 is intended to be directed outwards. It is globally vertical. Its vertical height (or width) is referenced h2 in the appended FIG.
  • the leading face 110 reflects outwardly the portion of the incident pressure waves that it receives.
  • all the first attack faces 110 of the bars 100 of the same grid are coplanar and vertical.
  • the two auxiliary faces 120 and 130 converge away from the main face 110.
  • the two auxiliary faces 120 and 130 thus define between each pair of two adjacent bars 100, a channel 140 diverges from the outside towards the inside, and thus converges for a flow of air which, on the contrary, moves from the inside towards outside.
  • the evolution of section of the channel 140 is progressive, that is to say without abrupt change, so as not to disturb the flow and optimize the pressure losses.
  • the first leading face 110 is preferably flat, as illustrated in FIGS. 2, 3 and 6 to 8.
  • the cross section of the bars 100 is isosceles, its two auxiliary faces 120 and 130 having identical widths, as seen in Figure 3. More precisely still preferably the cross section of the bars 100 is equilateral, its two faces 120 and 130, as well as the first leading face 110, having identical widths as seen in Figure 2.
  • the two auxiliary faces 120 and 130 may have different widths, as can be seen in FIG. 6 (the cross section of each bar remaining constant over its entire length and all the bars being of identical section).
  • the two auxiliary faces 120 and 130 are preferably flat, as illustrated in FIGS. 2 to 6.
  • They may, however, be curved concave as illustrated in FIG. 7 or curved convex as illustrated in FIG. 8.
  • the deflecting fins 200 are respectively connected, for example by welding, to the base 114 of the main face 110 of each bar 100.
  • the fins 200 are relatively rigid. They are preferably formed of metal and very preferably of steel.
  • the fins 200 are parallel to each other.
  • the cross section of the fins 200 is constant over their entire length. All the fins 200 preferably have an identical cross section.
  • the fins 200 are preferably formed of a flat metal blade of constant width L and therefore have a rectilinear straight section at rest.
  • each fin 200 deviates from the vertical plane of the leading face 110 on which it is connected, away from its edge. link 114 on the associated leading face 110 associated, or approaching its free edge 210.
  • the inclination and height of the fins 200 are such that the free edge 210 of a fin 200 is at least on the same horizontal line that the upper edge 112 of the main face 110 of the bar 100 underlying. Where appropriate each fin 200 may overlap the main face 110 of the underlying bar 100, in a horizontal projection.
  • the bars 100 can be fixed to the uprights 310 of a frame 300 whose dimensions are adapted to the size of the ventilation system.
  • the upper cross member of the frame 300 is referenced 320 and the lower cross member is referenced 330.
  • auxiliary faces 120 and 130 with respect to the horizontal is preferably less than 40 °, preferably less than 30 ° and very advantageously less than 25 °.
  • This inclination has been calculated to facilitate the flow of fluid in normal operation when extracting air from the inside to the outside for a typical sizing flow rate of 2.5 m / s, in order to limit the pressure drops.
  • the distance hl between the bars 100 is also calculated such that it prevents the penetration of projectiles, while limiting the risk of clogging by frost.
  • the distance h1 separating two adjacent bars 100 is preferably less than or equal to 90 mm.
  • the distance hl separating two adjacent bars 100 is between 50 and 85 mm, very advantageously between 60 and 80 mm.
  • the height h2 of the main face 110 of each bar 100 is preferably greater than or equal to 70 mm.
  • the height h2 of the main face 110 of each bar 100 is between 70 and 85 mm, very advantageously between 60 and 80 mm.
  • the fins or leaves 200 fixed to the base of each bar 100 and preferably at their ends, to the support frame 300, by their orientation (angle ⁇ ) and their width (L), oppose the penetration of rain, while limiting the additional loss of load caused during normal operation.
  • the inclination ⁇ between each fin 200 and the horizontal H is less than 50 °, preferably less than 45 ° and very advantageously less than 30 °.
  • the thickness e of the steel fins 200 is dimensioned to be resistant to explosion and tornado wave variations. It is typically at least 0.8mm.
  • At least some of the fins 200 are connected by a fixed connection to the base 114 of the associated bar 100.
  • At least some fins 200 can be connected to the base 114 of the associated bar 100 by an articulated connection.
  • the wings or wings 200 can be provided, at their connection with the base 114 of the bars 100, spring return devices, adapted to allow freedom permissible rotation, between the fins 200 and the bars 100 respectively associated, in case of high overpressure, while allowing the wings or wings 200 are folded over the openings of the channels 140 and close them, further reinforcing the protection against the said overpressure.
  • the aforementioned springs ensure the return of the sails or fins 200 in the initial position, once the overpressure is complete.
  • the height L of the fins 200 is greater than the interval hl. between two adjacent bars 100.
  • the fins 200 by deformation or articulation, can close the channels 140 between the bars 100, the lower edge 210 of a fin 200 bearing on the underlying bar 200 .
  • the weather-resistant grid according to the present invention is adapted to cover and optimize the parries with a large number of aggressions (PGVE or "Projectiles Generated by Extreme Wind", tornado, external explosion, taken in ice). It also protects ventilation systems and equipment inside a room.
  • PGVE Projectiles Generated by Extreme Wind
  • tornado tornado
  • external explosion taken in ice
  • the weather-resistant grid according to the invention makes it possible to:
  • the inventors have carried out a series of parametric studies on each of the important characteristics of the grid, on the basis of the reference parameters below:
  • the residual pressure value of 100OPa, downstream of the grid, is very much lower than the usual HVAC equipment holding values (2000Pa), even if we add the pressure generated by the HVAC network fan (generally 500 Pa).
  • angle a The impact of the value of angle a is negligible (less than 1%) as to its ability to "break" an explosion wave.
  • the value of the angle has an important role on the load losses of the grid under normal conditions from 25 °.
  • FIG. 12 represents the residual pressure downstream of the grid as a function of the spacing during an explosion application simulation.
  • Figure 12 reveals that in the simulation conditions selected, the aeraulic behavior of the grid against an explosion is uniform from 60mm spacing hl.
  • FIG. 13 represents the load losses of the grid according to the reference in normal operation as a function of the spacing h1 between the bars 100.
  • Figure 13 reveals that the more the bars 100 are tightened, the more the grid is effective against explosions (and therefore tornadoes), but also the point loss of the grid is important.
