Brevet FR2198100A1 — publié le 19740329

La présente invention se rapporte aux installations de ventilation ou de conditionnement d'air pour des locaux notamment des locaux de type comportant des double parois extérieures et des appareils d'éclairage artificiel du genre tubes fluorescents ou autres réparties sur toute la surface du plafond. L'invention concerne plus particulièrement des installations de ventilation ou de conditionnement d1air relatives à des locaux disposés en façade des bâtiments, lorsque, dans lesdits locaux, la quantité de chaleur dissipée par l'éclairage artificiel atteint un ordre de grandeur voisin de celui des échanges de chaleur à travers les parois1 entre l'intérieur de ces locaux et l'extérieur du bâtiment. On sait que la quantité de chaleur dissipée par les luminaires: tubes fluorescents ou autres n'a cessé de croître avec 1 1évo- lution du standing des constructions, de sorte que des dispositions sont apparues, consistant à refroidir ces luminaires "d la source", c'est-à-dire par circulation, autour des éléments lumineux et/ou de leurs réflecteurs et enveloppes, d'un fluide de refroidissement maintenu à une température optimale. L'une de ces dispositions, bien connue, consiste à prendre comme fluide de refroidissement des luminaires, de l'air en mouvement, et par exemple l'air ambiant du local lui-même, entraîné par un dispositif d'aspiration mécanique utilisant des gaines d'aspiration ou le faux plafond lui-même, maintenu en dépression par le dispositif d'aspiration. une telle installation est le plus souvent conjuguée avec un dispositif quelconque de climatisation avec introduction d'air frais dans les locaux par des bouches appropriées, cet air frais venant remplacer dans les locaux l'air qui s'est trouvé aspire à travers les luminaires ci-dessus mentionnés. Toutefois, par ce type d'installation lorsque l'ensoleille- ment de la façade est important, les protections classiques contre l'ensoleillement n'évitent pas un échauffement appréciable des surfaces exposées et ne permettent donc plus le maintien du confort. il Par ailleurs/existe encore des agencements permettant d'atteindre une réduction de la chaleur apportée dans un local par l'ensoleillement de la façade; en particulier, on peut citer les protections solaires telles que stores, notamment les stores à l melles parallèles. Ces stores de protection associés à un dispo sitif de ventilation ou de climatisation du local réalisant une évacuation par circulation d'air en provenance de 1'aMbiance des locaux, de la chaleur solaire qu'ils retiennent. Pour des locaux situés en façade, il a été proposé d'associer à ce type d1 installation, un dispositif de rfroidissement des luminaires utilisant à cet effet l'air aspiré dans les locaux. Géné ralement, la circulation de l'air aspiré dans les locaux se fait en série, successivement à travers les protections solaires, puis à travers les luminaires. Toutefois, en période d'ensoleillement permanent ou variable, les luminaires restés allumés soit par négligence soit pour des motifs de simplicité d'exploitation recoivent un courant d'air chaud provenant des protections solaires : outre effet de refroidissement recherché qui ne peut donc être atteint dans ces condi tions, ceci nuit à la bonne conservation des éléments lumineux, et réduit leur puissance d'éclairage. L'invention a pour but de pallier les inconvénients précités en proposant un dispositif simple éconarnique, fiable et adaptable aux besoins les plus divers pour ventiler des locaux du genre à double-paroi extérieure recevant une circulation d1 air et des appareils d'éclairage recevant également une circulation d'air. A cet effet le dispositif conforme à l'invention est caracté- risé en ce que la double-paroi dune part et.l'appareil d'éclai rage d'autre part, sont disposés respectivemest dans deux branches d'écoulement d'air, lesdites branches étant alimentées l'une et l'autre par l'air provenant du local et reliées en parallèle sur un collecteur d'aspiration par l'intermédiaire d'un moyen de dé- tente, l'une au moins desdites branches comportant un ventilateur, un moyen d'étranglement, et une commande pour contrôler le fonc tionnement dudit ventilateur. Dans ce dispositif à montage en parallèle, l'appareil d'éclai rage situé dans l'une des brandies est noyé au sein d'un écoule- ment d'air ambiant indépendant de la couche d'air circulant