Brevet FR2081038A1 — publié le 19711126

La présente invention concerne d'une façon générale un appareil et un procédé pour mesurer et pour régler le débit d'un gaz dans un système de distribution de fluide ez pour équilibrer le système et régler le débit à la sortie de chaque branche du 5 système. Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil pouvant être facilement introduit dans chaque branche d'un systène cfedistribution d'air pour permettre un équilibrage rapide et peu coûteux du débit de fluide dans chaque branche du système. 10 de distribution d'air comprenant un ventilateur ou une soufflante et un système de conduits pour l'envoi d'air d'un conduit d'entrée dans lequel il est aspiré par la soufflante d'air vers différentes branches débouchant dans différentes zones ou pièces de l'immeuble. Avec un tel système, la zone la plus proche de la soufflante reçoit 15 une quantité d'air bien plus importante que les zones plus distantes de la soufflante. Il en résulte une surventilation de certaines zones et une sous-ventilation d'autres zones. Cela est particulièrement marqué si les zones nécessitant le plus d'air sent distantes de la soufflante de ventilation. Dans un tel système^ il est pessi-20 ble de fermer partiellement les conduits les plus proches de la soufflante pour empêcher un débit d'air excessif vers les zones desservies par ces conduits, et par suite pour détourner une partie de l'air vers d'autres zones plus éloignées de la soufflante. Si un équilibrage brut du système suffit, cette combinaison convient. 25 Cependant, en approchant du point pour lequel les zones devant être alimentées à partir d'une soufflante donnée sont en nombre tel qu'elles consomment pratiquement le débit total de la soufflante, il devient nécessaire d'allouer une quantité déterminée d'air à chaque zone d'après l'utilisation de cette zone, le nombre 30 de personnes présentes dans la zone et les caractéristiques générales de l'équipement de la zone. De plus, comme une variation dans l'une des branches d'un système de conditionnement d'air se traduit par une modification dans toutes les autres branches, il a été nécessaire jusqu'ici d'utiliser des spécialistes po'ur effectuer des mesures en vue d'équilibrer le système pendant son fonctionnement afin d'obtenir la ventilation optimale pour toutes les zones. Ce procédé est coûteux et demande du temps parce que de nombreuses mesures doivent être effectuées pour équilibrer le système. De nombreux immeubles actuels comportent des systèmes 71 06348 2 2081038 L'invention a pour objet un appareil et un procédé pour mesurer et pour régler les débits de gaz dans un système de distribution ne présentant pas les inconvénients des appareils et des procédés antérieurs. 5 Un appareil selon l'invention pour mesurer et pour régler le débit d'un gaz dans un système de distribution de fluide • est caractérisé par un châssis formant une enveloppe avec des extrémités opposées ouvertes pour constituer une entrée et une sortie, ce châssis étant adapté pour être raccordé dans le système 10 de distribution du fluide, un ensemble formant un registre réglable à l'intérieur du châssis près de l'extrémité d'entrée pour régler le débit du fluide à travers le châssis, un premier dispositif de mesure à l'intérieur du châssis en aval du registre réglable et répondant à l'écoulement sans turbulence du fluide 15 à travers le châssis pour mesurer la pression dynamique dans le châssis, un écran en grille disposé en aval de ce dispositif de mesure dans une position sensiblement perpendiculaire aux parois du châssis et à la direction d'écoulement des gaz pour établir une différence de pression, un second dispositif de mesure 20 en aval de l'écran pour mesurer la pression statique à l'intérieur du châssis et un dispositif indicateur connecté au premier et au second dispositif de mesure pour fournir une indication représentant la différence entre la pression dynamique et la pression statique du gaz circulant à travers le châssis. 