  • the bars 100 must be spaced less than 80mm to hold the projectiles and PGVE projectiles "tornado steel tube 170mm diameter".
  • FIGS. 9 to 13 show in solid lines, for each figure, the curve corresponding to the average of the simulation values obtained and in broken lines of the upper and lower limits of these values corresponding to ranges of possible values.
  • the grids according to the invention may therefore comprise bars 100 whose leading face 110 responds to any one of these geometries, flat, convex or concave.
  • the plane geometry of the leading face 110 which gives a very satisfactory result in terms of dam and reflection with respect to an explosion and the wave generated by a tornado, may be considered as preferential for a section triangular profile of the bars to the extent that such a flat face 110 has the advantage of simplicity of manufacture.
  • the implantation of the fins or louvers 200 is facilitated by such a bar profile.
  • the geometry of the fins 200 has also been studied.
  • Rainfall is one of the basic functions of a ventilation grille.
  • An optimized design of the rain vanes 200 makes it possible both to prevent rain from entering the building (even a horizontal rain) and to have a horizontal spacing sufficient to avoid significant pressure losses, typically the order of 80 mm, between the two bars.
  • the structure proposed by the present invention makes it possible to benefit from the vertical face 110 of the bars 100 serving to counter explosions and tornadoes in order to redirect the rain downwards and thus to reduce by two the number of rain vanes for a gain in terms of loss of load in normal operation.
  • the weather-resistant grid according to the invention can be installed on new installations, but it can also be installed in place of existing ventilation grids, for the replacement of these.
  • the weatherproofing grid according to the invention can be installed on many installations, for example but not limited to installations for producing electrical energy from a nuclear power source.
  • the weatherproofing grid according to the invention has previously been described with reference to the vertical or semi-vertical position that it occupies in the use position and with reference to a horizontal plane H and a vertical plane V shown in FIG. 2.
  • the so-called “outside” side of the grid with reference to the position of use, the outside being the exterior of the building, corresponds to a "first side”.
  • the so-called “inside” side of the grid with reference to the position of use, the interior being the interior of the building, corresponds to a "second side”.
  • the average plane M of the grid may not be strictly vertical during implantation, depending on the architecture of the building.
  • the main faces 110 of the bars 100 remain coplanar with each other and parallel to the average plane M of the frame 300 of the grid, as illustrated in FIG. 17, or that the main faces of the bars 110 are inclined relative to the mean plane of the frame 300, while remaining parallel to each other, but offset, so that these faces 110 remain vertical to the use, as shown in Figure 18.
  • the width of the fins 200 is then adapted so that the free edge 210 of the fins is at least located on the same horizontal line as the upper edge 114 of the main face 110 of the underlying bar 100, or even be located below this line.

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Abstract

La présente invention concerne une grille de ventilation anti-intempéries comprenant une série de barreaux rigides (100) globalement parallèles entre eux et non verticaux, possédant une première face d'attaque (110) destinée à être dirigée vers l'extérieur, globalement verticale, et deux faces auxiliaires qui convergent en éloignement de la face principale (110), définissant entre deux barreaux adjacents (100) un canal divergent de l'extérieur vers l'intérieur et une série d'ailettes déflectrices (200) raccordées respectivement à la base de la face principale (110) de chaque barreau (100), les ailettes (200) étant inclinées vers l'extérieur par rapport à la face principale (110) selon une inclinaison et une hauteur telles que le bord libre (210) d'une ailette (200) soit au moins sur la même ligne horizontale que l'arête supérieure (112) de la face principale (110) du barreau sous-jacent (100), voir chevauche cette face principale (110), de telle sorte que les ailettes (200) forment déflecteur et possèdent une hauteur propre supérieure à la distance séparant l'arête inférieure de la face principale (110) d'un barreau (100) et l'arête supérieure de la face principale (110) du barreau sous-jacent (100).

Description

Grille de ventilation anti-intempéries
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des grilles de ventilation.
Les grilles de ventilation sont destinées à permettre une ventilation d'équipements, par extraction ou soufflage d'air, tout en protégeant les équipements vis-à-vis d'intempéries, de risque de pénétration d'animaux et/ou de projectiles, ainsi que des ondes de surpression ou de dépression.
ETAT DE LA TECHNIQUE ET PROBLEME TECHNIQUE POSE
En particulier, mais non limitativement, les bâtiments des installations soumises à des exigences élevées de sûreté, telles que par exemple les sites de production de l'industrie chimique ou pétrochimique, ou les sites de production nucléaires doivent être protégés de multiples agressions extérieures potentielles, et notamment des risques suivants :
■ météorologiques (pluie, gel, givre, vents, grêle, grands vents...),
■ pénétration de projectiles ou d'animaux (volatiles notamment) dans les conduits de ventilation,
■ ondes de pression, par exemple surpression soudaine due au souffle d'une explosion externe ou encore dépression induite par des tornades/ouragans ou équivalents.
Si les parois externes des bâtiments constituent des remparts efficaces contre les agressions courantes sous réserve d'un dimensionnement adéquat, les ouvertures faites dans ces parois telles que les fenêtres, mais plus spécialement les ouvertures accueillant l'extrémité des conduites de ventilation, sont directement exposées aux dites agressions et nécessitent un dimensionnement spécifique.
En effet et non limitativement :
- la pénétration de fluides, typiquement une pluie à l'état liquide ou grêle à l'état solide, peut occasionner des détériorations diverses comme par exemple une corrosion des circuits, - le gel peut, en obstruant partiellement ou complètement les ouvertures, faire diminuer fortement l'efficacité d'un système de ventilation en raison des pertes de charge notamment,
- une onde de surpression peut occasionner des dommages aux circuits internes et aux groupes de ventilation, ainsi qu'à tous les équipements contenus dans un bâtiment,
- l'onde de dépression d'une tornade peut occasionner des effets similaires à une onde de surpression.
Dans les deux derniers cas, les mouvements des fluides en cause, l'air ou d'autres gaz, peuvent transporter des projectiles susceptibles de provoquer des détériorations pénalisantes.