entre les deux parois. ce qui assure le refroidissement efficace de I';p pareil d'éclairage même lors d'un ensoleillement intense engendrant un réchauffement de l'air circulant dans la double paroi de la fa- çade extérieure. Grâce à cette disposition mettant en oeuvre des moyens simples, on obtient donc un traitent particullèreient efficace du local et un accroissement notable du confort de la ventilation. De plus, il convient de noter, que le ventilateur à fonctionnement contré associé au moyen d'étranglement provoquant une perte de charge dans l'écoulement de l'air, permet, compte-tenu de la loi d'addition des débits d'air dans les deux branches en parallèle, de respecter la condition de non-simultaneité des débits maxima des deux flux d'air, si bien que dans tous les cas, la quantité d'air aspiré ne dépasse jamais celle nécessitée par la climatisation des locaux et que, par consequent, il n'y a pas accroissement du coût de la climatisation. Ces avantages sont obtenus par un agencement judicieux d'un ensemble de moyens simples composant le dispositif de ventilation dont la construction ne requiert aucun élément coûteux tel que registre d'inversion de répartition de l'air aspiré entre les deux branches etc. Selon une autre caractéristique de l'invention, avantageusement le ventilateur à fonctionnement contré ainsi que le moyen d'étranglement sont disposés dans une seule des deux branches tandis que l'autre branche est munie d'un moyen anti-retour. Le moyen anti-retour constitue un élément de sécurité contre un refoulement accidentel de l'air traversant ledit moyen de détente, dans la branche contenant ledit moyen anti-retour. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, et un mode de réalisation préféré, ledit ventilateur et le moyen d'étranglement sont disposés dans la branche comportant la double-paroi extérieure. Cette paroi extérieure peut entre vitrée ou non, et éventuellement munie d'une paroi protection solaire. En résumé l'invention permet un rendement optimal dans le refroidissement des parois soumises à un rayonnement solaire par circulation de l'air ambiant aspiré dans les locaux ventilés et climatisés, et, simultanément, dans le refroidissement d'appareils d'éclairage, grace à un dispositif commun de ventilation, et ce qu'elles que soient les conditions thermiques extérieures. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe illustrant l'agencement d'un dispositif de ventilation conforme à l'invention dans un local climatisé; la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un local équi pé selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue de détail d'un dispositif de ventilation selon un second mode de réalisation; les figures 4 et 5 sont des vues de détail de la partie supérieure A de la figure 2, selon deux variantes; la figure 6 est une vue de détail du dispositif de ventilation selon un troisième mode de réalisation; la figure 7 est une vue schématique en coupe d'un local équipé selon un quatrième mode de réalisation;; les figures 8, 9, et lO sont des vues schématiques en plan illustrant quelques dispositions proposées en variantes. En se rapportant aux dessins annexés et plus particulièrement à la figure 1, le local 1 équipé d'un dispositif de ventilation 2 est limité notamment par un plafond 3, une cloison 4, et une double-paroi 5 comportant à sa partie inférieure un passage 6 communiquant avec le local 1 et à sa partie supérieure un passage 15 communiquant avec le dispositif 2. Au plafond 3 est disposé un groupe de luminaires7. Le dispositif 2 comprend deux branches 8 et 9 reliées en parallèle sur un caisson de détente 10 lui-même communiquant par un conduit Il avec un collecteur d'aspiration d'air 12. Dans la forme de réalisation choisie, la branche 8 comprend, à la partie supérieure de la double-paroi 5, un électro-ventila teur 13 de puissance minima, une commande 14 manuelle ou automatique pour le ventilateur 13, et un moyen d'étranglement ou orifice calibré ou ajustable 16. La commande 14 est un dispositif d Hégla- ge de la vitesse de rotation du ventilateur 13, par exemple une résistance électrique ajustable interposée sur l'alimentation électrique de ce ventilateur. La branche 9 reliant les luminaires 7,et le caisson 10 sur le conduit ll est prévu également un moyen d'étranglement ou orifice calibré 17. La double-paroi 5 est de type quelconque à surfaces