Brevet FR2132485A1 — publié le 19721117

L'invention concerne un procédé pour le réglage de l'état de l'air ambiant au moyen d'une installation de climatisation présentant au moins un radiateur disposé complètement dans le courant d'air, pour le refroidissement et la déshumidification de l'air qui le traverse et dans lequel le courant d'air est divisé, dans la zone du radiateur, en cas de charge partielle en deux courants partiels, comme par un by-pass. L'invention concerne aussi un dispositif pour l'exécution de ce procédé, dans une installation de climatisation, dispositif qui est disposé dans un canal d'air d'une manière telle que le courant d'air parcoure du c8té de l'air toute la section droite du radiateur. Les installations de climatisation sont établies obligatoirement suivant les valeurs de charge maximales en été ou en hiver, sans que soient prises en considération, comme il conviendrait, les valeurs intermédiaires, dans les périodes de charge partielle qui se présentent beaucoup plus fréquemment. Par exemple, on doit maintenir, avec une installation de climatisation, un état déterminé de l'air ambiant avec une humidité relative de l'air d'environ 50 %, la température ambiante étant de 22 . La charge frigorifique se compose alors, en règle générale pour la majeure partie, de charges intérieures provoquées principalement par la chaleur perdue par des moteurs, par l'irradiation solaire sur le bâtiment et par d'autres sources de chaleur.Ces charges intérieures peuvent varier très fortement, Le point de rosée, dans le cas de l'état indiqué de l'air ambiant, se situe à la température d'environ 1000. La température de 1'air amené, à une température ambiante de 220C et pour des charges intérieures maximaies, est d'environ 120C, Elle varie fortement en fonction des variations de charges intérieures.La déshumidification et le refroidissement de l'air amené, à cet état de ventilation, s'effectuent suivant une courbe de déshumidification qui peut être représentée dans le diagramme I, z. La séparation de 11 humidité de l'air augmente fortement seulement dans le voisinage de la ligne de saturation, tandis que le refroidissement s'effectue dans la zone supérieure de la courbe de refroidissement, la séparation de l'humidité étant alors seulement insigni fiant. Si l'on mélange, comme il est courant, de l'air extérieur avec une partie de l'air que l'on fait circu ler et que l'on procède à un refroidissement et à une déshumidification pour arriver à la sortie du radiateur à une température d'environ 90C, il faudrait, si l'air extérieur est à 250C avec une humidité relative de 60 % et si la proportion d'air extérieur est d'environ 25 %, une puissance frigorifique d'environ 4,5 Ecal/kg d'air, étant donné que la quantité totale d'air serait å refroidir pour la déshumidification bien au-dessus de la température nécessaire de l'air amené.L'air refroidi et déshumidifié doit être alors réchauffé de nouveau jusqu'à la température nécessaire pour que l'air amené corresponde à la charge frigorifique du local, c'est-à-dire pour une charge moyenne du local, par exemple, environ 160C. On aura besoin, pour cela encore, d'une quantité de chaleur d'environ 1,9 Ecallkg d'air. Ces 1,9 gcaljkg constituent des pertes imposées par le système, non seulement du côté chauffage, mais aussi du c8té refroidissement. Lors de la diminution des charges intérieures et, par suite, si l'air amené doit être à une température relativement élevée, ces pertes augmentent encore. Si ces pertes ne sont pas acceptées sur le côté chauffage et sur le côté refroidissement, il demeure dans la marche à charge partielle un manque de puissance de dé shumidifi cation. Ce problème de défaut de puissance de déshumidificatipn quand les refroidisseurs d'air fonctionnent à charge partielle est connu et ainsi qu'il a été déjà indiqué, on l'a résolu en refroidissant en permanence à pleine charge et en réchauffant pour rectifier la température, ce qui implique une exploitation fort peu économique de l'installation. Un autre procédé pour la solution de ce problème est constitué parce qu'on appelle le réglage par contournement. Ce mode de réglage permet une régulation progressive de la température ambiante que l'on obtient en faisant passer en dehors du radiateur, en dérivation, une partie de l'air. La température effective de la surface du radiateur dans le fonctionnement à charge partielle de 1'installation de climatisation s'abaisse ainsi au-dessous de la valeur à pleine charge, ce qui a pour conséquence que l'air passant encore à travers le radiateur se trouve déshumidifié davan tage et qa)f2, qut y a, par conséquent, une compensation de la non- déshumidification de l'air passant en dérivation. A la sortie du radiateur, l'air dérivé et l'air ayant traversé le radiateur sont mélangés de nouveau. Le contrôle de l'humidité relative du local se trouve dans ce procédé de réglage, à peu près maintenu, mais le réglage par dérivation du côté de l'air conduit, en raison des changements de la résistance de l'installation à