La fonction première des systèmes de ventilation est d'assurer, en fonctionnement normal, le conditionnement thermique de locaux. Dans un second temps, ces systèmes doivent effectuer le renouvellement de l'air dans les locaux par une circulation de cet air dans un ensemble de circuits de distribution. Ces deux fonctions sont en particulier garantes du bon fonctionnement des matériels et contribuent ainsi à la sûreté, en particulier pour un site de production nucléaire, puis dans une moindre mesure au confort du personnel, voire de son intégrité.
Les dispositifs destinés à apporter une parade aux agressions extérieures décrites ci-dessus ne doivent pas dégrader les fonctions principales du système.
De nombreux types de grilles de ventilation ont déjà été proposés. Aucun ne donne cependant totalement satisfaction.
Pour traiter les problèmes de pluie, de pénétration d'animaux et de gel, on peut mettre en place des systèmes de vantelles, régulièrement disposées, dimensionnées et orientées de sorte que la pluie ne pénètre pas dans l'espace intérieur du bâtiment à protéger. L'écartement des vantelles est si possible dimensionné pour que les volatiles ne pénètrent pas dans l'espace intérieur. Les dimensions extérieures du dispositif sont définies généralement de telle sorte que même en présence d'une obturation partielle du dispositif par le gel, le débit d'air nécessaire soit garanti.
Cependant les systèmes de vantelles ne permettent pas une protection efficace vis-à-vis de projectiles arrivant à grande vitesse et donc de forte énergie cinétique.
Il a donc été proposé parfois de remplacer les vantelles par des barreaux plus rigides.
Cette solution permet effectivement une protection contre les projectiles à forte énergie cinétique. En adoptant une disposition appropriée des barreaux, il est même possible de se protéger de l'intrusion des animaux, ainsi que du risque de gel .
Il est également possible d'orienter le profil des barreaux de sorte à limiter la pénétration de la pluie.
Néanmoins, de par leur forme, les barreaux jusqu'ici proposés perturbent l'écoulement et créent une perte de charge importante dégradant l'écoulement d'air en fonctionnement normal.
L'on citera également les tentatives de solution suivantes :
. ajout d'une fortification tampon devant les grilles d'entrée d'air des systèmes de ventilation pour se protéger à l'égard de tornades. Cette solution présente cependant un coût élevé et ne résout pas le problème d'une explosion externe.
. implantation de registres motorisés d'obturation rapide des réseaux de ventilation, pilotés par des transmetteurs de pression différentielle. Cette solution est très coûteuse, et reste basée sur des équipements actifs. De plus, la tenue de ces équipements aux projectiles PGVE (Projectiles Générés par un Vent Extrême) et aux tornades n'est pas possible.
En conclusion à ce jour aucune solution ne permet de résoudre efficacement l'ensemble des problématiques posées et en particulier d'offrir une protection mécanique efficace vis-à-vis de tous projectiles tout en assurant une protection fiable à l'égard de variations rapides de pression extérieure. En effet, les dispositifs jusqu'ici proposés n'atténuent que faiblement les fluctuations de pression susceptibles de provenir par exemple d'explosions ou d'ouragans.
Jusqu'à présent, les concepteurs de systèmes de ventilation n'ont donc d'autres choix que de multiplier le nombre d'équipements et de configurations d'installation au niveau des interfaces à protéger.
En conséquence, en pratique de nos jours l'on utilise fréquemment des dispositifs de protection du type illustré sur la figure 1 annexée, comprenant pour parer l'ensemble des agressions extérieures, un empilement complexe d'étages : un étage extérieur formé de grilles pare pluie 10, empêchant, de plus, la pénétration de volatiles, un étage formé de barres d'acier 12 destinées à empêcher la pénétration de projectiles, un étage antigivre 14, un étage 16 formé de clapets antiexplosion constitués de clapets à fermeture rapide, puis un étage registre 18 d'isolement anti-tornade connecté à une gaine de ventilation.
Cependant de tels dispositifs sont complexes dans leur réalisation et présentent de nombreux inconvénients :
. Ils sont onéreux,
. Ils génèrent des pertes de charge importantes qui obligent à surdimensionner généralement certains organes du circuit de ventilation, et
. Leur efficacité n'est pas toujours démontrée, en particulier pour les clapets anti explosions.
Le document DE 7534836 décrit un exemple de grille de ventilation anti-intempéries comprenant des barreaux rigides et des ailettes déflectrices.
En synthèse il n'existe pas aujourd'hui de dispositif simple permettant de parer efficacement l'ensemble des agressions possibles.
BASE DE L'INVENTION
Dans ce contexte, la présente invention a notamment pour objectif de proposer une nouvelle grille de ventilation qui permette de :
- faciliter l'écoulement d'air en condition de fonctionnement normal,
- disperser un front de pression incidente, - limiter la montée en pression dans l'espace intérieur.
Le but précité est atteint selon l'invention grâce à une grille de ventilation anti-intempéries comprenant :
- une série de barreaux rigides globalement parallèles entre eux et non verticaux, possédant une première face d'attaque dirigée vers un premier côté de la grille destiné à être dirigé vers l'extérieur, globalement parallèle au plan moyen de la grille et destinée à être globalement verticale à l'utilisation, et deux faces auxiliaires qui convergent en éloignement de la face principale, définissant entre deux barreaux adjacents un canal divergent du premier côté destiné à être dirigé vers l'extérieur en direction du deuxième côté de la grille destiné à être dirigé vers l'intérieur et
- une série d'ailettes déflectrices raccordées respectivement à la base de la face principale de chaque barreau, les ailettes étant inclinées vers le premier côté destiné à être dirigé vers l'extérieur, par rapport à la face principale, selon une inclinaison et une hauteur telles que le bord libre d'une ailette soit au moins sur la même ligne qu'une projection orthogonale au plan moyen de la grille sur l'arête supérieure de la face principale du barreau sous-jacent, voire chevauche cette face principale, de telle sorte que les ailettes forment déflecteur et possèdent une hauteur propre supérieure à la distance séparant l'arête inférieure de la face principale d'un barreau et l'arête supérieure de la face principale du barreau sous-jacent.
Le fonctionnement et les avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre.