25 Le problème de l'équilibrage d'un système de distribu tion de fluide à plusieurs conduits est réduit avec un appareil selon l'invention parce qu'il peut être simplement placé en n'importe quel endroit convenable dans le système de distribution du fluide.Lorsque l'appareil est ainsi placé, il suffit d'ouvrir 30 ou de fermer les lames de réglage pour régler la quantité de fluide passant à travers l'appareil. Quand la quantité de fluide arrivant à l'appareil décroît, la différence de pression à travers l'écran décroît aussi. La différence de pression peut par suite être utilisée pour indiquer le débit d'arrivée du fluide, et la différence 35 des pressions des côtés opposés de l'écran, peut être utilisée pour la régulation efficace du fluide sortant du conduit. Comme l'appareil peut être placé dans une pièce en un point accessible, l'équilibrage des zones du système peut être effectué efficacement sans qu'il soit nécessaire de sortir de la pièce. ~ copv 71 06348 2081038 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil 5 d'équilibrage selon un mode de mise en oeuvre de l'invention vu du côté de l'entrée et comportant un dispositif pour .la mesure de la différence de pression, - la figure 2 est une vue en perspective d'un appareil de la figure 1 vu du côté de la sortie, 10 - la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1, - la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3» et - la figure 5 représente schématiquement un système de 15 distribution d'air à cinq zones selon un mode de mise en oeuvre de 1'invention. Les figures 1 et 2 représentent un appareil 2 pour la mesure et le réglage d'un débit d'air. Cet appareil comporte une enveloppe ou châssis 4 dont la section de passage est sensiblement 20 égale à la section de passage de la sortie du conduit auquel il doit être raccordé. Le châssis est sensiblement rectangulaire ou carré en section transversale, et il comporte quatre côtés 6,8,10 et 12 pour former un conduit sensiblement rectangulaire ou carré ouvert aux deux extrémités. L'air pénètre dans l'appareil par l'extrémité 25 d'entrée 13. Un registre variable 14 permet d'augmenter ou de réduire le débit de fluide à travers l'appareil. Ainsi qu'il apparaît plus particulièrement sur les figures 3 et 4, le registre comporte un cadre 16 dont les dimensions extérieures sont sensiblement égales 30 aux dimensions intérieures du châssis rectangulaire ou carré 4. Plusieurs lames 18 sont montées pour pouvoir pivoter dans le cadre 16. Chaque lame comporte un tourillon supérieur 20 et un tourillon inférieur 22, les axes des tourillons étant sensiblement confondus avec l'axe longitudinal central 23 de la lame 18. Les axes longitu-35 dinaux des lames 18 sont parallèles les uns aux autres, et suivant un mode de réalisatoin préféré les axes longitudinaux sont distants les uns des autres d'environ 0,7 fois la largeur d'une lame 18, toutes les lames 18 ayant la même largeur. Bien entendu, cette rela- ços* 71 06348 2081038 tlon dépend du nombre de lames et de la largeur du châssis. Le rapport de 0,7 à 1 entre la séparation et la largeur donne en général un registre qui, lorsqu'il est complètement fermé, présente une série de lames à angles droits se touchant et qui, 5 quand il est complètement ouvert, permet le débit d'air maximal avec le minimum de turbulence du fait de la présence des lames dans le courant de fluide. Les lames 18 sont couplées mécaniquement à une tige de réglage 24 dont la rotation permet d'ouvrir ou de fermer le regis-10 tre. Dans ce but, la tige de réglage comporte une partie filetée 26, la vis et la tige étant coaxiales. La vis 26 traverse un écrou fixé à une équerre 28 qui est fixée au coulisseau situé à la partie inférieure du cadre d'un mécanisme 30. Le mécanisme 30 comporte une plaque ou coulisseau 32 comportant des ouvertures 34 et 56. Les 15 ouvertures 34 en forme de boutonnières sont distantes les unes des autres d'environ 0,7 fois la largeur d'une lame, et elles sont disposées sur l'axe longitudinal du coulisseau. Les ouvertures en boutonnières 36 sont alternativement sur les cotés opposés de l'axe longitudinal du coulisseau et sont disposés à 45° de l'axe 20 longitudinal du coullsseau 32- Quand la vis 26 est tournée