des variations des quantités d'air, à une dépense trop élevée en appareils et à un grand besoin de place. Avec ce procédé de réglage, on évite bien l'inconvénient que l'exploitation de l'installation à point de rosée n'est pas économique, comme on le dit au début, mais on subit à la place une dépense plus élevée en appareils et un réglage imprécis des quantités d'air au moyen de registres. Partant de cet état de la techniques, l'invention a pour objet de créer un procédé de réglage pour une installation de climatisation qui présente les qualités de la combinaison précédemment citée et de la meme manière que cette dernière, mais qui perfectionne considérablement les propriétés de cette combinaison au point de vue de l'encombrement et de la dépense en construction mécanique. En outre, l'invention doit réaliser une installation qui permette d'appliquer le procédé de régulation suivant l'invention. Ce problème se trouve résolu, dans le cas du procédé de réglage indiqué au début, du fait que l'on fait varier du c & é de l'agent réfrigérant la surface de refroidissement du radiateur rapportée à la section droite d'écoulement de l'air, en fonction des variations de l'état de l'air ambiant à régler, d'une manière telle que le débit spécifique de l'agent réfrigérant à travers la partie alimentée du radiateur soit augmenté et cela de telle sorte que la température de la surface effective de refroidissement soit abaissée et que le radiateur étant ainsi partiellement alimenté, l'autre partie du courant d'air, contournant par dérivation en by-pass la surface effective de refroidissement, soit passe dans la partie non refroidie du radiateur. Suivant une forme particulièrement avantageuse du procédé, on fait varier la surface de refroidissement d'une manière telle qu'il en résulte deux zones superposées, le courant d'agent réfrigérant passant pour une-température déterminée de l'air ambiant, c'est-à-dire suivant un signal de l'in, dicateur de température de l'air ambiant, suivant les besoins, sur toute la surface de radiateur alimentée en agent réfrigérant, c8té agent réfrigérant, et ce courant passant pour une humidité déterminée de l'air ambiant, c'est-à-dire suivant un signal de l'indicateur d'humidité de l'air ambiant, suivant les besoins, seulement sur ltétendue de la zone de la surface inférieure. le problème posé pour ce qui concerne le dispositif pour l'exécution d'un tel procédé est résolu conformément à l'invention, du fait que la surface de refroidissement du radiateur rapportée à la section droite d'écoulement est divisée en deux zones au moins jusqu'à n zones, et en ce que chaque zone du radiateur peut être coupée, côté agent réfrigérant, des autres zones, c'est-à-dire séparée du circuit de 1'agent réfrigérant. La surface de refroidissement, c8té agent réfrigérant, est divisée ici d'une manière particulièrement avantageuse en deux zones superposées qui sont montées en parallèle sur la conduite d'agent réfrigérant, un robinet de réglage télécommandé étant monté sur la conduite d'amenée aboutissant à la zone supérieure.Enfin, dans une forme particulièrement judicieuse du dispositif, est monté sur la conduite d'évacuation commune de l'agent réfrigérant un autre robinet de réglage se présentant sous la forme d'un robinet à trois voies et ouvrant, lors de la fermeture de la conduite d'agent réfrigérant venant du radiateur, une conduite supplémentaire qui contourne le radiateur, côté agent réfrigérant. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels : - la figure 1 montre, au moyen dtun diagramme I, x de Mollier, le principe du procédé de réglage, - la figure 2 montre le dispositif correspondant, c'est-à-dire une installation de radiateurs convenant pour le procédé de réglage suivant la figure 1. Sur la figure 1, c' est-à-dire dans le diagramme I,x-de Mollier avec la ligne de saturation ? = 1, l'état à maintenir pour l'air ambiant est caractérisé par le point R. Pour les points indiqués dans ce qui va suivre pour l'- airt c'est-à-dire pour les états de l'air, on n'a pas indiqué de valeurs numériques. Ces valeurs peuvent être choisies librement dans les ordres de grandeur d'un usage courant dans la technique de la climatisation. Soit A l'état de l'air extérieur en été, et soit 1 le point de mélange pour une proportion déterminée d'air frais. Si l'installation de climatisation fonctionne à pleine charge, c'est-à-dire si le radiateur fonctionne à charge complète de refroidissement, le refroidissement du mélange d'air s'effectue avec déshumidification, ainsi que cela est représenté d'une manière simplifiée, le long de la ligne 1-2-3, Jusqu'à ce que soit atteint le point 2 (le point 3 représente ici l'état effectif à la surface du radiateur). L'état de l'air atteint au point 2 est alors amené par chauffage, la teneur en eau étant constante, à l'état de soufflage qui fournit, conjointement avec les charges thermiques intérieures du local à climatiser, l'état souhaité de l'air ambiant, avec humidité définie de l'air du local.L'état de soufflage se trouve