L'invention offre en particulier la synergie d'effets techniques suivants :
- d'une part, la section des barreaux définissant des canaux divergents de l'extérieur vers l'intérieur, et donc l'arête présentée par les barreaux vers l'intérieur, permet de limiter les pertes de charge pour ce qui est de l'extraction d'air de l'intérieur vers l'extérieur, tout en présentant des divergents à l'égard de la fraction d'une onde incidente de pression de l'extérieur vers l'intérieur, propres à atténuer les effets de cette onde, - d'autre part, la face principale globalement verticale des barreaux forme déflecteur/ réflecteur pour une autre fraction des ondes incidentes ou objet,
- et par ailleurs, les ailettes inclinées forment non seulement un barrage anti-pluie mais servent aussi de déflecteur potentiel pour une partie des ondes et objet incidents, coopérant d'ailleurs avec la face principale pour un renvoi selon des directions différentes propres à casser le front d'onde incidente (la fraction d'une onde horizontale qui heurte la face principale est renvoyée horizontalement, alors que la fraction d'onde horizontale qui heurte une ailette est renvoyée perpendiculairement à l'ailette, pour une part vers l'extérieur et globalement vers le haut, et pour une autre part vers la face principale si l'angle d'inclinaison entre les ailettes et l'horizontale est adapté, typiquement inférieur à 45°, avant d'être renvoyée par la face principale), tout en formant potentiellement des « portillons » propres à fermer les canaux entre les barreaux, par déformation, la hauteur des ailettes étant supérieure à l'intervalle entre deux barreaux adjacents, en cas de pression excessive (le bord inférieur d'une ailette pouvant dans ce cas prendre appui sur le barreau sous-jacent) .
L'invention concerne également les bâtiments comprenant au moins une grille telle que précédemment définie conforme à l'invention .
PRESENTATION RAPIDE DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique d'un système conforme à l'état de la technique,
- la figure 2 représente une vue partielle selon une vue en coupe verticale, d'une grille anti-intempéries conforme à la présente invention,
- les figures 3, 4, 5, 6, 7 et 8 représentent des vues en coupe verticale de la section de barreaux conformes à des variantes de l'invention, - la figure 9 représente la perte de charge induite par une grille conforme à l'invention en fonction de la vitesse de l'air,
- la figure 10 représente la pression résiduelle après une grille conforme à l'invention en fonction de l'angle des faces auxiliaires des barreaux par rapport à l'horizontale,
- la figure 11 représente la perte de charge induite par une grille conforme à l'invention en fonction de l'angle des faces auxiliaires des barreaux par rapport à l'horizontale,
- la figure 12 représente la pression résiduelle après une grille conforme à l'invention en fonction de l'espacement entre les barreaux,
- la figure 13 représente la perte de charge induite par une grille conforme à l'invention en fonction de l'espacement entre les barreaux,
- les figures 14, 15 et 16 représentent respectivement deux vues en perspectives opposées et une vue partiellement en coupe, d'une grille conforme à la présente invention et
- les figures 17 et 18 représentent deux variantes d'implantation de la grille dans une disposition non strictement verticale.
DESCRIPTION DETAILLE DE L'INVENTION
La grille de ventilation anti-intempéries conforme à la présente invention est formée par la combinaison d'une série de barreaux 100 et d'ailettes déflectrices 200.
Une ailette 200 est fixée à la base de chaque barreau 200.
Les barreaux 100 sont de préférence fixés sur les montants 310 d'un cadre 300. Cependant en variante on peut prévoir de fixer les barreaux 100 directement sur le gros œuvre d'un bâtiment au niveau de l'encadrement d'une ouverture de ventilation à protéger.
Il en est de même pour les ailettes 200. Celles-ci peuvent être fixées sur les montants 310 d'un cadre 300. Cependant en variante on peut prévoir de fixer les ailettes 200 directement sur le gros œuvre d'un bâtiment au niveau de l'encadrement d'une ouverture de ventilation à protéger.
De préférence la grille de ventilation conforme à la présente invention est installée en position verticale. Cependant on peut aussi installer la grille conforme à l'invention avec une certaine inclinaison par rapport à la verticale (le plan moyen M défini par le cadre n'étant pas vertical), par exemple dans une plage de +/- 20° par rapport à la verticale.
Par la suite on décrira la grille anti-intempéries conforme à l'invention en référence à la position verticale ou semi-verticale qu'elle occupe en position d'utilisation et en référence à un plan horizontal H et un plan vertical V représentés sur la figure 2.
Les barreaux 100 sont rigides. Ils sont formés de préférence en métal et très préférentiellement en acier.
Les barreaux 100 sont parallèles entre eux. Ils sont non verticaux. Plus précisément de préférence les barreaux 100 sont horizontaux à +/- 10° près. En d'autres termes chaque barreau 100 est centré sur un axe longitudinal qui est horizontal à l'utilisation, à plus ou moins 10° près.
La section droite des barreaux 100 est constante sur toute leur longueur. Tous les barreaux 100 ont de préférence une section droite identique.
Comme on le voit sur la figure 2, les barreaux 100 ont de préférence une section droite globalement triangulaire.
Les barreaux 100 peuvent être formés d'un corps plein ou peuvent être formés par assemblage de trois tôles ou bandes d'acier soudées au niveau de leurs arêtes adjacentes deux à deux.
Les barreaux 100 possèdent une première face d'attaque 110 et deux faces auxiliaires 120, 130.
La première face d'attaque 110 est raccordée sur la face auxiliaire supérieure 120 au niveau d'une arête 112 horizontale et sur la face auxiliaire inférieure 130 au niveau d'une arête 114 également horizontale.
Les deux faces auxiliaires 120 et 130 se raccordent entre elles au niveau d'une arête commune interne et également horizontale 116.
La distance séparant les arêtes 116 de deux barreaux 100 adjacents est référencée d sur la figure 2 annexée. La distance séparant l'arête supérieure 112 d'un barreau 100 et l'arête inférieure 114 du barreau adjacent 100 est référencée hl sur la figure 2 annexée.
Pour limiter les pertes de charge vis-à-vis d'un flux d'extraction dirigé de l'intérieur vers l'extérieur, la liaison entre les deux faces auxiliaires 120, 130, opposée à la face principale 110, définit une arête intérieure de barreau 116 en pointe ou arrondie présentant un rayon de courbure maximum de 5mm, avantageusement inférieur à 3mm.
La première face d'attaque 110 est destinée à être dirigée vers l'extérieur. Elle est globalement verticale. Sa hauteur (ou largeur) verticale est référencée h2 sur la figure 2 annexée.