au moyen de la tige de réglage 24, 1'équerre 28 est déplacée dans la direction transversale du châssis. Chaque lame est munie d'un bouton 40 engagé dans une boutonnière de réglage 36 de la façon représentée sur la figure 3 = Par suite, quand, la tigs derégLage est tournée 25 dans un sens,les lames alternatives pivotent angulairement dans des sens opposés parce que les boutons des lames alternatives sont tirés ou poussés par le déplacement des boutonnières 36 pendant le déplacement du coulisseau 32 permis par le passage des tourillons 22 se trouvant sur les axes 23 des lames 18 à travers les boutonnières 30 34 du coulisseau 32, ce qui permet le pivotement des lames par rapport au cadre 16. Cependant, des registres d'autre type permettant de régler le débit de fluide peuvent aussi être utilisés. Par exemple, un registre du type décrit dans le brevet des E.U.A. n° 2 833 200 concernant un registre pour conditionnement d'air 35 peut être utilisé dans un appareil selon l'invention. Un premier dispositif de mesure comprenant un détecteur de pression dynamique 50 est disposé en aval du registre» Le détecteur 50 doit se trouver à une distance suffisante en avaldu.regjstre pour per- 71 06348 5 2081038 mettre la disparition des turbulences provoquées par le registre afin de permettre une mesure linéaire de la pression dynamique du fluide en n'importe quelle position à 1!intérieur du châssis. Le détecteur 50 mesure la pression dynamique du courant d'air 5 traversant l'appareil, le détecteur 50 comporte un tube 52 d'un diamètre bien plus petit que les dimensions en section transversale du châssis 4, Le tube 52 comporte quatre ouvertures de détection 54. Les ouvertures 54 sont orientées directement dans la direction d'arrivée du courant .d ' air» Une ouverture est située xo à 25 mm de chaque paroi latérale 8 et 12 et les deux autres ouvertures de détection sont distantes de 50 à 175mm des parois latérales 8 et 12 d'après la largeur du châssis. Le détecteur de pression dynamique 50 occupe la largeur du châssis dans tin plan coïncidant pratiquement avec le plan de la section transversale 15 du châssis, et le tube est perpendiculaire aux parois 8 et 12. Le détecteur 50 dépasse légèrement à l'extérieur du châssis 4. Un tube 58 est fixé à chaque extrémité du tube 52 et les autres extrémités des tubes 58 sont fixées à un raccord en T 60. La troisième branche du raccord est fixée à une entrée 62 d'un 20 manomètre différentiel 64. Un écran en forme de grille 70 est placé en aval par rapport au détecteur différentiel de pression 50 d'une façon sensiblement perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide, cette grille ayant une surface ouverte comprise entre 48$ et 53$. 25 Comme environ la moitié seulement de l'écran 70 est ouverte, une partie du fluide arrivant dans l'appareil ne traverse pas l'écran. Par suite, la pression sur le côté amont de la grille est différente de la pression sur le côté aval, cette dernière étant plus faible que la pression du côté amont.Un second dispositif de mesure compre-30 nant un détecteur de pression statique 72 traverse l'une des parois du châssis à environ 50 mm en aval de la grille, son extrémité arrivant au ras de la surface intérieure de la paroi. Le détecteur 72 détecte la pression statique du fluide ayant traversé la grille écran. Le détecteur 72 est disposé de façon sensiblanent perpendi-35 culaire à la direction d'écoulement du fluide. De ce fait, il indique la pression statique du fluide sans être influencé par la pression dynamique. Le détecteur de pression statique 72 dépasse à l'extérieur du châssis et un tube 74 est fixé au détecteur 72, 71 06348 6 2081038 l'autre extrémité du tube 7^ étant fixée à la seconde entrée 62' du manomètre différentiel. Le débit de fluide traversant l'appareil peut être déterminé en retranchant la pression contrôlée par le détecteur ^ de pression statique de la pression contrôlée Ie détecteur de pression dynamique et en calibrant convenablement le manomètre différentiel. Le manomètre différentiel est étalonné pour donner une mesure de la vitesse du fluide en mètres par minute à