translucides opaques ou vitré?; en façade ou non, équipées ou non de pro tections solaires. Les formes de réalisation représentées aux autres figures se rapportent à des double-parois 5 à surfaces vitrées entre lesquelles est disposé un store 18 du type à lamelles orientables. La figure 1 ayant été donnée à titre de principe général de montage du dispositif 2 associé au local 1, dans la description qui va suivre, les mêmes chiffres de référence seront repris pour désigner des éléments analogues. L'ensemble des éléments composant le dispositif de ventilation 2 précédent peut être logé dans un espace 20 délimité par le plafond 3, le plancher haut 3' et les parois latérales du local 1. C'est ce qu'il ressort de la forme de réalisation de la figure 2 dans laquelle en outre, entre la branche 9 et le caisson de détente 10 a été prévu un moyen anti-retour ou languette souple 9. La branche 8 constitue en amont du ventilateur 13 et en aval de la double-paroi 5 une botte étanche et insonorisée par exemple une chicane 22 (fig. 4) dont une variante 221 est représentée à la figure 5. Un moyen de détection de l'installation par exemple un thermostat 21 (figs. 4 et 5) inséré dans le passage 15 de la bot- te étanche et insonorisée précitée constamment parcouru par une partie au moins du débit nominal, commande la mise en marche du ventilateur 13 dont le fonctionnement sera décrit ci-après. Le passage 6 d'admission d'air ambiant dans la double-paroi 5 correspond également à une zone insonorisée. Le mode de fonctionnement de cette installation est le suivant: Chaque double paroi 5, par exemple fenêtre, ou groupe d'un nombre quelconque de fenêtres associées faisant partie d'une même façade est ventilée par aspiration d'air dans le passage inférieur insonorisé 6 de la paroi 5. Cet air chemine entre les deux surfaces parallèles vitrées en refroidissant par léchage le store 18 et les vitres elles-memes. Cette circulation d'air est obtenue par la mise en dépression de l'espace compris entre les deux vitres, grâce à 1' électro-ventilateur 13 aspirant dans le passage 15 et l'orifice 16 à la partie supérieure du chassis de la fenêtre 5, dans la chambre 8 suivant le sens indiqué par la flèche F1, et refoulant librement dans le caisson 10 de détente. Le débit d'air à l'intérieur de la branche 8 est ajusté par réglage en 14 de la vitesse de rotation du ventilateur 13 comptetenu de la présence de l'orifice calibré 16. Afin de réaliser l'aspiration désirée à travers les luminaires 7 dans le sens indiqué par la flèche F2, le caisson 10 est maintenu en dépression grâce à un collecteur en dépression 12, un conduit 11 d'aspiration d'air commun aux luminaires 7 et à la fenôtre 5 en façade. L'orifice 17 est déterminé de manière à réaliser au droit des luminaires 7 la dépression nécessaire à leur ventilation correcte. Les deux flux d'air suivant F1 et F2 admis dans le caisson 10 sont évacués par le conduit Il dans le collecteur 12 suivant F3. I1 convient de noter que la languette souple 19 constitue un moyen de sécurité permettant d'éviter, notamment lors des variations de débit d'air aspiré, que l'air chaud en provenance du conduit 8 ne refoule accid Riellement dans le conduit 9. Par ailleurs, le ventilateur 13 étant arrêté, la dépression dans le caisson 10 maintient cependant une certaine ventilation de la double-paroi 5, réduite notamment et une fois pour toutes, par son système de réglage 14 à une valeur minimale calculée pour assurer quand même un certain refroidissement des parois vitréeS les luminaires 7 étant en fonctionnement. Ca peut ètre le cas, par exemple, lors d'un ensoleillement léger et très intermittent sur la paroi vitrée extérieure.Si au contraire, on met en marche le ventilateur, celuici établit dans la double-paroi 5 le débit de ventilation maximal prévu, tandis que la dépression dans le caisson 10 diminue, voire s'annule, réduisant de ce fait, ou méme annulant totalement l'aspiration sur les luminaires 7. C'est le cas par exemple, lors d'un fort ensoleillement prolongé des parois vitrées, correspondant généralement a l'arrêt des luminaires 7. Ainsi gracie au ventilateur 13 à fonctionnement intermittent et à la Dertç de charge introduite par l'orifice calibré 16, le débit maxinLnF3 reste inférieur à la somme des débits maxima F1 et F2 si bien que F3 ne dépasse jamais le débit nécessaire au refroidissement maximum des parois vitrées du