La face d'attaque 110 réfléchit vers l'extérieur la partie des ondes incidentes de pression qu'elle reçoit.
De préférence toutes les premières faces d'attaque 110 des barreaux 100 d'une même grille, sont coplanaires et verticales.
Les deux faces auxiliaires 120 et 130 convergent en éloignement de la face principale 110. Ainsi la section droite des barreaux 100 diminue, de l'extérieur vers l'intérieur. Les deux faces auxiliaires 120 et 130 définissent ainsi entre chaque paire de deux barreaux 100 adjacents, un canal 140 divergent de l'extérieur vers l'intérieur, et donc convergent pour un flux d'air qui au contraire se déplace de l'intérieur vers l'extérieur. L'évolution de section du canal 140 est progressive, c'est-à-dire sans changement brusque, afin de ne pas perturber les écoulements et optimiser les pertes de charge.
La première face d'attaque 110 est de préférence plane, comme illustré sur les figures 2, 3 et 6 à 8.
Elle peut cependant être incurvée convexe comme illustré sur la figure 4 ou incurvée concave comme illustré sur la figure 5.
De préférence la section droite des barreaux 100 est isocèle, ses deux faces auxiliaire 120 et 130 ayant des largeurs identiques, comme on le voit sur la figure 3. Plus précisément encore de préférence la section droite des barreaux 100 est équilatérale, ses deux faces auxiliaires 120 et 130, ainsi que la première face d'attaque 110, ayant des largeurs identiques comme on le voit sur la figure 2.
Cependant en variante les deux faces auxiliaires 120 et 130 peuvent avoir des largeurs différentes, comme on le voit sur la figure 6 (la section droite de chaque barreau restant constante sur toute sa longueur et tous les barreaux étant de section identique).
Les deux faces auxiliaires 120 et 130 sont de préférence planes, comme illustré sur les figures 2 à 6.
Elles peuvent cependant être incurvées concave comme illustré sur la figure 7 ou incurvée convexe comme illustré sur la figure 8.
Les ailettes déflectrices 200 sont raccordées respectivement, par exemple par soudure, à la base 114 de la face principale 110 de chaque barreau 100.
Les ailettes 200 sont relativement rigides. Elles sont formées de préférence en métal et très préférentiellement en acier.
Les ailettes 200 sont parallèles entre elles. La section droite des ailettes 200 est constante sur toute leur longueur. Toutes les ailettes 200 ont de préférence une section droite identique.
Comme on le voit sur la figure 2, les ailettes 200 sont de préférence formées d'une lame métallique plane de largeur L constante et ont donc une section droite rectiligne au repos.
Les ailettes 200 sont inclinées vers l'extérieur par rapport à la face principale 110. En d'autres termes chaque ailette 200 s'écarte du plan vertical de la face d'attaque 110 sur laquelle elle et raccordée, en éloignement de son arête de liaison 114 sur la face d'attaque 110 précitée associée, soit en rapprochement de son bord libre 210. L'inclinaison et la hauteur des ailettes 200 sont telles que le bord libre 210 d'une ailette 200 est au moins sur la même ligne horizontale que l'arête supérieure 112 de la face principale 110 du barreau 100 sous- jacent. Le cas échéant chaque ailette 200 peut chevaucher la face principale 110 du barreau 100 sous-jacent, selon une projection horizontale. Ainsi les ailettes 200 forment déflecteur et possèdent une hauteur intrinsèque (ou largeur) L supérieure à la distance hl = (d-h2) séparant l'arête inférieure 114 de la face principale 110 d'un barreau 100 et l'arête supérieure 112 de la face principale 110 du barreau sous- jacent 200.
Le rapport entre la hauteur verticale h2 de chaque face principale 110 et la hauteur verticale hl = (d-h2) de l'intervalle défini entre deux barreaux 100 adjacents est de préférence compris entre 0,5 et 2, de préférence de l'ordre de 1 à ± 10% près. Grâce à cette disposition la section des barreaux 100 offre une surface maximale de réflexion à une onde de surpression, sans pour autant générer des pertes de charge pénalisantes.
Comme indiqué précédemment et comme on le voit sur les figures 14 à 16, les barreaux 100 peuvent être fixés sur les montants 310 d'un cadre 300 dont les dimensions sont adaptées à la taille du système de ventilation. Sur les figures 14 à 16, la traverse supérieure du cadre 300 est référencée 320 et la traverse inférieure est référencée 330.
L'inclinaison a des faces auxiliaires 120 et 130 par rapport à l'horizontale est de préférence inférieure à 40°, de préférence inférieure à 30° et très avantageusement inférieure à 25°.
Cette inclinaison a été calculée afin de faciliter l'écoulement du fluide en fonctionnement normal lors d'une extraction d'air de l'intérieur vers l'extérieur pour une vitesse d'écoulement de dimensionnement classique de 2.5 m/s, afin de limiter les pertes de charge.
La distance hl entre les barreaux 100 est également calculée de telle sorte qu'elle empêche la pénétration des projectiles, tout en limitant le risque d'obturation par le givre.
La distance hl séparant deux barreaux adjacents 100 est de préférence inférieure ou égale à 90mm.
Très avantageusement, la distance hl séparant deux barreaux adjacents 100 est comprise entre 50 et 85mm, très avantageusement entre 60 et 80mm. Par ailleurs la hauteur h2 de la face principale 110 de chaque barreau 100 est de préférence supérieure ou égale à 70mm.
Très avantageusement, la hauteur h2 de la face principale 110 de chaque barreau 100 est comprise entre 70 et 85mm, très avantageusement entre 60 et 80mm.
Les ailettes ou vantelles 200 fixées à la base de chaque barreau 100 et de préférence par leurs extrémités, au cadre support 300, de par leur orientation (angle β) et leur largueur (L), s'opposent à la pénétration de la pluie, tout en limitant la perte de charge supplémentaire occasionnée en fonctionnement normal.
L'inclinaison β entre chaque ailette 200 et l'horizontale H est inférieure à 50°, de préférence inférieure à 45° et très avantageusement inférieure à 30°.