alors, suivant la charge thermique, quelque peu au-dessus du point 2. Mais il peut aussi cpTn- cider exactement avec le point 2. Si la charge de l'installation de climatisation varie, par exemple en raison d'une diminution de la charge thermique intérieure correspondant à une température de soufflage suivant le point 4, l'installation pourrait fonctionner dans une zone de charge partielle avec des dépenses en énergie réduites. Mais, étant donné que doit être respecté le point d'état 2 correspondant à l'état souhaité R de l'air ambiant, il demeure, en cas d'utilisation complète du radiateur, une puissance augmentée de refroidissement ou de chauffage de retouche, suivant la ligne 2 - 4 ou bien si le débit d'agent réfrigérant est plus faible dans le radiateur, la puissance de déshumidification sera déficiente suivant la ligne 4 - 7. Conformément au procédé de réglage suivant l'invention, le courant d'air entrant dans un canal à travers le radiateur est divisé en courants d'air partiels. Cette division s'effectue en faisant varier la surface de refroidisse~ ment du radiateur côté agent réfrigérant, c1 est-à-dire que l'on alimente en agent réfrigérant et refroidit donc une partie seulement du radiateur et, de préférence, la partie inférieure. De cette manière, la température superficielle de cette surface de refroidissement encore efficace s'abaisse et conduit dans cette zone à un effet augmenté de déshumidification et cela à peu près Jusqu'au point 5 dtétat de sortie de l'air.La surface de refroidissement et le débit d'agent réfrigérant peuvent ici être réglés d'une manière telle que le point de mélange des quantités partielles d'air ayant subi l'action de l'agent réfrigérant et des quantités partielles d'air n'ayant pas subi l'action de l'agent réfrigérant soit précisément le point 4 suivant une ligne de mélange 1 - 4 - 5. Le point souhaité d'entrée d'air 4, sans déficience de la déshumidification 4 - 7 et sans perte de chaleur 2 - 4 peut être obtenu ainsi d'une manière simple. La surface de refroidissement du radiateur peut entre divisée, comme on le désire, en deux à n zones. il est seulement important que le débit spécifique d'agent réfrigérant à travers la surface de refroidissement soumise à son action soit augmenté et que, par conséquent, la température correspondante soit abaissée. Dans le cas d'un radiateur à vaporisation, cet effet peut être aussi obtenu seulement en superposant les moitiés du radiateur. La partie d'air restante s'écoule, non refroidie, en dehors de la surface de refroidissement et elle est mélangée en aval du radiateur à l'air refroidi. Dans un procédé spécial de réglage, on divise la surface de refroidissement en deux zones. L'agent réfrigérant est envoyé lors d'un signal donné à l'avance de l'indicateur de température de l'air ambiant dans les deux zones, et lors d'un signal de l'indicateur d'humidité de l'air ambiant, suivant les besoins de refroidissement, dans la zone inférieure seule. De ce fait, l'évacuation de l'eau déposée sur la surface de refroidissement se trouve aidée, ce qui signifie que le premier étage de refroidissement doit toujours entre l'étage inférieur. Sur la figure 2, on a représenté une installation de radiateur avec laquelle peut être mis à exécution le procédé décrit ci-dessus. Dans la forme de réalisation représentée, il est prévu sur un canal d'air 8 un radiateur divisé en deux moitiés 9 et 10, qui est disposé perpendiculairement à la direction 19 de l'écoulement de l'air. La division est effectuée du côté de l'agent réfrigérant et elle peut comprendre n parties ou bien être continue sur toute l'étendue de la surface, du haut vers le bas. Les deux moitiés 9 et 10 du radiateur sont montées en parallèle dans la conduite d 'amenée 11 et dans la conduite d'évacuation 12. Ces conduites 11 et 12 aboutissent au groupe frigorifique, non représenté en détail.Sur la partie 13 de la conduite d'amenée à la partie 9 du radiateur, est monté un robinet de règlage 15 qui peut entre manoeuvré par l'inter méeiaire de la conduite 14. Sur la conduite de retour 16, commune aux deux parties du radiateur, est monté un autre robinet de règlage qui se présente sous la forme d'un robinet à trois voies et qui permet, lorsque la conduite 16 est fermée, que s'effectue un contournement du radiateur grâce à 11 ouverture de a conduite 18. Ce contournenent est nécessaire pour que soit assuré encore, même après la fermeture du radiateur, un circuit à travers le groupe frigorifique si l'on refroidit avec un liquide. Les deux robinets de règlage 15 et 17 sont commandés, par exemple, par l'intermédiaire d'un indicateur pneumatique de pression 20. La commande s'effectue dans un cas d'application, par exemple en soumettant le robinet 17 suivant le débit, par l'intermédiaire de la conduite 21, à une pression de commande de 0,2 à 0,6 Xp/cm2. L'indicateur de pression reçoit ses valeurs directrices de l'indicateur T de la température de l'air ambiant et de l'indicateur yde l'humidité de l'air ambiant. A une indication de T doit correspondre une