travers l'appareil. En multipliant cette vitesse pat la section trans-tq versale de l'appareil en mètres carrés, il est possible d'obtenir le débit de fluide en mètres cubes par minute. Par suite, en réglant le registre pour faire varier le débit d'air, il est possible de régler celui-ci jusqu'à ce que l'indication du manomètre différen-teil corresponde à la vitesse et au débit désirés pour l'équili-tçj brage pour la zone particulière desservie. La figure 5 représente un système typique de distribution d'air. Un appareil d'équilibrage 100, 102, 104, 106, 108 selon l'invention est intercalé dans chaque branche 100A, 102A, 104A, 106A, 108A du système de distribution d'air. 20 Pour procéder à l'équilibrage du système, tous les appareils 100 à 108 sont réglés à l'ouverture complète. Autrement dit, les lames de chaque registre sont placées en position d'ouverture complète. Pour cette position, le registre présente le résistance la plus faible à l'écoulement et permet un débit oç maximal de ventilation pour les zones les plus rapprochées de la soufflante 112. Par suite, les zones des branches 100A et 102A les plus rapprochées de la soufflante sont normalement surventilées et les zones des branches 104a, 106A, 108a plus éloignées de la soufflante sont normalement sous-ventilées. Bien entendu, les termes 30 surventilé et sous-ventilé ont des valeurs relatives qui dépendent de l'utilisation de la zone correspondante. Avant le réglage des appareils d'équilibrage, il est important ainsi qu'il a ébé indiqué ci-dessus, de déterminer pour chaque zone la quantité d'air devant être reçue. 35 En supposant comme il a été indiqué ci-dessus que le fluide est de l'air et que la première zone correspondant à la branche 100A nécessite 5>65 nr/mn d'air et que l'appareil 100 du conduit d'alimentation en air de la zone a une section de 150 x 150 mm, p soit 2,25 dm , la vitesse de l'air dans le conduit doit être de 71 06348 2081038 245 ra/mn. Cela correspond à une valeur particulière sur le manomètre différentiel étalonné empiriquement. Il sera supposé que la différence de pression nécessaire est de 0,43 cm d'eau, que la zone desservie par l'appareil 100 est surventilée et que 5 le manomètre différentiel indique une différence de pression de 1,27 cm d'eau. Le débit nécessaire est obtenu en fermant le registre jusqu'à ce que le manomètre différentiel indique 0,43cm d'eau. Cette valeur doit être lue quand la circulation d'air à travers l'appareil a atteint l'équilibre et non immédiatement 10 après le réglage du registre. Cela assure un débit d'air d'environ 5.65 m-Vmn à la sortie de l'appareil considéré. La zone surventilée desservie par la branche 102A est ensuite réglée de façon semblable à la première zone surventilée. Du fait de la suppression des zones surventilées, l'excédent d'air l^ des premières zones peut passer vers les zones sous-ventilées correspondant aux oranches 104A, 106A, 108A. La première de ces zones peut éventuellement être à ce moment surventilée, les zones consécutives pouvant être un peu sous-ventilées. Le réglage est alors effectué pour la zone de la branche 104A pour obtenir le 20 débit spécifié, et ainsi de suite pour les zones consécutives afin d'obtenir le débit voulu pour chaque zone. Au cours d'essais d'une installation réelle, il a été établi que dans le cas d'une maison à deux étages à cinq zones qui habituellement nécessite un temps et des frais considérables 25 pour équilibrer les zones, il est possible d'équilibrer complètement les zones aux débits voulus en l'espace d'une heure. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 71 06348 - 2081038 revendi cations 1„ Procédé pour mesurer et pour régler le débit d'un fluide dans un système de distribution du fluide comportant un appareil d'équilibrage d'une section transversale prédéterminée dans chaque branche du système de distribution, l'appareil 5 . d'équilibrage comportant un registre pour régler le débit de fluide et un dispositif pour établir.une différence de pression entre 15extrémité amont et l'extrémité aval de l'appareil, caractérisé par le réglage du registre de chaque appareil d'équilibrage en position d'ouverture complète pour permettre 10 le débit maximal de fluide, la mesure de la différence de pression entre 19extrémité amont et l'extrémité aval de chaque appareil d'équilibrage, cette mesure représentant le débit de fluide à travers la branche correspondante, et le réglage du registre de chaque appareil d'équilibrage successivement en partant de 15 l'appareil d'équilibrage- dans lequel la différence de pression est la plus élevée et en terminant par l'appareil dans lequel la différence de pression est la plus faible, pour obtenir pour chaque appareil d'équilibrage une valeur de la différence de pression correspondant au débit désiré à travers la branche 20 correspondante» 2q Appareil pour mesurer et pour régler le débit d'un gaz dans un système de distribution caractérisé par une enveloppe formant un châssis avec des extrémités opposées d'entrée et de sortie adaptées pour être raccordées au système de distribution 25 du gaz, un registre réglable près de l'entrée du châssis pour régler le débit de gaz à travers le châssis, un premier dispositif de mesure à l'intérieur du châssis en aval' du registre réglable et répondant à l'écoulement non turbulent du gaz pour déterminer la pression dynamique à l'intérieur du châssis, un 30 écran en forme de grille en aval du premier dispositif de mesure et sensiblement perpendiculaire aux parois du châssis et à la direction d'écoulement du gaz pour établir une différence de 71 06348 9 2081038 pression, un second dispositif de mesure en aval de l'écran pour déterminer la pression statique a 1?intérieur du châssis, et un dispositif indicateur connecté au premier et au second dispositif de mesure pour établir une indication représentant 5 la différence enr,re la oression dynamique et la pression statique du gaz à 1*intérieur du châssis, 3c Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le registre réglable comprend un cadre ayant des dimensions extérieures correspondant sensiblement aux dimensions 10 intérieures du châssis entre les parois latérales, et plusieurs lames montées dans le cadre pour pouvoir pivoter autour de leurs axes centraux longitudinaux de façon que les lames consécutives pivotent dans des directions angulaires opposées» 4= Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 2 et 3, caractérisé en ce que le premier dispositif de mesure comporte un tube ouvert aux extrémités avec plusieurs ouvertures sur sa longueur, chaque ouverture étant orientée sensiblement dans la direction d'arrivée du courant de fluide et le dispositif indicateur comportant un manomètre différentiel connecté à chaque 20 extrémité du tube» 5« Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4-, caractérisé en ce que l'écran en forme de grille est une plaque comportant un certain nombre d'ouveitures de façon que la surface ouverte représente approximativement la moitié de la 25 surface totale de l'écran, 6. Appareil selon 1a. revendication 5, caractérisé en ce que la surface ouverte de l'écran représente à 53$ de la surface totale.-. 7° Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le second dispositif de mesure est un détecteur de pression statique disposé perpendiculairement à la direction d'écoulement du gaz, l'ouverture du détecteur étant située à une distance ne dépassant pas 50 mm en aval de l'écran en forme de grille. ^5 8o Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par une plaque formant un coulisseau ayant deux séries d'ouvertures en boutonnières, les ouvertures d'une 30 71 06348 2081038 série étant inclinées par rapport aux ouvertures de l'autre, les ouvertures de chaque série étant orientées de la même façon, une série d'ouvertures étant disposée sur un côté de l'axe longitudinal du coulisseau et l'autre série étant située sur le côté opposé de cet axes chaque lame du registre comportant un têton engagé dans 1*ouverture correspondante du coulisseau et l'appareil comportant un dispositif pour déplacer le coulisseau afin de déplacer les tétons des lames engagés dans les ouvertures pour déplacer les lames voisines dans des directions angulaires opposéeso