local 1. Bien entendu, on peut envisager une seconde vitesse de rotation, légèrement plus faible pour le ventilateur 13. Cette seconde vitesse est obtenue par exemple gr ce à une résistance sur l'alimentation électrique, permettant ainsi d'atteindre un fonctionnement intermédiaire, n'annulant pas le refroidissement de luminaires 7, et permettant un refroidissement modéré de la doubleparoi 5, en demi-saison par exemple. En saison hivernale, où le maintien d'une ventilation suffisante dans la double-paroi 5 est un facteur de confort, le fonctionnement du ventilateur 13 à vitesse intermédiaire, permet le maintien simultané de la ventilation des luminaires 7, le débit quelque peu réduit étant compensé par le fait que la température de l'air ambiant traversant les luminaires 7 est plus faible qu'en demi-saison ou en été. Le maintien, à une valeur constante de la capacité d'aspiration du collecteur 12 est assuré gracie au calcul adéquat de l'ori- fice 17 de raccordement du caisson 10 sur ledit collecteur. Les dispositions qui viennent d'étire énumérées s'appliquant également à la ventilation d'un ou plusieurs locaux comprenant plusieurs groupes de luminaires 7. C'est ce qu'illustrent les figures 3, 6 et 7. L'installation représentée sur ces figures comprend notamment trois groupes 23 de luminaires 7 munis respectivement d'une gaine d'aspiration 24. Les trois groupes 23 de luminaires 7 sont raccordés sur la branche 9 par les gaines respectives 24 (figure 3). Dans la forme de réalisation représentée à la figure 6, le caisson 10 prend la forme d'un conduit 25 dans lequel débouchent les trois gaines d'aspiration 24 en amont du collecteur 12. Les raccordements des gaines 24 soit sur la branche 9 (figure 3) soit sur le conduit 25 (figure 6) est réalisé par des tés dont llangle et le rapport de section des conduits sont calculés de manière adéquate , une languette souple éventuelle analogue à la languette 19 (figure 2) évitant dans certains cas critiques de calcul, le refoulement de l'air extrait de la double-paroi 5 vers les luminaires 7 et leur rejet dans le local 1. L'espace étanche 20 délimité par 3,3' et les parois latérales du local 1, peut également jouer le r81e de caisson de détente, le collecteur 12 étant alors situé à ltext~árieur du local 1 (figure 7). Des variantes de montage des luminaires 7 sont représentées aux figures 8, 9, 10. Les luminaires 7 d'un méme local 1 peuvent venir se raccorder soit en série sur la branche 9 (figure 8), soit en parallèle sur le caisson 10 par trois branches respectives 9A, 9B, 9C (figure 9). Pour ventiler un ensemble de locaux 1A, 1B, 1C (figure 10) on peut prévoir un seul collecteur 12 d'aspiration d'air provenant des caissons respectifs 1QA, loB, îoe. Pour chacun des locaux 1A, 1B, 1C, le dispositif de ventilation se compose des éléments identiques décrits aux figures précédentes, à savoir une double-paroi 5A, 5B, 5C, un ventilateur 13A, 13B, 13C en amont du caisson respectif lOA, lOB, lOC, un conduit 9A, 9B, 9C et un luminaire ou groupe de luminaires 7A, 7B, 7C respectivement. Dans toutes les variantes d'installations énumérées, à la partie supérieure de la double-paroi 5 cn trouve toujours les dispositifs d'insonorisation et de réglage de débit décrits en références aux figures 4 et 5 et leur principe de fonctionnement correspond à celui qui a été expliqué ci-dessus. L'invention décrite est compatible avec tous les systèmes de climatisation aujourd'hui classiques - et en particulier avec les installations de climatisation dites "à débit variable": C'est notamment le cas des locaux dont les surfaces vitrées exposées au soleil sont très importantes; - si leurs expositions sont très diverses, et notamment opposées, le calcul et le réglage initial de l'installation objet de la présente invention sera tel que les ventilateurs d'aspiration des double-parois vitrées assureront localement l'aspiration nécessaire, en temps opportun, à la zone correspondante, tandis que, la simultanéité des maximums n'étant jamais réalisée dans toutes les zones, le débit global aspiré sera pratiquement constant, et nettement inférieur à la somme des besoins maximaux.Le réseau d'aspiration général sera plus petit, - si leurs expositions sont moins diversifiées, les besoins instantanés d'aspiration seront variables selon l'heure de la journée : les caractéristiques de la présente invention lui permettent de