pression de 0,2 à 1.0 kpZcm2. et à une indication de turne pression de 0,2 à 1,0 kpXcm2. Ainsi, pour une variation de température, la partie supérieure 9 du radiateur se ferme dans certaines circonstances et humidité n'est plus règlée que par ltinterm-diaire de la moitié inférieure 10. Si la radiateur est divisé en n étages, le règlage s'effectue d'une manière correspondante, par exemple par l'inter- médiaire de n clapets à électro-aimant qui libèrent les n étages. Cet échelonnement continu, ou cette commande des différents registres de radiateur, peut etre obtenue aussi à l'aide de pistons de plateaux à coulisse, de tubes fendus ou d'organes analogues agissant à l'entrée des registres. Avec le procédé de règlage suivant l'invention, et avec le dispositif prévu pour la mise à exécution de ce procédé, on peut obtenir les avantages suivants 1.- Pas de modification de la résistance de l'installation provenant de la vacation de la position des clapets, comme dans le cas de l'installation avec by-pass, ce qui signifie qu' on peut faire fonctionner l'installation avec une quantité d'air constante. 2.- faible encombrement, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de prévoir dans l'installation de climatisation un contournement par canal de by-pass autour du radiateur, ni une longueur de construction supplémentaire pour volets, 3.- il est possible aussi de monter, après coup, le dispositif dans des installations de climatisation déjà existantes, même quand la place disponible est limitée. 4.- Avantages pour ce qui concerne les dépenses d'installation en comparaison des autres procédés de réglage, grâce à la suppression des volets, des moteurs de manoeuvre de ces volets et des canaux de contournement et grâce à une longueur de construction moindre et à une résistance plus faible dans l'installation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans sortir pour cela du cadre de l'in mention REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le réglage de l'état de l'air ambiant au moyen d'une installation de climatisation comportant un radiateur disposé complètement dans le courant d'air pour le refroidissement et la déshumidification de l'air qui le traverse, et dans lequel le courant d'air, dans la zone du radiateur, est divisé en cas de charge partielle en deux courants partiels, comme par un by-pass, procédé caractérisé en ce que lton fait varier, du côté de l'agent réfrigérant, la surface de refroidissement du radiateur, rapportée à la section droite d'écoulement de l'air, en fonction des variations de l'état de l'air ambiant à régler, d'une manière telle que le débit spécifique de l'agent réfrigérant à travers la partie du radiateur traversée soit augmenté et cela de telle sorte que la température de la surface effective de refroidissement soit abaissée et que, le radiateur étant ainsi partiellement alimenté, l'autre partie du courant d'air passe en by-pass dans la partie non refroidie du radiateur, en contournant la surface effective de refroidissement. 2.- Procédé pour le réglage d'états de l'air ambiant suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier la surface de refroidissement d'une manière telle qu'il en résulte deux zones superposées, le courant d'agent réfrigérant étant envoyé, pour une température déterminée de l'air ambiant, c'est-à-dire suivant un signal donné par l'indicateur de température de l'air ambiant, suivant les besoins, sur toute la surface alimentée de radiateur, côté agent réfrigérant et pour une humidité déterminée de l'air ambiant, c' est-à- dire suivant un signal de l'indicateur d'humidité de l'air, suivant les besoins, seulement sur l'étendue de la zone de surface inférieure. 3.- Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 1 dans une installation de climatisation comportant au moins un radiateur disposé dans un ca nal d'air d'une manière telle que le courant d'air traverse toute la section droite du radiateur, c8té air, dispositif caractérisé en ce que la surface de refroidissement du radiateur, rapportée à la section droite d'écoulement c8té agent réfrigérant, est divisée en deux au moins, et jusqu'à n zones, et en ce que chaque zone du radiateur peut être coupée, c8té agent réfrigé rant, des autres zones et séparée du circuit de l'agent réfrigérant. 4.- Dispositif suivant la revendication 3 pour l'exécution du procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de refroidissement est divisée, côté agent réfrigérant en deux zones superposées qui sont montées en parallèle sur la conduite d'agent réfrigérant et en ce que sur la conduite d'amenée aboutissant à la zone supérieure, est monté un robinet de réglage pouvant être télécommandé. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que dans la conduite commune d'évacuation d'agent réfrigérant, est monté un autre robinet qui se présente sous la forme d'un robinet à trois voies et qui, si la conduite d'agent réfrigérant venant du radiateur, est fermée, ouvre une conduite supplémentaire contournant le radiateur, côté agent réfrigérant.