Selon l'invention, la largeur L de chaque ailette 200 considérée entre son arête de liaison sur un barreau 100 et son arête libre 210, l'inclinaison β entre chaque ailette 200 et l'horizontale, la distance d séparant les points intérieurs de convergence 116 entre les deux faces auxiliaires 120, 130 de deux barreaux 100 adjacents et la hauteur verticale h2 de chaque face principale 110 des barreaux 100, respectent la relation : (L x sin β) > = (d - h2).
L'épaisseur e des ailettes 200 en acier est dimensionnée de manière à être résistante aux variations d'onde d'explosion et de tornade. Elle est typiquement au moins égale à 0,8mm.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, certaines au moins des ailettes 200, de préférence toutes les ailettes 200, sont reliées par une liaison fixe à la base 114 du barreau associé 100.
Cependant selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, certaines au moins des ailettes 200, de préférence toutes les ailettes 200, peuvent être reliées à la base 114 du barreau associé 100 par une liaison articulée.
Dans ce dernier cas les vantelles ou ailettes 200 peuvent être dotées, au niveau de leur liaison avec la base 114 des barreaux 100, de dispositifs de rappel faisant ressort, adaptés pour permettre une liberté de rotation autorisée, entre les ailettes 200 et les barreaux 100 respectivement associés, en cas de forte surpression, tout en permettant que les vantelles ou ailettes 200 soient rabattues sur les ouvertures des canaux 140 et obturent ceux-ci, renforçant encore la protection contre la dite surpression. Les ressorts précités assurent le retour des vantelles ou ailettes 200 en position initiale, une fois la surpression terminée.
Lorsque le bord libre 210 d'une ailette 200 est situé au même niveau horizontal que le bord libre 112 du barreau 100 sous-jacent ou au-delà de ce bord libre 112, la hauteur L des ailettes 200 est supérieure à l'intervalle hl entre deux barreaux adjacents 100. Ainsi en cas de pression excessive, les ailettes 200, par déformation ou articulation, peuvent fermer les canaux 140 entre les barreaux 100, le bord inférieur 210 d'une ailette 200 prenant appui sur le barreau sous- jacent 200.
Grâce à la combinaison de caractéristiques précitées, la grille anti-intempéries conforme à la présente invention est adaptée pour couvrir et optimiser les parades à un grand nombre d'agressions (PGVE ou « Projectiles Générés par un Vent Extrême », tornade, explosion externe, prise en glace). Elle permet également de protéger les systèmes de ventilation et les équipements à l'intérieur d'un local.
En particulier, la grille anti-intempéries conforme à l'invention permet de :
- Arrêter efficacement les projectiles projetés en cas de tornade et les Projectiles Générés par Vents Extrêmes (PGVE).
- Atténuer efficacement les variations brusques de pression engendrées par des tornades et des explosions externes, de façon à ne pas détériorer le réseau de ventilation (gaine, ventilateur, clapets,...) à l'intérieur des bâtiments.
- Ne pas engendrer de pertes de charge importantes sur les réseaux de ventilation sur lesquels ils sont installés (afin de ne pas avoir à installer de ventilateurs de reprise de charge ou de modifier les caractéristiques des ventilateurs installés). - Remplir les fonctions d'une grille de ventilation classique (pare-pluie et anti-volatils) afin de pouvoir effectuer l'installation de la grille conforme à l'invention en lieu et place d'une grille ancienne.
- Prendre en compte la problématique de prise en glace.
Pour optimiser la grille anti-intempéries conforme à l'invention, les inventeurs ont réalisé une série d'études paramétriques sur chacune des caractéristiques importantes de la grille, sur la base des paramètres de référence ci-dessous :
- Vitesse de l'air en fonctionnement normal : 2,5 m/s,
- inclinaison a des faces auxiliaires 120 et 130 par rapport à l'horizontale : 25 °,
- géométrie de la face d'attaque 110 de la section triangulaire des barreaux : droite,
- espacement hl entre deux barreaux adjacents 100 : 80 mm.
Le paramètre « vitesse de l'air » en fonctionnement normal a été étudié sur la base de la grille de référence précitée.
Les résultats obtenus en termes de perte de charge (Pa) en fonction de la vitesse de l'air (m/s) sont représentés sur la figure 9.
L'examen de cette figure 9 révèle une forte augmentation des pertes de charge lorsqu'on augmente la vitesse de l'air. Cependant les pertes de charge de la grille conforme à l'invention (environ 50Pa à 2,5m/s pour une grille de dimensions lOOOxlOOOmm) sont relativement faibles. A titre de comparaison, une grille classique pare-pluie présente des pertes de charge de l'ordre de 30 Pa à 2.5m/s et un clapet anti- souffle présente des pertes de charge de l'ordre de 200Pa pouvant aller jusqu'à 350Pa, de sorte que la combinaison classique présente des pertes de charge au moins quatre fois plus élevée que la grille conforme à l'invention.
Les résultats obtenus en terme de pression résiduelle mesurée après la grille, c'est-à-dire sur l'intérieur de celle-ci, lors de la simulation d'une explosion extérieure, en fonction de l'angle d'incidence a, afin d'optimiser l'angle d'incidence de la section en triangle, sont représentés sur la figure 10. Ces résultats montrent qu'une grille de référence répondant aux paramètres définis précédemment est efficace contre les explosions et donc les tornades, puisqu'elle permet de diviser par 10 l'onde d'une explosion.
La valeur de pression résiduelle de lOOOPa, à l'aval de la grille, est très largement inférieure aux valeurs classiques de tenue d'équipement HVAC (2000Pa), même si l'on rajoute la pression engendrée par le ventilateur des réseaux HVAC (généralement 500Pa).
L'impact de la valeur de l'angle a est négligeable (inférieur à 1%) quant à sa capacité à « casser » une onde d'explosion.
Par contre, comme le montre la figure 11, la valeur de l'angle a joue un rôle important sur les pertes de charge de la grille en condition normale à partir de 25°. Plus l'angle est petit, moins les lignes d'écoulement sont perturbées.
L'espacement hl entre les barreaux 100 de la grille a été étudié sur la base de la figure 12 qui représente la pression résiduelle en aval de la grille en fonction de l'espacement lors d'une simulation d'application d'une explosion.
La figure 12 révèle que dans les conditions de simulation retenues, le comportement aéraulique de la grille face à une explosion est uniforme à partir de 60mm d'espacement hl .