s'adapter aisément, simplement en maintenant constante la dépression dans le réseau général d'aspiration : le débit global aspiré variera de lui-mtme, selon le nombre de ventilateurs locaux en action. A cet effet, un moyen tel qu'un pressostat différentiel, agira sur le ventilateur d'aspiration général, selon des dispositions connues, telles que registre d'étranglement, diffuseur orientable, moteur à vitesse variable ou convertisseur, etc. L'air aspiré en 12 est soit rejeté à I'ext-érieur, soit, selon les besoins, repris par l'installation de climatisation pour autre utilisé en pré-mélange avec l'air neuf ou en post mélange ave l'air conditionné déjà traité, ou encore mis en circuit dans un échangeur de chaleur, tous ces moyens permettant la récupération de tout ou partie des calories captées à la source en vue de réaliser, en plus de l'économie de puissance frigorifique résultant de l'invention, une économie de puissance calorifique notable. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais englobe toute variante. En particulier, la double-paroi 5 peut entre quelconque translucide ou opaque ou encore une paroi séparant le local traité 1, non seulement de l'extérieur du bâtiment mais de toute autre zone où la température peut s'élever anormalement. De même, comme moyen de réglage du débit d'air à l'intérieur de la branche 8 formant boîte étanche insonorisée, on peut prévoir un registre coulissant ou' tout autre système connu. REVENDICATIONS 1. Dispositif de ventilation ou de conditionnement d'air pour un local ou un ensemble de locaux comportant au moins une doubleparoi extérieure recevant une circulation d'air et au moins un appareil d'éclairage recevant également une circulation d'air, dispositif caractérisé en ce que la double-paroi, d'une part, et 1' ap- pareil d'éclairage, d'autre part, sont disposés respectivement dans deux branches d'écoulement d'air lesdites branches étant alimentées l'une et l'autre par l'air provenant du local et reliées en parallèle sur un collecteur d'aspiration par l'intermédiaire d'un moyen de détente, l'une au moins desdites branches comportant un ventilateur, un moyen d'étranglement, et une commande pour contrôler le fonctionnement dudit ventilateur. 2. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit moyen de détente et/ou d'étranglement sont fixes. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de détente et/ou d'étranglement sont asservis à des régulateurs. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ventilateur à fonctionnement contrôlé et le moyen d'étranglement sont disposés dans une seule des deux branches tandis que l'autre branche est munie dlun moyen anti-retour. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ventilateur à fonctionnement contrôlé et le moyen d'étranglement sont disposés dans la branche comportant la double-paroi extérieure. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la double-paroi extérieure est vitrée. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la ventilation de la double-paroi est effectuée par circulation interne et/ou par léchage de la paroi tournée vers le local. 8. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la double-paroi extérieure est munie d'une surface partiellement absorbante ou rayonnante. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ladite surface est un store. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'étranglement est dispo sé à l'amont du ventilateur à fonctionnement contrôlé. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande contrôlant le fonctionnement du ventilateur est manuelle. 12. Dispositif suivant llune quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la commande contrôlant le fonctionnement du ventilateur est automatique et asservie à un thermostat. 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fonctionnement du ventilateur comporte soit l'arrêt soit une vitesse de marche. 14. Dispositif suivant une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le fonctionnement du ventilateur comporte soit l'arrêt, soit une première vitesse, soit une deuxième vitesse supérieure à la première vitesse. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dépression dans ledit collecteur d'aspiration est maintenue constante. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en aval du collecteur dlaspiration est prévu un moyen récupérateur de calories.