La figure 13 représente les pertes de charge de la grille conforme à la référence en fonctionnement normal en fonction de l'espacement hl entre les barreaux 100.
La figure 13 révèle que plus les barreaux 100 sont resserrés, plus la grille est efficace contre les explosions (et donc les tornades), mais aussi plus la perte de charge ponctuelle de la grille est importante. Par ailleurs, les barreaux 100 doivent être espacés de moins de 80mm pour retenir les projectiles PGVE et les projectiles « tornade de type tube d'acier de 170mm de diamètre ».
Néanmoins, la distance hl entre barreaux doit être la plus grande possible afin d'améliorer la protection de la grille vis-à-vis du phénomène de colmatage par givrage. Sur les figures 9 à 13 on a illustré en trait plein, pour chaque figure, la courbe correspondant à la moyenne des valeurs de simulation obtenues et en traits interrompus des bornes supérieure et inférieure de ces valeurs correspondant à des plages de valeurs possibles.
Au vu de ce qui précède les inventeurs considèrent qu'un espacement hl d'environ 80 mm entre les barreaux de la grille permet de :
- conserver une très grande efficacité de la grille face à une explosion,
- retenir les projectiles tornade et PGVE
- limiter l'exposition de la grille au phénomène de givre.
L'efficacité de la géométrie de la face d'attaque 110 de la section en triangle des barreaux a été étudiée en regard des profils représentés sur les figures 3, 4 et 5.
Les simulations opérées en la matière ont révélé :
- Pour une face d'attaque 110 plane comme illustré sur la figure 3 : une pression résiduelle en aval de la grille de 990 Pa sous l'effet d'une explosion, pour une perte de charge en fonctionnement normal de 49 Pa,
- Pour une face d'attaque 110 convexe de 44mm de rayon de courbure comme illustré sur la figure 4 : une pression résiduelle en aval de la grille de 984 Pa sous l'effet d'une explosion, pour une perte de charge en fonctionnement normal de 88 Pa, et
- Pour une face d'attaque 110 concave de 44mm de rayon de courbure comme illustré sur la figure 5 : une pression résiduelle en aval de la grille de 998 Pa sous l'effet d'une explosion, pour une perte de charge en fonctionnement normal de 42 Pa.
Les résultats ci-dessus montrent que l'impact du profil d'attaque 110 des barreaux 100, c'est-à-dire que ce profil soit plan, convexe ou concave, est négligeable (l'impact est inférieur à 1%) vis-à-vis d'une explosion (et donc d'une tornade).
Les grilles conformes à l'invention pourront donc comprendre des barreaux 100 dont la face d'attaque 110 répond à l'une quelconque de ces géométries, plane, convexe ou concave. Cependant la géométrie plane de la face d'attaque 110 qui donne un résultat très satisfaisant en terme de barrage et de réflexion vis-à-vis d'une explosion et de l'onde générée par une tornade, peut être considérée comme préférentiel pour une section à profil triangulaire des barreaux dans la mesure où une telle face d'attaque 110 plane présente l'avantage de la simplicité de fabrication. De plus, l'implantation des ailettes ou ventelles 200 est facilitée par un tel profil de barreau.
La géométrie des ailettes 200 a également été étudiée.
La fonction pare-pluie est une des fonctions de base d'une grille de ventilation. Une conception optimisée des ailettes pare-pluie 200 permet à la fois d'empêcher la pluie de rentrer à l'intérieur du bâtiment (même une pluie horizontale) et d'avoir un espacement horizontal suffisant pour éviter des pertes de charge importantes, typiquement de l'ordre de 80 mm, entre les deux barreaux.
La structure proposée par la présente invention permet de bénéficier de la face verticale 110 des barreaux 100 servant à contrer les explosions et les tornades pour rediriger la pluie vers le bas et ainsi diminuer par deux le nombre d'ailettes pare-pluie pour un gain en termes de perte de charge en fonctionnement normal .
Les simulations donnent par ailleurs les résultats suivants.
Conditions Pression résiduelle Pression résiduelle Perte de appliquée à obtenue en sortie de charge de l'entrée de la la gaine la grille gaine
Grille de dimension 500x500 mm
normales P atmosphérique P atmosphérique 57
Tornade de type EF3 2 600 Pa 532 Pa 2 068
Tornade de type EF4 4 400 Pa 905 Pa 3 495
Explosion 10 000 Pa 1 200 Pa 8 800
Grille de dimension 1000x1000 mm
normales P atmosphérique P atmosphérique 53
Tornade de type EF3 2 600 Pa 580 Pa 2 021
Tornade de type EF4 4 400 Pa 968 Pa 3 432
Explosion 10 000 Pa 1 487 Pa 8 513
Grille de dimension 1500x1500 mm
normales P atmosphérique P atmosphérique 53
Tornade de type EF3 2 600 Pa 517 Pa 2 083
Tornade de type EF4 4 400 Pa 883 Pa 3 517
Explosion 10 000 Pa 1 638 Pa 8 362 Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.
La grille anti-intempéries conforme à l'invention peut être installée sur des installations neuves, mais elle peut également être installée en lieu et place de grilles de ventilation existantes, pour le remplacement de celles-ci.
La grille anti-intempéries conforme à l'invention peut être installée sur de nombreuses installations, par exemple mais non limitativement sur des installations de production d'énergie électrique à partir d'une source d'énergie nucléaire.
On a décrit précédemment la grille anti-intempéries conforme à l'invention en référence à la position verticale ou semi-verticale qu'elle occupe en position d'utilisation et en référence à un plan horizontal H et un plan vertical V représentés sur la figure 2.
Le côté dit « extérieur » de la grille, en référence à la position d'utilisation, l'extérieur étant l'extérieur du bâtiment, correspond à un « premier côté ». Le côté dit « intérieur » de la grille, en référence à la position d'utilisation, l'intérieur étant l'intérieur du bâtiment, correspond à un « deuxième côté ».
Par ailleurs comme indiqué précédemment dans certaines conditions d'implantation, le plan moyen M de la grille peut ne pas être strictement vertical lors de l'implantation, selon l'architecture du bâtiment.
Dans ce cas l'on peut prévoir soit que les faces principales 110 des barreaux 100 restent coplanaires entre elles et parallèles au plan moyen M du cadre 300 de la grille, comme illustré sur la figure 17, soit que les faces principales des barreaux 110 soient inclinées par rapport au plan moyen du cadre 300, tout en restant parallèles entre elles, mais décalées, de telle sorte que ces faces 110 restent verticales à l'utilisation, comme illustré sur la figure 18. Dans tous les cas de préférence la largeur des ailettes 200 est alors adaptée de sorte que le bord libre 210 des ailettes soit au moins situé sur la même ligne horizontale que l'arête supérieure 114 de la face principale 110 du barreau sous-jacent 100, voire soit située en dessous de cette ligne.

Claims

REVENDICATIONS
1. Grille de ventilation anti-intempéries comprenant :
- une série de barreaux rigides (100) globalement parallèles entre eux et non verticaux, possédant une première face d'attaque (110) dirigée vers un premier côté de la grille destiné à être dirigé vers l'extérieur, globalement parallèle au plan moyen de la grille et destinée à être globalement verticale à l'utilisation, et deux faces auxiliaires (120, 130) qui convergent en éloignement de la face principale (110), définissant entre deux barreaux adjacents (100) un canal (140) divergent du premier côté destiné à être dirigé vers l'extérieur en direction du deuxième côté de la grille destiné à être dirigé vers l'intérieur et
- une série d'ailettes déflectrices (200) raccordées respectivement à la base (114) de la face principale (110) de chaque barreau (100), les ailettes (200) étant inclinées vers le premier côté destiné à être dirigé vers l'extérieur par rapport à la face principale (110) selon une inclinaison et une hauteur telles que le bord libre (210) d'une ailette (200) soit au moins sur la même ligne qu'une projection orthogonale au plan moyen de la grille sur l'arête supérieure (112) de la face principale (110) du barreau sous-jacent (100), voire chevauche cette face principale (110), de telle sorte que les ailettes (200) forment déflecteur et possèdent une hauteur propre supérieure à la distance (hl) séparant l'arête inférieure (114) de la face principale (110) d'un barreau (100) et l'arête supérieure (112) de la face principale (110) du barreau sous- jacent (100).
2. Grille selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les barreaux (100) s'étendent selon un axe central longitudinal horizontal à plus ou moins 10° près.
3. Grille selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les barreaux (100) sont de section triangulaire.
4. Grille selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la face principale (110) de chaque barreau (100) est plane.
5. Grille selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les faces auxiliaires (120, 130) des barreaux (100) sont planes.
6. Grille selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les barreaux (100) ont une section en forme de triangle isocèle, de préférence en forme de triangle équilatéral .
7. Grille selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que le rapport entre la hauteur verticale (h2) de chaque face principale (110) et la hauteur verticale (hl) de l'intervalle défini entre deux barreaux adjacents (100) est compris entre 0,5 et 2, de préférence de l'ordre de 1 à ± 10% près.
8. Grille selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la hauteur (h2) de la face principale (110) de chaque barreau (100) est supérieure ou égale à 70mm.
9. Grille selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que la hauteur (h2) de la face principale (110) de chaque barreau
(100) est comprise entre 70 et 85mm, très avantageusement entre 60 et 80mm.
10. Grille selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que l'inclinaison (a) entre les faces auxiliaires (120, 130) des barreaux (100) et l'horizontale est inférieure à 40°, de préférence inférieure à 30° et très avantageusement inférieure à 25°.
11. Grille selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que la distance (hl) séparant deux barreaux adjacents (100) est inférieure ou égale à 90mm.
12. Grille selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que la distance (hl) séparant deux barreaux adjacents (100) est comprise entre 50 et 85mm, très avantageusement entre 60 et 80mm.
13. Grille selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait que la largeur L de chaque ailette (200) considérée entre son arête (114) de liaison sur un barreau (100) et son arête libre (210), l'inclinaison β entre chaque ailette (200) et l'horizontale, la distance d séparant les points intérieurs de convergence (116) entre les deux faces auxiliaires (120, 130) de deux barreaux adjacents (100) et la hauteur verticale h2 de chaque face principale (110) des barreaux (100), respectent la relation : (L x sin β) > = (d - h2).
14. Grille selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que certaines au moins des ailettes (200) sont reliées par une liaison fixe au barreau associé (100).
15. Grille selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que certaines au moins des ailettes (200) sont reliées au barreau associé (100) par une liaison articulée.
16. Grille selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée par le fait que la liaison (116) entre les deux faces auxiliaires (120, 130), opposée à la face principale (110), définit une arête intérieure de barreau (100) en pointe ou arrondie présentant un rayon de courbure maximum de 5mm, avantageusement inférieur à 3mm.
17. Grille selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait que l'inclinaison (β) entre chaque ailette (200) et l'horizontale est inférieure à 50°, de préférence inférieure à 45° et très avantageusement inférieure à 30°.
18. Grille selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisée par le fait que les barreaux (100) et les ailettes (200) sont formés en métal, de préférence en acier.
19. Grille selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée par le fait que l'épaisseur (e) des ailettes (200) en acier est au moins égale à 0,8mm.
20. Grille selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisée par le fait que les barreaux (100) sont portés par un cadre support (300).
21. Bâtiment comportant au moins une grille conforme à l'une des revendications 1 à 20, qui comprend :
- une série de barreaux rigides (100) globalement parallèles entre eux et non verticaux, possédant une première face d'attaque (110) dirigée vers l'extérieur, et deux faces auxiliaires (120, 130) qui convergent en éloignement de la face principale (110), définissant entre deux barreaux adjacents (100) un canal (140) divergent de l'extérieur vers l'intérieur et - une série d'ailettes déflectrices (200) raccordées respectivement à la base (114) de la face principale (110) de chaque barreau (100), les ailettes (200) étant inclinées vers l'extérieur par rapport à la face principale (110) selon une inclinaison et une hauteur telles que le bord libre (210) d'une ailette (200) soit au moins sur la même ligne horizontale que l'arête supérieure (112) de la face principale (110) du barreau sous-jacent (100), voire chevauche cette face principale (110), de telle sorte que les ailettes (200) forment déflecteur et possèdent une hauteur propre supérieure à la distance (hl) séparant l'arête inférieure (114) de la face principale (110) d'un barreau (100) et l'arête supérieure (112) de la face principale (110) du barreau sous-jacent (100).
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